Глава 1. Классификация основных инструментов визуализации.

По определению слово классификация подразумевает наличие какой либо совокупности средств имеющих общее назначение, отличающихся друг от друга формой отображения данных. Не исключения из этого определения и классификация инструментов визуализации. По мере накопления самых различных данных по всем аспектам жизнедеятельности человека, возникала необходимость их систематизирования, для возможности их обработки и последующего использования. Для решения подобных проблем и существуют различные инструменты визуализации. При постоянно нарастающем объема потока информации разного характера кажется невозможным использование одного программного средства или инструмента для всех типов данных, т.к. каждый тип нуждается в особом виде его визуального представления. В дополнение ко всему средства визуализации постоянно интегрируются друг с другом и другими средствами, образуя новые средства, уже более специфичные и предназначенные для выполнения конкретных задач. Этим и объясняется такое многообразие средств визуализации. При всем желании перечислить все методы кажется почти невозможным, поэтому классифицируются только основные методы визуализации. Одним из самых распространенных является график. График - Чертеж, применяемый для наглядного изображения зависимости одной величины, от другой. Наиболее распространенный случай это линейный график. Он объединяет линией набор точек, соответствующих значениям по осям. График применяют в нескольких случаях: во-первых, если количество уровней ряда динамики достаточно велико, тогда их применение подчеркивает непрерывность процесса развития в виде непрерывной линии. Во-вторых, с целью отображения общей тенденции и характера развития явления. В-третьих, при необходимости сравнения нескольких динамических рядов. В-четвертых, если нужно сопоставить не абсолютные уровни явления, а темпы роста. Другой разновидностью графика является график рассеивания, показывающий распределение ограниченного набора точек, соответствующих значениям по осям. На таком графике между точек часто рисуется выравнивающая кривая или ломаная линия — она наглядно показывает закономерности среди значений. Примером может служить график естественного прироста или динамика роста населения. Другим, не менее известным инструментом визуализации являются диаграммы. Диаграмма - графическое представление данных, позволяющее быстро оценить соотношение нескольких величин. Существует несколько способов отображения в случае нескольких наборов: либо в виде нескольких стоящих рядом столбиков, либо в виде одного, но поделенного внутри в соответствии с долями значений. Диаграммы такого вида еще называю гистограммами. Иногда для оформления диаграмм используется трёхмерная визуализация, спроецированная на плоскость, что придаёт диаграмме отличительные черты или позволяет иметь общее представление об области, в которой она применяется. При помощи столбчатых диаграмм удобно показывать сходство или различие предметов разных объектов. Столбчатые диаграммы в основном используются для наглядного сравнения полученных статистических данных или для анализа их изменения за определённый промежуток времени. Построение столбчатой диаграммы заключается в изображении статистических данных в виде вертикальных прямоугольников или трёхмерных прямоугольных столбиков. Каждый столбик изображает величину уровня данного статистического ряда. Все сравниваемые показатели выражены одной единицей измерения, поэтому удаётся сравнить статистические показатели данного процесса. Разновидностями столбчатых диаграмм являются линейные (полосовые) диаграммы. Они отличаются горизонтальным расположением столбиков. Столбчатые и линейные диаграммы взаимозаменяемы, рассматриваемые в них статистические показатели могут быть представлены как вертикальными, так и горизонтальными столбиками. Для удобства и наглядности ширину столбиков принимают одинаковую. В обоих случаях для изображения величины явления используется одно измерение каждого прямоугольника - высота или длина столбика. Поэтому и сфера применения этих двух диаграмм в основном одинакова. Необходимо также упомянуть о еще одном типе диаграмм - круговой диаграмме, другое ее название – секторная диаграмма. Ее облик полностью оправдывает название. Она является достаточно распространённым способом графического изображения структуры статистических совокупностей, так как идея целого очень наглядно выражается кругом, который представляет всю совокупность принятую обычно за 100%. Относительная величина каждого значения изображается в виде сектора круга, площадь которого соответствует доле от целого. Также диаграмма может отображать сразу несколько наборов данных, то в этом случае диаграммы меньшего размера наложены друг на друга. Этот вид графиков удобно использовать, когда нужно показать долю каждой величины в общем объёме. Круговая диаграмма сохраняет наглядность только в том случае, если количество частей совокупности диаграммы небольшое. Если частей диаграммы слишком много, её применение неэффективно по причине несущественного различия сравниваемых структур. Недостаток круговых диаграмм - малая ёмкость, невозможность отразить более широкий объём полезной информации. Хотя у всех типов диаграмм есть недостатки, их значение трудно переоценить. Область их применения достаточно велика и постоянно расширяется. Диаграммы самого различного вида можно встретить повсюду. В данном случае карты не исключения. По началу, диаграммы на картах размещались только в качестве справочного или дополнительного материала и имели вспомогательный характер. По мере развития картографии этого уже стало недостаточно, поэтому диаграммы стали сочетаться с географическими картами - так называемые картодиаграммы. Картодиаграммой называется карта с нанесенными на нее границами какого-либо территориального деления и с диаграммными фигурами, помещенными в средине соответствующих территориальных единиц. В экономической картографии картодиаграмма чаще всего употребляется для изображения явления, которое выражается определенными статистическими показателями в пределах каждого из представленных на карте территориальных объектов. Часто картодиаграммой отражается и структура самой территории. В качестве изобразительных знаков в картодиаграммах используются обычные диаграммы (гистограммы, круговые, линейные). Картодиаграммы дают возможность географически отразить более сложные статистико-географические построения, чем обычные типы диаграмм. Недостатком картодиаграмм могут служить сложности в рисовании контуров карт, а также значительная разница в размерах областей географических карт и размеров диаграмм на них. Такой тип диаграмм удобен, например, для экономических карт или карт промышленности. Есть еще один способ отображения данных на географической карте различными средствами. Картограмма - схематическая географическая карта, на которой штриховкой различной густоты, точками или окраской определенной степени насыщенности показывается сравнительная интенсивность какого-либо показателя в пределах каждой единицы нанесенного на карту территориального деления (например, плотность населения по областям или республикам, распределение районов по урожайности зерновых культур и т.п.). Главное отличие картограммы от картодиаграммы в том, что она должна использоваться исключительно для относительных рядов данных, причем для таких, которые показывают плотность данного признака. В зависимости от выбранного способа графического изображения выделяют фоновую и точечную картограммы. Картограмма фоновая — вид картограммы, на которой штриховкой различной густоты или окраской определенной степени насыщенности показывают интенсивность какого-либо показателя в пределах территориальной единицы, пропорционально самому показателю. Фоновые картограммы используются для изображения средних или относительных показателей, точечные - для объемных (количественных) показателей (численность населения, поголовье скота и т.д.). Картограмма точечная - вид картограммы, где уровень выбранного явления изображается с помощью точек. Точка изображает одну единицу совокупности или некоторое их количество, показывая на географической карте плотность или частоту проявления определенного признака. Как правило, к каждой картограмме прилагают краткое описание с указанием избранного способа картографического изображения и определенных градаций, а также всех условных обозначений. Картограммы применяют в том случае, если необходимо сравнить какие-либо явления по территориальному признаку, к примеру, на картах промышленности или населения. Но диаграммы не способны, например, отобразить структуру, упорядоченность и взаимоотношения компонентов, входящих в представленную систему, что в некоторых случаях очень важно. Для этого существует несколько методов, один из которых представление данных в виде дерева. Деревья - они показывают структуру набора данных в виде карточек и взаимосвязи между его элементами или же иерархию набора данных, в которой элементы являются родительскими или дочерними по отношению друг к другу, которые описаны с разной степенью детализации и связаны другом. Выстраивается данные в виде соединенных линиями узлов, как правило, сверху вниз. Структура дерева состоит из основных частей: корневой узел, корень, лист и внутренний узел, полный сцепленный ключ. Корневой узел - самый верхний узел дерева. Корень - одна из вершин, по желанию наблюдателя. Лист (листовой или терминальный узел) - узел, не имеющий дочерних элементов. Внутренний узел - любой узел дерева, имеющий потомков, и таким образом, не являющийся листовым узлом. Дерево считается ориентированным, если в корень не заходит ни одно ребро. Полный сцепленный ключ - идентификатор записи, который образуется путём объединения всех ключей экземпляров родительских записей (групп) с сохранением их упорядоченности. К недостаткам, пожалуй, относиться то, что данный способ не очень удобен при большом объеме информации и подходит для упорядоченных и соподчиненных данных. Для отображения, например, нескольких наборов данных подходят диаграммы связей. Они отображают связи внутри обычно одного или нескольких наборов данных большого объема. Выделяют несколько разновидностей таких диаграмм: круговая и линейная диаграммы. В круговой диаграмме связей изображаются связи внутри набора данных в виде кольца, на котором расставлены значения. Эти Значения связаны дугами или линиями, находящимися во внутренней области круга. При большом количестве значений они могут заполнять пространство внутри кольца, хотя это менее наглядно. Связи также могут иметь направление. Линейная диаграмма связей во многом похожа на круговую диаграмму. Главное отличие в том, что она показывает связи внутри набора данных в виде линии, на которой расставлены значения. Значения связаны дугами, находящимися сверху и снизу линии. Связи также могут иметь направление. Это альтернативный вариант обрисовки круговой диаграммы связей — смысл и задачи у них одинаковые. Есть еще один возможный вариант, при котором отображаются связи внутри набора данных на географической карте, на которой расставлены соответствующие значения. Значения связаны дугами, если изображение трехмерное, или линиями, если карта плоская. Связи также могут иметь направление. Подобные изображения не заменимы для транспортных карт, отображающие пути сообщения. Например, маршруты всех находящиеся сейчас в воздухе самолетов.