工程视觉化专题探讨经典视觉化的案例,以及其背后的图形设计、视觉艺术、程序设计和视觉心理等课题。有兴趣参与课程的读者可以前往:工程视觉化专题网站

本文作者为魏士超,目前就读台湾大学博士班一年级,研究土石流和坡地灾害,期望透过理论分析或数值模拟对未来灾害预警能有一些帮助。

文章中引用之图片来自 Beautiful Visualization,经过原作者Aaron Koblin 之授权使用,仍受著作权法保护,禁止转载。

对于大量的数据,人们总是难以想象其背后的意义。艺术家 Aaron Koblin 就在 Beautiful Visualization 这本书的 Flight Patterns : A Deep Dive 章节中,以飞机的航班路线做举例。在美国联邦航空管理局(FAA)提供的数据中,包括飞机型号、飞机班次以及飞机航线中随时间的经纬度、高度等资料,在还未分析前,Aaron 就先猜测飞行路线可能在靠近机场的地方是较为集中的,而在广大的天空中,飞机路线应该是很分散的,但 Aaron 根本就都没看过真正的飞机路线,更无法透过经纬度数据去想象这些航线的位置,因此为了了解他的假设是否成立,他就使用了资料视觉化(Data Visualization)的技术做分析,而他也因此得到了与假设完全相反的结论。

首先他使用黑色作为底图,并用蓝线去绘制飞机的路线,为了更进一步表现出高度的资料,利用颜色的明暗度特性去作出区分(如下图),明度越高表示越接近地表,也就是机场位置,这个做法很聪明,因为人们对于明度高的地方总是特别敏感,所以很自然地就会先注意到机场位置,然后才从机场转移视线到各处的飞机路线。

【信息视觉化】飞行图:三维与二维的呈现 设计前沿 信息处理  design information

做到此处,Aaron 就已推翻了自己的假设,并发现靠近机场的飞行路线其实是较为分散的,为了近一步区分飞机在机场附近的起降路线,Aaron 改以白线做为飞机路线,并在起飞与降落的两端改以蓝色和橘色表示(如下图)。

【信息视觉化】飞行图:三维与二维的呈现 设计前沿 信息处理  design information

而为了将不同航空公司的飞航资料展现出来,Aaron 再次重新绘制,并以不同颜色重新定义不同的航空公司(如下图)。因为想了解不同的问题,所以呈现的方式也不同,这对于了解资料其实是有帮助的,尤其在还不了解数据资料的前期处理上,可以帮助我们更加了解每项资料的特性。

【信息视觉化】飞行图:三维与二维的呈现 设计前沿 信息处理  design information

而飞航的路线一般都是随时间变化的,但若只将飞航轨迹随时间叠加在影片中,则会随着时间越来越混乱,因此 Aaron 也提供了一些技巧,如:每隔一段时间(约 3~5 分钟),利用透明度 4% 的黑色覆盖整张图,使过去的航线可以逐渐淡化,而不影响阅读。

在此影片中,不只可分辨出航线在白天与晚上的忙碌程度,也可看出跨时区的影响,如东岸机场比西岸机场较早开始变忙碌等。但是因为航班数量太庞大,所以 Aaron 也在影片左下角贴心的实时显示空中停留的飞机总数,这个数据可使航班随时间的数量变化更加清楚,并帮助读者透过影片了解资料变化。

在图片与影片的帮助下,Aaron 也发现了一些异常的数据资料,诸如飞机未起降就出现于天空中、不寻常的锯齿飞行路线、禁飞区却有飞机经过等,这大概是资料视觉化的另一项优点,让看资料的人快速的找到不规则的资料,或是错误的资料,针对不合理的错误资料,我们可以直接去掉,但一些特殊的资料却可能也隐藏着不同的故事在其中,并等待我们去挖掘出来。

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