基于地理信息的疫情可视化设计探讨<br/>——以《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》可视化设计为例

基于地理信息的疫情可视化设计探讨
——以《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》可视化设计为例

2020-04-21赖虹竹汪泳

工业工程设计 2020年2期

赖虹竹，汪泳

四川美术学院，重庆401331

在信息数据爆发的互联网时代，视觉传达设计以分析信息和数据为基础进行可视化传播，信息可视化作为一种高效、清晰的表达方式被受众理解和接受。新型冠状病毒肺炎疫情爆发后，大众传媒利用信息图表对疫情信息进行报道，其中疫情地图为大众传达疫情信息起到了重要的作用。地图本身就是一种信息与数据的聚合，与信息可视化设计有着必然的联系。本文旨在对地理相关概念研究的基础上，运用可视化的方法呈现疫情信息，以《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》为实际案例，探讨地理信息在疫情可视化中的必要性。

图1 全国疫情晴雨表部分内容

一、问题的提出

什么是疫情可视化？疫情可视化的意义是什么？

德国设计理论家马库斯·斯诺普在《论信息图形》中提到：信息图形是一种集合信息、数据和知识的视觉表现手段[1]。信息可视化设计具有多元性、交叉性和综合性的特点，包含了字体设计、平面设计、编排设计，受到设计艺术学、语言学、信息学、经济学等多领域的影响，广泛应用于新闻、医疗、地图、统计等领域，侧重于对信息内容本身的分析、展示、交互和演绎。探讨疫情可视化的设计方法及其产生的社会价值，可为更多研究者深层次研究疫情可视化提供参考。

（一）疫情可视化的特征

信息视觉化的过程与文学翻译的过程类似，是将“数据”语言翻译成“视觉”语言，翻译的过程中遵循直观、客观、美观的准则：视觉转化要忠于数据本身，视觉表达要清晰易懂，视觉设计要优雅美观[2]。疫情自爆发以来已经形成了全世界范围的传播，为了将繁复的文本信息和数据有效地传递给社会大众，疫情可视化应该具备及时、直观、形象和易读的特点。

1.数据的直观性

在数据调查和收集的过程中，数据结构一般表现出高维、多变的特征，数据元素描述不同的变量和相互的关联，若用文字语言来描述，往往显得冗长和繁琐。2020 年北京大学可视化与可视分析实验室研发了全国疫情晴雨表，全国疫情晴雨表部分内容见图1，图表聚焦于确诊病例增量数据，合理利用视觉元素的比例，宏观呈现疫情的发展趋势，划分了疫情变化的等级，用户可以快速识别确诊数量上升或下降的地区。

2.信息的即时性

流行病具有空间性、时间性的特征，发展过程是流动的而不是静止于某一个状态的，静态的信息既无法满足受众对相关事件的动态关注，也无法了解事件的演化规律，因此通过大众媒体来播报疫情信息的时候须强调其时效性，这是疫情可视化中需要重点关注的问题。例如丁香园对国内各卫生健康委发布的信息进行实时同步、数据计算，分析疫情数据的发展，最终为大众展现了以“疫情地图”和“实时播报”两个部分为主的疫情可视化信息。丁香园的疫情可视化实时呈现了中国各个地方确诊病例、疑似病例、治愈病例的汇总情况与地域分布，传递了真实、科学的信息。

（二）疫情可视化的意义

疫情可视化用于研究流行病的地理分布，常用的方式是将发病的地点标注于地图上呈现出来。1854年英国伦敦发生霍乱疫情，流行病学研究的先驱约翰·斯诺（John Snow）医生将霍乱死亡病例绘制在伦敦地图上，用黑条代表死亡病例的数量，黑点代表水泵。斯诺医生运用空间统计学的方法，通过分析地图数据的分布关系，找到了水泵就是传染源，并成功解决了疫情传播的问题。此次疫情使得英国政府意识到清洁的供水和排水系统的重要性，伦敦地区霍乱地图见图2。“霍乱地图”是可视化设计解决公共卫生事件的经典案例，成为医学、地理学及流行病传染学中的一项基本研究方法，并应用到城市疾病管理、城市规划[3]。

图2 伦敦地区霍乱地图

数据是枯燥的，知识是抽象的，而优秀的可视化设计能使人们通过交互式可视界面，对大规模复杂数据源进行分析、推理，使用视觉认知的方式辅助思考、识别和决策[4]。将疫情信息可视化，可以更直观地了解空间区域的疫情情况，科学预测疫情发展趋势和社会影响，为疫情防控提供科学决策的依据，使疫情信息可追溯、可预测、可视化和可量化。

二、地理信息的概念

地理学主要研究地理环境中自然现象和人文现象及他们之间的关系。在史前时期，古人就开始用图形和符号来记载自己生活的环境。现存发现最早的地图是刻于陶片上的古巴比伦地图，地图上注明了古巴比伦城的位置和北方的幼发拉底河与底格里斯河穿过城邦的景象。同心圆的外圈表示海洋，四周用半圆形标注“山脉”，长方形标注“河流”，这表明古人已经用地理方位来记录自然环境。地图设计是对空间、时间、自然、人文、历史等知识的整合，是以抽象化的手段来表现和解释这个不断发展的世界。

（一）地理的方位特征

地图本身就是一种复杂信息的载体，与可视化有着必然的联系。地图学则是研究以图形的、数字的、触觉的形式反映空间关联信息的结构、传输、表现和利用的科学[5]。传统地图上通常会标注用于度量的经度和纬度坐标，用N（北纬）、S（南纬）、W（西经）、H（东经）来表达地理上的精确位置、方向、距离及他们之间的关系，是无数地理点位的集合。地图广泛运用于军事、政治、航海、运输等领域，满足了人们找到方向的基本需求。

1933年英国的工程测绘员哈里·贝克创作的新版伦敦地铁系统图对可视化设计影响深远，见图3。他创造性地将蜿蜒曲折的地铁路线改成了水平、垂直和具有45 度角的直线，为了信息的易读性，抛弃了精确的地理关系，但这样一张简洁而不准确的地图却得到了全世界的认可，这种展示地铁交通图的模式也一直沿用至今，为乘坐地铁的人们直观展现路线方向和车站指示。地图的可视化设计切实地解决了人们的问题，设计的价值得到完美的呈现。

（二）地理的空间维度

几何方位是地理信息中的基本属性，无数地理点位的集合形成了对空间区域的表达。地理空间数据通常是指用于描述自然现象和社会事件的发生及演变的空间位置、分布、关系、变化规律等方面的信息资料[6]。空间属性是地理信息中存在的自然结构，呈现其位置、形状、大小及分布的特征，地理事物在空间中相互作用、相互影响。探索空间数据最简单的方法就是把数值都放在地理坐标中，空间的格局根据地理信息表达的不同内容的变化而变化。理解空间维度非常重要，对空间属性认知的差异会导致呈现的结果存在一定的偏差。

图3 1933年伦敦地铁系统

nCoV疫情地图项目组（nCoV-Outbreak Map Team）在“会说谎的地图”中提出了地图信息呈现的结果会受到四个方面的影响：地理单元、地理尺度、聚类方法和呈现形式，从不同的层次、范围，分类探讨了不同疫情制图的优劣势。例如地级市单元层面的疫情地图呈现形式见图4，运用了地理单元的影响，从中看到重灾区除了湖北省以外，主要分布在临近的重庆、湖南北部、河南南部；较小尺度疫情概率密度地图见图5，运用了地理尺度单元的影响，这种制图方式是最佳的关注疫情扩散的模式。这种制图的方法使读者能更加理性地读懂疫情当前的态势，为疫情地图制作者提供合理构建疫情地图的思考方式。

（三）地理信息的主题归纳

除了常规主题如生物、经济、农业，大到重要事件、热门话题等社会问题，小到五感、情绪等微观主题，都可以通过地图信息进行视觉表现，体现时间和空间分布的规律和特征，从而反映社会、经济和地理现象，为读者直观地展现重要信息，从而获取知识和经验[7]。邱志杰的“世界地图计划”系列的代表作品《万物系列》为公众展现了从身体、动物、植物、疾病、医药、情感等多个学科领域的诸多事物并进行了发散性研究，形成了与个人经验糅合的知识图谱，具有强大的叙事功能。

三、基于地理信息的疫情可视化表达方法

世界卫生组织将新型冠状病毒肺炎疫情列为国际关注的突发公共卫生事件，疫情地图作为最直观的呈现方式为大众传播疫情信息。笔者将以《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》设计来探讨地理要素，即信息、方位、区域在可视化表达上的重要性，并对信息符号进行分层构建，形成地域化的信息地图。

图4 地级市单元层面的疫情地图呈现形式

（一）基于地理信息的主题归纳

随着经济的发展和人们对物质需求的不断提高，激发了基于地图的知识化发展，并呈现出多元化的主题。例如信息可视化公司Periscopic制作了“北极熊状态”地图，通过交互，用户可以看到北极熊专家组在整个北极寻找到的北极熊亚种群，点击某一个区域就能看到该区域的具体信息[8]。以重庆地区的新型冠状病毒肺炎疫情为主题设计的《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》具有强烈的地域性特征，对研究特定区域范围的疫情可视化表达提供了一定的参考。

（二）基于空间区域的可视化表达

《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》从地理的空间区域和位置定位两个特点来进行可视化设计，主要呈现两个问题，即“重庆各区有多少新型冠状病毒肺炎病例？”和“重庆主城区的疫情都分布在哪？”。《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》见图6，基于地理单元的重庆市确诊病例按照行政区进行划分，根据各区县确诊病例的数据差异，在地图上构建设计元素的颜色、尺寸、高度等视觉化变量，直观地展现确诊病例的地理空间格局。确诊病例的数量与代表其符号的尺寸成正比，在地图上呈现出确诊病例数量差异及其空间分布关系。不同于各大媒体采用的平面地图的效果，通过3D建模得到的设计结果更具视觉冲击力，相比平面的制图形式，能更好地展示地图信息中区域和空间的关系。

（三）基于地理定位的可视化表达

图5 较小尺度疫情概率密度地图

图6 《重庆市新型冠状病毒肺炎疫情地图》

图7 重庆主城区新型冠状病毒肺炎疫情分布情况

基于地理位置的信息服务是当前最为广泛的地图应用形式，地理位置服务（Location Based Service，LBS）被用来概括通过移动终端和网络的数据交换获取用户的地理位置，并提供相关信息服务的方式[9]。地理单元对于读者了解信息的影响很大，不同的层次结构和区域结构所显现的细节是不一样的。虽然知道了所处的地理位置总共的确诊病例数量，解决了基本问题，但是寻找一个与位置相关的答案更为重要，即“我的身边有多少病例？”。

重庆主城区新型冠状病毒肺炎疫情分布情况见图7，范围缩小到了重庆主城区域，笔者通过对重庆市卫生健康委员会、华龙网发布的确诊病例及活动轨迹进行信息分类，基于百度地图的LBS服务定位确诊病例的地点，同时将病例信息、确诊时间、小区信息、出行轨迹标注于地图上，体现了地图的空间属性[10]。数据的差异化呈现出不同的视觉疏密效果，读者可以看到重庆主城确诊病例信息越往北越密集，通过不同的颜色来区分区域，每个区域的信息密度直观可见、易于区分，体现了地图的方位属性；这种基于位置定位的疫情可视化系统，从空间维度、时间维度为市民日常防控、政府实行区域防控提供了参考。