地图制图技术中统计数据可视化问题的研究

梁杰旺

（广西壮族自治区地图院，南宁 530023）

1 引言

随着信息时代的到来，大量的统计数据需要以直观的方式展示在地图上，以帮助人们更好地理解和分析数据。然而，随着数据量的不断增加和多样性的不断提高，传统的地图制图技术已经无法满足现代社会对数据可视化的需求。因此，深入研究地图制图领域中与统计数据可视化有关的问题，探索更有效、直观、精准的数据可视化方法，对于推动地图制图技术的发展具有重要意义。

2 研究价值

2.1 丰富地图表现形式和拓展功能

统计数据可视化的研究可以丰富地图制图技术，拓展更多的表达形式和功能，使地图呈现更加丰富多样的内容。采用不同的数据可视化技术，如热力图、流向图、等级符号图、条带图等，有助于更好地展示统计数据，使地图更具吸引力和信息量。

2.2 扩大地图应用领域

统计数据可视化的研究对于将地图应用于更广泛领域具有积极的推动作用。通过归纳适用于不同类别统计数据的可视化方法并进行标准化，不仅能吸引地图专业人员的参与，还有助于拓展其他领域从业者对地图制图技术的运用[1]。例如，在医疗领域，地图可以用来呈现疾病传播的趋势和热点区域；在市场研究中，地图可用于展示销售数据的空间分布情况和市场潜力；在环境保护方面，地图能清晰展现自然资源的分布以及濒临灭绝物种的分布情况。这种扩展地图应用领域的趋势，为各行各业提供了更为实用和直观的工具，从而促进了相关领域的发展。

2.3 提高地图制图效率

统计数据可视化的研究有助于提高地图制图的效率。随着数据量的增大和复杂性的提高，传统手工绘制地图的方式已经不太适应现代社会的需求。通过自动化和智能化的数据可视化工具和算法，地图制图的时间和精力可以大大减少。这些工具可以帮助工作人员快速地从庞大的数据集中提取有用信息，并自动化地生成地图表达形式。这不仅可以加快地图制作的速度，还可以减少因为人为错误而导致的问题，提高制图的准确性和一致性。

3 功能需求分析

3.1 数据功能

在可视化系统的设计和开发中，功能需求分析至关重要。系统应具备灵活的数据访问功能，允许用户选择不同的统计数据文件，如Excel、CSV 等，并能对数据进行筛选和选取，以满足用户在可视化过程中的需求。数据预处理也应被充分考虑，以确保数据质量和准确性。此外，用户应能够在交互式界面中对数据进行筛选和交互，以便更好地控制地图容量和维持数据的可视化效果。

3.2 图表设计功能

图表设计功能在可视化系统中扮演着关键的角色。用户应具有自由设计图表样式的能力，包括颜色、字体、形状等，以满足多样化的审美取向和信息表达需求。除了预设的可视化模板，用户还应能够创建自定义模板，以适应特定领域或个性化需求。同时，对于复杂数据的可视化要求，系统应支持多样化的高级图表类型。

3.3 统计制图功能

统计制图功能对于实现自动化和快速生成可视化图表至关重要。系统应根据用户选择的数据和可视化方式，自动生成相应的统计图表，简化用户操作流程。为了方便用户，系统还应提供可视化模板库，其中包含多种常用的数据可视化方式和样式，供用户选择使用。这样，用户可以快速获取合适的模板进行制图。

3.4 纠错功能

在实现功能需求的过程中，纠错功能至关重要。系统应对用户输入的数据进行有效性验证，防止因用户错误输入导致制图错误。当用户的操作存在潜在错误或不合理设计时，系统应能及时发出警告或提供错误提示信息，帮助用户纠正错误，避免生成错误的可视化结果。通过满足这些功能需求，可视化系统能够为用户提供高效、灵活、准确的数据可视化服务，助力用户更好地展现和分析数据，实现更有意义的数据可视化结果。

4 可视化流程

可视化流程是对统计数据进行地图制图的关键过程。首先，用户加载所需的统计数据文件通常为Excel 表格文件，并通过交互式界面选择需要用于可视化的数据。接着，系统对数据进行统计分析和预处理，包括数据清洗、处理缺失数据等，以确保数据的准确性和可用性。在数据映射阶段，系统将统计数据映射到图形的属性上，如位置、颜色、大小等。通过合理的数据映射，分类信息和数值信息得以在可视化图形中得到准确而生动的表达，帮助用户更好地理解数据的含义和关联[2]。然后，系统根据用户选择的可视化方法和数据映射结果，绘制对应的图形，如散点图、条形图等。精确的绘图使得数据的分布和趋势得以清晰地展示，帮助用户更好地发现数据规律。最后，系统添加辅助信息，如图例、标题、坐标标记等，提高图表的易读性和解释性。这些辅助信息有助于用户理解图表的含义，加深对数据的认识。通过以上流程，统计数据得以在地图中完成可视化，生成一张易读且具有表达力的图表。这样的可视化图形使得数据更具洞察力和表现力，可以帮助用户更好地发现数据背后的规律和趋势，为决策和分析提供有力支持。

5 统计数据可视化系统实现

5.1 定点符号法

定点符号法是一种常用的统计数据可视化方法，用于展示空间实体的分布情况，并传达其地理位置、分类信息以及数量特征。这一方法在文化设施、功能设施、自然资源分布等领域得到了广泛应用，其核心在于确定符号的形状、尺寸和位置，从而有效地传达信息。以下是实现定点符号法的步骤概述。

步骤1：符号设计要素的确定

在使用定点符号法时，首要任务是确定符号的设计要素，包括其形状和颜色。符号可以分为几何符号、艺术符号和文字符号，如图1 所示。几何符号采用规则的几何图案，通过不同的组合、排列和填充效果来区分不同属性。象形符号则模拟实际对象的形状，便于直观识别。而文字符号则从对象中提取代表性的文字进行设计。符号的设计需要充分了解各制图对象，并在此基础上进行比较和创造，以确保符号的表达能力和有效性。

图1 定点符号

步骤2：用户自定义符号的支持

为了满足用户的个性化需求，系统提供了符号自定义功能。用户可以在平面制图软件中设计符号模板，然后将其导入系统。在系统中，用户可以选择图层和图元对象的名称，系统会查询相应图层中的图元对象并应用于符号变量。这种方式使用户能够自由选择符号样式，无须受限于预设符号模板。

步骤3：空间数据展示

定点符号法的实现能够直观地展示统计数据在空间上的分布情况。符号的形状、颜色和尺寸可以传达不同属性的信息[3]。通过准确的符号定位和地理位置匹配，确保地图表达的准确性。这种方法使得统计数据更易于理解和分析，为用户提供了直观、清晰的可视化结果，从地理角度更好地理解数据。

为了更具体地说明定点符号法的应用，以某地区医疗设施的分布情况为例。首先，确定不同类型医疗设施的符号设计要素，如医院用方形符号，诊所用圆形符号，并为不同属性设定不同颜色[4]。其次，用户可以根据实际需求，自定义医疗设施的符号样式，例如，在平面制图软件中设计一个代表诊所的特定形状。最后，系统将根据地理数据准确地定位这些医疗设施，通过符号的形状和颜色传达其类型和属性信息，帮助用户更好地理解医疗设施的空间分布情况。

总之，定点符号法作为一种统计数据可视化方法，能够有效传达空间分布情况和属性信息，为用户提供直观清晰的数据呈现方式。通过合理的符号设计和用户自定义支持，定点符号法在不同领域具有广泛的应用前景。

5.2 分级统计图法

分级统计图法是另一种常见的统计数据可视化方法，其目的在于将数据按照特定规则分成不同级别，并通过采用不同颜色或样式来区分这些级别，以展示数据的分布情况及特征。这一方法遵循两种分级规则：一种是根据科学准则进行分级，即当数据变化引起质的变化时进行划分；另一种是基于数据分布特点，按照“最小级内差异，最大级间差异”的原则对数据进行分类。

步骤1：分级规则的选择与设定

在分级统计图法的应用中，首要的一步是选择和设定适合数据特点的分级规则，包括确定分级的方式，如等间距界限、等差递增间隔、等比递增界限等，以及为每个级别分配恰当的颜色或样式，以便清晰区分[5]。

步骤2：数据的预分级和展示

系统将根据选定的分级规则对数据进行预分级，并通过DataGridVew 控件展示这些预分级结果。用户可以在此基础上进行微调和调整，以确保分级的合理性和可视化效果。同时，PictureBox 控件可用于实时呈现数据在分级区间内的位置，帮助用户更好地观察每个分级区间内数据的数量。

步骤3：底色填充和颜色映射设计

底色填充是分级统计图法中的重要环节，它将统计数据的地理信息映射到图表上，并在整个制图区域内展示数据分布[6]。为了设计有效的分级颜色，需要考虑逻辑的准确性、颜色的连续性和层次性，以确保图表在表达数据分布时更具可读性。

为了具体展示分级统计图法的应用，以某地区人口分布为例。如图2 所示，首先，选择适当的分级规则，如按人口数量划分为低、中、高3 个级别，然后为每个级别指定不同的颜色。接下来，系统根据这些规则对人口数据进行预分级，通过DataGridVew 控件展示预分级结果，供用户调整。PictureBox控件可实时显示数据在分级区间内的位置，以便用户观察数据的空间分布。

图2 分级统计图法流程

分级统计图法是一种有效的统计数据可视化方法，通过分级和颜色映射，可以清晰地展示数据的分布情况和特征。以某地区人口分布为例，可以看到分级统计图法在实际数据可视化中的应用，有助于用户更好地理解和分析统计数据。通过合理选择分级规则和精心设计颜色映射，分级统计图法为数据可视化提供了高效直观的方式，使用户能够更好地理解和分析数据。

6 结语

地图制图技术中的统计数据可视化仍面临着一些挑战，如数据量的处理、数据关联的精确表达等。未来的研究可以进一步探索改进算法，提高数据处理效率和表达精度。同时，结合人工智能等新技术，探索更加智能化的数据可视化方法也是一个有意义的方向。总体而言，本研究为地图制图技术领域的研究和实践提供了重要的理论基础和实用方法。