本书从工程实用性出发，兼顾知识体系的完备性，全面介绍了可视化数据分析的原理、过程、设计、实现各个环节所需的基本知识。全书共六章，包括数据可视化概述、数据处理可视化、数据可视化设计、可视化工具与软件、可视化方法、数据可视化综合应用案例。本书具有较强的应用价值，通过学习本书，读者可以全面提升综合运用所学知识进行数据可视化研发的能力。本书适合作为大数据及相关专业本科的教材，也可作为相关领域技术人员的培训教材或自学参考书。

可视化数据分析技术已经成为各类数据分析的理论框架和应用中的必备要素，并且成为科学计算、商业智能、信息安全等领域的普惠技术。随着大数据、人工智能技术的发展，作为一种新兴的技术，可视化显得越发重要。社会对数据可视化设计、研发人才的知识学习技能、工程实践能力的综合要求也进一步提高，对可视化数据分析人才的需求也在逐步扩大。数据可视化具有知识点多、实践性强的特点。本书从工程实用性出发，兼顾知识体系的完备性，全面介绍了可视化数据分析的原理、过程、设计、实现各个环节所需的基本知识，具有较强的应用价值。本书以知识体系层次结构化与工程化案例展示相结合的方法来介绍可视化数据分析技术，依次详细介绍了数据可视化的意义与发展现状、基本理论，以及需要遵守的相关设计原则。在此基础上，介绍了数据可视化的相关工具与软件，以及大量实用的数据可视化方法，并且详细介绍了基于D3的数据可视化编程，以培养读者理论联系实际并指导实践的能力。此外，本书还深入浅出地介绍了两个数据可视化综合应用案例，以全面提升读者综合运用所学知识进行数据可视化研发的能力。本书的每一章开始都设置了“学习要点”“知识目标”“能力目标”“本章导言”，分别提出了每一章的具体学习要求、应该达到的知识学习标准和工程能力标准，以及章节内容导学。本书通过实际的数据可视化案例进行完整的需求分析、可视化设计、编程实现和案例分析，引导读者深入学习和掌握案例涉及的知识点，获得可视化数据分析技术相关知识和工程能力的综合提升。每一章都配有丰富的习题，方便读者进行复习，进一步掌握相关知识技能。正文中部分图片可通过扫描二维码查看彩色版。本书适合作为大数据相关专业本科生的教材，也可作为相关领域技术人员的培训教材或自学参考书。本书由北京工业大学从事大数据分析与可视化教学科研工作多年、具备丰富实践经验的一线教师张勇、王博岳、胡永利编写。其中，张勇负责整体的内容安排，并负责第1、2、5、6章的编写，王博岳负责第3、4章的撰写，胡永利负责相关理论方法及稿件的修改。编者在本书的编写过程中得到了北京工业大学部分学生的大力支持和帮助，谨在此一并表示衷心的感谢。由于数据可视化技术发展非常迅速，同时编者的学识和能力有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大读者不吝指教和斧正。编者2023年12月于北京

目 录
第1章数据可视化概述
11数据 111数据的概念 112数据的可变性 113数据的不确定性
12数据可视化 121日常生活中的可视化 122数据可视化分类 123可视分析学 124数据可视化与其他学科之间的关系 125数据可视化与其他领域之间的关系
13数据可视化的意义
14数据可视化发展现状及趋势
小结
习题第2章数据处理可视化
21数据处理流程
22数据获取
23数据预处理可视化 231数据清洗可视化 232数据集成可视化 233数据变换可视化 234数据归约可视化
24数据管理与存储可视化
25数据分析与挖掘可视化 251探索性数据分析与可视化 252联机分析处理与可视化 253数据挖掘与可视化 254可视数据挖掘
26数据可视化处理分析综合实例
小结
习题第3章数据可视化设计
31数据可视化的基本流程
32视觉感知基本原理 321视觉感知处理过程 322颜色刺激理论 323色彩空间 324格式塔理论
33视觉编码方法 331视觉隐喻 332坐标系 333标尺 334背景信息
34基本的可视化图表 341柱状图 342直方图 343饼图 344折线图 345散点图
35可视化设计方法 351增强图表的可读性 352去除或淡化不必要的非数据元素 353选择交互能力强的视图 354采用动画与过渡
小结
习题第4章可视化工具与软件
41非编程类可视化工具
42编程类可视化工具
43Web前端开发基础 431HTML和CSS 432JavaScript 433DOM 434SVG
44D3可视化编程 441安装与使用 442选择集与数据 443常用组件 444路径生成 445D3数据可视化实例
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习题Ⅳ可视化数据分析目录Ⅲ第5章可视化方法
51时变数据可视化 511时间属性的可视化 512多变量时变形数据可视化 513流数据可视化
52空间数据可视化 521空间标量场可视化 522空间向量场数据可视化 523空间张量场数据可视化
53地理信息可视化 531点数据的可视化 532线数据的可视化 533区域数据的可视化
54层次和网络数据可视化 541层次数据 542网络数据
55文本和文档可视化 551文本可视化流程 552文本内容可视化
56面向领域的可视化 561商业智能可视化 562社交网络可视化 563交通数据可视化 564气象数据可视化 565高性能科学计算
小结
习题第6章数据可视化综合应用案例
61面向公交出行的可视化交叉检索系统 611需求分析 612主要功能 613整体框架 614视图设计
62面向学生校园大数据的可视化分析系统 621需求分析 622主要功能 623整体框架 624视图设计 625案例分析
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习题参考文献

张勇，博士，副教授，硕士、博士生导师，IEEE 会员，CCF会员。北京工业大学信息学部人工智能与自动化学院教师，“多媒体与智能软件技术”北京市重点实验室、北京人工智能研究院研究人员。近年来一直从事大数据分析、人工智能、智能交通及图形图像相关研究工作，以第一作者（含学生第一作者）在国内外高水平学术刊物和国际会议上发表学术论文50余篇。已获得国家发明专利授权20余项，软件著作权30余项。作为项目负责人主持了包括国家自然科学基金面上、国家自然科学基金青年、北京市自然科学基金面上、北京市科技计划项目在内的各类纵、横向科研项目30余项。2016年入选北京未来网络科技高精尖创新中心交通视频大数据分析处理团队。2011至2013年多次赴德国波茨坦大学、锡根大学交流访问。获得吴文俊人工智能科技进步奖一等奖，及其他奖项多项。王博岳，副教授，博士研究生导师，信息学部人工智能与自动化学院、多媒体与智能软件技术北京市重点实验室、北京人工智能研究院教师。2018年获北京工业大学“优秀博士学位论文奖”和北京市教委“优秀毕业生”，2020年获“中国图学学会优秀博士学位论文奖” （全国一级学会优博），2021年入选“北京工业大学高端人才队伍建设计划”，2022年入选“北京市科协青年人才托举工程”。胡永利，男，博士，北京工业大学教授、博士生导师，北京工业大学信息学部人工智能与自动化学院教师，“多媒体与智能软件技术”北京市重点实验室、北京人工智能研究院研究员，国际电气和电子工程师协会IEEE会员，中国计算机学会CCF会员，中国人工智能学会会员，中国自动化学会会员。长期从事模式识别、图像处理、计算机视觉、人机交互、大数据挖掘、跨媒体智能和智能交通等方面的研究工作。作为项目负责人主持国家自然科学基金联合基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、北京市科技计划项目、北京市自然科学基金项目等10余项国家级和省部级研究项目。共发表学术论文110余篇，包括IEEEACM汇刊IEEETCYB、TNNLS、TIP、TCSVT、TMM、ACM TKDD和顶级国际会议CVPR、AAAI、IJCAI、ACM MM论文30余篇。获国家发明专利20余项。获2020年吴文俊人工智能科技进步奖一等奖，2020年青岛市科技进步二等奖。

本书通过实际的数据可视化案例进行完整的需求分析、可视化设计、编程实现和案例分析，引导读者深入学习和掌握案例涉及的知识点，获得可视化数据分析技术相关知识和工程能力的综合提升。