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基于意象图式的多域异构数据可视化设计研究

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  • 【题名】:基于意象图式的多域异构数据可视化设计研究
  • 【年份】:2019
  • 【作者】:徐永顺
  • 【关键词】:数据可视化  意象图式  隐喻思维  多域异构数据  可视化
  • 【摘要】:随着物联网、大数据、区块链、人工智能及云计算等新一代信息技术的快速发展,大量多领域、多粒度、多模态、复杂关联、低价值密度的数据不断产生并快速膨胀。对这些体量巨大、增长快速、多域异构、关系复杂的结构化、半结构化与非结构化数据可视化具有重要的研究意义与较大的实用价值。由于数据采集、数据转换及在算法设计等环节中存在着诸多不确定性,可视化结果存在着可变性,但用户对可视化过程中的设计、处理及预期有着强烈的一致性需求,经系统分析,现有研究中这种需求很难得到满足。优良的理论总是在穷尽问题的各种常规解决方式后自然出现,意象图式具有前置性、无意识性、稳固性、普适性与通感性的特点,可以在极少、甚至不占用心智资源的情况下自动启动并发挥作用。意象图式理论在其他设计案例中的特性使得它在多域异构数据可视化设计中显然具备较大的应用价值,文章对之进行了深入研究。研究的基本内容包括:第一章在新一代信息技术快速发展的研究背景下定义了文章的研究缘起、目的、意义与方法,定义了本文的研究对象与关键术语,采用聚类分析方法对国内外研究现状进行了梳理,总结出现有研究的不足,绘制出具有层级结构的知识图谱,分析了该领域的研究规律、特点、前沿及趋势。第二章首先将数据可视化基础图表分为六大类别,依照视觉表达与内在逻辑关系将之与意象图式子图式建立关联;然后将数十种意象图式子图式分为七大类别,对每一种抽象的子图式释义后用具体图形加以图示,在此基础上抽取出各大类意象图式对数据可视图表的设计启示。第三章论证了基于意象图式及其隐喻设计的显现性与包容性能在一定程度上能够有效缓解数据可视化的复杂性与不确定性;建构了意象图式与可视表达在几何布局、空间布局、颜色梯度及交互建构方面的深度关联,完成了意象图式理论与多域异构数据可视系统的全方位整合。第四章总结了图式抽取、需求挖掘、图式拟合的设计原则,提出了完整的意象图式理论视角下多域异构数据可视化系统设计策略与设计模型。第五章通过某市城市大数据全景可视化设计,对上述研究结果进行运用与验证。文末得出了研究结论,并对研究过程进行了反思与展望。文章取得了以下研究成果:(1)建立了意象图式与数据可视表达的映射文章通过设计学与心理学方面的理论知识引入,结合笔者的可视化项目设计经验,将数据可视表达基础图表分为分别为数据分布、时序表达、域别比对、空间表达、局部整体和数据关系,通过对数据可视表达视觉呈现及交互因素的深层分析,建立了与意象图式子图式的深层关联。同时对经过系统研究与验证的七大类抽象的子图式进行了具象化图示,在此基础上提出了基础图式、力图式、控制图式、空间图式、过程图式、复合图式及属性图式对数据可视表达的设计启发。(2)提出了基于意象图式的多域异构数据可视化设计方法基于意象图式理论的设计具有显现性、包容性与一定的创新性,同时与多域异构数据可视表达在认知层面、展示目的上具有高度的一致性与内在逻辑关系。文章对这种内在逻辑关系进行了系统整理与深入分析,结合具体适用场景与案例,提出了从子图式抽取、可视交互设计到可视表达深度融合的方法论,将研究成果用于某城市大数据中心全景可视化交互建构与用户界面设计。评估证明意象图式理论为多域异构数据可视表达明显带来了可视图形解读效率的提高,有效消除了其中的不确定性,并能够直观展示多域异构数据趋势,大幅增强用户视觉感知,明显降低数据关联复杂度,具有优良的有效性与实用性。同时优化了设计师工作流程并带来设计效率的提升,为设计师探索设计问题提供了创新的解决方案。(3)拓展了经验主义哲学视角下设计学科的研究思路文章运用经验主义哲学与认知语言学理论拓宽数据可视化设计研究的内涵与外延,通过对案例的深入分析与理论的层层推导,建构了多域异构数据可视化设计的工具体系、逻辑框架,提供了一种经验主义哲学视角下新的可视化设计研究思路和研究方法。文章对于图式抽取中用户与设计师共同参与互动研究的若干结论不仅在理论上拓展了该领域的研究范畴、完善了数据可视化设计中设计特征等研究框架,也可成为相关的可视化设计策略与设计原则,有助于为设计师提供设计开发环节的指导。
  • 【会议名称】:博士
  • 【类别名称】:刘渊
  • 【载体】:江南大学
  • 【会议地点】:2019
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