數據信息可視化圖像藝術
南京大學出版社
圖書在版編目（CIP）數據數據信息可視化圖像藝術 \/ 張誌賢著.—南京:
南京大學出版社, 2020.10
ISBN 9787305232961Ⅰ. ①數…Ⅱ. ①張…Ⅲ. ①視覺設計Ⅳ.
①J062中國版本圖書館CIP數據核字(2020)第084084號出版發行南京大學出版社
社址南京市漢口路22號郵編210093
出版人金鑫榮書名數據信息可視化圖像藝術
著者張誌賢
責任編輯陸蕊含
照排南京紫藤製版印務中心
印刷江蘇鳳凰數碼印務有限公司
開本787×10921\/16印張10字數180千
版次2020年10月第1版2020年10月第1次印刷
ISBN 9787305232961
定價58.00元網址:http:\/\/www.njupco.com
官方微博:http:\/\/weibo.com\/njupco
官方微信號：njupress
銷售谘詢熱線：（025）83594756
版權所有，侵權必究
凡購買南大版圖書，如有印裝質量問題，請與所購
圖書銷售部門聯係調換數據信息可視化圖像藝術目錄目錄
引言001
第一章圖像學理論下數據信息可視化圖像藝術研究的背景005
11信息時代的到來促進信息可視化的研究005
12圖像轉向標誌著“讀圖時代”的來臨007
13抽象信息的視覺圖像藝術呈現009
第二章基於圖像學理論的數據信息可視化分析012
21數據信息可視化形象的建立012
22從原始印象到精神形象015
23繪製不可見的世界017
24本章小結021
第三章數據信息可視化圖像的藝術語言023
31信息設計（Information Design）與信息圖形（Infographics）
023
32數據信息可視化圖像的形式026
321時間序列圖形027
322空間圖形032
323時空敘述圖形035
324關係圖形037
33建構數據信息圖形的視覺圖像元素044
331圖解（Diagrams）045
332統計圖表（Charts）051
333數據地圖（Data Maps）061
34本章小結065第四章數據信息可視化圖像的功能067
41數據信息可視化圖像的展示功能068
411複雜數據信息的清晰化070
412理性信息的感性轉化074
413數據信息的有效傳達079
42數據信息可視化圖像的分析功能085
43數據信息可視化圖像的涵化功能088
431數據信息可視化圖像與“涵化理論”088
432數據信息可視化圖像的涵化效果090
44數據信息可視化圖像的傳播功能090
第五章數據信息的可視化藝術表現096
51最大化數據墨水的比例099
511數據墨水的概念099
512最大化數據墨水101
52避免信息數據失真103
521何為數據失真103
522信息圖形的謊言係數105
523建立統一的數據標準106
524避免數據失真的原則106
53多功能圖形元素108
531建立數據的數據措施109
532繪製高信息量小型組圖111
533讓複雜變得易讀：文字、數字和圖形的結合114
54數據信息可視化藝術表現的美學原則119
541功能決定形式121
542易讀性和友好圖形建構122
543創造新穎的數據信息可視化圖像形式137
55本章小結144
結語146
參考書目151
英文參考書目151
中文參考書目152
數據信息可視化圖像藝術引言引言
20世紀以來，隨著信息傳播媒體的飛速發展，信息正在以超乎尋常的速度發展。現代科學技術發展的速度越來越快，新的知識和信息迅猛增加。洶湧而來的信息有時使人無所適從，從浩如煙海的信息海洋中迅速而準確地獲取自己最需要的信息，變得非常困難。這種現象被稱為“信息爆炸”。世界信息和知識在大爆炸狀態下，信息接收者或處理者所接收的信息遠遠超出其信息處理能力，因而信息使用者無法理解特定信息。信息超載實際上是非信息超載。對相關信息資源進行合理的組織和規劃，以有效的方式去除多餘的幹擾和采取合理的形式表現信息是解決注意力稀缺的當今社會信息有效傳達的方法。
在信息時代裏，我們每天都被海量的信息所包圍。要做到信息準確高效地傳達，需要以適當的形式對相關信息加以呈現。視覺的表現無疑是最普遍和有效的途徑。一直以來，視覺圖像是人類傳達信息的主要手段之一，采用視覺表現方式來呈現信息為所有的交流提供了基礎。隨著人類技術的不斷進步，特別是媒體技術的革新，在今天這樣一個數字媒體高度發達的時代，視覺圖像在信息傳達領域扮演著越來越重要的角色。視覺圖像成為人類認知客觀世界和獲得真理的重要工具。
數據信息的可視化圖像藝術表現就是要將抽象複雜的數據信息進行可視化處理。可視化就必然以特定的可視的圖像為載體，數據信息可視化表現的載體就是信息圖形。作為一種視覺語言，數據信息可視化圖像藝術表現就是將圖表、圖解和地圖等這些視覺語素，通過圖像的語法和修辭方法組織和描繪信息內容，將信息視覺化地呈現。數據信息可視化圖像藝術表現是信息的一種陳述方式，和作家、新聞記者的文章一樣，隻不過這個陳述方式是視覺的、圖像的。數據信息可視化圖像所包含的是數據，而它所陳述的則是超越數據本身的故事，將數據轉化為信息，轉化為易於理解的知識。誠然，不是所有的圖像都是藝術的圖像。比如醫學的影像，它為人們提供人體構造的科學的影像，為醫生診斷病患提供科學依據。但是我們不能稱它為藝術的影像。或者一些圖像在它們被創造時並非被用於藝術的目的，也不是藝術的圖像，如15世紀記錄解剖過程的木版畫在今天卻成為博物館珍藏的珍貴藝術品。藝術與非藝術的界定有時隨著時間的變化，隨著人類社會文化的不同而發生變化。因此數據信息可視化圖像藝術研究不僅僅探討數據信息可視化圖像的視覺表現機製，而且將數據信息可視化圖像置於藝術圖像的範疇加以研討。數據信息可視化圖像藝術研究針對數據信息可視化圖像藝術表現這一特殊的領域，基於圖像學研究視角，從圖像學理論的角度討論數據信息可視化的藝術表現，以視覺理論和圖像符號來解釋數據信息可視化圖像藝術表現的視覺原理和功能，並在此基礎上，通過研究圖像語言的語法和修辭方法，總結了數據信息可視化圖像藝術表現的方法、表現的藝術特征和表現的美學原則，提出了一套數據信息可視化圖像藝術表現的理論。
20世紀70年代，英國倫敦的平麵設計師特格拉姆第一次使用了“信息設計”（Information Design）這一術語，將信息設計從平麵設計中脫離出來。從而逐漸形成了與提倡“精美的藝術表現”的平麵設計不同發展方向的，以“進行有性能的信息傳遞”為主旨的專門的視覺藝術門類。信息設計成為信息可視化圖像藝術表現的一種重要表現手段。特別是美國人愛德華·塔夫特（Edward Tufte）於20世紀70年代開設了一門稱為“統計圖形學”（statistical graphics）的課程，並於1982年出版了第一本信息設計專業書籍《數據信息的視覺表現》（The Visual Display of Quantitative Information），使信息設計這一多學科交叉研究的領域成為一個綜合的視覺藝術學科。
信息設計是人們對信息進行可視化處理並以圖像的形式加以呈現的技巧和實踐，通過可視化圖像藝術表現能夠將複雜混亂的信息轉換成為易懂的視覺符號，以此提高人們應用信息的性能。在世界信息和知識大爆炸狀態下，如何獲得有價值的信息，如何幫助人們更好地理解信息，將成為一個重要的研究課題。數據信息可視化圖像藝術表現就是要通過對視覺圖像的原理和理論的研究去發現數據信息視覺藝術呈現的方法和技巧。
數據對人類政治、經濟、科學、生產、生活，特別是今天的中國這樣一個高速發展的社會具有重要意義。隨著社會科技、經濟、文化的進步，以數據作為事實依據的實證工作方式已越來越為人們所接受和運用。以實證的態度對政治、經濟、技術和科技、文化進行研究，依據實證的結果對重大問題進行決策，以及以實證的方法解決生活中的方方麵麵是科學的。數據信息可視化圖像就是一種人們通過可視化的圖像展示數據信息，使複雜數據信息清晰化，將理性信息轉化為感性的知識，從而有效傳達信息的方法。數據信息可視化圖像藝術表現通過人的視覺認知傳達有價值的信息，並通過分析、判斷讓受眾獲取信息的意義。
我國在數據信息可視化應用方麵起步較晚，與西方發達國家還有很大的差距。近幾年隨著數字媒體的發展，一些主流的網絡媒體開始設立以數據展示為基礎的專題版塊。在傳播和科學研究領域以及社會生活的各方麵，數據信息可視化都有著巨大的應用前景。從對數據信息可視化的研究方麵來看，我國在該領域的學術研究尚不成熟。目前主要以翻譯國外相關研究成果和著作為主。比如：何積惠翻譯的英國學者拉克什米·巴斯卡蘭所著《大容量信息整合設計》、祝洪凱和李妹芳譯美國朱莉·斯蒂爾等編著的《數據可視化之美》、郭鴻傑和李麗譯英國卡羅琳·奈特和傑西卡·格拉澤所著《新圖表設計》、郭瑽譯美國簡·維索基·歐格雷迪和肯·維索基·歐格雷迪所著 《信息設計》等。並且國內研究者的研究主要集中在信息設計的領域，難免造成研究的局限性和片麵性。
數據信息可視化圖像藝術研究試圖從圖像學理論的視角討論數據信息的可視化藝術表現，以視覺理論和圖像符號來解釋數據信息可視化圖像藝術表現的視覺原理和功能，並在此基礎上總結數據信息可視化圖像藝術的表現形式、表現方法和美學原理。
目前針對數據信息表現的研究往往局限於設計學方麵的研究。本書試圖突破已有的研究模式，從圖像學、藝術學、符號學、設計學、心理學等多學科角度對數據信息表現做多維度的、跨學科的理論探討，從而使研究更具有理論深度和廣度。
數據信息可視化圖像藝術研究不僅對數據信息可視化圖像藝術表現的理論進行深入的研究，同時也強調該理論的應用性研究。研究基於對大量的成功作品以及失敗的案例所做的分析，總結出一套數據信息可視化圖像藝術表現的方式方法。最後從全球化和新媒體時代的背景下闡述數據信息可視化圖像藝術表現的應用前景和意義，使研究成果具有更高的實際應用價值。
本書的章節共分七個部分。引言部分主要闡述數據信息可視化圖像藝術表現研究的動機與目的、研究方法和研究流程，以說明整體研究的過程。在引言中強調數據信息可視化圖像藝術表現研究是以一種跨學科的研究方式，試圖形成一種新的數據信息可視化圖像藝術表現的理論與方法體係。第一章對數據信息可視化圖像藝術表現的理論及研究背景進行考察。第二章做圖像學理論的數據信息可視化分析。通過圖像學原理論述數據信息可視化形象的建立，分析數據信息可視化圖像從原始印象到獲得精神形象的認知，解釋數據信息借助視覺圖像對意義的表達形式，揭示視覺圖像與意義之間不可分割的內在聯係。第三章根據掌握的文獻資料整理總結數據信息視覺圖像的表現形式。從信息設計和信息圖形的實踐與理論研究成果中提煉出時間序列圖形、空間圖形、時空敘事圖形、關係圖形這些類型的表現形式，並且進一步對這些數據信息可視化圖像藝術表現的視覺圖像語素加以分析。同時對數據信息可視化圖像藝術表現的發展曆史做一個完整的梳理。第四章通過視覺原理和圖像學原理論述數據信息可視化圖像的功能。分別從數據信息可視化圖像的信息展示功能、分析功能和傳播功能做論述，並且討論如何通過視知覺和圖像學原理實現數據信息可視化圖像的這些功能。第五章在研究的基礎上提出一套數據信息可視化圖像藝術表現的表現方法和美學原則。總結歸納數據信息可視化圖像藝術表現的程序、方法和原則，將數據信息可視化的圖像藝術表現付諸實際應用，使本書具有實用的現實意義。最後一部分為結語，對全書加以總結，並在新技術革命的時代背景下提出數據信息可視化圖像藝術表現的意義與應用前景，闡述對數據信息可視化圖像藝術表現及研究未來的展望。第一章圖像學理論下數據信息可視化圖像藝術研究的背景第一章圖像學理論下數據信息可視化
圖像藝術研究的背景11信息時代的到來促進信息可視化的研究
“信息”最早作為一種科學術語出現在哈特萊（RVHartley）於1928年撰寫的《信息傳輸》一文中。20世紀40年代，信息論的創始人、美國數學家克勞德·香農(Claude Elwood Shannon，1916—2001）給出了信息的明確定義。香農在題為“通訊的數學理論”的論文中提出：“信息是用來消除隨機不確定性的東西。”克勞斯（GKlaus）在其著作《從哲學看控製論》一書中提出：什麼是信息呢？純粹從物理學方麵看，信息就是一定方式排列起來的信號序列。但光說這一點還不足以構成一個定義。毋寧說，信息必須有一定的意義，必須是意義的載體。
國家標準《情報與文獻工作詞彙基本術語》中，結合不同學者和學科領域對信息的理解，對信息做了如下的定義：“信息（Information），物質存在的一種方式、形態或運動狀態，也是事物的一種普遍屬性，一般指數據、消息中包含的意義，可以使消息中所描述事件的不定性減少。”朱永明：《視覺語言探析——符號化的圖像形態與意義》，南京大學出版社，2011年版，第162頁。
信息通常是指人類社會傳播的一切內容，包括音訊、消息、通信係統傳輸和處理的對象等。總體來說，信息是反映事物的外部特征、事物的存在方式以及運動狀態。信息是人對外部世界的一種認識。人通過感官獲取、識別自然界和社會的不同信息來區別不同事物，獲得對客觀世界的認知。信息是一個廣泛的概念，它是我們感受到的外部世界的綜合，包括現象、經驗和知識等。總而言之，信息是消除和減少對事物不確定性的內容的總和。
現在的社會是一個信息社會，每天我們都被海量的信息所包圍。20世紀以來，隨著科學技術的進步，特別是傳播媒體技術的飛速發展，信息正在以超乎尋常的速度發展。現代科學技術發展的速度越來越快，新的科技知識和信息量迅猛增加。新理論、新材料、新工藝、新方法的不斷出現，使人類的知識以難以想象的速度增長。洶湧而來的信息有時使人無所適從，從浩如煙海的信息海洋中迅速而準確地獲取自己最需要的信息，變得非常困難。這種現象被稱為“信息爆炸”（Information Explosion）。1970年，美國學者阿爾文·托夫勒（Alvin Toffler）在《未來震撼》一書中提出了“信息超載”的概念。世界的信息和知識在大爆炸狀態下，信息接收者或處理者所接收的信息遠遠超出其信息處理能力。信息超載造成信息使用者感覺信息容量過大，信息使用者無法理解特定信息。
每個人談到信息超載時，實際上是非信息超載。——Richard Saul Wurman，WhatIf, CouldBe《如果，可能是》（Philadelphia，1976）。Edward R Tufte, The Visual Display of Quantitative Information, Graphics Press LLC, 2007, p90信息超載帶來的直接後果就是，麵對超量的信息人們很難甄別和獲取有價值的那一部分。在大量的信息中往往含有很多不必要的冗餘甚至是錯誤信息。那麼，對相關信息資源進行合理的組織和規劃，以有效的方式去除多餘的幹擾和采取合理的形式表現信息是解決注意力稀缺的當今社會信息有效傳達的方法。
在中國，隨著社會政治經濟的改革不斷深化，經濟和社會進入快速發展的狀態。人們每天不斷接觸到各種經濟數據、政治觀念、社會現象，各種概念指標如雨點般灑落在人們眼前，比如GDP、CPI、基尼指數、PM25等等。在人們周圍充斥著大量包含著數據的信息，這些信息往往是一係列數據的數據集。然而，這些專業術語對於廣大的普通市民、非專業的信息受眾而言往往很難理解。即便是GDP這樣經常出現的字眼已經成為大多數人可以理解的概念，但是麵對一大堆複雜的數字人們往往還是無所適從。另外，曆年GDP增長或減少的狀態、年平均值、人均GDP等這些數據之間的關聯，以及這些數值之間所產生的聯係，人們從這些數值中獲得了何種信息？這些信息對人們又具有何種信息價值？我們需要對信息進行處理，使信息得到更好的傳達，從而提高人們應用信息的效能。
要做到信息準確高效地傳達，需要以適當的形式對相關信息加以呈現。視覺的表現無疑是最普遍和有效的途徑。采用視覺表現方式來呈現信息為所有的交流提供了基礎。對於信息的表現便是要將抽象複雜的數據信息進行可視化處理。可視化就必然以特定的可視的圖像為載體。圖像不僅是今天的圖形載體媒介，同時也是被書寫的語言本身。在人類漫長的發展曆史中，圖像一直是溝通交流的重要手段，不論是作為史前社會最早的非語言交流形式的岩畫，還是飛往火星的“先驅者10號”上向未知文明發出信息的視覺圖像。列奧納多·達·芬奇說“您想用文字表現人體的外形，表現他身體的各個部位，請您放棄這個打算吧——因為，您刻畫得愈是仔細，就愈是束縛讀者的思想，讀者離開您描繪的事物也愈遠。”沒有任何東西能比得上繪畫，即便是最完美的觀察記錄也不例外。他的寶典和筆記裏有許多圖畫，它們自主，不受文字約束，不是一般的插圖。它們是一種新的信息，傳遞一種不可言傳的東西：沒有結論的觀察和一連串的疑問，注釋性的直覺，對結論的肯定。［法］ 莫尼克·西卡爾：《視覺工廠》，楊元良譯，湖南文藝出版社，2001年版，第9頁。由此可見繪畫並不全是藝術的形式，它更多的是一種視覺圖像的傳達方式，以視覺的形式傳達意義和信息。要了解信息的視覺傳達我們就需要了解圖像的一般規律，運用圖像手段表現、傳達信息。
12圖像轉向標誌著“讀圖時代”的來臨
視覺圖像一直以來是人類傳達信息的主要手段之一。作為史前社會最早的非語言交流形式的岩畫在除南極洲外的所有大陸都有發現。它們又演變成更先進的象形文字，如埃及人的象形文字和中國的甲骨文，它們進而發展演變成為我們今天所使用的語言書寫形式。在這段曆史的絕大部分時期，圖像和文字是緊密結合的，成為創造人類文明的重要的交流方式。同時視覺圖像一直保持著自身的發展，成為認知和探索世界的獨特的語言形式。觀察，將無形變成有形，我們在很大程度上通過圖像建立認識；物體、進程、現象、地方、相貌……必須通過圖像才能接觸到的東西數不勝數。科學理性的保證和工具，溴化銀、電子、水彩、鉛筆等等，它們締造一個個完整的學科。如果沒有照片和影像，會有今天的生物學、地理學、天文學和醫學嗎？事關重大：不管我們承認不承認，我們的精神世界充滿了來自科學生產的畫麵。［法］ 莫尼克·西卡爾：《視覺工廠》，楊元良譯，湖南文藝出版社，2001年版，第1頁。
在人類曆史的發展過程中人類從未停止過對視覺語言的研究和探索。20世紀90年代，WJT 米歇爾在《藝術論壇》中首次提出“圖像轉向”（pictorial turn）。在《圖像轉向》中米歇爾指出：視覺文化是指文化脫離了以語言為中心的理性主義形態，日益轉向以形象為中心，特別是以影像為中心的感性主義形態。視覺文化不但標誌著一種文化形態的轉變和形成，而且意味著人類思維模式的一種轉換。［美］ WJT 米歇爾：《圖像轉向》，範靜曄譯，載《文化研究》第3輯，天津社會科學院出版社，2002年版，第17頁。“圖像轉向”打破了“語言帝國主義”的壟斷，圖像被提高到了文化的製高點。對世界的理解不再是以文本為中心的模式，圖像模式越來越被人們所重視。隨著媒體和信息技術的不斷進步，人們已經認識到“圖像時代”的來臨，人類已經步入“讀圖時代”，人們交流和獲取信息已不單單是以語言文字為主體的媒介形式，而是從文本轉化為圖像。
視覺是人類最重要的感官之一。觀看，可以說是人類最自然最常見的行為，但最自然最常見的行為並非是最簡單的。觀看實際上是一種異常複雜的文化行為。我們對世界的把握在相當程度上依賴視覺。看，不是一個被動的過程，而是主動發現的過程。周憲:《讀圖、身體、意識形態》，載《文化研究》第3輯，天津社會科學院出版社，2002年版，第68頁。圖像是視覺的對象，是有可感材料性、物質性的物質再現載體。米歇爾常用 “picture”（圖像）這個詞，它可以是一幅畫、一張照片、一尊雕塑、一部電影等。因此圖像可以掛到牆上欣賞，也可以通過電視播放，是一種物質的再現。那麼圖像的本質又是什麼呢？圖像所展現和表達的又是什麼？與圖像相對應的是形象，形象是圖像的本源，要研究圖像的本體性，就需要深入形象中。在1986年出版的《圖像學——形象、文本、意識形態》中，米歇爾對形象是這樣描述的，“即某種生動的圖畫的再現，某一具體物質的對象，以及諸如精神的、語言的或感知的形象等觀念，這些都是從直義的非正當的衍生意義，即圖像向非圖像領域的延伸”［美］ WJT米歇爾:《圖像學——形象、文本、意識形態》，陳永國譯，北京大學出版社，2012年版，第34頁。。由此可見圖像再現的不是物質本身而是“精神的、語言的或感知的形象等觀念”。米歇爾又進一步指出，“形象”不應解作“圖畫”，而應解作“相似性”，是靈魂的相似性問題。［美］ WJT米歇爾:《圖像學——形象、文本、意識形態》，陳永國譯，北京大學出版社，2012年版，第35頁。米歇爾同時列舉了一個龐大的形象家族，包含圖像的形象、視覺的形象、感知的形象、精神的形象、詞語的形象。他還分析了形象特質，形象是意識的產物，沒有物質性，同一個形象可由不同媒介呈現，闡釋了圖像“繪製不可見的世界”的自我呈現。在形象與圖像的關係中，此“象”非彼“像”，形之“象”更多體現的是客觀事物的樣態，而圖之“像”則是人對客觀物“象”感知後所形成的影“像”與心“像”，圖像是影像認知分析後所形成的心像的媒介化視覺再造。朱永明:《視覺語言探析——符號化的圖像形態與意義》，南京大學出版社，2011年版，第12頁。因而，要研究形象在文化實踐中的表現形式，就要關注可感的圖像世界。
13抽象信息的視覺圖像藝術呈現
1972年3月2日，美國航空航天局（NASA）發射一艘重258公斤的非載人航天器，用意是為了研究小行星帶、木星的周遭環境、太陽風、宇宙射線以及太陽係與太陽圈之中最遠能夠到達的地方。它是人類史上第一個安然通過火星與木星之間的小行星帶的航天器，以及第一個拜訪木星的航天器。1983年6月13日，它飛越海王星軌道，成為第一個離開八大行星範圍的人造物體。當時的速度高達每秒鍾14千米左右。2003年1月23日，由於發射功率不足，它在距離地球1223億千米處與地球失去聯絡。它就是“先驅者10號”探測器。值得注意的是在這個準備探尋其他星係的探測器上攜帶了一幅地球和地球人類的圖像。這是康奈爾大學教授卡爾·薩岡的主意。卡爾·薩岡教授相信地球之外存在著生命，他說服了美國航空航天總署的官員，使他們相信向其他未知世界居民顯示地球人類探測器來曆的必要性。在他的建議下，“先驅者10號”攜帶了一塊長22厘米、寬15厘米的金質小牌（見圖11）。幾乎永遠不會變質的金質小牌上鐫刻著圖像，它將把地球人類的信息通過圖像傳遞給不期而遇的外星人。圖11“先驅者10號”探測器上的金屬牌
（圖片來源：簡·維索基歐格·雷迪、肯·維索基歐格·雷迪《信息設計》）
金屬牌的右半部分刻畫著裸體的一個男人和一個女人。男人目光坦誠直接，舉起右手臂像是在向未來閱讀和破譯金屬牌的“人”致意。女人一條腿稍稍彎曲，雙手自然下垂於腿部兩側，看著側前方的男人。他們看起來身體比例無懈可擊，健康，平靜，沒有絲毫敵意。卡爾·薩岡教授力圖使兩個人具有泛人種的特征。兩個人的麵部輪廓是各色人種疊合的結果，是人類特征的拚圖。單線的勾勒更加確保去除不必要的膚色等人種特征。力求做到中性、客觀、明確、簡單、易於理解、友好，使他們有資格以全人類的名義說話。金屬牌的下方以圖示的方式刻畫了各大行星和“先驅者10號”在太陽係行進的軌跡，標注出探測器出發的星球，顯示了圖上人類的故鄉。一組彙聚的放射狀線條占據了金屬牌的大部分位置。放射狀線條的中心位置是太陽係，長短不一的線段末端是其他星係。示意圖借助於獨立觀察者的坐標係統，我們的星係被安排在宇宙的中心。這可以讓任何空間的觀察者確定探測器的來源地。金屬牌上方是氫分子的示意圖，簡單地由兩個象征原子的圓球構成。氫是最簡單的分子，也是宇宙間最豐富的物質，占據宇宙質量的80%。地球和地球大氣層都有它的存在，其他星球也可以見到它的光譜。氫成為宇宙間大部分物體的共同財富，也就成為我們與其他世界居民的“共同語言”。它是我們與其他星球和全宇宙團結的象征。
這塊金屬牌隨著“先驅者10號”在浩渺的宇宙中前行，我們不知道它會與誰不期而遇，又有誰會見到這個金屬牌。我們甚至不知道其他世界的居民是否運用視覺獲取信息。但是不管怎樣，我們選擇了地球人類共通的信息傳遞方式，並且這種方式回避了各種可能的障礙，如語言、文字的差異。在金屬牌上的圖像所顯示的不是某一種族或某一個體的信息，而是展示地球人類的共性。卡爾·薩岡教授選擇視覺圖像的方式與未知世界的居民交流，足以見得圖像對於信息傳達的重要性和普遍意義。
由此，我們可以看到圖像具有跨文化、跨時空傳達信息的優勢。而圖像本身是一種具有普遍意義的“符號化信息語言”。因此，我們能夠表達的思想不是存在於現實中的，而是通過適當的心理表現體現的。這些心理表現按照類別存儲，按抽象程度體現特征。我們甚至在確認事物之前就已經進行了分類。例如當我們看到一把椅子、一個衣櫃和一張桌子，我們將它們看作一個更廣泛的類型對象——家具，而不是這個類型下的單個實例。此外，每個家具的心理圖像具有這個類型的本質特征。當我們說起椅子是在說“椅”的概念，而不是具體實例，如“躺椅”。因此，我們思考類別，以及類別間的關係。這種概括、形成聯係、檢測關係、尋找組織合適性的能力是我們交流係統的基石。就像詞句是文字交流係統的一部分，圖像和圖形表現構成了視覺交流係統。
正如“先驅者10號”所攜帶的金屬牌上的人物圖像所傳達的是一般意義上的人，而不是具體的某個種族或某個個體的“人”。信息的可視化圖像表現就是要運用視覺語言對特定信息加以表現，從而達到傳達交流的目的。這種語言“承載圖像的基礎視覺語素與語言序列關係，呈現出豐富的形態內涵與信息表達價值，它具有基本的語法和修辭關係，可以形成表達抽象概念與意義能力的視覺話語”朱永明：《視覺語言探析——符號化的圖像形態與意義》，南京大學出版社，2011年版，第22頁。。信息圖形便是這種具有“普通意義”的視覺交流係統中的一種。它通過點、線、坐標係、數字、符號、文字、陰影和色彩的組合運用來直觀顯示被測量的數據。使用長度和麵積顯示數量、時間序列、散點和多元顯示的統計圖形。信息圖形通過視覺呈現的建構過程將我們所讀到的信息轉化為我們所見的形式，它包括篩選信息、組織關係、挑選圖形以及使用信息使用者的知識範圍內能夠理解的形式來呈現信息。
信息圖形作為信息可視化圖像藝術表現的載體，不僅僅是對信息的簡單視覺化呈現。信息圖形在傳統上被視為諸如表格、地圖或是圖表等用於文本內容補充說明的附加視覺元素，有效地傳達信息是信息圖形最基本的視覺功能。比如報紙上突發新聞事件的信息圖形被用作真實記錄，對隨附文本中已經解釋過的事件采用視覺表達。但是，信息可視化表達不單單是我們能夠用已經發現的其他方式去記錄的那種方式，它們有潛力成為一個能夠讓我們看到新內涵和發現新知識的過程。信息圖形揭示隱匿、解釋複雜、照亮晦暗，繪製不可見的世界。信息圖形是對數據信息中深層次意義的挖掘，通過視覺比對對新信息價值的發現，從而有效得出科學的結論。信息圖形廣泛應用於除新聞傳播領域外，如科學可視化、生產設計、教育、信息技術、商業交流和娛樂等各個領域，對社會的政治、經濟、軍事、科學研究、生產生活等各方麵具有重要的意義。第二章基於圖像學理論的數據信息可視化分析第二章基於圖像學理論的數據
信息可視化分析信息的傳播途徑多種多樣，主要還是依賴於人類的聽覺和視覺。科學已經證明，人類的胚胎發育過程中首先形成的感官能力是聽覺能力，緊接著逐漸形成視覺感官。聽覺和視覺成為人類認識世界、探索世界的主要工具。人們通過看、說、聽，借助聽覺與視覺的對象轉借意義從而記錄、表達、交流我們對客觀世界意義的認知。視覺與聽覺的對象構成聯結或模擬外部世界的具體事物、事件形成特定對象的符號群組。這些符號成為人類大腦認知思維結構的主要符碼。信息通過人類視聽的知覺經由大腦意識做出判斷，從而獲得需要的信息。這其中視覺起著決定性的作用。
因此，我們首先通過視覺機製的研究來討論圖像信息處理過程中視覺的編碼、解碼、傳輸與整合，從而了解數據信息的視覺圖像建構，解釋數據信息借助視覺圖像對意義的表達形式，揭示視覺圖像與意義之間不可分割的內在聯係。
21數據信息可視化形象的建立
圖21形象的叛逆（布麵油畫，60×80 cm，1929年）現藏於：美國加州洛杉磯郡立美術館（Los Angeles County Museum of Art）（畫中法文意思：這不是一隻煙鬥）視覺與文字的二元對立性在比利時畫家雷尼·馬格利特（Rene Magritte，1898—1967）的《形象的叛逆》（見圖21）裏得到了很好的詮釋。當表現一個具體真實世界的事物時，圖像能夠輕易地識別。當文字與圖像衝突時，正如這件作品裏，圖像支配了感知，如果沒有首先認知其為煙鬥，是不可能去閱讀標題“這不是一隻煙鬥”的。
這種表現風格——煙鬥的高度逼真呈現——是畫家的精心選擇，用於強調文字和圖像之間的矛盾性。圖像表現能夠輕易打破社會和語言的界限。但是，它們仍建立在賦予它們含義的文化上。馬格利特的作品能夠被每個人認出是一隻煙鬥，但是隻有懂法語的人才能理解這件作品的全部含義。因此，交流總是受到其發生背景的影響。
馬格利特的這幅作品在圖像和意義之間提出了反思。圖像所反映的是人們長期以來映射在大腦思維中的一般形象，而非具體的某個形象。此外，圖像能夠直接反映事物的本來麵目，因此圖像具有更強的易讀性。當圖像與文字相衝突時，圖像支配了感知，主導人們的認知判斷。圖像以自己的語言表達、修辭能力，以及創造性的想象力、建構力傳達圖像形式所蘊含的意義。
圖像在信息的表現和傳達方麵具有重要作用，具有語言文字不可替代的表現力。在很多情況下，我們往往要麵對很多晦澀難懂的信息，比如大量的數據信息。這些信息甚至無法通過語言表述，這就需要以圖像的形式建立可視化的視覺形象加以表述，通過點、線、坐標係、數字、符號、文字、陰影和色彩的組合運用來直觀顯示被測量的數據。
“使用抽象、非具象的圖片來顯示數字是令人驚奇的新發明，也許是因為技術多樣性要求視覺藝術、實證統計和數學化。直到1750年到1800年，使用長度和麵積顯示數量、時間序列、散點和多元顯示的統計圖形才被發明出來，遠比如對數、 笛卡爾坐標參照、 微積分和概率理論的基本知識等數學獨創性的成功使用要遲得多。傑出的威廉·普萊費爾（William Playfair，1759—1823）製訂和改進了幾乎所有的基礎圖形設計，尋求用他具有係統性的視覺表現的‘線性算法’來代替常規的數字表格。”Edward R Tufte, The Visual Display of Quantitative Information, Graphics Press LLC, 2007, p9威廉·普萊費爾製定和改進的圖形被稱為數據圖形（data graphics）。數據圖形並非隻是簡單地代替小型統計表格。它們最大的用途是作為提供推理定量信息的手段。通常用於描述、探究和總結一個數集——即使是一個很大的集合，其最有效的方法是看那些數字圖片。此外，所有用於信息分析和交流的手段中，設計良好的數據圖形常常是最簡單又最有效的方法。
在今天這樣一個信息爆炸的時代，通過視覺圖像的表征來製造和獲取有價值的信息，同我們周圍的世界進行交流與溝通具有至關重要的意義。圖像能夠使很多潛在的東西獲得表達的機會，使抽象的概念成為可視的概念，人類的思想變為可見的思想。通過視覺的表達必然需要有可視的載體，需要一種視覺的形象。
然而“把形象當作形象來直接理解……是一回事兒，而就形象的一般性質建構思想則是另一回事兒”讓·保爾·薩特：《想象》，1962年。轉引自WJT.米歇爾《圖像學——形象、文本、意識形態》，陳永國譯，北京大學出版社，2012年版，第11頁。。米歇爾在《圖像學——形象、文本、意識形態》中這樣表述：形象不僅僅是一種特殊的符號，而頗像是曆史舞台上的一個演員，被賦予傳奇地位的一個在場或人物，參與我們所講的進化故事並與之相並行的一種曆史，即我們自己的“依造物主的形象”被創造，又依自己的形象創造自己和世界的進化故事。［美］ WJT米歇爾:《圖像學——形象、文本、意識形態》，陳永國譯，北京大學出版社，2012年版，第5頁。形象不僅是現實生活的表象和鏡像，形象彰顯的是客觀世界的本質。事物所表現的形狀、顏色、質地等屬性通過我們的感官映射在我們的意識之中，這些映射的痕跡——印象的物體通過想象的激發重新喚起事物不在場時的新的表達。這種介於人和現實之間的表象稱之為“形象”，像演員表演所投射的形象。
“形象”一詞的字麵含義在傳統上被認為完全是“非圖畫的”或“反圖畫的”，這個傳統源於人類是上帝的形象及其相似物的產物，米歇爾認為我們現在使用的“形象”並不是任何物質的圖畫，而是抽象的、普遍的和精神上的“相似物”。當這兩個詞，即“形象”和“相似物”共同使用時，是為了說明形象並非被理解為圖畫，而是“相似物”，是精神的相似。首先，相似性的形象包含一種關於差異的假設。例如：一棵樹與另一棵樹相似，並不是說它們相同，而是說在一些方麵相似而在另一些方麵不相似。作為相似性的形象必須理解為羅列相似性和差異的敘述。例如：亞當、夏娃具有與上帝共同具有的一係列抽象的精神屬性——真理、智慧、樸實、純淨的聖潔，以及一種限製性的差異——強調上帝不是人，人也不可能成為上帝。人類具有的特點：樸實，但卻是真正順從的自由。
米歇爾建構了一個形象的家族譜係進一步對形象做了深入的分析。在這個形象家族譜係的樹圖中，米歇爾羅列了“圖像”“視覺”“感知”“精神”和“詞語”五大類形象類別。米歇爾的形象譜係相當廣泛，每個分支都指代一種形象，每個分支分別包含了所屬的具體形象（見圖22）。
圖22米歇爾形象家族譜係樹圖
（圖片來源：W.J.T.米歇爾《圖像學——形象、文本、意識形態》）
米歇爾根據形象在不同知識學科話語中的運用劃分了形象的譜係。她從不同學科話語出發，認為精神形象屬於心理學和認識論；視覺形象屬於物理學；圖畫、雕塑和建築形象屬於藝術史；詞語形象屬於文學批評；感知形象在生理學、神經學、心理學、藝術史以及不自覺地與哲學和文學批評合作的光學之間占據一個臨界區域。［美］ WJT米歇爾:《圖像學——形象、文本、意識形態》，陳永國譯，北京大學出版社，2012年版，第7頁。樹圖的這五類形象構成一種錯綜複雜的互相重疊交錯的相似性關係，就像一個家族的兄弟姐妹具有各種相似之處又彼此差異。這些形象家族的成員共同參與了圖像生成的整個過程，並構建出一個層次豐富的圖像序列。
22從原始印象到精神形象
米歇爾關於形象的家族譜係樹圖的左側所歸納的分支，即圖像和視覺的形象，是客觀的，可以看到的，可以在公開分享的空間裏展示的圖像或視覺的再現。米歇爾把這類形象定義為“正當的”形象，一種直接意義上的形象。樹圖右側的精神形象和語言形象帶有某種不確定性，是某種“隱喻意義的”形象。感知形象則是在生理學、神經學、心理學、藝術史以及不自覺地與哲學和文學批評合作的光學之間占據一個臨界區域。從圖像生成的角度而言，感知層麵的感覺數據、可見形狀和表象是人們能夠感知的材料，是通過感官感知的原始印象。這些材料透過感官作心靈的投射，一方麵成為夢、記憶、思想、幻影等精神的形象，一方麵通過圖畫、雕像、設計等外在媒介形成形象。在米歇爾看來，不僅僅夢、記憶、思想、幻影等具有精神形象的特質，“正當的”形象也不是穩定的、靜止的和永恒不變的，諸如樹圖左側的形象，圖畫、雕像、設計等也是精神的形象。形象不是物質形象本身，而是物質感知所產生的一種感覺在精神中的再生產。
這一點在我國古代思想中關於“意象”的解釋也是如此。《係辭傳》一般是指《易傳·係辭》或《周易·係辭》。《係辭》是今本《易傳》的第4種，它總論《易經》大義，是今本《易傳》7種中思想水平最高的作品。《係辭》解釋了卦爻辭的意義及卦象爻位，所用的方法有取義說、取象說、爻位說；又論述了揲著求卦的過程，用數學方法解釋了《周易》筮法和卦畫的產生和形成。有這樣一段話：“書不盡言，言不盡意。然則，聖人之意，其不可見乎？子曰：聖人立象以盡意，設卦以盡情偽，係辭焉以盡其言，變而通之以盡利，鼓之舞之以盡神。”這裏首先指出“言不盡意”，在很多情況下“言”（“使用概念、判斷、推理的語言，即邏輯思維的語言”——葉朗）是難以表達的“聖人之意”，是思想或精神。這樣的語言很難或不能完全表達人類抽象的、複雜的思想和感情。麵對自然的壯美、人生的感悟、宇宙幻化的奧妙，人們總有“此中有真意，欲辯已忘言”的感慨。文中所說的“象”不是具體真實的物象，而是人們對以往感知過的事物的一種主觀反映，是宇宙的真實在人們大腦中的映射，是人在現實世界中提煉、概括、總結、創造出來的形象，是“意象”，是一種精神的形象。《係辭傳》還寫道：“仰則觀象於天，俯則觀法於地，觀鳥獸之文與地之宜，近取諸身，遠取諸物。”進一步指出“象”是通過感知天地、鳥獸而獲得的，是對現實世界的感知、印象、記憶、經驗。隻有在這個基礎上才可以“取”得象，才可能在現實世界中提煉、概括、總結、創造出形象。在過去的感知、印象、記憶、經驗的基礎上，通過連接那些鬆散的、遊離的、不同的印象、經驗與記憶等，調動過去的、現在的、大腦內部的、客觀外部世界等信息經過思維的活動而最終形成的。
不論是米歇爾所說的形象還是《係辭傳》中所撰的“意象”都不是事物本身所呈現的物質的形象，而是精神和思想的表達，是精神的形象。形象的產生依賴於人的意識活動。意識活動在物與形象、世界現象與精神和圖像再現之間建立了聯係，將物質的原始映像轉化為精神形象。這樣一種意識機製我們可以通過圖23來說明。圖23展示了三層相互重疊的關係：第一是圖示左側的蠟燭（真實的物體）圖23WJT米歇爾關於精神形象意識機製的說明
（圖片來源：W.J.T.米歇爾《圖像學——形象、文本、意識形態》）
透過透鏡或眼睛透射、折射為右側蠟燭的影像。這是真實物體的原始映像。第二層次在右側蠟燭的影像外圍加上人的大腦的輪廓，表明真實蠟燭透射、折射為右側蠟燭的影像向精神內的投射。第三層次在真實的蠟燭外麵加上了一個類似畫板的框，使其反映右邊蠟燭的想象。這個層次反映了物質形象與精神形象的關係。該圖展示了視覺形象與物體的關係，展示了物的原始映像到精神形象的圖像生產和再生產的意識活動。
就圖示本身而言就是我們所論述的信息的形象。圖示、圖解（diagram）是解釋精神形象與物質形象的關係和再現理論與精神理論的關聯的好方法。圖示、圖解的優點就是使複雜的信息和邏輯思維通過視覺表現變得清晰和易於理解。這個圖示的精神視覺信息在呈現於書本上之前一直存在於我們的大腦之中，是在我們討論這個命題時才浮現於我們的眼前，並不斷地完善，進而呈現於紙麵。圖示所呈現的不是蠟燭、大腦的輪廓本身，而是我們頭腦中對命題的思考，是一種精神形象。
23繪製不可見的世界
1869年，法國工程師查爾斯·約瑟夫·米納德（Charles Joseph Minard，1781—1870）繪製了拿破侖軍隊1812年命途多舛的征俄戰役示意圖（見圖24）。愛德華·塔夫特（Edward Tufte）認為米納德的圖是有史以來最棒的統計圖。在圖上米納德展現了六個獨立變量。第一個是用線寬表示軍隊的規模；第二和第三個是用經線和緯線表示軍隊移動的方位；第四個是用不同的顏色區分軍隊的方向，棕褐色是前進，黑色是撤退；第五個是軍隊在某些特定日期的位置；第六個是撤退途中的溫度變化。不管之前還是之後，都很少有圖形能夠讓這麼多的變量協調一致而又令人信服地組織成如此動人的一個整體。圖24查爾斯·約瑟夫·米納德在他的著作中顯示了拿破侖軍隊在俄國的悲慘命運
（圖片來源：愛德華·塔夫特《量化信息視覺表現》）該圖描繪了拿破侖在遠征俄國戰役中所遭受的一係列毀滅性的損失。左邊的起點是波蘭和俄國邊境附近的涅曼河，褐色的粗流線顯示了1812年6月入侵俄國的紫金軍團（422000人）的規模。條紋的寬度顯示了在地圖上不同地方軍隊的規模。9月，軍隊到達了莫斯科，之後100000個士兵在這裏被洗劫和遺棄。拿破侖從莫斯科撤退的路線用更深更低的條紋描繪，與圖表底部的時間刻度和日期相關聯。這是一個極其寒冷的冬季，許多人在離開俄國的行軍中凍死。正如圖形所顯示的，橫穿別列津納河是一個災難，最後掙紮著回到波蘭的士兵隻剩10000人。同時圖形也顯示了後備軍的動向，因為他們伺機保護著行軍的後方和側翼。米納德的圖形用多元的數據講述了一個豐富而清晰的故事。
作為信息的形象，信息圖形所表達的不是圖形本身所呈現的使用長度和麵積顯示數量、時間序列、散點和多元顯示的統計圖形，而是圖形所隱含的意義。就像米納德的圖形講述了一個悲壯的故事，通過圖形表現一個不可見的世界。所謂表現指的是把一些線索巧妙地植入一幅畫，促使我們從事一種腹語行為，一種賦予圖畫以雄辯力，尤其是非視覺的和語言的雄辯力的行為。［美］ WJT米歇爾:《圖像學——形象、文本、意識形態》，陳永國譯，北京大學出版社，2012年版，第48頁。米納德的拿破侖軍隊1812年征俄戰役示意圖由線條、色彩、地圖等視覺元素組成。線條的寬窄在人的視覺經驗裏會產生量的不同，於是被用於表達軍隊的人數變化；同時線條具有方向性，被用於表現軍隊運動的方向。線條的寬度隨線條運動方向而變化巧妙地將兩組信息變量在一種視覺元素中加以表達。同時色彩的心理特征也被很好地應用在示意圖中，失敗撤退的慘痛、沮喪、悲愴用黑色來表達再確切不過了。示意圖將人對視覺圖形元素的心理投射加以組織，進行“一種腹語行為，一種賦予圖畫以雄辯力，尤其是非視覺的和語言的雄辯力的行為”。
20世紀20年代末，奧地利社會學家和政治經濟學家奧托·紐拉特（Otto Neurath），在德國藝術家格爾德·阿恩茨（Gerd Arntz）的幫助下，在維也納構想了一種可視化通信係統，稱為Isotype（International System of Typographic Picture Education，國際印刷圖像教育體係）。通過使用標準化的符號係統，他相信能夠深入研究將統計轉化為思想，再將思想轉化為圖片描述和戲劇化社會解釋（見圖25）。這是對視覺圖形敘事的一次大膽的嚐試。通過將定量信息轉化為簡單易懂的圖標，同形符號提供可視化社會和經濟關係，特別是為沒受過教育的接收者簡化複雜事情。同形符號由超越閱讀成人教育的特定社會學概念發展而來的，是一種可廣泛獲得而獨立於個人教育背景的符號。
圖25Isotype國際印刷圖像教育體係
（圖片來源：史蒂芬·海勒 《改變平麵設計的100個創意》）
Isotype由超過1000張不同的圖像組成。在這些圖像語言中，元素或是圖形根據它們所代表的含義被簡化為最簡的形式（例如用一個“人”的輪廓，然後根據需要提供額外的屬性以確定該人是“工人”“煤炭工人”“失業”等）。紐拉特還製定了一整套規則以確保這些圖像能夠規範地使用。這些規則規範了色彩、定位、注釋以及其他元素的應用。這種使Isotype使用準則得以發展和標準化的理念被稱為維也納視覺統計方法（Vienna Method of Statistical Display）。
雖然同形符號因為標誌性表現的純粹性和複雜性等困難而失敗了，但它對平麵設計和圖像學產生了深遠的影響。時至今日，我們仍能感受到這一影響，如道路標誌、通用符號和軟件用戶界麵等，構成了一係列非語言的敘事方式或信息傳達方式。
圖26是一幅運用了Isotype同形符號的數據圖形。圖形用1加侖的油桶圖形為一個單位圖形，每個油桶代表1加侖燃料，用油桶的個數呈現每個人乘坐不同的交通工具（包括行走）旅行350英裏所消耗的燃料。
奧運會運動圖標是奧運視覺形象必不可少的部分,是構成一屆奧運會的重要基礎形象元素，它不僅具有很強的功能性，也是傳達奧運會舉辦理念和主辦國文化的重要載體。它有很強的功能性,其中最基本的就是識別功能,它可以越過語言障礙,通過形象簡潔直觀、顏色對比強烈、造型準確生動的圖像表現來向觀者傳達信息,清晰地表達各個運動項目的特點和場館信息,為來自世界不同語言國家的運動員、觀眾傳遞正確的信息。由日本現代設計之父龜倉雄策（Yusaku Kamekura，1915—1997）設計的1964年第18屆夏季奧運會體育圖標成為奧運史上經典的圖標設計（見圖27）。第18屆夏季奧運會正式確立了體育圖標的官方地位，此後的各屆奧運主辦國都開始仿效此做法。圖26出行：各種運輸方式的燃料使用
（圖片來源：金姆·貝爾 《信息設計工作手冊》）
圖27龜倉雄策（Yusaku Kamekura，1915—1997）設計的1964年
第18屆夏季奧運會會徽和體育圖標
（圖片來源：史蒂芬·海勒 《改變平麵設計的100個創意》）
在TED大會上作家和設計師戴維·麥坎德利斯(David Mc Candless）在《數據可視化之美》的演講中談道：數據是新土壤，是個可以施肥，能創造出東西來的媒體。是個可以繁殖的媒體，它想讓被視覺化，把谘詢圖像化、數據可視化，它就像是從土壤裏長出的花朵。你如果直接看這些數據，它們就隻是一堆數字和沒有關聯的事件，但如果你開始分析它們，並使用一種方式處理它們，有趣的事就會發生，不同的規律也會顯現出來。視覺化的信息有著某種魔力。它對信息的闡釋毫不費力，逐字逐句地湧入你的大腦。想象一下，你正穿梭在密密麻麻的信息叢林間，突然碰到賞心悅目的圖表或簡單明了的可視化數據，就像在密林中邂逅了一方空曠的天地，真是個巨大的解脫！
24本章小結
基於對圖像的研究，我們可以認為形象是信息表現與傳播的載體。形象有物質形象和精神形象，並且涉及廣泛的形象家族體係，既有圖像的、視覺的、感知的、精神的，也有語言的。然而在圖像領域，圖28列奧納多·達·芬奇在1487年