2、数据可视化的理论基础与挑战

数据可视化的理论基础与挑战

1. 数据可视化的理论思考视角

从理论层面思考数据可视化包含多种视角。全面构建数据可视化理论，有助于解释可视化及其运行机制。将可视化视为多方面的复杂组合，会引发对特定问题的理论思考，比如与可视化中的用户（及其任务）相关的问题，或者能将数据成功传达给用户的数学和技术概念相关的问题。

随着可视化研究的不断深入（与物理、化学等许多其他学科相比，数据可视化仍是一个相对年轻的学科），该领域正在寻求主要解释和理论基础。显然，人们不能期望不经过任何中间步骤就能得出一个万能且永恒的理论，科学理论是随着时间发展的，每一次对旧理论的证伪都会促使新的、更好的理论的形成。

2. 不同方面对可视化理论的贡献

2.1 可视化基础的多方面构成

可视化理论基础涉及多个领域，从信号处理到软件设计和感知。可视化基础的格局可从三个方面来描述：人类方面、系统方面和形式方面，以及这些可视化基础所植根的领域。
- 人类方面 ：与社会科学相关，强调人类在可视化中的作用，包括人类的感知、认知和决策等。
- 系统方面 ：与计算机科学和工程相关，涉及可视化系统的设计、开发和实现。
- 形式方面 ：与形式科学相关，如数学、逻辑等，为可视化提供理论和方法支持。

这些方面相互关联，共同构成了可视化理论的基础。例如，软件设计在可视化中涉及系统和人类两个方面，数据挖掘既与数据库编程（系统方面）相关，也与机器学习和统计学（形式方面）相关。

2.2 可视化相关概念的定义

<