信息可视化应用途径研究

毛虹力，金 冬

（南京林业大学 家居与工业设计学院，江苏 南京 210037）

0 引言

信息可视化最早可追溯到远古时代，那时人们通过用乌龟壳、树皮、贝壳等物件展示作为一个标记来记录生活中所发生的事物。信息可视化，是在1980年代科学计算可视化技术出现的同时而被提出来的，具有实质性的重要意义[1]。随着社会进步、科技发展以及新型技术的出现，使人们创造信息数据的能力大幅度提高。面对大量繁杂的信息数据，人们是很难在短期内对其进行处理、剖析、归纳的。为了解决这一难题，人们开始对信息可视化应用途径进行研究与探索。

1 信息可视化概述

信息可视化（Information visualization）是可视化技术在非空间数据领域的应用，通过利用图形方面的技术与方法（软件、程序语言等）增强数据呈现效果，让人们更好地浏览、理解、分析数据，并且从中发现数据之间所存在的隐秘关系。通俗的来讲，信息可视化实际上是可视化的界面，是人机交互技术的综合研究。信息可视化包括了不少的内容，它包括交互设计、视觉设计、信息图形、知识可视化等方面。信息可视化是涉及领域是非常广泛，他能够应用到交通、医疗、公安、商业、气象、天文、地理等多项领域之中。不得不说，信息可视化对国家科技进步、经济发展对重大意义。随着可视化在更多领域的发展和应用，其含义也在不断延伸[2]。

2 信息可视化的特点

在处理庞大杂乱的数据信息的过程中，信息可视化相比其他呈现方式更加具有直观性、高效性、前瞻性、趣味性等强有力的特点。

2.1 直观性

信息可视化是对数据信息进行储存、分析、展示的一个系统化的过程。它将庞大复杂的数据信息以图像图表的呈现形式输出；将用户没耐心阅读的生硬文字转化为通俗易懂的图示图表，运用直观的视觉表现效果来替代难以理解的知识概念。最终展示出来的信息有条有理、主次分明，大大地提升了文本内容的可读性以及信息数据展示的可读性[3]。

2.2 高效性

信息可视化对数据信息处理的过程，实际上是快速替用户对数据信息进行分析、展示等一个过程，这个过程免去了用户自行对信息数据处理的全部程序。用户运用可视化技术将数据信息重新编码，用分析处理后的结果代替信息产生和发展的过程，使用户省略了对信息的分析与发现阶段，直接进入最后结论展示阶段。

2.3 前瞻性

所谓前瞻性，实际就是信息可视化能够快速分析最新趋势、拥有预知未来的能力。在这个快速发展的社会，企业能够通过收集相关业务的数据，可以为企业领导者提供更多的机会、选择以及收入。数据采集的越丰富多样，剖析的结果就越准确。现在，大部分行业发展是需要对未来形势进行预测、分析，在进行判断、选择的。

3 信息可视化的基本过程与分类

3.1 信息可视化的基本过程

信息可视化完整的流程应该包括信息数据收集、数据处理分析、可视化呈现、人机交互四个过程。数据采集分为内部数据采集和外部数据获得两个方面。信息数据量的多少决定了信息可视化的最终效果。数据处理和数据分析师进行可视化的条件。前期数据收集所得到的信息数据进行智能筛选，将与关键词无关的进行删除，减少可视化结果的误差。数据之间往往存在隐藏关系，需要进一步探索、挖掘才能够分析出来。如果数据处理发生错误，可视化所得到的结论将会误导企业高层领导做出错误的决策。对数据进行处理分析后，就到了可视化呈现这一环节。可视化呈现是整个信息可视化做关键的一部分。实际上，可视化呈现是指将前期处理、分析后的信息数据转化为图标、图形、图片等可视化元素呈现。人机交互是与用户进行沟通交流的通道。常用的交互方式有点击、缩放、滚动、颜色或者大小变化等。一套完整的、系统的人机交互设计能给瀛湖带来良好的用户体验，只有给用户带来良好的用户体验后，才能将信息可视化的结果转化为有价值的信息[4]。

3.2 信息可视化的分类

（1）数据类型

在从多分类中，按数据类型分类相比其他分类对使用用户来说是更加简单易懂、一目了然的。所以它深受用户的喜爱、应用频繁。按数据类型分类信息可视化可分为一维数据、二维数据、三维数据、多维数据、空间数据、层次数据、网络数据等。首先，我们来谈谈前面两种数据。一维数据是指一条线上，其线上每个点的位置可以用一个或者多个数据值来表示。而二维数据是在同一个空间显示其所囊括两个属性的数据，就像坐标轴里的 X、Y轴上的值。二维数据可视化中较为典型的例子就是用经纬度来表达的地理位置数据。

（2）显示技术

根据显示技术进行分类拥有很强的视觉效果。按其分类能将可视化分为以下几类：面向像素的技术，顾名思义就是利用像素点来显示数据值；几何投影技术，该技术相比其他技术是比较“有趣味化”的显示技术。此类技术更加适合应用于多维和规模较小的数据库进行。基于几何投影技术信息可视化能给使用用户带来良好的用户体验。层次显示技术，该技术适用于条理清晰、层次明显的数据集合。树状图是此显示技术中具有代表性的一种[5]。

（3）多因素

单方面只考虑一个因素来对事物分类是远远不够的，信息可视化的分类也不例外。通过国外对可视化的研究，我们能够了解到除了需要考虑上文提的三个方面进行分类之外，还需要考虑显示方式、交互方式等方面。而且，还提出了同时考虑多个方面来进行分类的方案。

4 信息可视化的应用途径

4.1 交通管理

在社会经济快速发展下，城市交通面临极大的压力和挑战，如何正确有效地管理交通成为了城市的焦点。信息可视化是智慧交通管理系统发展的重要支撑。在信息可视化交通下，能够直观地浏览当地交通实时状况，快速反馈特殊情况；智能化管理和规划城市交通，大幅度降低交通运输压力；分析运输信息数据中隐藏关系规律，大大地提高交通运输的效率。交通管理信息化是社会民生与经济发展的必经之路[6]。

4.2 医疗

医疗方面的快速发展产生了大量的数据信息，成为信息可视化技术在医疗中应用的动力。在 5G时代的背景下，信息可视化在医疗方面的应用越来越广泛。信息可视化在医疗中的应用主要体现在：远程可视化手术操作、病历信息可视化管理、医疗知识可视化展示等。2020年我国新型冠状病毒的爆发，运用了信息可视化技术对全国各地疫情情况进行了更好地分析、展示、预测，在防控疫情上起到了一定的作用[7]。

4.3 公安监管

随着计算机的普及和网络技术的发展，各行各业的发展运行都离开互联网，公安领域也不例外。公安机关在日常工作中不断的数据输入，使其拥有强大丰富的信息资源库。在冗杂多元的信息中分析出公安调查办案中隐藏的重要线索，用可视化图表图示呈现出来，为公安工作提供技术辅助。信息可视化在公安监管中的应用体现在可视化指挥系统（报警可视化、处警可视化、现场可视化等）、案情分析研判、公安业务教育等[8]。

5 信息可视化未来的发展方向

在经济快速增长、新技术不断出现、信息数据激增情况下，信息数据可视化在未来确实是一种趋势。信息可视化在很多领域中发挥了应有的效用，但是在某些领域还是一片“空白”。

5.1 教育

当今教育领域中的教学方法，随着时代的不断进步，它为了适应新时代也在不断地变化。老师在授课时，特别是讲解抽象地知识点时特别需要“可视化教学”。利用信息可视化的特点，剖析、处理抽象的知识点用简单易懂的展示方式来教授学生，通过这种技术来达到知识的共享。可视化教学的目的在与为老师和同学提供一条有条理的、清晰的、高效的学习途径，提高学生学习的效率。在互联网+与教育结合的背景下，充分利用计算机辅助教学的作用，使知识教学达到可视化效果，大大地提高教学效率以及教学成果[9-10]。

5.2 智能家居

近年来，人们日常生活的方方面面变得更加数字化、智能化。手机、平板、智能穿着设备等也融入了我们生活中，智能家居也逐步成为了我们生活中的一部分。智能家居系统需要通过互联网、物联网等技术的支持下运行，通过信息设备进行远程操控、信息传输、实时监管等。信息可视化在家居领域目前用的较为广泛的是虚拟现实，主要体现在租房APP、家居三维建模上。但这远远不够，虚拟现实是信息可视化的一部分。在智能家居系统中，信息可视化是不可缺少的一部分，在监控管理、信息数据传输部分都是离不开的[11-15]。