2020-5-29 濤濤
坐標系是能夠使每個數組在維度空間內找到映射關系的定位系統，更偏向數學/物理概念。在數據可視化中，最常用的坐標系分為笛卡爾坐標系和極坐標系，本文介紹的坐標軸設計主要也是圍繞直角坐標系展開。
在說坐標軸之前先來介紹下什么是坐標系。坐標系是能夠使每個數組在維度空間內找到映射關系的定位系統，更偏向數學/物理概念。
維基百科對坐標系的定義是：對于一個 n 維系統，能夠使每一個點和一組 n 個標量構成一一對應的系統，它可以用一個有序多元組表示一個點的位置。
數據可視化中，最常用的坐標系有兩種：笛卡爾坐標系和極坐標系，均為二維坐標系。
下文介紹的坐標軸設計主要也是圍繞直角坐標系展開，用到極坐標系的圖表有餅圖、圓環圖、雷達圖等。
坐標軸是坐標系的構成部分，是定義域軸和值域軸的統稱。系的范圍更大，而軸包含在系的概念里。由于可視化圖表繪制的數據大部分都有一定的現實意義，因此我們可以根據坐標軸對應的變量是連續數據還是離散數據，將坐標軸分成連續軸、時間軸、分類軸三大類。軸的類型不同在設計處理上也有差異。
介紹坐標軸設計前，我們先將坐標軸拆分成「原子」要素，具體分為軸線、軸刻度、軸標簽、軸標題/單位、網格線。
根據坐標軸的構成，分類討論下每個構成要素容易被忽視的設計細節。
軸線一般只考慮是否顯示，例如柱狀圖、折線圖等，在有背景網格線的情況下，會隱藏 y 軸線，條形圖則是隱藏 x 軸線，以達到信息降噪，突出視覺重點的目的。
軸刻度通常不顯示，只有在肉眼無法定位到某個標簽對應的數據點時，會顯示刻度線，輔助用戶定位，比如折線圖，或抽樣顯示的柱狀圖。
網格線用于定位數據點的值域范圍，跟隨值域軸的位置單向顯示，柱狀圖采用水平網格，條形圖采用垂直網格。樣式為虛實線的最多，斑馬線由于感知過強，一般不用。
軸標題/單位主要用于說明定義域軸、值域軸的數據含義。當可視化圖表標題、圖例、軸標簽已經能充分表達數據含義，無需單獨顯示標題/單位，「如無必要，勿增實體」。
軸標簽的設計就比較復雜，涉及到的細節點很多，而且對于定義域軸和值域軸上的標簽和單位設計要考慮的細節點還有差異。下文將定義域軸和值域軸看成 x 軸和 y 軸，便于說明。
x 軸標簽的設計重點在顯示規則上，不同的坐標軸類型有不同的處理方式。
連續軸/時間軸的標簽顯示
連續軸/時間軸，是由一組前后包含同等差值的等差數列組成，缺少幾個數值也能明顯看出中間的對應關系。當多個標簽在容器內全顯示發生重疊，我們可以利用抽樣顯示的手段來避免這種情況。這里不推薦使用旋轉，一方面從美觀度上，旋轉可能會破壞界面整體協調，另一方面，連續/時間軸非必須顯示所有軸標簽，抽樣標簽已經能滿足用戶對當前數組定義域的理解。
介紹一種常見的抽樣方式：等分抽樣
當多個標簽在 x 軸無法完全顯示，優先保留首尾標簽，其余標簽按同等步長間隔顯示。間隔等分的前提是間隔數是合數，能被 1 和其本身以外的數整除。如果間隔數為質數，就需要「-1」轉成合數。
舉個例子：11 個標簽，間隔數是 10，能被 2 和 5 整除，即分成 2 等分和 5 等分。12 個標簽，間隔數是 11，無法等分，需要在間隔數基礎上再「-1」，轉成合數 10 后再等分，此時最后一個標簽顯示在倒數第二個數據點上。
有人會問了，能被那么多數等分，到底該選哪個呢？這就要根據標簽長度來定，選擇能放下最多標簽的等分值。由于連續軸/時間軸，一般是數值、日期、時間等，字符長度有限，即使抽樣后也能保證顯示出一定數量的標簽。
等分抽樣不太適用于表達某個時間周期內的走勢折線圖，因為最后一個標簽不一定對應最后一個數據點。對于這類折線圖，能清楚表明起始時間和末尾時間，相比顯示更多時間標簽重要性來的更高。設計上可以只顯示首尾標簽，或首尾 + 中間值。
分類軸的標簽顯示
分類軸是由幾組離散數據組成，相互之間獨立存在，無緊密邏輯關聯。若采用抽樣規則，隱藏一些標簽，用戶對圖表認知就會有困難，違背了數據可視化清晰、有效的設計原則。分類軸最佳處理方式是標簽旋轉 45 度，若 45 度仍顯示不下，繼續旋轉 90 度。如果 90 度還是放不下就要考慮結合圖表交互或反轉圖表。
標簽旋轉方向也有講究，因為人的視覺習慣是從左到右，從上到下，標簽順時針旋轉 45 度更符合用戶的瀏覽動線。
分類軸標簽字段有長有短，長文本標簽直接旋轉不僅影響美觀，而且也不利于用戶閱讀。如果數據量比較少只有 2~4 個，長文本標簽更適合水平展示，顯示不下省略即可；如果數據量比較多，就限定字符數后旋轉。
y 軸標簽的設計重點在標簽數量、取值范圍和數據格式上。標簽顯示區域一般根據最長標簽寬度自適應縮放。如果數組是固定的，就寫成固定寬度，節省圖表計算量，提高渲染速度。
y軸標簽數量
標簽數量不建議過多，太多的標簽必定導致橫向網格線變多，造成元素冗余，干擾圖形信息表達。根據 7±2 設計原則，y 軸標簽數量最多不超過這個范圍。
y軸標簽取值范圍
y 軸標簽的取值范圍決定了圖形在整個繪圖區域的顯示高度。
折線圖 y 軸標簽取值一般保證圖形約占繪圖區域的 2/3，以更有效的傳達數據波動幅度，避免掩蓋和夸大變化趨勢。2/3 即斐波那契數列第二位起，相鄰兩數之比，也是黃金分割最簡單的計算方法。
柱狀圖的 y 軸標簽取值應從 0 基線開始，以恰當反映數值。如果展示被截斷的柱狀圖，可能會誤導觀眾做出錯誤的判斷。
y軸標簽數據格式
y 軸標簽的數據格式在 ant.vision 寫的比較詳細，重復內容不在此說明，重點講下一些特殊的設計細節。標簽保留的小數位數保持統一，不要因為某些軸標簽是整數值，就略去小數點。
正負向的 y 軸標簽，由于負值帶「-」符號，整個 y 軸看起來會有視覺偏差，特別是雙軸圖的右 y 軸更明顯。這里建議正負向 y 軸給正值標簽帶上「+」，以達到視覺平衡的效果。
寫了那么多關于坐標軸的設計，你是不是恍然大悟，原來小小的坐標軸還有如此之多的細節。往常我們做圖表設計，可能只是用網上自動生成的圖表簡單調整下，或者按照通用樣式來設計。然而，通用樣式雖然能表達數據意義，但也缺少了對圖表細節的把控，失了精致優雅的感覺。
作為數據可視化設計的一小部分，就是這些設計細節，決定了圖表最終的傳達效果。
文章來源：優設 作者：米粒的DesignNote