1.2 什么是數據可視化

1.2.1 數據可視化的概念

數據可視化旨在借助圖形化手段，來清晰、有效地傳達信息。數據可視化為了達到上述目的，需在數據滿足分析決策需要和數據展現形式上同時予以考慮，通過直觀地傳達關鍵數據與特征，實現對于相當分數而又復雜的數據集的深入洞察。然而，現實中，設計人員往往并不能很好地把握設計與功能之間的平衡，從而創造出華而不實的數據可視化形式，無法達到其主要目的，也就是傳達與溝通不暢。

數據可視化與信息圖形、信息可視化、科學可視化以及統計圖形密切相關。當前，在研究、教學和開發領域，數據可視化是一個極為活躍而又重要的領域。

1.2.2 商務智能與數據可視化的關系

商務智能的目標是將商業和企業運維中收集的數據轉化為知識，輔助決策者做出明智的業務經營決策。數據包括來自業務系統的訂單、庫存、交易賬目、客戶和供應商等，以及其他外部環境中的各種數據。從技術層面上看，商務智能是數據倉庫、聯機分析處理工具和數據挖掘等技術的綜合應用，其目的是使各級決策者獲得知識、提升洞察力。為了使分析后的數據直觀、簡練地呈現在用戶面前，則需要采用一定的形式表示和發布出來，此時便需要應用數據可視化技術。

商務智能中的數據可視化，是以商業報表、關鍵績效指標、圖形等易為人們所辨識的方式將原始數據間的復雜關系、潛在信息以及發展趨勢，通過可視化展現平臺，以易于訪問和交互的方式來揭示數據的價值，從而提升決策人員的業務過程洞察力。目前，多數商務智能軟件企業已提供了基于Web應用的展現服務，來擴展商務智能的信息發布范圍。另外，隨著移動應用的普及和移動辦公的需求日益強烈，部分主流商務智能軟件企業也有了移動端平臺展現可視化開發的業務，例如微策略（MicroStrategy）。下面介紹兩個在商務智能數據可視化中常用的兩種展現形式，即儀表盤和平衡計分卡。

1.儀表盤

儀表盤（Dashboard）在商務智能分析中起著很重要的直觀展示數據與支持決策的作用。由于儀表盤是一個商務智能綜合分析展示的平臺，所以一個界面上可能會有多個組件和圖表，但這并不意味著這些數據和圖表組件是隨意堆砌的。商務智能儀表盤的展示大多有一個特定的主題或分類。大致歸納為3種：運營儀表盤、策略儀表盤和戰略儀表盤。根據種類的不同，儀表盤的設計及展示也大不相同。

商務智能儀表盤也可以被稱為管理駕駛艙，無論是管理決策者，還是企業業務流程中的普通員工，都可以利用它來展示聚合分析的結果，讓決策更加快速、準確，進而更快地推進業務流程，最終提高工作效率。

2.平衡計分卡

平衡計分卡（Balanced Score Card）是商務智能分析中另一個主要應用數據可視化技術的部分。1992年，Robert Kaplan及David Norton在《Harvard Business Review》（哈佛商業評論）中發表題為“The Balanced Score Card：Measures That Drive Performance”的文章（平衡計分卡：驅動績效的度量）。這是第一次提出平衡計分卡的概念。

平衡計分卡主要是通過圖、卡、表來實現戰略的規劃。此工具可以將企業的策略，透過財務、內部業務流程、學習與成長、客戶這4個方面來審視，如圖1-4所示。每一方面都包括了策略目標、行動計劃及衡量指標這三大部分。所謂“平衡”，是從3個角度來觀察：一是外部及內部間的平衡，外部強調財務方面及客戶方面，內部則強調內部流程及學習與成長方面；二是財務及非財務方面衡量的平衡；三是領先指標及落后指標的平衡等。

圖1-4 平衡計分卡視角圖

1.2.3 常見圖表概覽

通常業務分析系統的終端用戶在面對特定目標時，并不很確定應該使用何種類型圖表。某些圖表能夠更好地解答特定的問題。下面簡單介紹業務分析系統中常見的圖表，并分別說明它們能夠更好地解決或分析什么問題。有人覺得，基本圖表太簡單、太原始，不高端、不大氣，因此追求更復雜的圖表。這是對圖表的一種誤解。其實越簡單的圖表，越容易理解。快速、簡潔地表現數據是“數據可視化”的最重要目的和最高的追求。

1.基本圖表

下面介紹數據可視化中最常用的基本圖表。

（1）折線圖（Line Chart），是最常用于描述時間序列數據的圖表，如圖1-5所示。折線圖表示兩種變量之間的關系，常用于追蹤在一個時間段內的趨勢或變化（通常將時間設為X軸）。折線圖將圖表中的各個數據點依次連接起來，幫助發現一段時間內的變化趨勢。折線圖常用于顯示隨時變化的度量，例如，某股票5年內的價格改變，企業1個月內每天客服呼叫數量的變化。

圖1-5 折線圖

（2）柱狀圖（Bar Chart），是最基本的數據表示圖形之一，如圖1-6所示。當具有能精確地劃分成不同類別的標稱（nominal）型數據或數據型數據時，用柱狀圖可以快速地比較數據的結果和趨勢。柱狀圖常用于比較不同類別的數據，例如各個部門的或產品類別的廣告支出百分比。柱狀圖可以橫向的，也可以是縱向的，還可以進行堆積，可在一張圖上顯示多個維度。

圖1-6 柱狀圖

（3）餅圖（Pie Chart），是一種圓餅狀的圖，如圖1-7所示，常用于顯示特定度量的相對百分比。例如，餅圖可以用于展示不同產品的廣告預算百分比，或者大二學生所學專業的相對比例等。但如果數據類別過多（大于4類），那么可以考慮使用柱狀圖來代替餅圖。

圖1-7 餅圖

（4）散點圖（Scatter Plot），常用于分析兩個或者三個變量之間的關系（二維或三維圖），如圖1-8所示。如果應用于3個以上變量，則散點圖層變得難以操作。散點圖在探究數據趨勢、集中度和異常值等方面十分有效。例如，用戶可以使用兩個變量的散點圖，展示心臟病患者年齡與體重之間的關系；或者顯示客戶服務代表數量和客戶服務請求數之間的關系。通常，在二維散點圖中疊加（superimpose）趨勢線，顯示數據之間的關系。

圖1-8 散點圖

（5）氣泡圖（Bubble Chart），是散點圖的強化版本，可以看作是在散點圖（或者地圖）中增強數據表現力的一種技術。通過改變氣泡的大小和顏色，用戶可以加入新的數據維度，表達數據更豐富的內涵，如圖1-9所示。例如，氣泡圖可以按照不同產品和銷售地區顯示利潤率（Profit margin）。

圖1-9 氣泡圖

2.專業圖表

專業圖表是從基本圖表的特例衍生出來的，用于解決特定領域或特定問題的圖表。

（1）直方圖（Histogram），直方圖和柱狀圖從圖形上來看很相似，二者不同之處在于對信息的描述。直方圖用于表示一個或多個變量的取值頻率分布情況。在直方圖中，X軸通常用來代表類別或者區間，而Y軸通常表示度量、數值或頻率。直方圖能夠展現數據的分布形狀，從而幫助用戶判斷數據是呈正態分布還是指數分布。例如，直方圖可以顯示一個班級的考試成績，包含分數的分布狀況和單個學生之間的分數比較；或者用來展現客戶群的年齡分布。

（2）甘特圖（Gantt Chart），是一種特殊的橫向條形圖，用于描述項目時間表、項目任務或活動時間段和項目活動之間的重疊情況。通過顯示項目中任務的開始和結束時間（日期）以及重疊情況，甘特圖對項目管理和項目控制有很高的價值。例如，甘特圖通常用于展示項目時間表、任務重疊、相對任務完成度（在局部的條形柱中用完成百分比表示任務的進度）、各任務分配的資源、里程碑和成果。

（3）計劃評審技術圖（PERT Chart），又叫作網絡圖，主要用于簡化大型復雜項目的計劃與調度，可顯示項目任務之間的次序關系。計劃評審技術圖由結點（圓形或長方形）和邊（有箭頭）組成。根據用戶不同的使用習慣，項目的任務可以用結點表示，也可以用邊來表示。

（4）地圖（Map Chart），通常用于展現數據集中任何形式的位置數據（如實際地址、郵政編碼、國家或地區名、經緯度以及一些形式的客戶地理編碼）。地圖通常不會單獨使用，而是與其他的圖表結合使用。例如，根據產品類型（用餅圖描繪）和地理位置用地圖來展示客服請求的分布情況。用戶通?？梢杂玫貓D來展現大量各種類型的數據（例如年齡分布、收入分布、教育、經濟成長或人口變化等），從而決定在什么地方開設新的餐廳或服務站。

（5）子彈圖（Bullet Chart），通常用于展示既定目標的完成進度。子彈圖本質上是條形圖的一種衍生品。在大部分情況下，子彈圖用在各個儀表盤和溫度計上，使用較少的空間來直觀地表達信息。子彈圖將一個主要指標（如從年初至今的收入）和多個其他指標（如年收入目標）進行比較，并使用預定義的績效度量進行表示（如銷售配額）。子彈圖可以直觀地顯示主要指標和目標之間的差距（例如，一個銷售人員目前的銷售數量與他的年銷售配額相差多遠）。

（6）熱圖（Heat Map Chart），是一種非常有效的可視化工具，使用顏色來表示兩種類別的連續值之間的比較。熱圖的目的是幫助用戶快速地發現目標差異：就分析的數值度量而言，兩個類別相交的部分在哪些部分最強，哪些部分最弱。例如，用戶可以使用熱圖進行目標市場的分割分析，其中，度量用顏色梯度代表購買數量，維度為收入分布和年齡。

（7）突出顯示表（Highlight Table），是熱圖進一步改進的形式。除了使用顏色來表示數據交叉外，突出顯示表中還添加了數字來顯示更多信息。也就是說，突出顯示表是二維表格，其中單元格里包含數值和顏色梯度。例如，突出顯示表可以根據各類產品的銷售量說明銷售人員的績效。

（8）樹狀圖（Tree Map Chart），使用多個嵌套的矩形來展示層次（樹狀結構）數據。這個樹狀結構中，樹的每一個分支都是一個矩形，下面有更小的矩形代表子分支；葉子結點的矩形面積大小與數據的維度成比例。通常葉子結點帶有顏色，用以顯示數據的不同維度。樹狀圖對空間的利用率很高。因此，樹狀圖可以在屏幕上同時顯示成千上萬個結點。

上述的圖表基本涵蓋了數據可視化領域的常用圖表，但實際應用的圖表還不止這些。目前，有很多用于特定用途的圖表，而且圖表的應用趨勢是混合這些圖表，并使用動畫展示，更加美觀、直觀地表達復雜多變的業務數據。例如，在Gapminder網站可以發現很多可交互的、動態的氣泡圖，其中提供了從多個視角展示的健康、財富和人口數據。