【可视化专题Vol.1】以数为弦，鸣奏山水清音

“智者乐水，仁者乐山”。山水，是中国传统文化中非常重要的意象，同样也是地理信息可视化中重要的数据载体。数据是逻辑与参数的产物，山水则是水墨晕染出的化外之境，是写意的情怀。要用理性的数据表现感性的山水，就要找到他们之间编码的通道。

数据的编码与解码

我们先以书法为例阐述一下数据的编码与解码，“一画之间，变起伏于锋杪；一点之内，殊衄挫于毫芒。”笔画线条在二维的纸面上演变出悬针垂露、奔雷坠石诸般变化；笔画的粗细转折，对应的则是三维空间中笔的提按绞转；从时间的维度上讲，运腕的迟速又形成了飞白的枯浓变化。可以说，书法是一种四维的艺术。

书法家将三维空间中的提按、运腕的迟速具象化为纸面的万千变化，我们可以将之理解为数据的可视化编码与存储；而我们在欣赏或者临摹一幅书法作品时，又会进入创作者的角色，从二维的线条中反推出笔在空间中的运动轨迹与速度，即数据的解码。当然，对于复杂的书法创作而言，这个数据模型是非常粗略的。

书法中运笔的高下映射为线条的粗细，与此类似的是，为了便于地形信息的存储与运用，我们把海拔的数值映射为颜色的深浅。因此，三维的地形元素也可以使用二维的形式进行存储，x轴、y轴、像素明度分别对应了经度、纬度和海拔。（因常见图像格式仅支持28个亮度数量级，因此用于存储地形信息的图像格式需支持216或更高的图形动态范围）

普通地形图仅包含海拔高度的信息，因而仅用一个灰度通道即可存储地形信息。若要存储更多维度的信息，如降雨、人口等，则可加入更多的色彩通道，不同的色彩通道根据用途，又有不同大小的动态范围。无数个点位的数据形成一幅图像，反过来说，一幅图像即是一份以矩阵形式组合的数据。

广义地讲，任何可以用数字的形式存储的文档类型，如图像、模型、声音等，都是数据，所不同的是数据的组织形式。一幅画、一段乐曲、一句文案，经由眼耳鼻舌身意，唤起人类朴素的情感；而一旦转换为像素、频谱、字段等数字化的形式，就可以被程序进行运算、加工乃至生成演化出无穷可能。

数据的处理、加工与演化

这里我们以地形图为例，阐述一下如何用数据处理的手法解决设计中的问题。如上文所述，一张黑白地形图中，每一个像素的灰度值映射了海拔的高度。绘制一幅等高线地形图，也就等价为寻找一幅图中灰度接近的点。

将像素的灰度值同时映射为线条的高度，则群山巍峨，浮于纸面。

同理，若要绘制一幅色调分离的地形图，则是将灰度值介于特定区间的像素绘制为同一种色彩。比如将明度处于 60~80 范围内的像素，统一重绘为 70.

将海拔高度映射为颜色，再将镜头置于山谷，则可见山随平野尽，江入大荒流。

以上是从海拔的维度对数据进行处理，如果我们从经纬度出发，譬如将纬度处于特定数值的像素进行单独呈现，并映射对应的海拔，就可以看见起伏的群山脉络。

正弦曲线

除了引用现有的数据进行加工，我们也可以生成数据，以满足特定的需求。一段正弦曲线，y=sin(x) ，通过调整频率和振幅，亦可生出万千变化。