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數(shù)據(jù)可視化的核心在于點、線、面的藝術(shù)組合。本文將深入解析三大構(gòu)成要素在圖表設(shè)計中的關(guān)鍵作用，從散點圖的分布規(guī)律到柱狀圖的斐波那契寬度設(shè)計，揭秘幾何形態(tài)如何影響數(shù)據(jù)傳達(dá)效率與視覺美感。

在講數(shù)據(jù)可視化的幾何圖形設(shè)計前，我們先來聊聊設(shè)計基本功——三大構(gòu)成中平面構(gòu)成的點、線、面。我們?nèi)搜鬯吹降娜f事萬物都能抽象成點、線、面，這三個基本要素。點是所有圖形的基礎(chǔ)，是一切設(shè)計的起點。線是由多個點彼此相鄰連接而成，是對客觀物形展現(xiàn)的高度概括，兩個點的位置即可構(gòu)成一條線。面是由線擴展而成，也可以是由一條線封閉組成。面相比點、線具有更重的體量，它占據(jù)了內(nèi)容的主體，控制著整個畫面的視覺調(diào)性。

一、點線面的幾何形態(tài)特征

接下來從形態(tài)學(xué)和幾何學(xué)角度詳細(xì)分析點、線、面所包含的藝術(shù)語言。

1、點

點是一個相對的概念，不同形態(tài)的點呈現(xiàn)出不同的視覺特效。一般我們描述“點”是指，從人眼視覺上來說面積非常小的圖形。隨著點的面積在一定的畫面空間中逐漸增大，點的感覺也會相對減弱。

點的形態(tài)因素包括大小、形狀、色彩和肌理。點的大小并非固定，而是和其所處空間的對比關(guān)系形成所謂的“點”。在自然界中，點可以是宇宙中的一顆星球，也可以是你目及之處的一個漢字。點只要優(yōu)先滿足它的大小特征，任何形狀的圖案都能稱之為點。色彩和肌理也是同理，它們只是作為傳達(dá)點視覺特征的填充手段。

點的幾何因素有面積、位置、數(shù)量和方向等。點的面積從兩個角度理解，一種是和幾何空間的對比關(guān)系，另一種是和其他點之間的大小比例關(guān)系。點的位置是點在平面空間中距離原點的絕對位置，也是距離其他點的相對位置。點的方向要在一定數(shù)量基礎(chǔ)上才能體現(xiàn)，多個點的變化或運動，形成各種形態(tài)的線、體。多個點產(chǎn)生的關(guān)系，形成空間、距離和比例。

2、線

線可以理解為是點的運動軌跡，強調(diào)方向和外形。它的形態(tài)因素有寬度、形狀、色彩和肌理等。不同粗細(xì)寬度的線條傳達(dá)出不同的形態(tài)特征，細(xì)線輕盈、精致，粗線沉著、大氣。線條的形狀主要有直線和曲線，直線簡潔、明確，曲線優(yōu)美、變化。線條的色彩和肌理也是豐富多樣，漸變、半透明、陰影等都是藝術(shù)表現(xiàn)的手段。

線的幾何因素主要是位置、長度、方向。點在平面空間沿固定方向運動構(gòu)成了直線。因一定條件而變動方向地運動構(gòu)成了曲線。兩個點的位置和距離決定直線的位置、長度和方向，斜向上的的直線給人上升趨勢的感覺，斜向下的直線則給人下降趨勢的感覺。多個點的位置和距離，產(chǎn)生了含一定方向的折線或曲線，多個點匯聚，則形成封閉的圖形。

3、面

面即是形，可以由以下幾種方式構(gòu)成：點擴大、線封閉、點/線密集排列。面的形態(tài)因素和點、線差不多，其形狀主要有四大類型，幾何形、有機形、偶然形（偶然形成的形態(tài)，如滴落的水跡）、不規(guī)則形。面的形狀特征還包括帶棱角和不帶棱角，帶棱角的面具有硬朗、尖銳的印象，不帶棱角的面則具有圓滑、飽滿的特征。虛實是面的另一個重要形態(tài)因素，可以通過漸變、半透明或肌理來表現(xiàn)。

面的幾何因素主要在于大小、位置。幾何形面慣用面積來表示面的大小，面積越大表示面在空間中的體量更大。位置是面在空間中的相對位置，能夠影響整體平面空間的平衡感。

二、數(shù)據(jù)可視化的幾何圖形分類

從點、線、面三種形態(tài)的圖形劃分，可以將常見的數(shù)據(jù)可視化圖形分為以下幾類：

• 點圖：指單體圖形在軸空間的占比小，能夠以點來計算，包括散點圖和氣泡圖
• 線圖：用線的運動方向表達(dá)數(shù)據(jù)趨勢的圖形，以折線圖為主，還包括雷達(dá)圖、階梯圖、路徑圖等
• 面圖：顧名思義是幾何圖形在軸空間具有一定體量的圖形，如柱狀圖、面積圖、餅圖等。幾何形態(tài)主要是柱條和餅環(huán)。

如果加上圖表的立體效果，還可以進(jìn)一步將可視化圖形劃分為點、線、面、體。體指的就是具有3d立體效果的幾何圖形，用于強化圖表的體量感和視覺沖擊力。

1、點圖類型

散點圖主要用于展示兩個連續(xù)變量間相關(guān)性的可視化圖表，可用于反映數(shù)據(jù)的分布情況和對異常值的識別。點的位置由變量值決定，一個變量確定x軸位置，另一個變量確定y軸位置。如果變量間存在某種相關(guān)性，數(shù)據(jù)點會以相對密集的趨勢呈現(xiàn)，反之則呈現(xiàn)隨機分布的離散點。數(shù)據(jù)相關(guān)性可以分為正相關(guān)、負(fù)相關(guān)、線性相關(guān)、指數(shù)相關(guān)、不相關(guān)等。若有多個數(shù)組，則可用形態(tài)因素中的顏色、形狀等區(qū)分不同數(shù)組間點的分布情況。

氣泡圖是散點圖的變體，通常包含3個以上的變量，其中兩個變量即x軸和y軸的數(shù)據(jù)，對應(yīng)的是氣泡的位置，其余變量對應(yīng)的是氣泡的大小、顏色等。氣泡圖一般用于比較和展示不同類別圓點之間的關(guān)系，以及整體數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析。

2、線圖類型

折線圖主要用于顯示數(shù)據(jù)隨時間或有序類別變化趨勢的可視化圖表。通過折線圖的上升或下降，可以直觀反映數(shù)據(jù)變化的速度、幅度、范圍和周期性。折線圖相比于點圖更側(cè)重于展示連續(xù)數(shù)據(jù)的變化趨勢，而非相關(guān)性。

階梯折線圖使用水平和垂直線段連接數(shù)據(jù)點，主要用于展示特定時間發(fā)生突變的數(shù)據(jù)。

3、面圖類型

柱狀圖主要是用垂直或水平柱子展示分類數(shù)據(jù)之間的對比。柱狀圖的分類數(shù)據(jù)不宜過多，因為過多的數(shù)據(jù)可能會導(dǎo)致x軸標(biāo)簽旋轉(zhuǎn)，影響閱讀。而橫向柱狀圖更適合展示分類數(shù)據(jù)較多的情況，在滿足軸標(biāo)簽完整顯示的同時，也能充分利用圖表的縱向空間。

面積圖是在折線圖的基礎(chǔ)上，將折線圖與坐標(biāo)軸之間的區(qū)域進(jìn)行填充的可視化圖表。相比于折線圖，面積圖能更好的突顯趨勢變化中的峰谷數(shù)據(jù)，以及某個區(qū)間范圍內(nèi)的變化情況。不過當(dāng)多個數(shù)據(jù)波動劇烈且交叉頻繁時，可能會導(dǎo)致面積圖視覺混亂，無法辨別數(shù)據(jù)的變化趨勢，這種情況下可考慮用折線圖或多面積圖表示。

餅圖是一種用于顯示各個類別在總體中占比關(guān)系的統(tǒng)計圖表，通常類別數(shù)量不宜過多，控制在7個以內(nèi)，若類別有很多，可以將占比較小的類別，合并為“其他”類別項。另外當(dāng)各類別占比相近時，不適合使用餅圖，因為扇形角度差異很小，很難通過視覺對比區(qū)分大小關(guān)系。環(huán)圖則是在餅圖的基礎(chǔ)上，增加了中心顯示區(qū)域，可以額外顯示信息，空間利用率更高。南丁格爾玫瑰圖是在極坐標(biāo)下繪制的柱狀圖，適合對比大小相近的數(shù)值，也適用于表示一個周期內(nèi)的時間概念（圓的周期特性）

三、點線面的藝術(shù)形態(tài)在數(shù)據(jù)可視化中的應(yīng)用

關(guān)于點線面的藝術(shù)形態(tài)，我們可以從幾何圖形的形態(tài)因素出發(fā)，結(jié)合數(shù)據(jù)特征，闡述不同圖表類型的設(shè)計表現(xiàn)形式。

1、點圖的幾何形態(tài)設(shè)計

點圖是由兩個或兩個以上的變量反應(yīng)數(shù)據(jù)分布情況和相關(guān)性關(guān)系的圖表類型。對于非連續(xù)型的分類變量，可以通過圖形形狀、肌理、色彩進(jìn)行區(qū)分。

而對于連續(xù)型數(shù)據(jù)，則可以采用漸變色，反映數(shù)據(jù)在不同區(qū)間的變化分布情況

2、線圖的幾何形態(tài)設(shè)計

線圖通常指的是由線條構(gòu)成的，用于表現(xiàn)數(shù)據(jù)變化趨勢的圖表類型。線條的設(shè)計要素包括直曲、粗細(xì)、陰影和標(biāo)記點。

當(dāng)數(shù)據(jù)量較少時，可以采用曲線折線圖，并顯示標(biāo)記點，而當(dāng)數(shù)據(jù)量較多時，則更適合用直線折線圖，因為直線在數(shù)據(jù)量密集的情況下，能更清晰地體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的峰谷值。相比直線的硬朗、確定，曲線更顯柔美、輕快，因此在選擇線條樣式時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品傳遞的屬性特點進(jìn)行合理選擇。

當(dāng)變量因子較多時，線條可能不止一條，多根線條可用顏色進(jìn)行區(qū)分。如果變量中，存在對照數(shù)據(jù)，例如平均值、最大值、最小值時，可以通過線條的粗細(xì)、虛實等實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的對比分析。而在設(shè)計3d折線圖時，一般會給線條添加陰影，以打造線條懸浮在圖表上的效果。

3、面圖的幾何形態(tài)設(shè)計

面圖是由色塊構(gòu)成的，用于反映變量之間對比關(guān)系的圖表，也有在線圖上填充顏色，形成面圖的效果，此時的填充色多用于增加線圖的體量感和美感。面圖的設(shè)計要素根據(jù)圖表類型的不同有所差異，基礎(chǔ)柱狀圖的設(shè)計通常要考慮柱子的形狀、顏色、寬度和間距，形狀一般采用矩形，或圓角矩形，顏色可以是純色或漸變色，間寬則從數(shù)據(jù)易讀性角度出發(fā)，需遵循一定的比例關(guān)系，柱狀圖最佳間寬比為1:2。不過只要能滿足數(shù)據(jù)傳達(dá)的清晰、準(zhǔn)確、易讀，間寬比可適當(dāng)調(diào)整以滿足圖表的藝術(shù)美感。

如果是多變量柱狀圖，還需考慮變量間的配色，當(dāng)變量是分類型數(shù)據(jù)時，通常采用不同的色相組合，若是有序型數(shù)據(jù)，則可以用同一色相或鄰近色的明度和飽和度進(jìn)行配色。

面積圖的設(shè)計考慮填充色和透明度，當(dāng)數(shù)據(jù)變量較多，面積重疊范圍較大時，應(yīng)當(dāng)給填充色設(shè)定一定的透明度，以保證多個變量重疊范圍能在圖表中透出。餅圖一般用不同色相表示多個變量的占比大小，餅圖的旋轉(zhuǎn)方向則是根據(jù)扇形面積，按從大到小順時針的方向排列。

這里分享一個設(shè)計案例，我們之前在做數(shù)據(jù)可視化配置時，存在不同指標(biāo)數(shù)據(jù)量差異較大的情況，如果連續(xù)配置多個柱狀圖，可能導(dǎo)致柱子寬度大小不一，過于多變和凌亂。為了解決這個問題，我們借助斐波那次數(shù)列，將柱子寬度固定成幾個具體數(shù)值，從而使連續(xù)多個柱狀圖看起來更具韻律和美感。斐波那次數(shù)列從21px開始，倒著取值，即21px、13px、8px、5px、3px、2px、1px，作為移動端柱狀圖的柱子寬度?？赡苡腥藭苫螅瑸槭裁磸?1開始取值，不是34，首先是盡量控制柱子寬度的梯度范圍，避免取值過多，另外21px對于數(shù)據(jù)量最少的情況，已經(jīng)能滿足展示，即使柱子間寬比不符合1:2，也能保證數(shù)據(jù)清晰易讀。

以上關(guān)于可視化圖表的幾何圖形設(shè)計還比較基礎(chǔ)，屬于入門級數(shù)據(jù)可視化設(shè)計的知識范疇，希望可以給到相關(guān)從業(yè)者，在探索圖表樣式設(shè)計過程中一些指引和啟發(fā)。歡迎各位提出建議，讓我們在數(shù)據(jù)可視化設(shè)計的道路上共同進(jìn)步。