GISáček

Vizualizace interakčních dat

 Jiří Hermann
Institut ekonomiky a systémů řízení
VŠB – Technická univerzita Ostrava
tř. 17. Listopadu
708 33 Ostrava – Poruba
E – mail: jiri.hermann@post.cz

Abstract

In standard equipment of common GIS product are not any possibilities for visualization of interactive data. The goal of this work is enrich current situation with new possibilities of visualization interactive data.

Abstrakt

Ve standardní výbavě běžných programových produktů pro budování GIS  nejsou k dispozici vhodné nástroje  pro vizualizaci interakčních dat. Cílem této práce je obohatit stávající situaci novými možnostmi vizualizace aplikovatelnými na interakční data.

Úvod

Vizualizace dat pomocí počítačů je obecně množina metod a postupů, které mají umožnit samotnou vizualizaci dat a dále manipulaci s těmito daty, s cílem zlepšit jejic čitelnost, odhalit nebo ukázat neočekávané vztahy, vazby nebo charakter chování těchto dat. Účinnost této vizualizace závisí na celé řadě faktorů, jakými jsou dostupné programové prostředky, metody a postupy. Vizualizace se stává velice mocným nástrojem umožňujícím analyzovat mnohdy abstraktní a rozsáhlé datové soubory často s důležitými a neočekávanými výsledky.

Většina prostorových dat, s kterými se setkáváme v GIS, je lokalizována k jednomu bodu či místu. Interakční data se však nevztahují k jedinému místu, ale jsou právě charakteristická tím, že se uskutečňují formou „toků“ mezi prostorově odlišnými místy  Interakční data pak mohou být představována toky lidí, výrobků, služeb, atd. mezi zdrojovými a cílovými místy. Ve standardní výbavě běžných programových produktů pro budování GIS však nejsou k dispozici vhodné nástroje  pro vizualizaci interakčních dat.

Interakční data

Interakční data představují toky lidí, výrobků, služeb atd. mezi zdrojovými a cílovými místy. Pro interakční data je právě charakteristické, že se odehrávají mezi   prostorově odlišnými místy a nevztahují se k jednomu bodu. Místa nemusí být vždy reprezentována pouze body, ale také liniemi či polygony. Nejobvyklejší jsou však body. Všechny níže studované programy (včetně mého)   pracují pouze s daty, kde jsou místa reprezentována body. K popisu takových dat obvykle potřebujeme množinu bodů, zastupujících zdrojová a cílová místa a samotné toky odehrávající se mezi těmito místy. S interakčními daty se můžeme setkat v rámci zdravotních studií, znázorňujících dojížďku pacienta do nemocnice, v ekonomických studiích zabývajících se obchodem s komoditami, chováním zákazníka, v dopravních studiích o hustotě dopravy, počtu cestujících, v sociálních studiích, v oblasti přírodovědy (migrace živočichů, rozptyl rostlin), v oblasti životního prostředí (např. přenos a šíření znečištění) a v celé řadě dalších případů, kde dochází k pohybu ve smyslu interakčních dat.

S interakčními daty se můžeme setkat v různých podobách. Jedním ze způsobů uložení interakčních dat je forma interakční matice (Tab.1). Tento způsob uložení však není při použití relačního datového modelu vhodný pro zpracování na počítači, ale je vhodný pro účely prezentací jako příhodný doplněk mapových výstupů, kdy je možné vcelku jednoduše vyhledat potřebnou informaci. Za účelem zpracování interakčních dat na počítači se zavádí vhodnější způsob uložení s využitím relačního datového modelu.  Možný datový model je zobrazen na Obr.1. V tabulce Místa jsou uloženy identifikátory míst a jejich poloha v 2D prostoru párem souřadnic. V tabulce Toky je uvedena velikost toku, zdrojové a cílové místo, které musí být totožné s identifikátorem v tabulce Místa.

Obr č. 1 Interakční matice

Obr č. 2 Relační forma uložení interakčních dat

Metody vizualizace interakčních dat

Kartografie používá k vizualizaci interakčních dat liniových kartodiagramů. Kartodiagram je mapa s dílčími územními celky, do kterých jsou diagramy znázorněná statistická data (absolutní hodnoty), většinou geografického charakteru [13]. Ostatní prvky na mapě (hranice, vodstvo, komunikace) jsou obvykle potlačeny, generalizovány, aby nebyl zastíněn původní záměr autora kartodiagramu - informovat čtenáře o kvantitě jevu. Liniovým kartodiagramem lze ukázat dvě základní informace o jevu, a to směr jevu a velikost jevu. Kaňok [13] rozlišuje liniové kartodiagramy vektorové a stuhové.

Kartodiagramy vektorové

Vektorové kartodiagramy jsou typické svým počátečním bodem, směrem a délkou vektoru. Dělí se na:

  • kartodiagram vektorový dosahový,
  • kartodiagram vektorový proudový

Kartodiagramy stuhové

Stuhové kartodiagramy zachovávají reálný průběh čar a ukazují i podíly přemísťované kvantity jevu. Velikost jevu (toku) je vyjádřena celkovou šířkou stuhy. Od kartodiagramů vektorových se liší tím, že směr linie znázorňující průběh toku se mění. Rozeznáváme:

  • kartodiagram stuhový jednoduchý,
  • kartodiagram stuhový složený,
  • kartodiagram stuhový součtový,
  • kartodiagram stuhový strukturní,
  • kartodiagram stuhový srovnávací,
  • kartodiagram stuhový dynamický,
  • kartodiagram stuhový izochronický.

Programy umožňující vizualizaci interakčních dat

Jedním z úkolů diplomové práce bylo provést průzkum dostupných programových prostředků pro vizualizaci interakčních dat, který měl za cíl:

  • nalézt existující nástroje vhodné pro vizualizaci interakčních dat v prostředí GIS,
  • vyzkoušet je a posoudit jejich vhodnost z hledisk

Nalezl jsem dva programy, Flowmap [7] a DiagramWizard [9].

Celkové hodnocení programu Flowmap

Program Flowmap umožňuje vytvářet pouze jednoduché vektorové a stuhové kartodiagramy. Kvůli absenci možnosti vykreslovat obousměrné toky ho nelze použít tam, kde takovéto toky potřebujeme vizualizovat. Vykreslení toků je možné provést pouze dvěma základními symboly bez možnosti volit seskupení výsledných symbolů.Programu chybí další funkce pro dotvoření a práci s mapou, což je dáno tím, že program není skutečným produktem pro budování GIS. Program sám, také díky poměrně zdlouhavému převodu do jiných GIS produktů, zřejmě nenajde při vizualizaci interakčních dat velkého rozšíření.

Celkové hodnocení programu DiagramWizard

Program DiagramWizard je vhodný pouze k tvorbě jednoduchých vektorových a liniových kartodiagramů, kde není nutné pracovat s obousměrnými toky mezi zdrojovým a cílovým místem. Neusnadňuje uživateli práci s velkými datovými soubory a nechává tak přípravu podmnožin dat zcela mimo program, bez podpory další funkce. Díky omezeným výrazovým prostředkům a nedostatečné podpoře uživatele, zřejmě najde uplatnění pouze v případě jednoduchých aplikací.

Program VID

Po vyzkoušení programů Flowmap a DiagramWizard jsem zjistil, že ani jeden z těchto programů neumožňuje vytvářet více než jen jednoduché vektorové a stuhové kartodiagramy. Ani jeden z programů nebyl schopen realizovat obousměrné i další složitější varianty kartodiagramů způsobem, který by umožňoval bezproblémovou čitelnost. Proto jsem se rozhodl pro návrh vlastního řešení, které by dávalo uživateli i tyto možnosti. Program jsem se rozhodl realizovat formou programové extenze pro ArcView GIS.

Program jsem realizoval v mateřském jazyce ArcView GIS Avenue. Tento jazyk je součástí ArcView GIS a umožňuje uživateli programovat vlastní aplikace uvnitř ArcView.

Obr č. 3 Vstupní formulář programu VID

Obr č. 4 Ukázkavýstupu programu VID, frekvence cestujících v linkách ČSAD

Závěr

Jak jsem napsal výše, v nabídce standardních funkcí produktů pro budování GIS chybí možnosti pro vizualizaci interakčních dat. Přesto existují produkty a extenze, které tuto vizualizaci umožňují. Jedním z těchto programů je také program VID navržený během této práce. Zdrojová práce viz [5].

Literatura

  1. BAILEY, T., C. a GATRELL, A., C.: „Interactive Spatial Data Analysis“. Essex: Longman Scientific & Technical, 1995.
  2. CAMPBELL, J.: Map Use and Analysis. Second edition. Wm.C.Brown Publishers, 1993. 419 s. ISBN 0-697-13579-9.
  3. ČEPEK, R. A KOLEKTIV.: Geografická kartografie. Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992. 300 s. ISBN 80-04-25153-6.
  4. DENT, B.,D.: Cartography, Thematic Map Design. Fifth edition. WCB/McGraw-Hill, 1999. 410 s. ISBN 0-679-38495-0
  5. HERMANN, J.: Vizualizace interakčních dat, Diplomová práce. 2001. 65 s.
  6. HILARY M. HEARNSHAW AND DAVID J. UNWIN.: Vizulisation in Geographical Information Systems. John Wiley and Sons Ltd., 1994. 350 s. ISBN 0-471-94435-1.
  7. http://flowmap.geog.uu.nl
  8. http://hotspur.psych.yorku.ca/SCS/Gallery/minbib.html
  9. http://www.alta4.com/eng/products_e/diagramwizard/
  10. http://www.esri.com
  11. http://www.geog.le.ac.uk/vfc/publications/index.html
  12. http://www.lib.utexas.edu/Libs/PCL/Map_collection/historical/history_main.html
  13. KAŇOK, J.: Tématická Kartografie. 1. vyd. Ostrava: Ostravská univerzita, 1999. 318 s. ISBN 80-7042-781-7.
  14. KEATES, J.S. Understanding Maps. London: Longman, 1982
  15. REDD, S.K.: Psychological Processes in Pattern Recognition. London: Academic Press, 1973.
  16. SEMOTANOVÁ, E.: Kartografie v historické práci: Vademecum. 1.vyd. Praha: Historický ústav, 1994. 235 s. ISBN 80-85268-37-X.
  17. UDIMO: Projekt optimalizace veřejné dopravy na území okresu Nový Jičín, 1997.

Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.

NAVRCHOLU.cz