Hőtérkép

A hőtérkép az adatok grafikus ábrázolása, ahol az egyes értékek egy  táblázatban színnel jelennek meg [1] . A "hőtérkép" kifejezést eredetileg a szoftverfejlesztő Cormac Kinney alkotta meg és védte le hivatalosan 1991 A kifejezést egy valós idejű pénzügyi piaci információkat mutató 2D -s kijelző leírására használta [2] .

Hasonló hierarchikus színkódolási rendszereket használnak fraktálképekben és más adatábrázolási rendszerekben. A "hőtérkép" kifejezést néha kartogramoknak is nevezik .

Létrehozási előzmények

A hőtérkép alapja - az adattáblázat színezésének ötlete - több mint száz éves. Példa található Toussaint Loy 1873-ban megjelent, Párizs lakosságának statisztikai atlaszában, ahol a jellemzők (nemzetiség, szakma, életkor stb.) előfordulási gyakoriságát Párizs 20 kerületében a színintenzitás mutatja [ 1] .

Az adatstruktúra egyértelműbbé tétele érdekében a kutatók különféle módokon átrendezték a színes mátrixok oszlopait és sorait. Sneath 1957-ben bemutatta a klaszteranalízis eredményeit , hasonló értékű oszlopokat egymás mellé helyezve. Jacques Bertin hasonló ábrázolást használt a Guttmann-skála szerinti adatok megjelenítésére . Az ötlet, hogy a fák formájában hierarchikus klaszterezést összekapcsolják egy táblázat soraival és oszlopaival, Robert Lingtől származik 1973-ban. Ling a nyomtató karakterfelülnyomásait felhasználva a szürke különböző árnyalatait jelenítette meg, egy karaktert egy pixel szélességben. Leland Wilkinson 1994-ben fejlesztette ki az első programot (SYSTAT) a fürtözött hőtérképek nagy felbontású színes grafikával való megjelenítésére [1] .

A mátrixok tartalmának átrendezésének optimális módjának keresése jelenleg is folyik, például az SVD-bontás nagyon jó eredményeket ad [1] .

Hőtérképek és alkalmazások típusai

A webes hőtérképeket webelemzési eszközként használják . Egy weboldal leglátogatottabb területeit mutatják [3] [4] .

A biológiai hőtérképeket általánosan használják a molekuláris biológiában és az orvostudományban, hogy több gén különböző mintákban, például különböző betegektől származó vagy ugyanazon betegtől eltérő körülmények között történő expressziójára vonatkozó adatokat ábrázolják . Jellemzően egy biológiai hőtérképet egy táblázatba szerveznek, amelyben a négyzet színe mutatja az expressziós szintet, az oszlopok és sorok pedig különböző gének vagy minták, amelyek hierarchikus szerveződése faként ábrázolható a margókon. táblázatból [5] . Ezenkívül hőtérképeket használnak a kromatin háromdimenziós szerveződésére vonatkozó adatok megjelenítésére, amelyeket a kromoszómák konformációjának rögzítésére szolgáló módszerekkel nyernek [6] .

A csempe diagram  egy olyan csempés hőtérkép, amely két vagy több változót tartalmazó adatokat ábrázol.

Színek használata

A hőtérképekben számos különböző színséma létezik, amelyeknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Gyakran használják a nagyszámú színt (szivárványt) tartalmazó hőtérképeket, mivel az emberek több színárnyalatot képesek megkülönböztetni, mint a különböző intenzitású szürkéket. Ez lehetővé teszi, hogy elemezze és több részletet észleljen a képen. A következő okok miatt azonban nem javasolt sokféle szín használata [7] [8] [9] [10] :

• A széles körben használt színsémák (például a jet, amely sok adatmegjelenítő program alapértelmezett beállítása) túl világosak ahhoz, hogy fekete-fehérben vagy nyomtatva megfelelően jelenjenek meg. Ezenkívül az ilyen színsémákban a sárga és a kék területek jobban láthatóak, ami elvonja a megfigyelő figyelmét a fő dologról.
• A színek közötti kis különbség miatt olyan színátmeneteket látunk, amelyek valójában nincsenek is, így a valódi színátmenetek kevésbé láthatók. Ily módon az irizáló színsémák elrejtik a részleteket, nem pedig nyilvánvalóbbá teszik őket.

A színséma választásától függetlenül csatoljon egy színmagyarázatot, amely elmagyarázza a színek jelentését, vagy írja le azokat a kísérő szövegben.

Különféle színsémákat használnak, következetesek és eltérőek [11] .

Szoftver

Az alábbiakban példák a hőtérképek készítéséhez használt szoftverekre .

• A PermutMatrix  egy munkaasztal, amelyet numerikus adatkészletek grafikus feltárására terveztek. Egy sor módszert kínál a táblázatok sorainak és oszlopainak optimális átszervezéséhez [12] .
• A NeoVision Hypersystems a Cormac Kinney által alapított, az Intel és a Deutsche Bank által finanszírozott program . A hőtérképek valós idejű pénzügyi adatokat és számításokat írnak le, amelyeket több mint 50 000 felhasználó készített [13] .
• Az R  egy ingyenes szoftver statisztikai számításokhoz és ábrázoláshoz, számos funkciót tartalmaz hőtérképek (hőtérkép) felépítéséhez [2] .
• A Matplotlib , seaborn , plotly és más Python könyvtárak tartalmaznak eszközöket hőtérképek készítéséhez [14] [15] [16] .
• A Gnuplot  egy ingyenes , többplatformos szoftver, amely 2D és 3D hőtérképeket is képes előállítani [7] .
• A Google Dokumentumok táblázatkezelő alkalmazás tartalmaz egy Heat Map eszközt, de csak országadatokhoz készült [17] .
• Dave Green cubehelix színséma, amelyet úgy terveztek, hogy az információvesztés nélkül fekete-fehérré konvertáljon [8] .
• A Qlucore  egy bioinformatikai program a génexpressziós adatok elemzésére, amely magában foglalja hőtérképek készítését [18] .
• A futballmeccsekhez készült ESPN Gamecast program hőtérképek segítségével mutatja meg a pálya azon területeit, ahol a játékosok a meccs alatt tartózkodtak [19] .
• A GENE-E táblázatvizualizáló tartalmaz egy eszközt a hőtérképek megjelenítésére [20] .
• A Morpheus  egy mátrixvizualizációs és táblázatos adatelemzési webszolgáltatás [21] .
• A Microsoft Excel segítségével felületdiagram segítségével lehet hőtérképeket előállítani [22] . De alapértelmezés szerint a színtartomány nem alkalmas hőtérképhez, a színek szerkeszthetők kényelmes és intuitív hőtérképek létrehozásához.
• A Sightsmap (vagy heatmap "turizmus") hőtérképet készít a látnivalók népszerűségéről [23] . Ehhez a Panoramio honlapjáról fotókat készítenek, amelyek minden fotóhoz hozzárendelik a földrajzi koordinátákat, és a Google Maps -en hőtérképet készítenek az adott földrajzi ponton lévő fotók számával. Például sárga zónák - sok kép (és turista), szürke területek - nincs kép.
• MeV (több kísérleti megjelenítő)
• UDAV (Universal Data Array Visualizer) a MathGL könyvtár segítségével [24] .

Példák hőtérképekre

• Az óceán sótartalmának földrajzi hőtérképe szivárványpalettával

• Hóképződés egy tó felett – az időjárási radar általában hőtérképként jelenik meg.

• A választási eredményeket településenkénti hőtérkép-kartogram

• Az emberi hangot egy spektrogram vizualizálja; Az STFT értéket mutató hőtérkép

• Felszíni képábra és hőtérkép kombinációja, ahol a felület magassága a függvény amplitúdóját, a szín pedig a fázisszöget jelzi

• A moszkvai lakóingatlanok árának hőtérképe [25] .

Alternatívák

A 3D adatok 2D térben történő megjelenítéséhez harmadik változóként a szín mellett egyéb grafikus eszközök is használhatók.

Buborékdiagram

A harmadik dimenzió egy kör területe vagy mérete [26] .

Hisztogram

A hisztogramban a változó értékek oszlopmagasságokként vannak ábrázolva. További dimenziók új adatcsoportok hozzáadásával nyerhetők [27] .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 Leland Wilkinson és Michael Friendly. A klaszterhőtérkép története  //  Az amerikai statisztikus. - 2009. - május. Archiválva az eredetiből 2017. április 1-jén.
2. ↑ 1 2 Keresés "Amerikai Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegyhivatala, regisztrációs szám: 75263259" 1993-09-01 . Letöltve: 2014. május 22. Az eredetiből archiválva : 2013. április 4.. (határozatlan)
3. ↑ Julia Krjucskova. Webelemző eszközök a webhely használhatóságának elemzéséhez . Interfészek . habrahabr.ru (2011. június 25.). Letöltve: 2017. április 11. Az eredetiből archiválva : 2017. április 11.. (határozatlan)
4. ↑ Sharon Hurley Hall. Hőtérkép: 7 esettanulmány ezek megértéséhez és használatához . Crazyegg (2016). Letöltve: 2018. április 7. Az eredetiből archiválva : 2018. április 8.. (határozatlan)
5. ↑ Nayoung Kim, Herin Park, Ningning He, Hyeon Young Lee és Sukjoon Yoon. QCanvas: Fejlett eszköz az adatcsoportosításhoz és a genomikai adatok megjelenítéséhez . https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ . Genomics Inform (2012. december 31.). (határozatlan)
6. ↑ Nynke L. van Berkum, Erez Lieberman-Aiden, Louise Williams, Maxim Imakaev, Andreas Gnirke. Hi-C: Módszer a genomok háromdimenziós architektúrájának tanulmányozására  // Journal of Visualized Experiments : JoVE. — 2010-05-06. - Probléma. 39 . — ISSN 1940-087X . doi : 10.3791 /1869 . Archiválva az eredetiből 2018. április 6-án.
7. ↑ 1 2 Borland, D. és Taylor, MR (2007). Szivárvány színű térkép (még mindig) ártalmasnak tekinthető. IEEE Computer Graphics and Applications, 27(2), 14-17. IEEE Computer Society. Letöltve: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17388198 Archiválva : 2017. június 20., a Wayback Machine -nél
8. ↑ 1 2 Hogyan NE hazudjunk a vizualizációval Archiválva : 2014. január 9., a Wayback Machine  - Bernice E. Rogowitz és Lloyd A. Treinish - IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY
9. ↑ Mark Harrower1 és Cynthia A. Brewer – ColorBrewer.org: Online eszköz a térképek színsémáinak kiválasztásához Archiválva : 2013. május 10. , The Cartographic Journal Vol. 40 sz. 1 pp. 2003. június 27-37
10. ↑ Green, DA, 2011, „A színséma csillagászati ​​intenzitású képek megjelenítéséhez”, Bulletin of the Astronomical Society of India, 39, 289 Archiválva : 2016. március 4. a Wayback Machine -nél . Dave Green „cubehelix” színséma archiválva 2021. április 14-én a Wayback Machine -nél
11. ↑ A paletta színeinek kiválasztása . Letöltve: 2018. április 21. Az eredetiből archiválva : 2018. április 13. (határozatlan)
12. ↑ Caraux, Gilles; Pinloche S. (2005). "PermutMatrix: grafikus környezet a génexpressziós profilok optimális lineáris sorrendbe rendezéséhez . " bioinformatika. 7 21, 1280-1281.
13. ↑ Sansoni, Silvia (1999.05.17.). "A Forbes magazin cikke a NeoVision hőtérképekről" archiválva 2017. február 11-én a Wayback Machine -nél
14. ↑ seaborn.heatmap — seaborn 0.8.1 dokumentáció . seaborn.pydata.org. Letöltve: 2018. április 6. Az eredetiből archiválva : 2018. március 26.. (határozatlan)
15. ↑ Normalizációk felfedezése – Matplotlib 2.2.2 dokumentáció . matplotlib.org. Letöltve: 2018. április 6. Az eredetiből archiválva : 2018. április 7.. (határozatlan)
16. ↑ Hőtérképek . telek.ly. Letöltve: 2018. április 6. Az eredetiből archiválva : 2018. április 7.. (határozatlan)
17. ↑ Hőtérkép létrehozása - Fusion Tables Súgó  . support.google.com. Letöltve: 2018. április 7. Az eredetiből archiválva : 2019. július 4..
18. ↑ Génexpresszió | Qlucore  (angol) . www.qlucore.com. Letöltve: 2018. április 7. Az eredetiből archiválva : 2018. április 8..
19. ↑ Az év az MLB hőtérképén , ESPN.com . Archiválva az eredetiből 2018. április 8-án. Letöltve: 2018. április 7.
20. ↑ GENE-  E . software.broadinstitute.org. Letöltve: 2018. április 7. Az eredetiből archiválva : 2019. január 3..
21. ↑ Bobin Mi, Guohui Liu, Wu Zhou, Huijuan Lv, Yi Liu. Gének és útvonalak azonosítása az osteoarthritisben szenvedő nők szinoviájában bioinformatikai elemzéssel  // Molecular Medicine Reports. - 2018. március - 17. évf . 3 . - S. 4467-4473 . — ISSN 1791-3004 . - doi : 10.3892/mmr.2018.8429 . Archiválva az eredetiből 2018. április 8-án.
22. ↑ Heat Maps in Excel  , Excel University (  2014. október 29.). Archiválva az eredetiből 2017. október 26-án. Letöltve: 2018. április 7.
23. ↑ Sightmap . Sightmap. Letöltve: 2018. április 7. Az eredetiből archiválva : 2018. április 6.. (határozatlan)
24. ↑ Példák a MathGL könyvtárban elérhető diagramokra . Letöltve: 2021. január 19. Az eredetiből archiválva : 2018. június 11. (határozatlan)
25. ↑ "Ingatlanárak hőtérképe" archiválva 2018. november 30-án a Wayback Machine -nál . Apartmanok-házak.rf
26. ↑ Ben Starr. Hogyan készítsünk buborékdiagramokat . visage.co . visage.co (2015. február 5.). Letöltve: 2017. április 26. Az eredetiből archiválva : 2018. november 25.. (határozatlan)
27. ↑ Szergej Kokorin. Oszlopdiagram és doboz, bajusz az ujjakon . habrahabr.ru, adatvizualizáció . habrahabr.ru (2015. szeptember 22.). Letöltve: 2017. április 26. Az eredetiből archiválva : 2017. április 27.. (határozatlan)

Lásd még

• Chekanovsky diagram