1.2 数据可视化的发展历史

数据可视化的起源可追溯到公元2世纪，但是在之后的很长一段时间并没有特别大的发展。数据可视化的主要进展是在最近两个半世纪才出现，尤其是近四十年。

虽然可视化作为一门学科很晚才被广泛认可，但是目前最热门的可视化形式可以追溯到17世纪，那时的地质探索、数学和历史的普及促进了早期的地图、图表和时间线的出现。现代图表的发明者威廉·普莱费尔（William Playfair）在1786年出版的《商业和政治地图集》（Commercialand Political Atlas）中发明了广泛流传的折线图和柱状图，在1801年出版的《统计摘要》（Statistical Breviary）中发明了饼状图，如图1-2所示。

图1-2 威廉·普莱费尔发明的饼状图

随着工艺技术的完善，到19世纪上半叶，人们已经掌握了整套统计数据可视化工具（包括柱状图、饼图、直方图、折线图、时间线、轮廓线等），关于社会、地理、医学和基金的统计数据越来越多。将国家的统计数据与其可视表达放在地图上，从而产生了概念制图的方式，这种方式开始体现在政府规划和运营中。人们在采用统计图表来辅助思考的同时衍生了可视化思考的新方式：图表用于表达数据证明和函数，列线图用于辅助计算，各类可视化显示用于表达数据的趋势和分布。这些方式便于人们进行交流、数据获取和可视化观察。

到19世纪下半叶，系统构建可视化方法的条件日渐成熟，人类社会进入了统计图形学的黄金时期。其中，法国人查尔斯·约瑟夫·密纳德（Charles Joseph Minard）是将可视化应用于工程和统计的先驱。他用图形描绘了1812年拿破仑的军队在俄国战役中遭受的损失，如图1-3所示。开始是在波兰与俄国，粗带状图形代表了每个地点上军队的规模。拿破仑军队在苦寒的冬天从莫斯科撤退的路径则用下方较暗的带状图形表示，图中标注了对应的温度和时间。著名的可视化专家爱德华·塔夫特（Edward Tufte）评论该图说：“这是迄今为止最好的统计图。”在这张图中，密纳德用一种艺术的方式，详尽地表达了多个数据的维度（如军队的规模、行军方向、军队汇聚、分散和重聚的时间与地点、军队减员过程、地理位置和温度等）。19世纪出现了许多伟大的可视化作品，其中许多都记载在塔夫特的网站和可视化书籍中。

到了20世纪上半叶，政府、商业机构和科研部门开始大量使用可视化统计图形。同时，可视化在航空、物理、天文和生物等科学与工程领域的应用也取得了突破性进展。可视化的广泛应用让人们意识到图形可视化的巨大潜力。这个时期的一个重要特点是多维数据可视化和心理学的引入，人们要求可视化更加严谨和实用，更倾向于关注图表的颜色、数值比例和标签。20世纪中期，制图师和理论家贾可·伯金（Jacques Bergin）出版了《图形符号学》（Semiology Graphique），在某种程度上可以认为该书是现代信息可视化的理论基础。由于信息技术的快速发展，伯金提出的大部分模式已经过时，甚至完全不适用于数字媒体，但是他的很多方法却为信息时代的数据可视化提供了借鉴和参考。

图1-3 描绘拿破仑进军莫斯科大败而归的流图

进入21世纪，新的可视化媒介——互联网出现，这催生了许多新的可视化技术和功能。随着互联网的普及，数据和可视化传播的受众数量越来越大，许多数据有着全球范围的可视化传播需求，进一步促进了各种新形式的可视化快速发展。现在的屏幕媒体中大多融入了各种交互、动画和图像渲染技术，并加入了实时的数据反馈，可以创建出沉浸式（Immersive）的数据交流和使用环境。除了商业机构、科研部门和政府外，大众每天也要在自己的屏幕上接触大量的经过可视化的数据，可以说可视化已经渗透到互联网上每个人的生活。如图1-4所示，它收集了美国的交通事故，并将所有信息都汇集到一张地图上。

图1-4 美国交通事故可视化分析

在媒体的宣传下，现在似乎所有企业和个人都对数据非常感兴趣，这激发了使用可视化工具更好地理解数据的需求。廉价的硬件传感器和自己动手创建系统的框架降低了收集与处理数据的成本。出现了数不胜数的应用、软件工具和底层代码库，帮助人们收集、组织、操作、可视化和理解各种来源的数据。互联网还可作为可视化的传播通道，来自不同社区的设计师、程序员、制图师、游戏设计者和数据分析师聚在一起，分享各种处理数据的新思路和新工具，包含可视化与非可视化方法。如图1-5所示，这是在某视频网站上搜索数据可视化出现的结果。可以看出，可视化在各个领域都有应用，而且展示出的结果非常受用户们欢迎。可视化帮助人们直观地了解自己感兴趣的领域的数据，各种自媒体都倾向于使用可视化来增加关注度，吸引流量。

图1-5 关于数据可视化的各种视频

直到现在，可视化技术的发展也不曾停下脚步。谷歌地图使界面操作的习惯（如单击平移、双击缩放）和交互式地图的显示技术大众化，这使得大部分人在面对在线地图时都知道如何使用，使用截图如图1-6所示。比如，Flash已作为一种跨浏览器的平台，在上面可以开发丰富、漂亮的应用，融入可交互的数据可视化和地图。现在，出现了新型的浏览器显示技术，例如Canvas和SVG（有时统称HTML5技术），正在挑战Flash的主导地位，同时也将动态的可视化界面扩展到移动设备上。

图1-6 谷歌地图截图示例