数据结构的发展历程 (数据可视化发展概况)

数据可视化的发展是从史前时*开代**始的……

史前时代

数据可视化历史,数据可视化的基本方法和技术

我们可能永远都无法知道世界上第一个数据可视化的作品长的是什么样子了。因为,它很可能画在一块柔软的沙地上,让风儿一吹就跑了;也可能是刻在岩石上,但那个山洞早就在沧海桑田中不知所踪。

实际上,在那个年代,古巴比伦人、埃及人、希腊人和中国人都开发出了以视觉方式表达信息的方法,有人目光朝上,用来绘制星空的变化,有些人则把目光投向了地平线,那里生长着一座座山川,一洼洼河流,于是就有了地图、河图。

那时候,许多作品的载体都是粘土。这种比沙子坚固的物质,得以穿过时光的海洋,给我们带来公元前600年的讯息——巴比伦世界地图。

用目光去细细摩挲这块古国地图,有一种难以言喻的美感。

都灵纸莎草地图(埃及,公元前1150年)

数据可视化历史,数据可视化的基本方法和技术

在公元前14世纪中叶的古埃及新王国时期,尼罗河中游,曾经雄踞着一座当时世界上无与伦比的都城。这就是被古希腊大诗人荷马称为“百门之都”的底比斯。

(<--上面这句非常有文采的句子,摘自百度百科词条“底比斯”-->)

而上图这张复杂的埃及纸莎草图,就是在19世纪的“底比斯”中发现。它是现存最古老的地形图,展示了一系列令人着迷的信息,包括地理和矿物开采数据。

当然,其中的信息隔着屏幕,也远非你我凡人能看懂了。

不过最近的研究表明,这张图纸中的地质信息非常精确。是的,达到了“精确”的程度。

果然,我们还是去一趟埃及吧!那里有超聪明的爱猫族呐(●'◡'●)ノ♥

罗马地图,Tabula Peutinger(公元前366-335年)

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罗马人制作地图很厉害,因为他们需要依据地图来规划整个帝国的扩张。这张地图的原件来自13世纪,整张地图长达7米,显示了罗马帝国的公路网布局。更厉害的是,路线用线条来表示,同时目的地用图标来展现。咱们透过现象抓本质,这已经很像1931年亨利贝克设计的伦敦地铁图啦。

托勒密世界地图(公元2世纪)

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这个看起来有点像地图版《猩球崛起》海报的图片,叫做“托勒密地图”,创造于公元2世纪。它基于托勒密在《地理学》一书中的描述绘制而成,是第一张通过天体观测来制定陆地位置的地图,同时还第一次采用了经纬线。

我们也得以知道,地理学在公元2世纪已经如此的灿烂,直到今天我们依旧沐浴在当年的光芒之下。

太阳,月亮和行星的全年位置(欧洲,公元950年)

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这张图,有人猜测它描绘了行星随着时间的变化而变化的轨迹,也有人说,其实很难分辨出它真实的含义了。但是,横轴、纵轴、折线……这张元素齐备的“多线图”居然出现在公元950年,简直太令人着迷了。这让人觉得历史中可能真的出现过时空跳跃,而我们不过一步步被命运牵引着,自以为聪明地踏入了早已画好的坑。

苏颂浑象西南方中外官星图(我国,公元1092年)

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苏颂是我国北宋中期著名的星座小王子。本人是出生于12月10日的射手座。他非常好学,精通经史九流、百家之说,对算法、地志、山经、本草、训诂、律吕等也无所不通。不过他最大的成就还是医药学与天文学,领导工匠制造出了世界上最古老的天文钟“水运仪象台”,开启了近代钟表擒纵器(俗称“卡子”)的先河。还著有《图经本草》、《新仪象法要》、《苏魏公文集》等。

虽然已经没办法和这个有趣的人一起看星星,但是可以看他绘制的星星图!

一般人看星星就是抬起头来用眼睛看,而且可能还会因为看的太专注而掉进坑里。

但是苏颂为了看星星,设计了一个“假天仪“——它用竹木制成,像一个巨大的球形灯笼,外面糊着纸。然后,按照天上星宿的位置,在纸上开孔。观星的时候,人要进入“假天仪“中,光会从空中射进来,呈现出大小不同的亮点,就好像夜空中最闪亮的星!人悬坐球内扳动枢轴,使球体转动,就可以更形象地看到星宿的出没运行。这架仪器是近代天文馆中星空演示的先驱。这种技术直到16世纪欧洲才有。而这种复杂程度的星图,更是前所未有。

雷蒙-吕尔和他的知识树(约13~14世纪)

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在某种意义上,古时候是好时候。每一项发现都意义重大,每一个聪明人都充分发挥着自身理性与浪漫的两面。比如这位雷蒙-吕尔,他的身份有作家、诗人、神学家、神秘主义者,但他同时也是数学家、逻辑学家、殉道者。

在数学方面,他的成就是发明了“波达计数法”与“孔多塞标准”,这两个都是投票方法,感兴趣的可以百度之。遗憾的是这俩方法虽然是他发明的,却没有叫“吕尔计数法”与“雷蒙标准“。因为记录了这两种统计方法的手稿2001年才被发现。

说回数据可视化,他创造了之前没有人使用过的可视化方式。左边是一棵知识树,展现了不同知识的架构与联系,右边是一个轮盘,每一格之中放入不同的术语,通过旋转卡片可以构成新的术语。“基于已知,启发未知”。

亚伯拉罕·奥特柳斯《世界概貌》(安特卫普,1570)

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难怪比利时的安特卫普被称为艺术之源、时尚之都。世界上第一部现代地图集《世界概貌》就是在安特卫普诞生的。它的创造者叫做亚伯拉罕·奥特柳斯,是佛兰芒地理学家和地图学家。

在绘制地图的工作当中,奥特柳斯发现大多数地图都有信息残缺,资讯没有整合到一起。于是,他就前一个世纪环球航行的探险家们的一手资料做了大量的案头研究,自己绘制了《世界概貌》。尽管这套地图中仍有错误,但已经把所有已知的信息整合到一起了。奥特柳斯的这套地图,也成为了后来好几代人绘制地图的标准。真是你为奥特柳斯打call,奥特柳斯为你打样。

《世界概貌》绘制于1570年,26年后,奥特柳斯还提出了“大陆漂移学说”的最初设想。感觉就是,奥特柳斯亲手把地理信息拼在了一起,并发现这些经他双手拼凑后的图形,依旧可以“再拼一次”!

“数据可视化”这个词并不难理解,但是说到数据可视化的起源,估计知道的人就不多了,就连百度百科的词条上起源时间也只是写到了二十世纪50年代,数据可视化一般被认为是起源于统计学诞生的时代。但是真正追溯其根源,可以把时间往前推10个世纪。

10 世纪:填补空白

让我们一起先来看一幅10世纪的数据可视化作品,这幅作品应该是目前能找到的时代最久远的数据可视化作品了,是由一位不知名的天文学家创作。这幅作品中,包含了很多现代统计图形元素:坐标轴,网格,时间序列。(这个时候中国土地上应该是宋朝,宋是个很NB的朝代,以后有机会我会再开个主题)

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14-17 世纪:拉开帷幕

接下来欧洲进入了一个伟大的时期,文艺复兴时期(14世纪-17世纪),这段时间里面出现了很多现代科学和艺术的牛人,出现了各种测量技术,著名的“笛卡尔”弄出来了解析几何和坐标系,费马和赌徒哲学家帕斯卡发展出了概率论(那个时候真是黄金时期,赌博也可以弄一门理论出来),英国人开始了人口统计学研究。这些科学和艺术的发展,为数据可视化正式开启了大门。

18 世纪:初露锋芒

时间来到18世纪,这个世纪牛顿老爷子被苹果砸了,微积分,物理,化学,数学都开始蓬勃发展,统计学也开始出现了萌芽。数据的价值开始为人们重视起来,人口,商业等经验数据开始被系统的收集整理,记录下来,各种图表和图形也开始诞生。(这个时候中国是清朝康熙时期)

我们来看一张很牛的图,作者是哈雷,就是那个哈雷彗星的轨道计算者,著名天文学家。这张图是在地图的网格上用等值线标注了磁偏角。这张图是绘制于1702年。(这个时候是清康熙四十年,看到这张图,我严重怀疑哈雷是不是穿越回去的)

数据可视化历史,数据可视化的基本方法和技术

这里还要提一个人,苏格兰工程师William Playfair(1759-1823),就是他创造了今天我们习以为常的几种基本数据可视化图形:折线图,条图,饼图。

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▲英格兰 1700-1780 年进出口情况

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▲1780-1781 苏格兰进出口情况

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▲欧洲国家的领土比例及人口和税收

19世纪:黄金时代

19世纪是现代图形学的开始,随着科技迅速发展,工业革命从英国扩散到欧洲大陆和北美。随着社会对数据的积累和应用的需求,现代的数据可视化,统计图形和主题图的主要表达方式,在这几十年间基本都出现了。

在这个时期内,数据可视化的重要发展包括:统计图形方面,散点图、直方图、极坐标图形和时间序列图等等当代统计图形的常用形式都已出现。主题图方面,主题地图和地图集成为这个年代展示数据信息的一种常用方式,应用领域涵盖社会、经济、疾病、自然等各个主题。

其中一个著名的例子就是在1864年,John Snow(不是冰与火之歌的那个John Snow),他是一个医生,使用了散点在地图上标注了伦敦的霍乱发病案例。从而判断出Broad Street的水井污染是疫情爆发的根源。这个是一个典型的数据可视化案例。

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另一个数据可视化的经典案例,就是1858年南丁格尔(护理人员的祖师爷),在克里米亚战争后,统计的英军伤亡人数,这个可视化图形就以她的名字命名:南丁格尔玫瑰图。

玫瑰图不仅清楚展示了*队军**死亡人数的变化,而且更重要的是,她将三种死亡情况也分别用不同颜色标记出来:蓝色表示死于可预防的疾病、红色表示死于战争伤害、黑色表示死于其它原因。这样可以清楚知道*队军**伤亡原因的结构,真正影响战争伤亡的并非战争本身,而是由于*队军**缺乏有效的医疗护理。

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时间到了1885年,一个名叫:Etienne Jules Marey的人发明了第一款“腕式血压脉搏计”,这是一款便携式可复用的设备,可以将脉搏可视化的记录到纸上,这是人类第一次将血压变成一个可以测量的可视化内容。

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19世纪中末期,可以说是数据可视化的黄金时期,出现了大量的经典作品,人们对数据价值的理解在图表的帮助下普及开来。欧洲的官方统计机构也普遍的建立起来,高斯和拉普拉斯也奠定了统计理论的基础。下面我简单的贴几幅作品大家感受一下。(这个时候中国还在清朝末期,哎)

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▲拿破仑 1812 年远征(1869 年出版)

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▲美国内战对棉花贸易的影响

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▲美国第 11 次人口普查(1898年)

20世纪:稳步发展

随着19世纪结束,数据可视化的第一个黄金时期也终结了。20世纪初,数据可视化进入了低谷,原因有两个:1)数理统计诞生,追求数理统计的数学基础成为首要目标,而图形作为一个辅助工具,被搁置起来;2)一战,二战的爆发,对经济的影响深远,之前的数据表现方式已经足够使用了;当然这个时期依然还是有不少标志性作品的诞生。比如伦敦的地铁图,这种图形目前全世界的地铁都在使用,距离发明的时间已经过去快一个世纪了。

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▲1933 年伦敦地铁图

20世纪后期-21世纪:日新月异

时间进入到20世纪下半段,随着计算机技术的兴起,数据统计处理变得越来越高效。理论层面,数理统计也把数据分析变成了坚实的科学。

世界大战后的工业和科学发展导致的对数据处理的迫切需求把这门科*运学**用到各行各业。统计的各个应用分支建立起来,处理着各自行业面对的数据问题。在应用当中,图形表达占据了重要的地位,比起参数估计假设检验来,明快直观的图形形式更容易被人接受。

可视化的目标是什么?

  • 使数据能够更好的被理解;
  • 与其他工具一道,使企业能够把握不断增长的数据流;
  • 促进数据发现;
  • 最后,帮助人们进行更好的决策。

时间来到2020,数字化是媒介的主流,如今已有一些具备可视化功能并实现交互式数据可视化的软件,以亿信华辰自主研发的新一代数据可视化产品亿信ABI为例,其内置了上百种可视化元素,还可根据客户的业务需要和应用场景进行定制化的设计,在各行各业都有着成功应用。

交通之眼:挖掘空间维度的数据价值

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随着交通枢纽的大规模联网,海量车辆通行记录信息汇聚,这对于城市交通管理有着重要的作用。数据信息实现可视化有利于交通治理,交通行业可视化大屏已经进入到公众的视野,特别是一些监控中心、指挥中心、调度中心等重要场所,大屏已经成为信息可视化不可或缺的核心基础系统。

交通大屏集成地理信息系统、视频监控系统、交管部门各业务系统数据,对交通路况、警力分布、警情事件、接处警情况等要素进行综合监测,能够帮助管理者实时掌握交通整体运行态势。

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