[信息化測(cè)評(píng)可視化研究]數(shù)據(jù)可視化測(cè)評(píng)原則

　　[摘　要]用信息可視化方法對(duì)信息化測(cè)評(píng)進(jìn)行研究。根據(jù)信息可視化流程，利用C#.NET開發(fā)工具，開發(fā)出信息化測(cè)評(píng)可視化系統(tǒng)。對(duì)此系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，給出系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵步驟。指出如何利用此系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)信息以及這些信息對(duì)政府信息化問題決策制定的影響。
　　[關(guān)鍵詞]信息可視化　信息可視化流程　平行坐標(biāo)系 信息化測(cè)評(píng)　多維信息
　　[分類號(hào)]G350.7
　　
　　可視化的目的是洞察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)信息、做出決策或解釋數(shù)據(jù)，本文用信息可視化方法，對(duì)信息化測(cè)評(píng)進(jìn)行了研究，這是研究信息化測(cè)評(píng)的新視角。根據(jù)信息可視化流程，筆者利用C#.NET開發(fā)工具，開發(fā)出了信息化測(cè)評(píng)可視化系統(tǒng)。
　　
　　1　信息可視化流程
　　
　　信息可視化流程是將信息轉(zhuǎn)換為能夠與用戶交互的可視形式的計(jì)算過(guò)程。具體步驟，如圖1所示。圖1給出的流程模式是文獻(xiàn)中給出的流程模式的改進(jìn)，雖然文獻(xiàn)中的流程模式流傳較廣，在我國(guó)學(xué)術(shù)界也有介紹，筆者更欣賞文獻(xiàn)中的模式圖1。
　　下面對(duì)圖1中的步驟做一些說(shuō)明：
　　第1步，將原始信息轉(zhuǎn)換為組織良好的規(guī)范的數(shù)據(jù)形式，這種形式通常構(gòu)成包含數(shù)據(jù)實(shí)體的數(shù)據(jù)集，每個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體具有多個(gè)屬性值。根據(jù)需要，各種數(shù)據(jù)處理步驟(如：數(shù)據(jù)挖掘)可用于處理數(shù)據(jù)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)往往對(duì)于洞察結(jié)果有幫助。
　　第2步，將數(shù)據(jù)集映射為可視形式，是可視化過(guò)程的主要步驟，可視形式包含對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集實(shí)體的標(biāo)記(glyphs)。
　　第3步，將可視形式嵌入到視圖，視圖顯示在屏幕上，并提供各種視圖變換，如：導(dǎo)航。視圖通過(guò)人的視覺系統(tǒng)呈現(xiàn)給用戶。
　　第4步，用戶能夠與上述任何一步進(jìn)行交互，以改變可視化結(jié)果并做進(jìn)一步解釋。
　　上述第2步中的可視映射是可視化的核心，應(yīng)小心設(shè)計(jì)。此映射的作用是人機(jī)通訊，通訊的媒介是信息的可視表示。通過(guò)某函數(shù)F，數(shù)據(jù)集被映射為可視形式，此函數(shù)將數(shù)據(jù)集作為輸入，將可視表示作為輸出。當(dāng)可視表示傳遞給用戶時(shí)，他們必須能從認(rèn)知上對(duì)可視映射求逆，以從可視表示解碼信息。
　　
　　
　　2 信息化指標(biāo)體系
　　
　　中國(guó)信息化指標(biāo)體系由國(guó)家信息化測(cè)評(píng)中心發(fā)布，這套指標(biāo)體系設(shè)置了6個(gè)大類，共25個(gè)指標(biāo)。該體系主要用于國(guó)家信息化發(fā)展水平地區(qū)間橫向比較，并在此基礎(chǔ)上拓展到縱向比較。指標(biāo)的數(shù)據(jù)絕大部分在現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以獲得，個(gè)別沒有的，做特定調(diào)查也比較容易獲得，基本上可以反映一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或部門的信息化水平與發(fā)展態(tài)勢(shì)。具體指標(biāo)如表1所示：
　　
　　
　　3　信息化測(cè)評(píng)可視化
　　
　　信息化指標(biāo)原始信息是25維，由于缺少4維數(shù)據(jù)，可認(rèn)為是21維，我們采用多維信息可視化的平行坐標(biāo)系法，對(duì)其進(jìn)行可視化研究。
　　
　　3．1平行坐標(biāo)系法
　　平行坐標(biāo)系法是多維信息可視化的有效方法，此方法將多維信息，映射到二維平面，且沒有信息丟失。
　　笛卡兒坐標(biāo)系使用垂直坐標(biāo)軸表示2維與3維數(shù)據(jù)，垂直坐標(biāo)軸表示的維數(shù)有限，對(duì)多維信息的表示基本無(wú)能為力，因此，人們想到使用平行坐標(biāo)系來(lái)對(duì)多維信息進(jìn)行可視化。平行坐標(biāo)系中的坐標(biāo)軸是平面上的一組平行的豎直直線，多維信息可表示為該坐標(biāo)系中的一條折線，折線連接了多維信息各分量在各自坐標(biāo)軸上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。使用平行坐標(biāo)系進(jìn)行可視化沒有信息丟失，并有下面的性質(zhì)：
　　?表示復(fù)雜度低。由于坐標(biāo)軸的個(gè)數(shù)N等于維數(shù)，復(fù)雜度為O(N)。
　　?對(duì)于N沒有限制。
　　?每個(gè)分量被平等對(duì)待。
　　?展示的對(duì)象在射影變換(比如：旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、透視)下能夠被識(shí)別。
　　?圖中的特征可以容易地/直觀地被轉(zhuǎn)換為其代表的N維對(duì)象的特征信息。
　　?平行坐標(biāo)系法基于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)與算法結(jié)果。
　　平行坐標(biāo)系將多維信息關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)?D模式，這很適用于可視數(shù)據(jù)挖掘。
　　
　　3．2信息化測(cè)評(píng)可視化系統(tǒng)
　　在國(guó)家信息化測(cè)評(píng)中心的官方網(wǎng)站上，能找到中國(guó)各地區(qū)信息化指標(biāo)原始數(shù)據(jù)。在這些數(shù)據(jù)中1998年的數(shù)據(jù)最完整，本文正是用1998年的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化研究的。筆者根據(jù)信息可視化流程，使用C#.NET開發(fā)工具，開發(fā)出了信息化測(cè)評(píng)可視化系統(tǒng)。
　　國(guó)家信息化測(cè)評(píng)中心公布的1998年信息化指標(biāo)原始數(shù)據(jù)是Excel格式，為了更好地進(jìn)行可視化研究，也為了數(shù)據(jù)管理的方便，首先將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了Access數(shù)據(jù)庫(kù)格式，這就是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)實(shí)體是某年、某地區(qū)的信息化指標(biāo)，選定的數(shù)據(jù)實(shí)體對(duì)應(yīng)平行坐標(biāo)系中的一條折線(標(biāo)記)，折線連接了信息各分量在各自坐標(biāo)軸上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，這就是流程中的可視映射F。
　　圖2是1998年全部數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)結(jié)果，圖中豎線共21條，是平行坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸，它們與信息化指標(biāo)相對(duì)應(yīng)。坐標(biāo)軸兩端的數(shù)字是對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值(上端)與最小值(下端)，它們是由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)生成的，即通過(guò)程序比較數(shù)據(jù)集的各維數(shù)據(jù)得到。坐標(biāo)軸下方有各坐標(biāo)軸的名字，就是其對(duì)應(yīng)的信息化指標(biāo)。由于各個(gè)指標(biāo)的值均非負(fù)，各個(gè)坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)值從o開始，在其最下方。
　　圖中的坐標(biāo)系與全部折線是流程中的可視形式，整個(gè)圖是流程中的視圖。用戶可多方位與系統(tǒng)交互，下面做一些介紹：
　　?可以添加、修改數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)。比如：增加其它年份的數(shù)據(jù)。
　　?可以對(duì)數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。系統(tǒng)提供以下選擇方式：①對(duì)每個(gè)維(x1-x25、年份)可以進(jìn)行范圍限定，在圖2的左下方有一個(gè)組合框，可在其中選擇一個(gè)參數(shù)(x1x25、年份)，然后在隨后的兩個(gè)文本框中給出此參數(shù)的范圍。選出的數(shù)據(jù)可以指定顯示顏色(缺省為藍(lán)色)，選出的數(shù)據(jù)將
　　
　　
　　4　信息發(fā)現(xiàn)
　　
　　通過(guò)對(duì)圖2的觀察，可以對(duì)各個(gè)指標(biāo)分量數(shù)據(jù)的分布情況有一個(gè)整體的把握，比如：x1與x25在其范圍內(nèi)分布較均勻；x13除少數(shù)幾個(gè)外，大部分?jǐn)?shù)據(jù)集中在一起，并取較小的值。我們可以重點(diǎn)觀察這些集中在一起的數(shù)據(jù)，限定x13的范圍為2到11可以得到這組數(shù)據(jù)的可視化結(jié)果(見圖3)。從圖3可以看出當(dāng)x13較小時(shí)，x12與x3的值也較小并聚集在一起。這說(shuō)明x13、x12及x3之間也許有一定的聯(lián)系，有可能是因果關(guān)系。這些地區(qū)要提高信息化水平，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注x13、x12Nx3的提高。其中x1～x25的含義見表1。
　　可以將某地區(qū)的信息重點(diǎn)顯示，以與其它數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。比如，將北京地區(qū)的信息重點(diǎn)顯示得到圖4，圖中較寬的折線對(duì)應(yīng)北京(考慮到是黑白印刷，沒有使用其他顏色)。從圖4可以看出北京的信息化水平較高，除x1，x7，x8，x25外，其它指標(biāo)均名列前茅，許多指標(biāo)遙遙領(lǐng)先。北京地區(qū)要進(jìn)一步提高信息化水平，工作的重點(diǎn)可以從提高x1，x7，x8，x25入手。
　　
　　5　結(jié) 語(yǔ)
　　
　　本文詳細(xì)探討了信息測(cè)評(píng)可視化系統(tǒng)的建立，可視化是研究信息化測(cè)評(píng)的全新手段。從上面的探討我們知道，通過(guò)可視化可以清楚地把握信息化測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)，能夠比較容易地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律，這正是信息可視化的作用。對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行更加細(xì)致的使用，還可以發(fā)現(xiàn)更多隱含在信息化測(cè)評(píng)信息中的規(guī)律，得出更多結(jié)論�？梢赃M(jìn)一步完善本信息化測(cè)評(píng)可視化系統(tǒng)，進(jìn)而獲得更多的發(fā)現(xiàn)。比如可以將不同年代的數(shù)據(jù)添加到系統(tǒng)中，以考察信息化測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)隨年代的變化情況等。還可以與信息化測(cè)評(píng)專家共同探討與研究，進(jìn)而完善系統(tǒng)，以得出更多、更確切與更深入的結(jié)論。一般說(shuō)來(lái)，可視化系統(tǒng)是為領(lǐng)域?qū)＜医�立的，系統(tǒng)的使用可以促進(jìn)專家們?cè)诟髯灶I(lǐng)域的研究。

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