基于GIS的统计数据可视化分析

刘淑新

[摘要]随着计算机技术的不断发展，GIS技术应用到地理空间数据分析领域，提高抵抗空间数据的分析水平。本文介紹地理空间数据可视化的内涵，结合统计数据和GIS的特点，提出基于GIS的统计数据可视化流程和体系。同时，以国家社会经济统计地理信息系统为实例，研究基于GIS的统计数据可视化的应用问题，证明可视化体系和功能流程模式具有十分重要的推广价值。

[关键词]GIS；统计数据；可视化分析

引言

统计数据作为国家重要的信息资源，为国民经济宏观调控政策的制定提供依据，也是社会公众了解国情、经济发展的窗口[1]。随着计算机技术的发展，采用GIS可视化技术来表达统计数据中包含的信息，已经成为统计数据资源利用的新途径。地理信息系统（英文为Geographic Information System，简称GIS）作为计算机系统，主要用于地理空间数据的采集、模拟、处理、检索、分析和表达。在地理信息系统中，从表达内容来划分，空间信息可以分为地图、多媒体和虚拟现实；从空间维数来划分，空间信息可以分为二维可视化、三维可视化和多维动态可视化。目前，地理信息系统广泛适用于地质资源调查、自然灾害防治、生态环境监控、城市整体规划和商业投资建设，并成为一门新兴的产业。

1.GIS可视化技术

计算机可视化（英文为Visualization In Scientifically Computer，简称VISC），是20世纪末期发展起来的新兴计算机技术。计算机可视化将数据转换成直观图形，方便研究人员观测和计算，并对相应的图像数据进行解释。计算机可视化包括，预处理、绘图、解释和模拟等过程，并支持后处理、跟踪处理等。依据地理空间的特点和实际需要，空间信息可视化的过程应该包括，数据组织、静态可视化、过程模拟和探索性分析。GIS可视化技术是以计算机技术、地图技术、认知技术和信息传输技术为基础，动态、直观和形象地解释地理空间信息，并发现其中的信息规律。在GIS中，地理信息可视化主要包括以下内容[2]：

（1）地图数据可视化

依据地图数据的分类、分级等特点，选择适当的视觉变量，制作全（分）要素的可阅读地图，诸如，屏幕地图、纸质地图和印刷地图等。

（2）地理信息可视化

利用数学模式，将统计数据、实验数据、观察数据好地理数据进行分级处理，选择适当的视觉变量，以专题地图形式表达出来，体现科学计算可视化的初衷。诸如，分级统计图、分区统计图等。

（3）分析结果可视化

地理信息系统的主要功能是进行地理空间分析，即网络分析、缓冲分析和叠加分析等，并用专题地图的形式描述出来。

2.基于GIS的统计数据可视化

2.1可视化体系

传统的统计数据可视化具有两种属性，即统计指标和统计时间，不能准确地反映空间数据信息的演变和发展规律。统计数据具有统计体系、统计时间和统计空间等属性，所有属性比较完备以后才能准确揭示信息规律。基于GIS的统计数据可视化体系，在传统统计数据可视化体系的基础上，融入GIS可视化技术。

（1）数据层

由于关系数据库中数据表中所支持的字段有限，不能满足数据统计对统计数据指标的需要[3]。因此，基于GIS的统计数据可视化体系解决了空间数据和统计数据之间的整合问题，以及统计数据多样性的问题，实现空间数据和统计数据之间的有机结合。基于GIS的统计数据可视化体系的数据层包含3个结构，即统计数据库、空间数据库和元数据库，其中元数据库对统计数据库和空间数据库进行关联。

（2）功能层

基于GIS的统计数据可视化体系中功能层属于应用范畴，将具体的业务处理逻辑编入程序中，包括数据库访问、元数据分析、查询结果统计分析和空间插值分析等。因此，功能层是连接数据读入、数据分析和数据可视化的纽带。

（3）关联可视化

关联可视化利用数据库访问组件，将数据库中的数据读取，通过统计数据和空间数据之间的关系，将读取的数据进行直观的、可视化的表达，诸如，专题图形的表格表达、专题图形的统计图表达，以及统计数据和空间数据之间的关系表达等。

（4）分析可视化

分析可视化是对查询结果（数据库中）进行统计分析和空间插值分析，对分析结果的可视化表达。分析可视化包括，可视化表格、可视化图表、可视化专题图、可视化栅格、可视化等值图以及可视化三维显示图等。

2.2可视化流程模式

基于GIS的统计数据可视化的流程主要包括12个功能模块，即行政单元选择模块、指标查询模块、表格分析模块、空间插值模块、矢量化表示模块、表格显示模块、专题图显示模块、统计图显示模块、栅格显示模块、等值线展示模块、三维展示模块和文本描述模块等，各个模块以数据表格为核心，实现各个功能模块之间的关联。基于GIS的统计数据可视化的流程符合人类的分析习惯，即先关注统计数据，然后重点关注部分统计数据。基于GIS的统计数据可视化的流程的切入点有2个，一个是从行政单元入手进行统计数据查询，一个是从选择指标进行数据库查询语句构造，再进行统计数据查询。从上述两个切入点进行数据查询以后，将查询结果在数据表格中展示出来，然而对表格中的数据进行统计分析、空间插值分析，最后将分析结果以图表的形式表达出来。

3.结束语

GIS是目前空间信息表达的最有效手段，已经发展为一门综合性的学科。通过GIS的可视化技术可以弥补传统统计数据分析的空间表达不足，让研究员更加直观地分析数据，揭示空间信息的演化规律。在建立地理信息数据统计系统时，要充分结合GIS的可视化技术，方便、快捷、直观地展示数据。因此，基于GIS的统计数据可视化具有很大的发展前景。

参考文献

[1]陈谊，谭桂龙.多维数据的信息可视化方法及应用研究[J].系统仿真学报，2008，（5）：327-329.

[2]陈生，曾行吉，梁军.基于GIS的统计数据可视化研究[J].计算机工程与设计，2008，（14）：3757-3759.

[3]肖科.网格GIS及其关键技术研究[J].中国新技术新产品，2009，（15）.