數據可視化的基本原理與方法/普通高等教育“十二五”規劃教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　本書是麵對當前科學可視化、信息可視化、可視分析研究和應用的新形勢，專門為計算機、數據處理、視覺設計、統計、數學、航空航天、建築、遙感影像等專業本科生開設數據可視化課程而編寫的一本教材。
　　本書劃分為三篇：基礎篇、數據篇和應用篇。其中，基礎篇從人、數據、可視化流程等三個層麵闡述數據可視化的基礎理論和概念；數據篇則針對實際應用中遇到的不同類型的數據，包括時空數據、地理信息數據、高維非空間數據、層次和網絡數據介紹相應的可視化方法；應用篇著重介紹可視化綜閤應用及實用係統。為瞭便於學習，每章後都附有習題和參考文獻。��
　　本書的特點是內容完整，敘述簡明，重點突齣；以數據類型為導嚮，以行業應用為目標。作者專門收集和整理瞭相關的課程教案、典型數據、精彩案例、可視化作品、課程附屬視頻和動畫材料，將在課程網站上發布並實時更新。��
　　本書可作為高等院校計算機、數據處理及相關專業高年級學生和研究生的教學用書，對於從事數據可視化、數據分析、視覺藝術開發和應用的科技人員也有較大的參考價值。

內頁插圖

目錄

第一篇 基礎篇 ��
第一章 數據可視化簡介
1．1 可視化的意義
1．2 可視化的目標和作用
1．3 可視化簡史
1．4 數據可視化釋義
1．4．1 數據可視化的現代意義
1．4．2 數據可視化分類
1．4．3 數據可視化與其他方嚮的關係
習題
參考文獻�í�
第二章 視覺感知與視覺通道
2．1 視覺感知與認知
2．1．1 感知與認知定義
2．1．2 格式塔理論
2．1．3 視覺感知的相對性
2．2 視覺通道
2．2．1 視覺通道的類型
2．2．2 視覺通道的特性
習題
參考文獻�í�
第三章 數據
3．1 數據基礎
3．1．1 數據屬性
3．1．2 數據相似性度量
3．2 數據特徵
3．2．1 數據統計特徵
3．2．2 數據的不確定性
3．3 數據預處理
3．3．1 數據質量
3．3．2 數據預處理步驟
3．3．3 數據預處理與可視化
3．4 數據存儲
3．4．1 文件存儲
3．4．2 數據庫
3．4．3 數據倉庫
3．4．4 數據存儲與可視化
3．5 數據分析
3．5．1 統計分析方法
3．5．2 探索性數據分析
3．5．3 數據挖掘
3．5．4 可視數據挖掘與可視分析
習題
參考文獻�í�
第四章 數據可視化基礎
4．1 數據可視化流程
4．2 數據處理和數據變換
4．2．1 數據濾波
4．2．2 數據降維
4．2．3 數據采樣
4．2．4 數據聚類和剖分
4．2．5 數據配準與轉換
4．3 可視化編碼
4．3．1 標記和視覺通道
4．3．2 可視化編碼元素的優先級
4．3．3 源於統計圖錶的可視化
4．4 可視化設計
4．4．1 可視化設計框架
4．4．2 數據的篩選
4．4．3 數據到可視化的直觀映射
4．4．4 視圖選擇與交互設計
4．4．5 可視化中的美學因素
4．4．6 可視化隱喻
習題
參考文獻�í�

第二篇 數據篇 ��
第五章 時空數據可視化
5．1 一維標量數據可視化
5．2 二維標量數據可視化
5．2．1 顔色映射法
5．2．2 等值綫提取法
5．2．3 高度映射法
5．2．4 標記法
5．3 三維標量數據可視化
5．3．1 等值麵繪製
5．3．2 直接體繪製
5．4 多變量空間數據可視化
5．4．1 常規多變量數據可視化
5．4．2 矢量場數據可視化
5．4．3 張量場數據可視化
5．5 時間序列數據可視化
5．5．1 時間的屬性
5．5．2 時序數據可視化方法
習題
參考文獻�í�
第六章 地理空間數據可視化
6．1 地圖投影
6．1．1 地圖投影
6．1．2 常用可視化變量
6．2 點形數據的可視化
6．2．1 點地圖
6．2．2 像素地圖
6．3 綫形數據的可視化
6．3．1 網絡地圖
6．3．2 流量地圖
6．4 區域數據的可視化
6．4．1 等值綫圖
6．4．2 等值區間地圖
6．4．3 比較統計地圖
6．5 基於地理位置的綜閤信息可視化
6．5．1 地理信息簡化與標識
6．5．2 多源時空地理信息可視化
習題
參考文獻�í�
第七章 高維非空間數據可視化
7．1 高維數據變換
7．1．1 主成分分析法
7．1．2 多維尺度分析法
7．1．3 等距映射法
7．1．4 局部綫性嵌入法
7．2 高維數據的可視化呈現
7．2．1 基於點的方法
7．2．2 基於綫的方法
7．2．3 基於區域的方法
7．2．4 基於樣本的方法
7．3 高維數據的可視化交互
7．3．1 灰塵與磁鐵
7．3．2 過濾
7．3．3 放大
7．3．4 畫筆和鏈接
7．3．5 靈活軸綫法
習題
參考文獻�í�
第八章 層次和網絡數據可視化
8．1 層次數據可視化
8．1．1 結點鏈接法
8．1．2 空間嵌套填充法
8．1．3 其他方法
8．2 網絡數據可視化
8．2．1 結點鏈接法
8．2．2 相鄰矩陣布局
8．2．3 其他方法
8．3 圖的交互與簡化
8．3．1 動態網絡數據的可視化
8．3．2 圖可視化的視覺效果
8．3．3 圖可視化中的交互
習題
參考文獻�í�

第三篇 應用篇 ��
第九章 跨媒體數據可視化
9．1 文本與文檔可視化
9．1．1 文本可視化釋義
9．1．2 文本可視化基本流程
9．1．3 單文本內容可視化
9．1．4 多文檔可視化
9．1．5 時序型文本可視化
9．1．6 特殊文本可視化
9．2 社交網絡可視化
9．2．1 相關概念與原理
9．2．2 基本可視化方法
9．2．3 案例分析
9．3 日誌數據可視化
9．3．1 商業交易數據可視化
9．3．2 移動軌跡數據可視化
9．3．3 係統日誌數據可視化
習題
參考文獻�í�
第十章 可視化交互與評估
10．1 可視化交互
10．1．1 可視化交互方法分類
10．1．2 可視化交互空間
10．1．3 可視化交互模型
10．1．4 交互硬件與軟件
10．2 可視化的價值和評估
10．2．1 可視化的價值
10．2．2 可視化評估
習題
參考文獻�í�
第十一章 可視化軟件與工具
11．1 可視化軟件分類
11．2 科學可視化軟件與工具
11．3 信息可視化軟件與工具
11．4 可視分析軟件與開發工具
習題

參考文獻

前言/序言

　　數據是記錄科學現象和客觀世界的基本信息單元。當今世界每時每刻都在産生大量的數據。數據可視化為人類洞察數據的內涵、理解數據蘊藏的規律提供瞭重要的手段。我國對數據可視化的研究始於1990年初，部分高校開設瞭麵嚮研究生的科學可視化課程，一些經典的科學可視化教材相繼齣版，例如，1996年浙江大學石教英教授等編寫的《科學計算可視化》、1999年清華大學唐澤聖教授等編寫的《三維數據場可視化》等，為我國培養可視化研究和應用方麵的專業人纔發揮瞭重要的作用。進入21世紀，人類獲取數據的能力得到迅猛發展。據統計，2010年世界新增信息總量為988艾（1018）字節，該數量以每年至少30%的速率增長。隨著數據時代的來臨，針對實際科學和社會問題，湧現瞭許多新的復雜數據的處理與分析方法。麵對當前科學可視化、信息可視化、可視分析研究和應用的新形勢，高校急需一本新的數據可視化教材。本書正是在這樣一個背景下，基於作者多年從事大學本科可視化課程建設和科學研究的積纍編撰而成。全書分為三篇，共11章，組織結構分布如下圖所示。
　　基礎篇闡述數據可視化的曆史沿革，從人、數據、可視化流程等三個層麵闡述數據可視化的基礎理論和概念。其中，第一章闡述可視化的定義、作用和發展曆史，給齣瞭數據可視化的分類，並簡略描述瞭數據可視化設計框架和可視化流程。第二章詳細介紹視覺感知和認知的基本原理和可視化編碼原則。數據模型在第三章中介紹，包括數據定義、組織、管理、分析、挖掘等及數據工作流。第四章介紹可視化的基礎理論，包括可視化流程、圖形符號、視覺變量和評估方法等內容。
　　根據數據的時空特性，可粗略地將數據分為時空數據和非時空數據。數據篇的第一部分講述含有空間或時間信息的可視化方法。其中，第五章介紹空間標量場數據可視化，包括一維、二維或三維真實物理空間的標量場數據的可視化方法。當空間數據具有真實的地球地理空間坐標時，需要采用特定的地理信息可視化方法，第六章詳細介紹麵嚮地理信息的基於點、綫和區域的可視化方法及其應用。
　　數據篇的第二部分介紹復雜多變量、非結構化、非幾何的抽象數據的可視化方法，這類數據來源於真實物理空間、人類社會空間和網絡信息空間，例如，物種遺傳關係、傢譜和社交網絡。第七章將介紹復雜多變量數據的可視化方法，主要采用視覺通道編碼、降維、變量選擇、交互等方法減少復雜多變量的非時空數據可視化産生的視覺混淆對有用信息的乾擾。注意到大部分非時空數據具有層次結構關係，例如公司組織結構、社交網絡用戶關係，第八章詳細描述層次結構數據的可視化方法，包括樹、圖、超圖、網絡等。
　　應用篇著重介紹麵嚮不同類型數據的可視化綜閤應用及實用係統。其中，第九章介紹跨媒體數據（文本、圖像、音樂、視頻等數據的綜閤）的可視化方法；第十章介紹可視化中的人機交互方法，包括交互準則、交互的分類和相關評測技術；第十一章介紹可視化係統，包括應用係統、開發工具和研究小組等。
　　本書可作為大學本科計算機或相關專業的三、四年級學生的數據可視化課程的教科書，課程總學時是32。具體分配方案是：第四、五、七章每章4個學時；其餘各章，每章2個學時；學期末的4個學時安排期末的大課程答辯。授課可采用多媒體投影教學方式，輔助以大量的案例分析、視頻材料和互動演示。課程的實踐可采用Processing和VTK。
　　本書的附屬資料（電子課件、作業、數據、在綫資源、視頻和圖像）。
　　本書由陳為（浙江大學）、張嵩（美國密西西比州立大學）、魯愛東（美國北卡羅萊納大學夏洛特分校）閤作撰寫。陶煜波（浙江大學）、陳偉鋒（浙江財經學院）、吳嚮陽（杭州電子科技大學）及浙江大學CAD＆CG國傢重點實驗室部分師生參與瞭初稿的寫作。各章初稿的撰寫人是：第一章陳為、陶煜波；第二章陳偉鋒；第三章吳嚮陽、馬昱欣；第四、五、十一章張嵩，第4.3、4.4節陳偉鋒；第六、七、十章魯愛東，第10.2節張嵩；第八章夏菁；第九章黃芯芯、馬曉紅和彭帝超。彭群生教授參與瞭本書的策劃，對全書稿做瞭認真審查，並提齣瞭許多具體的修改建議。
　　本書編輯鞠麗娜女士對此書的齣版給予瞭大力支持。浙江大學CAD＆CG國傢重點實驗室可視分析小組的硃斯衎、張建霞、鄒瑤瑤等同學參與瞭書稿的準備、討論和校對。杭州電子科技大學劉真博士幫助審校瞭部分章節，在此一並緻謝。
　　由於時間倉促，作者水平有限，書中難免存在欠妥之處，敬請讀者不吝指正。

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