大数据分析与应用_数据可视化基础ppt课件.ppt

数据可视化基础 1 内容提纲 可视化介绍数据科学高维数据可视化 2 什么是可视化 定义 使某物 某事可见的动作或事实 对某个原本眼睛不可见的事物形成一副可感知的心理图片或视觉的过程或能力 一副因此而形成的图片 绘制出可见图片的动作或过程 3 可视化 通过使用电脑 对数据进行交互的可视表达以增强认知 Card MackinlayShneiderman 98 通常被认为是一个生成图形图像的过程 实为认知过程形成某个物体的感知图像强化认知理解可视化的目的是洞悉 而非图像洞察 发现 决策 解释 分析 探索 学习 4 可视化的应用范围 数据分析技术数据挖掘 数据库查询 机器学习可视化尤擅于探索性数据的分析不知道里面有什么没有一个预先的探索假设想知道存在那些疑问Iseewhatyou resaying我明白你的意思Seeingisbelieving眼见为实Apictureisworthathousandwords一图胜千言 5 为什么我们需要可视化 揭示想法和关系形成论点或意见观察事物演化的趋势总结或积聚数据存档 汇整信赖 信任 求真传播知识探索性数据分析 6 为什么我们需要可视化 回答问题做出决定在上下文里看数据扩充记忆和内存空间支持图形化计算寻找模式展示论据讲故事激发智力和洞察力 7 可视化的三个功能 记录信息成像 蓝图设计 支持对信息的推理和分析过程与计算数据推理反馈与交互信息传递共享与说服协作与修正突出数据的重要部分 8 信息记录 绘图 月亮周期伽利略于1616年关于月亮周期的绘图http galileo rice edu sci observations moon html 9 信息记录 摄像 月亮周期 10 数据推理 4个数据集 X均值 9 0Y均值 7 5最小二乘法回归线方程y 3 0 5x误差的平方和 110 0X值的方差的回归和 27 5均方误差的误差和 相对于回归线 13 75相关系数 0 82 11 数值表示 123410 0 8 0410 0 9 1410 0 7 468 0 6 588 0 6 958 0 8 148 0 6 778 0 5 7613 0 7 5813 0 8 7413 0 12 748 0 7 719 0 8 819 0 8 779 0 7 118 0 8 8411 0 8 3311 0 9 2611 0 7 818 0 8 4714 0 9 9614 0 8 1014 0 8 848 0 7 046 0 7 246 0 6 136 0 6 088 0 5 254 0 4 264 0 3 104 0 5 3919 0 12 5012 0 10 8412 0 9 1312 0 8 158 0 5 567 0 4 827 0 7 267 0 6 428 0 7 915 0 5 685 0 4 745 0 5 738 0 6 89 12 13 回答问题 Gallop BayHorse Daisy Muybridge1884 86 14 其他记录设备 Marey ssphygmograph脉波计 脉搏记录仪 fromBraun83 15 支持推理分析 挑战者号案例 1986年1月28日 美国 挑战者 号航天飞机在升空以后不久爆炸 全世界的人们在电视机前目睹了这一悲壮的情景 这一事件不仅再次向世人表明人类科学技术进步的艰巨与困难 也揭示了复杂组织内部正式的传播系统是何等脆弱 这一灾难的直接起因是两个O形橡胶圈的故障 它们是由犹他州的莫顿 塞奥科公司 MortonThiokol 生产的 用来密封发射器上固体燃料箱上的接缝 挑战者 号点火升空后 由于气温太低 发射器上的橡胶圈无法按照设计要求迅速膨胀以弥合部件之间的缝隙 导致大量燃气外泄 在主燃料箱上烧穿了一个洞 使这一最先进的航天工具变成了一副燃烧的棺材 在这一显而易见的技术问题背后 人们要追问的是组织决策问题 决策者是否知晓相关技术信息 为何以及在何种情况之下做出了发射决定 也许我们不能将所有问题归咎于传播故障 但是正如 挑战者 号事故调查总统委员会的报告所说 信息沟通渠道的障碍导致做出了发射的决定 这一决定建立在不完全甚至是使人容易误解的信息基础之上 转引自Conrad 2001 确实 决策失误往往是组织的结构 传播习惯等多种问题积累的结果 16 支持推理分析 决策 Challenger 由MortonThiokol传真到NASA的13页纸中的2页 Tufte1997 17 支持推理分析 Tufte教授绘制的演示低温如何摧毁O形密封圈 Tufte97 18 支持推理分析 Tufte教授绘制的演示低温如何摧毁O形密封圈 Tufte97 19 上下文中数据理解 霍乱流行 1854JohnSnow Tufte1983 20 扩充记忆和内存空间 乘法计算 34x726823802448 21 图示化计算 水的蒸发 JohannesLambert采用图来研究水蒸发与温度的关系 Tufte1983 22 图示化计算 视觉证据 奇数的和 1 3 5 7 9 52 Pythagorean定理中国古代的剖切证明 23 寻找模式 纽约天气 NewYorkTimes1981 24 展示论据 出口与进口 Playfair1786 25 信息表达 双螺旋模型 WatsonandCrick53 生理卫生 1918 26 可视化研究的挑战 越来越多不可见数据模拟数据 数字城市规划 流体模拟 27 可视化研究的挑战 越来越多不可见数据实测数据 Sloandigitalskysurveywww sdss org 传感器网络 Hill02 数字摄像仪 28 可视化研究的挑战 越来越多不可见数据信息快速传播 29 可视化研究的挑战 越来越多不可见数据2002年5exabytes新信息 Lyman03 2006年161exabytes Gantz07 需要新的更好的工具和算法以传播信息 30 注意力 Whatinformationconsumesisratherobvious itconsumestheattentionofitsrecipients Henceawealthofinformationcreatesapovertyofattention andaneedtoallocatethatattentionefficientlyamongtheoverabundanceofinformationsourcesthatmightconsumeit HerbSimonasquotedbyHalVarianScientificAmericanSeptember1995 31 可视化研究的目标 理解可视化是如何传递给人们的人们感知和理解什么 可视化是如何对应于数据的智能模型的 开发能有效创造可视化的原理与技术 增强认知与感知增强可视化与数据的智能模型之间的联系 32 1 数据与成像模型 Bertin GraphicsandGraphicInformationProcessing1981 33 2 好的和坏的可视化 谬误的可视化与其修正效果 34 3 感知 感应功能的心理物理学 Stevens61 35 4 交互 FilmFinder Ahlberg94 36 5 空间布局 London地铁 Beck33 37 6 树与图 兴趣度树 Heer Card 2004 38 7 颜色 CynthiaBrewerhttp www personal psu edu faculty c a cab38 39 8 协同可视化 Sense us Heer07 40 9 设计原理 测试三种组装仪器的有效性 Heiser04 41 10 形状的表意性绘制 LumbosacralandSacro iliacfusionRussellDrake medicalillustrator MayoFoundation 1932 42 11 结构的表意性绘制 PrincipalOrgans VascularSystem LeonardodaVincica 1490 上 世界上第一副流场可视化效果 达芬奇下 表意性可视化NASAX38数据 43 12 摄像 Shadowgraphofa 22 caliberbulletinflightTakenbyanMITfreshmanin1962 inEdgerton slab NASAX38数据的模拟物理摄像实验的可视化效果 a