第1版前言

数据的采集、提取和理解是人类感知和认识世界的基本途径之一，数据可视化为人类洞察数据的内涵、理解数据蕴藏的规律提供了重要的手段。

随着数据时代的来临，大数据的分析、挖掘与可视化已经成为信息技术发展的迫切需求。面对当前科学可视化、信息可视化、可视分析研究和应用的新形势，需要发展新的复杂数据的处理、分析与可视化方法，并围绕实际科学和社会问题的求解设计高效的人机交互界面。目前，国内急需面向信息时代中各类数据特性和应用领域介绍数据可视化基本理论与方法的工具书。

本书从研究者的视角，介绍了数据可视化的定义、方法、功效和实用软件，可作为初学者入门的向导，是有关科研和教育人员从事可视化研究和开发的一本实用的参考书。全书共有16章，分为4篇：基础篇、时空数据篇、非时空数据篇和用户篇。

基础篇（第1～4章）阐述数据可视化的基础理论和概念，从人的感知和认知出发，介绍数据模型和可视化基础。第1章阐述可视化的定义、作用和发展历史，给出数据可视化的现代意义和分类。第2章详细介绍视觉感知和认知的基本原理、颜色模型和可视化编码原则。第3章介绍数据模型、数据定义、数据组织与管理、数据分析与挖掘等基本概念。第4章阐述数据可视化基础，包括可视化流程、图形符号、视觉变量和评估方法等内容。根据数据的时空特性，数据可分为时空数据和非时空数据。

时空数据篇（第5～8章）介绍含有空间坐标或时间信息的数据的可视化方法，此类数据通过测量仪器在真实物理空间中采集或由科学计算模拟生成。空间数据可分为标量、向量和张量三大类。第5章介绍空间标量场数据可视化，主要涵盖一维、二维和三维空间的标量场数据。第6章介绍含有地理信息的空间数据的可视化技术（本书第2版中，本章内容已放在网上供读者下载，下载地址为：http://www.cad.zju.edu.cn/home/vagblog/地理信息可视化.pdf）。第7章介绍大尺度或随时间变化的空间标量场数据的可视化解决方案和挑战，空间向量场和张量场数据的可视化方法，多变量空间数据场的可视化。第8章关注带有时间信息的数据可视化，包括时间属性可视化、多变量时变型数据可视化和流数据可视化。

非时空数据篇（第9～12章）描述非结构和非几何抽象数据的可视化，这类数据既存在于真实物理空间，也存在于社会空间和网络信息空间。第9～12章分别介绍层次结构数据可视化、文本数据可视化、跨媒体数据可视化和复杂高维多元数据可视化。特别是，非时空数据，具有高维、大尺度、异构、复杂等特点。第12章介绍最新的有关复杂高维多元数据可视化的方法，处理对象包括多变量非结构化数据、大规模数据、异构数据和不确定性数据等。

用户篇（第13～16章）介绍实际应用中各类数据可视化需采用的共性、技术和工具以及具体的应用系统。第13章介绍可视化中的交互方法，包括交互准则、交互分类和相关技术。第14章介绍可视化评测，阐述可视化评测的因素、方法、流程和具体实例。第15章介绍面向科学计算、生命医学、网络安全、商业智能和金融等领域的可视化技术。第16章介绍可视化系统，包括应用系统、数据资源、开发工具和全球重要的可视化研究小组等信息。

本书由浙江大学计算机辅助设计与图形学（CAD&CG）国家重点实验室部分师生和阿里巴巴公司的沈则潜博士共同编著。美国内布拉斯卡-林肯大学的俞宏峰（Hongfeng Yu）博士全程参与了本书结构的讨论和若干章节的编写，并完成了前4章的审校，为本书做出了极大的贡献。为清晰起见，我们将各章的作者列表如下（粗体字所示作者为相关章节的主要编写者）。

浙江大学CAD&CG国家重点实验室的彭群生教授一直鼓励、关心和支持本书的写作。浙江大学CAD&CG国家重点实验室可视分析小组的全体同学参与了书稿的准备、讨论和校对，包括陈广宇、檀江华、汪飞、朱标、刘昊南、张嘉伟、张建霞、邹瑶瑶等。英特尔北京研究院的刘颖博士、清华大学的陈莉博士、合肥工业大学的罗月童博士、中科院深圳先进技术研究院的汪云海博士等帮助审校了部分章节，在此一并致谢。

本书编写始于2010年12月，初稿完成于2012年10月。基于国内各高校开展可视化教学的强烈需求，在本书初稿完成后，本书部分作者和其他作者着手编撰一本面向本科生的可视化教材，其中部分内容取材自本书的相关章节，该书已于2013年6月出版（《数据可视化的基础原理与方法》，陈为、张嵩、鲁爱东编著，鞠丽娜编辑，科学出版社，ISBN 978-7-03-037488-2），欢迎有兴趣的读者参阅。

由于时间紧迫，编著者水平有限，错误、疏漏之处难免，敬请谅解。本书的附属材料和修订信息将在http://www.vizinsight.com/datavisbook上予以实时更新。若有任何建议，欢迎致信作者。

本书作者于2013年6月