基于用戶認知的大數(shù)據(jù)可視化視覺呈現(xiàn)方法研究.pdf

1、東南大學博士學位論文I 也S E A R C H O N T H E V I S U A LP R E S E N T A T I O N M E T H O D O F B I G D A T AV I S U A L I Z A T I O N B A S E D O N U S E RC O G N I T I O NA D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e d t oS o u t h e

2、 a s tU n i v e r s i t yF o r t h e A c a d e m i c D e g r e e o f D o c t o ro f E n g i n e e r i n gB YZ h o u X i a o z h o uS u p e r v i s e d b yP r o f ．X U E C h e n g —q iS c h o o lo f M e c h a n i c a lE n

3、 g i n e e r i n gS o u t h e a s tU n i v e r s i t yN o v e m b e r 2 0 1 7摘要摘要大數(shù)據(jù)時代帶給我們的既是機遇也是挑戰(zhàn)。高通道的科學實驗、高速的科學計算、高分辨率的傳感器以及錯綜復雜的網(wǎng)絡環(huán)境共同促生了大數(shù)據(jù)時代的到來。有限的可視化展示頁面和高維多元結(jié)構(gòu)復雜的大數(shù)據(jù)之間的矛盾日益凸顯，這個矛盾所造成的空間局限性是大數(shù)據(jù)可視化面臨的根本問題。人位于可視化信息結(jié)

4、構(gòu)的頂端，是對大數(shù)據(jù)可視化中信息進行態(tài)勢判斷和行為決策的認知主體。因此，滿足人的認知特點、采用多頁面分層展示、最終實現(xiàn)信息的按需呈現(xiàn)是大數(shù)據(jù)可視化所追求的根本目標。本研究以該目標為導向、以大數(shù)據(jù)信息特征和人的認知特征為切入點、以可視化頁面的視覺呈現(xiàn)為研究對象、以人的生理和行為評價作為檢驗方法，系統(tǒng)地研究了基于認知的大數(shù)據(jù)可視化的視覺呈現(xiàn)方法。研究將理論研究、案例分析與實驗觀察和實例驗證相結(jié)合，本研究的成果可以為大數(shù)據(jù)可視化提供方法指導。

5、本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點包括：( 1 ) 以大數(shù)據(jù)可視化中人一信息交互多水平結(jié)構(gòu)模型為研究架構(gòu)，依次對大數(shù)據(jù)可視化的信息空間、認知空間、表征空間和交互空間進行深入探討，以認知為導向來研究大數(shù)據(jù)可視化中的問題，并提出大數(shù)據(jù)可視化人機協(xié)同作業(yè)的復雜認知模型作為本研究的理論基礎。( 2 ) 從單個頁面上的視覺維度映射和多個頁面間的交互設計兩個部分切入，以信息維度和視覺呈現(xiàn)的映射規(guī)律為導向來探討相應的大數(shù)據(jù)可視化的視覺呈現(xiàn)設計。在頁面呈現(xiàn)的宏

6、觀視角上對信息圖元關系進行分類描述，探討圖元關系和信息維度之間的關系；在頁面呈現(xiàn)的微觀視角上闡述了定序和分類的維度表征及雙維度的整合一分離規(guī)律。信息和視覺呈現(xiàn)之間的映射關系研究成果可以作為大數(shù)據(jù)可視化頁面表征的設計方法。( 3 ) 將人和信息之間溝通的交互設計作為大數(shù)據(jù)可視化的研究重點，以實現(xiàn)多頁面間的信息有效融合和知識連貫性為目標，提出適用于大數(shù)據(jù)可視化的交互設計原則、交互設計維度和有效的交互設計策略，為大數(shù)據(jù)可視化的交互設計提供方法