前言

本书编写背景及依据

（1）在电影《侏罗纪世界》中，公园指挥中心对每只恐龙和每名警员的实时位置、身体状况等进行监控，所有监控画面和统计数据均实时呈现。这类系统和指挥中心，可使一切尽在掌握——这就是数据可视化的魅力和价值所在！科幻大片似乎有一种神奇的魔力，总能给观众留下神奇向往的印象，观众也难免会幻想用科技来改变世界。一图胜千言，数据可视化在表述方面胜过千万条枯燥的数据。近年来，虽然数据思维已经深刻影响并改变了各行各业的传统思维方式，但现有的可视化技术还远远无法满足用户的期望。数据密集型科学研究已上升到与科学实验、理论分析、计算模拟并列的科学研究“第四范式”，也拓展了数据可视化学科的内涵和外延，大大推动了数据可视化学科向着更深层次不断迈进。（2）可视化是一种媒介。当今这个互联网时代，客观世界和虚拟社会正源源不断产生大量的数据，而人类视觉对数字、文本等形式存在的非形象化数据的处理能力远远低于对形象化视觉符号的理解。如果直接面对这些数据，很可能让人无从入手。可视化技术为大数据分析提供了一种更加直观的挖掘、分析与展示手段，有助于发现大数据中蕴含的规律，有助于大数据应用落地。特别是一些监控中心、指挥中心、调度中心等重要场所，大屏幕显示系统已经成为大数据可视化不可或缺的核心基础系统。近年来，全球智能技术发展突飞猛进，发展人工智能已经提升到国家战略高度。大数据可视化在智慧城市、智慧交通、网络安全、航天领域等得到了更加广泛的应用。（3）可视化是对数据的一种完美的诠释。我们不仅要呈现出数据美好的一面，更重要的是要透过数据，理解数据的丰富内涵，洞察数据中蕴含的奥秘，为更深刻地理解世界、帮助辅助决策提供技术支持，在各行业及生活中，实现用数据说话，用数据讲道理。（4）数据既可以是抽象的，也可以是异常美丽的。例如，伦敦地铁图、拿破仑进军莫斯科流图及春运迁徙图等，都诠释了数据的美。可视化技术为大数据分析提供了一种更加直观的挖掘、分析与展示手段，有助于发现大数据中蕴含的规律。（5）“可视化”是目的，其技术手段复杂多样。因此，数据可视化的概念应加以扩展，学习数据可视化不应仅仅局限于“可视化”，可视化过程中的数据采集、分析、治理、管理、挖掘等各个技术环节都要融会贯通。（6）在众多高校陆续开展大数据相关专业的背景下，为向广大读者更好地诠释大数据可视化的内涵与外延，本书应运而生。

本书特色

与国内外同类书比较，本书最大的特点是突出大数据可视化这一艺术与科技融合的特点，融合数字信号处理、人的视觉特性、可视分析学、大数据可视化渲染等基本理论，展示了大数据技术概貌，构建了大数据可视化的知识逻辑，同时强调实践，具有鲜明的理论与实践并重的特色。本书在强调大数据可视化的基础性原理的同时，融入真实案例分析，注重实用性，使读者真正学会大数据可视化的工具，运用大数据思维，解决实际工作中的问题。本书把握大数据可视化应用的趋势，强调多视图整合，强调所有数据视图交互联动，除了原有的饼状图、柱形图、热图、地理信息图等数据展现方式，还可以通过图像的颜色、亮度、大小、形状、运动趋势等多种方式在一系列图形中对数据进行分析，通过交互挖掘数据之间的关联，利用数据推动决策。

教学建议

本书共9章，内容包括大数据可视化概述、可视化的类型与模型、数据可视化基础、数据可视化的常用方法、大数据可视化的关键技术、可视化交互、大数据可视化工具、大数据可视化系统——魔镜及大数据可视化的行业案例。本书可作为大学本科计算机及相关专业数据可视化课程的教材，建议总学时为48学时（理论32学时+实践16学时）。具体分配方案：第1～6章每章4学时；第7～9章每章2学时，加上16学时的实践环节。学期末的2学时安排期末的大作业答辩。授课可采用多媒体投影教学方式，辅以大量的案例分析、视频材料和互动演示。本书的附属资料（电子课件、作业、数据、在线资源、视频和图像）将实时更新。

本书作者团队简介

刘鹏，教授，清华大学博士毕业，现任中国信息协会大数据分会副会长、南京大数据研究院院长、中国大数据应用联盟人工智能专家委员会主任、中国大数据专家委员会委员。

张燕，博士，教授，金陵科技学院副校长。现任江苏省计算机学会常务理事、江苏省人工智能学会常务理事、江苏省农学会智慧农业分会理事长。主持市厅级以上科研项目14项，获江苏省教学成果二等奖、江苏省高教研究成果二等奖各1项。发表论文20多篇，合作出版专著1部，主编教材4部。

何光威，中国传媒大学南广学院教授，高级工程师，智能科学与技术和电子信息工程专业负责人，传媒科技研究所常务副所长，中国广播电影电视社会组织联合会技术工作委员会委员。指导学生多次获得江苏省大学生实践创新项目立项，以及江苏省计算机设计大赛特等奖、国家级三等奖。主持及参与省部级科研项目6项、国家广电总局部级社科项目3项、江苏省高校自然科学研究面上项目3项、校级科研项目10多项。获软件著作权1项、国家发明专利1项（合作）；出版规划教材、专著7部。

郑志蕴，博士，教授，硕士生导师，郑州大学信息工程学院软件工程系主任，中国计算机学会高级会员、ACM郑州分会秘书长、河南省计算机学会理事、河南省高等学校计算机教育研究会理事。研究方向：云计算、大数据处理、语义网络。参与国家发改委项目2项、国家自然基金项目2项、教育部项目1项，主持完成河南省科技攻关项目4项、横向项目10项，主持河南省国际科技合作项目1项。作为第一完成人，通过河南省科学技术厅鉴定项目4项；获得河南省科技进步奖三等奖1项、河南省工业和信息化厅科技成果一等奖2项；被评为“河南省教育系统优秀教师”“郑州市市优秀女科技工作者”和“郑州大学三育人先进个人”。获软件著作权8项；发表论文45篇，其中21篇被EI收录；出版学术著作4部。

梁英杰，博士，解放军海军工程大学教师。主持国家自然科学基金1项、国家重点实验室开放课题1项、湖北省基金1项，参与“863”等科研项目10余项。获专利2项；发表论文20余篇，其中12篇被EI收录；参编教材2部。

朱琼琼，苏州国云数据科技有限公司教育事业部营销总监。

李钝，博士，郑州大学信息工程学院副教授，硕士生导师。主持国家社会科学基金1项、河南省科技公关项目2项、河南省教育厅自然基金1项。发表论文20余篇，其中10篇被EI收录，参编教材2部。

王海涛，博士，解放军陆军工程大学信息管理中心副教授，硕士生导师，计算机学会高级会员。主持和参与完成国家自然科学基金及军内科研项目10余项。获军队科技进步二等奖1项、三等奖2项。获发明专利4项；发表论文50余篇，其中15篇被EI收录；编撰、翻译著作和教材6部。

马斌，博士，华北水利水电大学信息工程学院副教授，硕士生导师。已主持国家自然科学基金1项、河南省教育厅项目2项，参与国家“863”项目1项、国家自然科学基金3项、国家“十一五”项目1项、河南省科技攻关等科研项目10余项。申请专利1项，获软件著作权4项；发表论文10余篇，其中4篇被EI收录；出版专著1部，参编教材2部。

宋燕燕，硕士，中国传媒大学南广学院数字媒体技术教研室主任。多次指导学生获得江苏省计算机设计大赛特等奖、国家级三等奖。主持及参与校级科研项目5项、江苏省高校自然科学研究面上项目4项。

读者对象

无论是高等院校相关专业师生，还是数据工程师、数据科学家等，都是本书的受众群体。本书作者来自高校、科研院所和长期从事数据可视化的工程技术人员，从教学、科研和应用的角度，更好地向读者阐述数据可视化，具有很强的系统性、可读性和实用性。经任课老师对教材内容的取舍，本书也可作为高职高专教材和培训教材。

致谢

本书的编写得到了南京大学郭延文教授和南京信息工程大学毕硕本教授的指导，两位教授对全书稿做了认真审查，并提出了许多具体的修改建议。南京云创大数据科技股份有限公司和苏州国云数据科技有限公司工程师参与了本书部分章节的编写工作。南京金陵科技学院赵海峰博士（高工）和南京云创大数据科技股份有限公司武郑浩经理（高工）做了很多协调工作，也对书稿提出了很好的意见。电子工业出版社编辑为本书的出版付出了辛勤的劳动，提出了宝贵的意见。本书也参考了网络上一些高手分享的相关资料，在此一并致谢。

本书是集体智慧的结晶，在此谨向付出辛勤劳动的各位作者表示感谢，虽然各位作者通力合作，反复修改，但书中难免有欠妥或者错误之处，敬请读者不吝指正。

何光威

于南京方山