Многомерная карта

Двумерная карта или многомерная карта — это тип тематической карты , которая отображает две или более переменных на одной карте путем объединения разных наборов символов . ^[1] Каждая из переменных представлена с использованием стандартного метода тематической карты , такого как картограмма , картограмма или пропорциональные символы . Они могут быть одного или разных типов, находиться на отдельных слоях карты или объединяться в один многомерный символ.

Типичная цель многомерной карты — визуализировать любые статистические или географические взаимосвязи между переменными. Он потенциально может выявить взаимосвязи между переменными более эффективно, чем параллельное сравнение соответствующих одномерных карт, но также таит в себе опасность когнитивной перегрузки , когда символы и закономерности слишком сложны, чтобы их можно было легко понять. ^[2]^: 331

История

Многомерная карта 1858 года, составленная Шарлем Жозефом Минаром, на которой использован номинальный картограф для обозначения отделов, поставляющих мясо для потребления в Париже, пропорциональные круги для обозначения значительных объемов этого мяса в сочетании с круговыми диаграммами, разделяющими его на относительные пропорции говядины (черной), телятина (красная) и баранина (зеленая).

Первые многомерные карты появились в раннеиндустриальную эпоху (1830-1860 гг.), в то же время, когда тематические карты начали появляться вообще . Буклет карт 1838 года, выпущенный Генри Друри Харнессом для отчета об ирландских железных дорогах, включал в себя карту, которая одновременно показывала население города в виде пропорциональных символов , а объем железнодорожного движения - в виде карты потока . ^[3]^[4]

Чарльз Джозеф Минар стал мастером в создании визуализаций, объединяющих множество переменных, в 1850-х и 1860-х годах, часто смешивая картограмму , линии потока , пропорциональные символы и статистические диаграммы , чтобы визуально рассказать сложные истории. ^[5]

Многомерные тематические карты возродились в середине 20-го века, что совпало с научным поворотом в географии . Джордж Ф. Дженкс представил двумерную карту плотности точек в 1953 году. ^[6] Первые современные двумерные картографические карты были опубликованы Бюро переписи населения США в 1970-х годах. ^[7] Их часто сложные узоры из нескольких цветов с тех пор вызывают признание и критику. ^[8] но также привело к исследованиям по обнаружению эффективных методов проектирования. ^[9]^[10]

Начиная с 1980-х годов компьютерное программное обеспечение, в том числе Географическая информационная система (ГИС), облегчило разработку и производство многомерных карт. ^[11] Фактически, инструмент для автоматического создания двумерных картограмм был представлен в ArcGIS Pro от Esri в 2020 году.

Методы

Существует множество способов одновременного сопоставления отдельных переменных, которые обычно делятся на несколько подходов:

Многослойная тематическая карта, на которой доля меньшинства показана в виде картоплета, а размер семьи - в виде пропорционального символа.

Многослойная тематическая карта отображает переменные как отдельные слои карты с использованием различных тематической карты методов . Примером может служить отображение одной переменной в виде картограммы , а другая переменная отображается в виде пропорциональных символов поверх картоплета.
Карта коррелированных символов представляет две или более переменных на одном и том же слое тематической карты с использованием одной и той же визуальной переменной , разработанной таким образом, чтобы показать относительную комбинацию двух переменных.
- Двумерная — картограмма наиболее распространенный тип коррелированного символа. Обычно используются контрастные, но не дополняющие друг друга цвета, так что их комбинация интуитивно распознается как «между» двумя исходными цветами, например красный + синий = фиолетовый. ^[10] Было обнаружено, что их легче использовать, если карта включает тщательно разработанную легенду и объяснение метода. ^[9] Общая стратегия легенды представляет собой двумерную матрицу, разделенную на более мелкие блоки, где каждый блок представляет уникальную взаимосвязь переменных.
- Многомерная смешивает точки разных цветов в каждом районе карта плотности точек , обычно представляющие отдельные подгруппы населения в целом. ^[6]
Карта многомерных символов представляет две или более переменных на одном и том же слое тематической карты, используя отдельные визуальные переменные для каждой переменной. ^[2]^: 337^[12] Например, слой городов может быть обозначен кругами пропорционального размера, обозначающими общую численность населения, а оттенок каждого круга представляет преобладающий тип источника электроэнергии, что похоже на номинальную картографическую карту .
- Картограмма . искажает размер и форму набора районов в зависимости от переменной, но не определяет символ, используемый для изображения каждого района Поэтому их принято символизировать в виде картограммы .
- представляет Карта-диаграмма каждый географический объект с помощью статистической диаграммы , часто круговой или гистограммы , которая может включать ряд переменных. Каждый график обычно рисуется пропорционально итогу, что делает его многомерным символом.
- Лица Чернова время от времени использовались на картах с 1970-х годов, обычно в экспериментальных ситуациях. ^[13]^[14] Этот метод создает сложный точечный символ, похожий на лицо, с различными чертами лица, искаженными для представления различных переменных, в попытке использовать врожденный человеческий опыт интерпретации значения выражений лица. Результаты экспериментов в целом были неоднозначными, и этот метод так и не получил широкой популярности. ^[12]
Небольшое кратное — это серия небольших карт, расположенных в виде сетки или массива, каждая из которых показывает разные (но, возможно, связанные) переменные в одном и том же пространстве. ^[15] Утверждалось, что технически это не многомерная карта, поскольку это набор отдельных карт. ^[1] но оно включено сюда, поскольку предназначено для достижения той же цели.

Преимущества и критика

Многомерные тематические карты могут быть очень эффективным инструментом для обнаружения сложных географических закономерностей в сложных данных. ^[1] При правильном выполнении связанные закономерности между переменными можно легче распознать на многомерной карте, чем при сравнении отдельных тематических карт.

Этот метод работает лучше всего, когда переменные имеют четкую географическую структуру, например, высокую степень пространственной автокорреляции , так что существуют большие области одинакового внешнего вида с постепенными изменениями между ними или, как правило, сильная корреляция между двумя переменными. Если нет четкой закономерности, карта может превратиться в ошеломляющую смесь случайных символов.

Вторая проблема возникает, когда символы плохо гармонируют. В соответствии с гештальт-психологией многомерная карта будет работать лучше всего, когда читатели карт смогут изолировать закономерности в каждой переменной независимо, а также сравнивать их друг с другом. Это происходит, когда символы карты следуют гештальт -принципам группировки . И наоборот, можно выбрать стратегии тематических символов, которые эффективны сами по себе, но плохо работают вместе, например, пропорциональный точечный символ, который скрывает находящуюся под ним картограмму, или двумерную картограмму, использующую базовые цвета, которые создают неинтуитивно смешанные цвета. .

Третья проблема возникает, когда карта или даже отдельный символ перегружены слишком большим количеством переменных, которые невозможно эффективно интерпретировать. ^[16] Лица Чернова часто критиковали за этот эффект.

Таким образом, многие многомерные карты оказываются технически впечатляющими, но практически непригодными для использования. ^[12] Это означает, что картограф должен иметь возможность критически оценить, действительно ли разработанная им многомерная карта эффективна. Также было высказано предположение, что в некоторых случаях карта может быть не лучшим инструментом для изучения конкретного многомерного набора данных, а другие аналитические методы могут быть более информативными, например кластерный анализ . ^[2]^: 344

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Нельсон, Дж. (2020). Многомерное картографирование . Свод знаний по географической информатике и технологиям (издание за первый квартал 2020 г.), Джон П. Уилсон (ред.). DOI: 10.22224/gistbok/2020.1.5
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Т. Слокам, Р. Макмастер, Ф. Кесслер, Х. Ховард (2009). Тематическая картография и геовизуализация, Третье изд. Пирсон Прентис Холл: Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси.
^ Робинсон, Артур Х. (декабрь 1955 г.). «Карты Генри Друри Харнесса 1837 года» . Географический журнал . 121 (4): 440–450.
^ Гриффит, Ричард Джон; Харнесс, Генри Друри (1838). Атлас к второму отчету комиссаров железных дорог . Ирландия.
^ Тафте, Эдвард (2006). Красивые доказательства . Графика Пресс.
^ Перейти обратно: ^а ^б Дженкс, Джордж Ф. (1953). « Пуантилизм» как картографическая техника». Профессиональный географ . 5 (5): 4–6. дои : 10.1111/j.0033-0124.1953.055_4.x .
^ Мейер, Мортон А.; Брум, Фредерик Р.; Швейцер, Ричард Х. младший (1975). «Цветное статистическое картографирование Бюро переписи населения США». Американский картограф . 2 (2): 101–117. дои : 10.1559/152304075784313250 .
^ Вайнер, Ховард; Франколини, Карл М. (1980). «Эмпирическое исследование человеческого понимания цветовых карт с двумя переменными». Американский статистик . 34 (2): 81–93. дои : 10.1080/00031305.1980.10483006 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Олсон, Джуди М. (1981). «Спектрально закодированные карты с двумя переменными». Анналы Ассоциации американских географов . 71 (2): 259–276.
^ Перейти обратно: ^а ^б Трамбо, Брюс Э. (1981). «Теория раскраски двумерных статистических карт». Американский статистик . 35 (4): 220–226. дои : 10.1080/00031305.1981.10479360 .
^ Данн Р., (1989). Динамический подход к цветовому отображению с двумя переменными . Американский статистик , Vol. 43, № 4, стр. 245–252.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Нельсон, Э.С. и П. Гилмартин. 1996. «Оценка многомерных количественных точечных символов для карт». В « Картографическом дизайне: теоретические и практические перспективы » , изд. Ч. Вуд и К. П. Келлер. Чичестер, Великобритания: Wiley. 199–210.
^ Вайнер, Х. (1979). «Графический эксперимент по отображению девяти переменных использует лица для отображения нескольких свойств состояний». Информационный бюллетень Бюро исследований социальных наук . 13 : 2–3.
^ Нельсон, Элизабет С. (2007). «Символ лица: проблемы исследования и картографический потенциал». Картографика . 42 (1): 53.
^ Тафте, Эдвард (1990). Представление информации . Графика Пресс. п. 67 . ISBN 978-0961392116 .
^ Дент, Борден Д.; Торгюсон, Джеффри С.; Ходлер, Томас В. (2009). Картография: Дизайн тематических карт . МакГроу-Хилл. п. 147. ИСБН 978-0-07-294382-5 .

Другая литература

Чон В. и Глюк М. (2002). Мультимодальные двумерные тематические карты со слуховым и тактильным отображением. Материалы Международной конференции по слуховому отображению 2002 г., Киото, Япония, 2–5 июля.
Леонович, А (2006). Карты с двумя переменными как полезный инструмент для визуализации географических связей. География (42), стр. 33–37.
Лю Л. и Ду К. (1999). Институт исследования экологических систем (ESRI), онлайн-библиотека.

[gistbok-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Нельсон, Дж. (2020). Многомерное картографирование . Свод знаний по географической информатике и технологиям (издание за первый квартал 2020 г.), Джон П. Уилсон (ред.). DOI: 10.22224/gistbok/2020.1.5

[slocum2009-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Т. Слокам, Р. Макмастер, Ф. Кесслер, Х. Ховард (2009). Тематическая картография и геовизуализация, Третье изд. Пирсон Прентис Холл: Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси.

[robinson1955-3] Робинсон, Артур Х. (декабрь 1955 г.). «Карты Генри Друри Харнесса 1837 года» . Географический журнал . 121 (4): 440–450.

[harness1837-4] Гриффит, Ричард Джон; Харнесс, Генри Друри (1838). Атлас к второму отчету комиссаров железных дорог . Ирландия.

[tufte2006-5] Тафте, Эдвард (2006). Красивые доказательства . Графика Пресс.

[jenks1953-6] Перейти обратно: ^а ^б Дженкс, Джордж Ф. (1953). « Пуантилизм» как картографическая техника». Профессиональный географ . 5 (5): 4–6. дои : 10.1111/j.0033-0124.1953.055_4.x .

[7] Мейер, Мортон А.; Брум, Фредерик Р.; Швейцер, Ричард Х. младший (1975). «Цветное статистическое картографирование Бюро переписи населения США». Американский картограф . 2 (2): 101–117. дои : 10.1559/152304075784313250 .

[wainter1980-8] Вайнер, Ховард; Франколини, Карл М. (1980). «Эмпирическое исследование человеческого понимания цветовых карт с двумя переменными». Американский статистик . 34 (2): 81–93. дои : 10.1080/00031305.1980.10483006 .

[Olson1981-9] Перейти обратно: ^а ^б Олсон, Джуди М. (1981). «Спектрально закодированные карты с двумя переменными». Анналы Ассоциации американских географов . 71 (2): 259–276.

[trumbo1981-10] Перейти обратно: ^а ^б Трамбо, Брюс Э. (1981). «Теория раскраски двумерных статистических карт». Американский статистик . 35 (4): 220–226. дои : 10.1080/00031305.1981.10479360 .

[11] Данн Р., (1989). Динамический подход к цветовому отображению с двумя переменными . Американский статистик , Vol. 43, № 4, стр. 245–252.

[nelson1996-12] Перейти обратно: ^а ^б ^с Нельсон, Э.С. и П. Гилмартин. 1996. «Оценка многомерных количественных точечных символов для карт». В « Картографическом дизайне: теоретические и практические перспективы » , изд. Ч. Вуд и К. П. Келлер. Чичестер, Великобритания: Wiley. 199–210.

[13] Вайнер, Х. (1979). «Графический эксперимент по отображению девяти переменных использует лица для отображения нескольких свойств состояний». Информационный бюллетень Бюро исследований социальных наук . 13 : 2–3.

[14] Нельсон, Элизабет С. (2007). «Символ лица: проблемы исследования и картографический потенциал». Картографика . 42 (1): 53.

[Tufte-EI-15] Тафте, Эдвард (1990). Представление информации . Графика Пресс. п. 67 . ISBN 978-0961392116 .

[torguson-16] Дент, Борден Д.; Торгюсон, Джеффри С.; Ходлер, Томас В. (2009). Картография: Дизайн тематических карт . МакГроу-Хилл. п. 147. ИСБН 978-0-07-294382-5 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]