基于GIS的統計數據可視化分析

劉淑新

[摘要]隨著計算機技術的不斷發展，GIS技術應用到地理空間數據分析領域，提高抵抗空間數據的分析水平。本文介紹地理空間數據可視化的內涵，結合統計數據和GIS的特點，提出基于GIS的統計數據可視化流程和體系。同時，以國家社會經濟統計地理信息系統為實例，研究基于GIS的統計數據可視化的應用問題，證明可視化體系和功能流程模式具有十分重要的推廣價值。

[關鍵詞]GIS；統計數據；可視化分析

引言

統計數據作為國家重要的信息資源，為國民經濟宏觀調控政策的制定提供依據，也是社會公眾了解國情、經濟發展的窗口[1]。隨著計算機技術的發展，采用GIS可視化技術來表達統計數據中包含的信息，已經成為統計數據資源利用的新途徑。地理信息系統（英文為Geographic Information System，簡稱GIS）作為計算機系統，主要用于地理空間數據的采集、模擬、處理、檢索、分析和表達。在地理信息系統中，從表達內容來劃分，空間信息可以分為地圖、多媒體和虛擬現實；從空間維數來劃分，空間信息可以分為二維可視化、三維可視化和多維動態可視化。目前，地理信息系統廣泛適用于地質資源調查、自然災害防治、生態環境監控、城市整體規劃和商業投資建設，并成為一門新興的產業。

1.GIS可視化技術

計算機可視化（英文為Visualization In Scientifically Computer，簡稱VISC），是20世紀末期發展起來的新興計算機技術。計算機可視化將數據轉換成直觀圖形，方便研究人員觀測和計算，并對相應的圖像數據進行解釋。計算機可視化包括，預處理、繪圖、解釋和模擬等過程，并支持后處理、跟蹤處理等。依據地理空間的特點和實際需要，空間信息可視化的過程應該包括，數據組織、靜態可視化、過程模擬和探索性分析。GIS可視化技術是以計算機技術、地圖技術、認知技術和信息傳輸技術為基礎，動態、直觀和形象地解釋地理空間信息，并發現其中的信息規律。在GIS中，地理信息可視化主要包括以下內容[2]：

（1）地圖數據可視化

依據地圖數據的分類、分級等特點，選擇適當的視覺變量，制作全（分）要素的可閱讀地圖，諸如，屏幕地圖、紙質地圖和印刷地圖等。

（2）地理信息可視化

利用數學模式，將統計數據、實驗數據、觀察數據好地理數據進行分級處理，選擇適當的視覺變量，以專題地圖形式表達出來，體現科學計算可視化的初衷。諸如，分級統計圖、分區統計圖等。

（3）分析結果可視化

地理信息系統的主要功能是進行地理空間分析，即網絡分析、緩沖分析和疊加分析等，并用專題地圖的形式描述出來。

2.基于GIS的統計數據可視化

2.1可視化體系

傳統的統計數據可視化具有兩種屬性，即統計指標和統計時間，不能準確地反映空間數據信息的演變和發展規律。統計數據具有統計體系、統計時間和統計空間等屬性，所有屬性比較完備以后才能準確揭示信息規律。基于GIS的統計數據可視化體系，在傳統統計數據可視化體系的基礎上，融入GIS可視化技術。

（1）數據層

由于關系數據庫中數據表中所支持的字段有限，不能滿足數據統計對統計數據指標的需要[3]。因此，基于GIS的統計數據可視化體系解決了空間數據和統計數據之間的整合問題，以及統計數據多樣性的問題，實現空間數據和統計數據之間的有機結合。基于GIS的統計數據可視化體系的數據層包含3個結構，即統計數據庫、空間數據庫和元數據庫，其中元數據庫對統計數據庫和空間數據庫進行關聯。

（2）功能層

基于GIS的統計數據可視化體系中功能層屬于應用范疇，將具體的業務處理邏輯編入程序中，包括數據庫訪問、元數據分析、查詢結果統計分析和空間插值分析等。因此，功能層是連接數據讀入、數據分析和數據可視化的紐帶。

（3）關聯可視化

關聯可視化利用數據庫訪問組件，將數據庫中的數據讀取，通過統計數據和空間數據之間的關系，將讀取的數據進行直觀的、可視化的表達，諸如，專題圖形的表格表達、專題圖形的統計圖表達，以及統計數據和空間數據之間的關系表達等。

（4）分析可視化

分析可視化是對查詢結果（數據庫中）進行統計分析和空間插值分析，對分析結果的可視化表達。分析可視化包括，可視化表格、可視化圖表、可視化專題圖、可視化柵格、可視化等值圖以及可視化三維顯示圖等。

2.2可視化流程模式

基于GIS的統計數據可視化的流程主要包括12個功能模塊，即行政單元選擇模塊、指標查詢模塊、表格分析模塊、空間插值模塊、矢量化表示模塊、表格顯示模塊、專題圖顯示模塊、統計圖顯示模塊、柵格顯示模塊、等值線展示模塊、三維展示模塊和文本描述模塊等，各個模塊以數據表格為核心，實現各個功能模塊之間的關聯。基于GIS的統計數據可視化的流程符合人類的分析習慣，即先關注統計數據，然后重點關注部分統計數據。基于GIS的統計數據可視化的流程的切入點有2個，一個是從行政單元入手進行統計數據查詢，一個是從選擇指標進行數據庫查詢語句構造，再進行統計數據查詢。從上述兩個切入點進行數據查詢以后，將查詢結果在數據表格中展示出來，然而對表格中的數據進行統計分析、空間插值分析，最后將分析結果以圖表的形式表達出來。

3.結束語

GIS是目前空間信息表達的最有效手段，已經發展為一門綜合性的學科。通過GIS的可視化技術可以彌補傳統統計數據分析的空間表達不足，讓研究員更加直觀地分析數據，揭示空間信息的演化規律。在建立地理信息數據統計系統時，要充分結合GIS的可視化技術，方便、快捷、直觀地展示數據。因此，基于GIS的統計數據可視化具有很大的發展前景。

參考文獻

[1]陳誼，譚桂龍.多維數據的信息可視化方法及應用研究[J].系統仿真學報，2008，（5）：327-329.

[2]陳生，曾行吉，梁軍.基于GIS的統計數據可視化研究[J].計算機工程與設計，2008，（14）：3757-3759.

[3]肖科.網格GIS及其關鍵技術研究[J].中國新技術新產品，2009，（15）.