保姆级教程！4个章节帮你掌握数据可视化设计（上）

声明：本文基于前公司项目和 Ant Design 和相关文章研究做的分析与总结，整理出来便于查阅，不足之处，欢迎指正。

数据可视化主要从可视化原则、图表解构、可视化色板、可视化图表这 4 个方面进行阐述。

一、可视化原则

数据可视化是把相对复杂、抽象的数据通过可视化手段，表达数据内在的信息和规律，促进数据信息的传播和应用。

Dreawer Design 团队总结了以下四个可视化原则，供设计者参考及使用：

1. 准确

数据图表需精准、如实地反应数据信息的变化特征。

2. 清晰

让设计服务于数据内容，给用户以最为清晰、明确、迅捷的数据展示。用户看到可视化图表时，应能在 5 秒内了解到它的用途，而不是花几分钟都不能理解各个数据的含义。

3. 简单

可视化结果应该是一看就懂，不需要思考和过度理解，因而选定图表时要理性，避免为了视觉上的效果而选择一些对用户不太友好的图形。

下面为图标类型与认知成本对比：

4. 美观

优秀的数据可视化界面，会有一套非常严谨一致的版面。这里的一致性需要考虑到布局、结构和内容。

二、图表解构

1. 构成元素

我们从标题、坐标轴、图例、标签、提示信息、数据图形这 6 个大类，对数据图表进行进一步元素拆解及阐述。设计过程中，需遵循可视化原则来精简数据图表，让用户快速获取图表中的关键信息，完成任务。

图表构成 6 大类，元素细分：

1. 标题：图表标题；
2. 坐标轴：X/Y 轴线、刻度线、网格线、X/Y 轴标题、X/Y 轴标签；
3. 标签：数据点、引导线、（文本）数据值；
4. 提示信息；
5. 图例；
6. 数据图形：线、矩形、扇形、环形等。

下面为数据图表的基本构成元素示例（为了便于观察，某些字母做了大写处理）：

除了以上的常规元素，还有常用于饼图、环形图中的“引导线”：

2. 标题

标题是概括图表主题的说明文字，一个明确、精简的标题可以迅速让读者理解图表要表达的内容。

① 位置

一般位于数据图表卡片的左上方。

② 使用建议

标题需言简意赅、符合图表主题；尽量控制在 20 个字以内，标题宽度尽量不要超过卡片宽度。

③ 超长处理

当标题超过长出卡片宽度时，省略标题中间的文字，保住首尾，如“我是...标题”。

3. 坐标轴

① 坐标系

坐标轴包含在坐标系的概念里，因此，我们需要先了解坐标系。坐标系是能够使每个数组在维度空间内找到映射关系的定位系统，更偏向数学/物理概念。

数据可视化中，最常用的二维坐标系有两种：

1. 笛卡尔坐标系：即直角坐标系，是由相互垂直的两条轴线构成。常用于柱状图、条形图、折线图、面积图等。
2. 极坐标系：由极点、极轴组成，坐标系内任何一个点都可以用极径 r 和夹角 θ（逆时针为正）表示。常用于饼图、圆环图、雷达图等。

补充说明：

1. 坐标轴由定义域轴（X 轴）和值域轴（Y 轴）组成。条形图中，定义域轴为 Y 轴，值域轴为 X 轴。
2. X 轴为水平方向的横轴，Y 轴为垂直方向的竖轴。以下主要针对笛卡尔坐标系的坐标轴构成进行分析：

② 坐标轴

定义：坐标轴指二维空间中统计图表中的轴，是坐标系的构成部分，它用来定义坐标系中数据在方向和值之间的映射关系。

构成元素细分：X/Y 轴线、刻度线、网格线、X/Y 轴标题、X/Y 轴标签。

③ 轴类型

根据对应变量是连续数据还是离散数据，可以把坐标轴分为：分类轴、时间轴、连续轴三大类。

④ X/Y 轴线

颜色层级：X/Y 轴线要比网格线层级高、颜色深，这样能让图表有主次区分。

使用建议：有网格线时，柱状图/折线图会隐藏 Y 轴线，条形图则是隐藏 X 轴线，以达到信息降噪、突出重点的目的。

⑤ 刻度线

轴刻度线是轴线上的小线段， 用于指示数值标签在坐标轴上的具体位置。轴刻度线有 3 种放置方式：置内、置中（即交叉方式）、置外。

位置建议：刻度线置中/置内时，可能会和网格线、数据图形重叠，所以建议将刻度线置于数值坐标轴外侧，以呈现最佳显示效果。

显示建议：

1. 折线图：刻度线、X/Y 轴标签、数据点需要保持在同一垂直线上；
2. 柱状图/条形图：由于单个柱子有很强的对应关系，此时可以隐藏刻度线；

⑥ 网格线

定义：网格线是用来辅助图表优化映射关系的，我们需要弱化网格线的视觉效果，来增加数据的可阅读性。

作用：1. 延伸数值刻度至可视化对象中，以便观察数据值的大小；2. 增加可视化对象之间的对比观察度。

使用建议 1：使用网格线时，需遵从主次原则，以轴线为主、网格线为辅；样式上可采用实线或虚线；避免颜色过重、使用纯黑/纯白色。

使用建议 2：网格线一般跟随值域轴的位置单向显示，柱状图、折线图等采用水平网格，条形图采用垂直网格。

⑦ X/Y 轴标题

轴标题主要用于说明坐标轴数据组的含义，也可理解为“轴单位”。当可视化图表标题、图例、轴标签等已能充分表达数据含义时，可隐藏轴标题。

这样处理体现了奥卡姆剃刀定律：如无必要，勿增实体。

⑧ X/Y 轴标签

轴标签是对当前某一组数据的内容标注，用于提高数据的可读性。

以下从 X 轴标签、Y 轴标签两方面进行分析：

a. X 轴标签

X 轴标签的设计重点在显示规则上。卡片宽度过窄、标签过多、名称过长时，X 轴标签便会出现显示问题（如标签重叠等）。

为了解决显示问题，我们从连续/时间轴标签（数值类）、分类轴标签（文本类）两方面进行分析：

连续/时间轴标签

1. 显示规则：建议等分抽样显示、旋转；不尾部省略。
2. 建议等分抽样：连续/时间轴，通常由一组等差数列组成，具有规律性，缺失的数据用户会在脑海中自动补全。所以建议用等分抽样来避免标签的重叠问题。

注意：等分抽样尽量保留首尾数据标签；随机抽样没有规律，会影响用户的判断及辨认，不建议采取随机抽样显示。

连续/时间轴标签是由“关键数值”组成的标注点，一般都明确精简，尾部省略会影响用户对关键数值的辨认。

为了保证标签的辨识度，我们可以将标签旋转 45°、90° 。极端情况下（图表宽度极窄），可以同时进行旋转+抽样。

分类轴标签

显示规则：建议旋转显示；不建议抽样显示。

分类轴由几个离散数据标签组成，标签之间独立存在，无紧密逻辑关系，用户无法自动补全缺失信息。因此，不能采取抽样显示，应尽量展示全部标签的全部文本。

若标签横向展示空间不够（文字重叠），我们可以将标签旋转 45°、90° 来达到预期显示效果。若通过旋转无法满足需求，可使用条形图，将分类轴放在 Y 轴。

旋转方向说明：通常情况下，用户的阅读视线为从左至右、从上到下。因此，标签顺时针旋转 45° 更符合用户的浏览习惯。

b. Y 轴标签

Y 轴标签的设计重点在标签数量、取值范围和数据格式上。标签显示区域一般根据最长标签宽度进行自适应缩放。

轴标签的数量

使用建议：根据米勒定律（7±2 法则），Y 轴标签数量应控制在 5-9 个的范围内；Web 页面中，Y 轴常用标签数为：6 或 7（含标签 0）。

轴标签的数量越多，横向网格线就会越多。过多的轴标签及网格线会造成元素冗余，违背了清晰、准确的可视化原则，也不利于图表信息的表达及阅读。

对齐方式：右对齐

轴标签的取值范围

基准线：Y 轴标签取值应从 0 基线开始，以反映数据的真实性。如果展示被截断的 Y 轴数据，会导致用户做出错误的判断。

轴标签的数据格式

使用建议 1： 标签保留的小数位数保持统一。

4. 数据标签

数据标签是对数据点对应数值的标注，用于直接观察每个数据点的具体数值。

若图表主要是用来看趋势变化、占比大小等，则不需要显示数据标签。若想精确了解每组数据的具体数值，则可以显示数据标签。

① 位置

数据标签位于数据点的上方。

② 显示规则

在不同类型的图表中，数据标签的显示规则不同。我们可以根据数据图形、数据值的特性，选择合适的显示方式，提高图表的准确性。

a. 柱状图

基础柱状图：数据标签可显示在数据图形内部、外部。

数据标签在图形内部的显示规则：正常情况下，横向显示；数据标签超长时，旋转 90°；图形高度 < 数据标签高度时，不显示数据标签。

分组柱状图：数据标签可显示在数据图形内部、外部。显示在内部的数据标签显示宽度不够时，解决方案同上。

堆叠柱状图：数据标签显示在数据图形内部。

数据标签在图形内部的显示规则：正常情况下，横向显示；数据标签超长时，旋转 90°；图形高度 < 数据标签高度时，不显示数据标签。

b. 条形图

数据标签在图形内部的显示规则：正常情况下，横向显示；图形宽度 < 数据标签高度时，不显示数据标签；条形图高度需 >= 数据标签高度。

基础、分组条形图的数据标签也可以显示在图形外部：

c. 折线图

数据标签显示在数据点的上方。

图表宽度过窄，数据点多且密时，相邻的数据标签会出现重叠的问题。此时，我们会采用抽样的方式显示数据标签。鼠标悬停数据点，显示隐藏的数据标签。

d. 饼图、环形图

数据标签显示在图形内部、外部均可。

由于扇形有角度，且形状相对不规则，对数据标签的文本长度包容度较低，环形更是如此。所以，当扇/环形分割过多、面积较小时，建议将数据标签显示在图形外部。

当然，我们也可以内外部结合使用：

e. 数据标签颜色

数据标签显示在图形内部时，图形为背景，数据标签为前景。此时，数据图形作为背景色，会影响到数据标签的显色度及易读性。

为了确保良好的可读性，我们通过对图形颜色 HS 值的判断，来决定文字的颜色。这样对比度就在可控范围内，不会出现可读性低的问题。

由于篇幅问题，剩余内容接下一篇文章展示。