Transcript VISUALISERING AV KVANTITATIVA DATA Anders Grimvall Havsmiljöinstitutet FAMILJ 2012-04-24 Vad är syftet?  Förtydliga eller förstärka ett budskap eller  Ge mottagaren underlag för att göra sina egna.

VISUALISERING AV
KVANTITATIVA DATA
Anders Grimvall
Havsmiljöinstitutet
FAMILJ 2012-04-24
Vad är syftet?
 Förtydliga eller förstärka ett budskap
eller
 Ge mottagaren underlag för att göra sina
egna tolkningar
För 40 år sedan vägde torsken i
Västerhavet dubbelt så mycket som nu
1970
2010
1.50
40
1.25
35
TotN (µmol/l)
TotP (µmol/l)
Koncentrationer av växtnäringsämnen vid
BY15 i Östra Gotlandsdjupet (0-40 m)
1.00
0.75
0.50
30
25
20
0.25
15
0
10
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Year
Year
Visualiseringens dilemma
Högre beräkningskapacitet
Bilder med högre upplösning
Effektivare algoritmer
Komplex kodning av multivariata data
Position, form, färg, storlek får bära information
Grafer med flera ramar
Översikt och detaljer i samma bild
Olika attribut hos ett objekt visas samtidigt
Kognitiv perception sätter gränsen
Lund, Oct 21, 2010
Vad sätter gränserna?
 Kognitiv perception
 Medium

Teknologi
Några milstolpar

Helikopterturer för att granska mångdimensionella data
via en sekvens of 2D-projektioner (Asimov, 1985)

Interaktiv statistisk grafik för länkade diagram (Becker &
Cleveland, 1987)

Interaktiv grafik för zoomning, omskalning och
överlagring av tidsseriedata (Unwin & Wills, 1988)

Animerade punkt- och bubbeldiagram för visualisering
av beroende dataserier (Rosling, 2005)
Lund, Oct 21, 2010
Länkade diagram
Vattenkvalitetsdata
från Gotlandsdjupet
Lund, Oct 21, 2010
Animerade bubbeldiagram
av livslängd mot inkomst
Lund, Oct 21, 2010
Sekventiell visning av bubbeldiagram i Excel
- pH och salinitet i Östra Gotlandsdjupet (BY 15)
Lund, Oct 21, 2010
Exempel på mjukvara

Ggobi mjukvara för länkade diagram (www.ggobi.org)

Animerade bubbeldiagram enligt www.gapminder.org. Visualisering
av officiell statistik.

Animerade bubbeldiagram enligt www.google.com; Logga in på ett
Google-konto och sök upp verktyget ”Motion chart”. Ladda upp dina
data på en Googleserver och genomför önskad animering.

Animerade bubbeldiagram i Excel. Ladda ner en Excelarbetsbok
med tillhörande VBA-makro från
http://www.ida.liu.se/divisions/stat/research/Software/index.en.shtml
Kopiera dina data till Excelarbetsboken och utför önskad animering

Programspråket R har ett paket för animering. Skapa en sekvens av
bilder och spela sedan upp en video med dessa bilder.
Lund, Oct 21, 2010
Arbetsgång för explorativ analys av
trender och brytpunkter

Granska förekomsten av kodningsfel och uppenbart
felaktiga mätvärden

Använd Mann-Kendalltester för trend för att identifiera
platser, säsonger, djup etc med statistiskt säkerställda
ökningar eller minskningar

Beräkna anomalier så att trender och brytpunkter för flera
stationer, säsonger, djup etc kan åskådliggöras i samma
diagram

Utnyttja animeringar för att gå från översikter till detaljer
Lund, Oct 21, 2010
Varför har totalfosfor ökat de senaste åren?
Data från BY15 i Östra Gotlandsdjupet
BY15 Gotland Deep, depth classes 0-30m
2
1.8
TotP (mol/l)
1.6
1.4
0
1.2
1
10
0.8
20
0.6
30
0.4
0.2
0
1992
1996
2000
2004
2008
2012
Färgkodning av p-värden
Trender i fosfor per station
PO4_P
Station
p-value
code
F3 / A5
0.0367
F9 / A13
0.2791
C3
0.0303
+
MS4 / C14
0.0225
+
Gulf of Bothnia
0.2626
BY29
0.0408
+
BY31 LANDSORTSDJUPET
0.2628
BY32 NORRKÖPINGSDJUPET
0.0880
BY20 FÅRÖDJUPET
0.0206
+
BY15 GOTLANDSDJUPET
0.0944
BY38 KARLSÖDJUPET
0.1086
BY10
0.0458
+
BCS III-10
0.0339
+
BY4 CHRISTIANSÖ
0.0343
+
BY5 BORNHOLMSDJUPET
0.0210
+
BY1
0.0153
+
BY2 ARKONA
0.0282
+
Baltic Proper
0.0234
+
W LANDSKRONA
0.0239
+
ANHOLT E
0.5152
FLADEN
0.8477
P2
0.3101
SLÄGGÖ
0.0655
Å17
0.1857
Å15
0.0355
Å13
0.2617
Öresund, Kattegat, Skagerrak
0.7375
Total_P
p-value
code
0.4806
0.7531
0.1558
0.0552
0.5057
0.0138
+
0.0774
0.0395
+
0.0087
++
0.0126
+
0.0817
0.0086
++
0.0415
+
0.0404
+
0.0229
+
0.1084
0.0988
0.0252
+
0.3155
0.5300
0.4434
0.5244
0.0488
+
0.0198
+
0.0407
+
0.0366
+
0.1999
Organic_P
p-value
code
0.5335
0.9068
0.1119
0.0560
0.5011
0.0367
+
0.1348
0.6444
0.0012
++
0.0024
++
0.3991
0.0146
+
0.0889
0.3418
0.1249
0.2514
0.2959
0.0348
+
0.8795
0.6466
0.5639
0.2657
0.0058
++
0.0139
+
0.0437
+
0.0518
0.1874
Blå = nedåtgående trend
Röd = uppåtgående trend
Organic_P-to-N
p-value
code
0.7601
0.8804
0.0655
0.2166
0.7258
0.0444
+
0.1860
0.0443
+
0.0167
+
0.0089
++
0.0917
0.0100
++
0.1775
0.0492
+
0.0755
0.0990
0.1156
0.0464
+
0.2783
0.2132
0.1201
0.0525
0.0070
++
0.0059
++
0.0150
+
0.0240
+
0.0497
+
Anomalier av fosfathalter
i Egentliga Östersjön och Västerhavet
Data från SMHIs provtagningar (djup < 40m)
Anomalierna avser avvikelser
från medelvärdet för hela
studieperioden
Anomalier av halter av organisk fosfor
i Egentliga Östersjön och Västerhavet
Data från SMHIs provtagningar (djup < 40m)
Anomalier av halter av organisk fosfor
i Egentliga Östersjön och Västerhavet
Data från andra utförare än SMHI (djup < 40m)
Anomalier av fosfathalter i södra Östersjön
Data från BY1, BY2 (Arkona), BY4 (Christiansö), BY5 (Bornholmsdjupet), Hanöbukten och PL-P3
Fördelar med animering
 Underlättar granskning av långa serier
av grafer
 Underlättar detektion av brytpunkter
En graf kan granskas median den föregående är i
färskt minne
Färg eller formkodning?
Omvänd färgkodning
2005-2009
1.4
1.4
1.2
1.2
1
1
0.8
0.8
Organic_P
Organic_P
2000-2004
0.6
0.4
0.6
0.4
0.2
0.2
0
0
-0.2
-0.2
0
0.5
1
Total_phosphorus
1.5
2
0
0.5
1
Total_phosphorus
De fyllda markörerna avser en specifik 5-årsperiod
De öppna markörerna avser hela tidsperioden 1990-2009
1.5
2
Avancerade markörer
2005-2009
1.4
1.4
1.2
1.2
1
1
0.8
0.8
Organic_P
Organic_P
2000-2004
0.6
0.4
0.6
0.4
0.2
0.2
0
0
-0.2
-0.2
0
0.5
1
Total_phosphorus
1.5
2
0
0.5
1
Total_phosphorus
1.5
2
God praxis i datavisualisering
 Gör många grafer
 Reducera irrelevant variation före visualiseringen
 Underlätta granskning av långa sekvenser av grafer
 Gå från sammanfattningar till detaljer och omvänt
 Använd färgkodning
Vägen framåt
 Olika metoder för tryckta och elektroniska medier
 Mer interaktion
 Mer rörelse och animering
 Måttligt komplex grafisk kodning
 Restriktiv användning av 3D-grafer
Lund, Oct 21, 2010
Mer läsning
http://www.intechopen.com/articles/sho
w/title/visual-detection-of-change-pointsand-trends-using-animated-bubble-charts