Värmekarta

En värmekarta är en  grafisk representation av data, där individuella värden i en tabell visas med färg [1] . Termen "värmekarta" myntades ursprungligen och officiellt varumärkesskyddad av mjukvaruutvecklaren Cormac Kinney . Han använde termen för att beskriva en 2D -skärm som visar finansmarknadsinformation i realtid [2] .

Liknande hierarkiska färgkodningssystem används i fraktala bilder och andra datarepresentationssystem. Termen "värmekarta" kallas också ibland för kartogram .

Skapande historia

Grunden för värmekartan - idén att färglägga en datatabell - är över hundra år gammal. Ett exempel finns i den statistiska atlasen över befolkningen i Paris av Toussaint Loy, publicerad 1873, där frekvensen av förekomst av egenskaper (nationalitet, yrke, ålder, etc.) i 20 distrikt i Paris visas av färgintensitet [ 1] .

För att göra datastrukturen mer explicit ordnade forskarna om kolumnerna och raderna i de färgade matriserna på olika sätt. Sneath 1957 demonstrerade resultaten av klusteranalys genom att placera kolumner med liknande värden bredvid varandra. Jacques Bertin använde en liknande representation för att visa data som följde Guttmannskalan . Idén att koppla hierarkisk klustring i form av träd med rader och kolumner i en tabell uppstod med Robert Ling 1973. Ling, med hjälp av skrivarens teckenövertryck, återgav olika nyanser av grått, ett tecken en pixel brett. Leland Wilkinson utvecklade 1994 det första programmet (SYSTAT) för att visa klustrade värmekartor med högupplöst färggrafik [1] .

Sökandet efter det optimala sättet att omordna innehållet i matriser fortsätter även nu, till exempel ger SVD-nedbrytning mycket goda resultat [1] .

Typer av värmekartor och applikationer

Webbvärmekartor används som verktyg för webbanalys . De visar de mest besökta områdena på en webbsida [3] [4] .

Biologiska värmekartor används ofta inom molekylärbiologi och medicin för att representera data om uttrycket av flera gener i olika prover, till exempel från olika patienter eller under olika förhållanden från samma patient. Vanligtvis är en biologisk värmekarta organiserad som en tabell, där färgen på kvadraten visar uttrycksnivån, och kolumnerna och raderna är olika gener eller prover, vars hierarkiska organisation kan avbildas som ett träd i marginalen i tabellen [5] . Värmekartor används också för att visualisera data om den tredimensionella organisationen av kromatin, erhållen genom metoder för att fixera kromosomernas konformation [6] .

En kakelplot  är en värmekarta för att representera data som har två eller flera variabler.

Användning av färger

Det finns många olika färgscheman med sina egna fördelar och nackdelar som används i värmekartor. Värmekartor med ett stort antal färger (regnbågar) används ofta, eftersom människor kan skilja mellan ett större antal olika färgnyanser än de kan skilja mellan gråtoner med olika intensitet. Detta gör att du kan analysera och lägga märke till fler detaljer i bilden. Det rekommenderas dock inte att använda en mängd olika färger av följande skäl [7] [8] [9] [10] :

• Ofta använda färgscheman (som jet, som är standard i många datavisualiseringsprogram) är för ljusa för att visas korrekt i svartvitt eller utskrift. I sådana färgscheman är gula och blå områden också mer synliga, vilket distraherar betraktaren från det viktigaste.
• En liten skillnad mellan färgerna gör att vi ser gradienter som inte riktigt finns där, vilket gör verkliga gradienter mindre märkbara. På så sätt döljer iriserande färgscheman detaljer snarare än att göra dem mer uppenbara.

Oavsett val av färgschema bör du bifoga en färgförklaring som förklarar färgernas betydelse, eller beskriva dem i den medföljande texten.

Olika färgscheman används, konsekventa och divergerande [11] .

Programvara

Följande är exempel på programvara som används för att bygga värmekartor.

• PermutMatrix  är en arbetsbänk designad för grafisk utforskning av numeriska datamängder. Erbjuder en uppsättning metoder för optimal omorganisation av rader och kolumner i tabeller [12] .
• NeoVision Hypersystems är ett program från företaget grundat av Cormac Kinney och finansierat av Intel och Deutsche Bank . Heatmaps beskriver finansiell realtidsdata och beräkningar som producerats av mer än 50 000 användare [13] .
• R  är fri programvara för statistisk beräkning och plottning, innehåller flera funktioner för att bygga värmekartor (heatmap) [2] .
• Matplotlib , seaborn , plotly och andra Python -bibliotek innehåller verktyg för att bygga värmekartor [14] [15] [16] .
• Gnuplot  är en gratis plattformsoberoende programvara som kan generera både 2D och 3D värmekartor [7] .
• Kalkylarksapplikationen Google Docs inkluderar ett värmekartverktyg, men det är endast utformat för landsdata [17] .
• Dave Greens cubehelix färgschema, designat för att konvertera till svartvitt utan att förlora information [8] .
• Qlucore  är ett bioinformatikprogram för analys av genuttrycksdata, vilket inkluderar konstruktion av värmekartor [18] .
• ESPN Gamecast-programmet för fotbollsspel använder värmekartor för att visa områdena på fältet där spelarna var under matchen [19] .
• GENE-E-tabellvisualiseraren innehåller ett verktyg för att visa värmekartor [20] .
• Morpheus  är en webbtjänst för matrisvisualisering och tabelldataanalys [21] .
• Microsoft Excel kan användas för att generera värmekartor med hjälp av ett ytdiagram [22] . Men som standard är färgomfånget inte lämpligt för en värmekarta, färger kan redigeras för att skapa bekväma och intuitiva värmekartor.
• Sightsmap (eller heatmap "turism") bygger en värmekarta över attraktionernas popularitet [23] . För detta tas bilder från Panoramio-webbplatsen, som tilldelar varje foto dess geografiska koordinater, och en värmekarta ritas på Google Maps av antalet foton i en viss geografisk punkt. Till exempel gula zoner - mycket bilder (och turister, respektive), gråzoner - inga bilder.
• MeV (Multiple Experiment Viewer)
• UDAV (Universal Data Array Visualizer) med MathGL-biblioteket [24] .

Exempel på värmekartor

• Geografisk värmekarta över havets salthalt, med hjälp av en regnbågspalett

• Snöbildning över en sjö - väderradar visas vanligtvis som värmekartor.

• Ett värmekartogram som visar valresultat per kommun

• Den mänskliga rösten visualiseras av ett spektrogram; Värmekarta som visar STFT-värde

• En kombination av en ytbildplot och en värmekarta, där ythöjden anger funktionens amplitud och färgen anger fasvinkeln

• Värmekarta över priser för bostadsfastigheter i Moskva [25] .

Alternativ

För att visa 3D-data i 2D-utrymme kan andra grafiska verktyg användas som den tredje variabeln, förutom färg.

Bubble Chart

Den tredje dimensionen är arean eller storleken på en cirkel [26] .

Histogram

I ett histogram representeras variabelvärden som stapelhöjder. Ytterligare dimensioner kan erhållas genom att lägga till nya datagrupper [27] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 Leland Wilkinson och Michael Friendly. The History of the Cluster Heat Map  //  Den amerikanska statistikern. - 2009. - Maj. Arkiverad från originalet den 1 april 2017.
2. ↑ 1 2 Sök "United States Patent and Trademark Office, registration #75263259" 1993-09-01 . Hämtad 22 maj 2014. Arkiverad från originalet 4 april 2013. (obestämd)
3. ↑ Julia Kryuchkova. Webbanalysverktyg för analys av webbplatsanvändbarhet . Gränssnitt . habrahabr.ru (25 juni 2011). Hämtad 11 april 2017. Arkiverad från originalet 11 april 2017. (obestämd)
4. ↑ Sharon Hurley Hall. Värmekarta: 7 fallstudier för att förstå och använda dem . Crazyegg (2016). Hämtad 7 april 2018. Arkiverad från originalet 8 april 2018. (obestämd)
5. ↑ Nayoung Kim, Herin Park, Ningning He, Hyeon Young Lee och Sukjoon Yoon. QCanvas: Ett avancerat verktyg för datakluster och visualisering av genomikdata . https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ . Genomics Inform (31 december 2012). (obestämd)
6. ↑ Nynke L. van Berkum, Erez Lieberman-Aiden, Louise Williams, Maxim Imakaev, Andreas Gnirke. Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes  // Journal of Visualized Experiments: JoVE. — 2010-05-06. - Problem. 39 . — ISSN 1940-087X . doi : 10.3791 /1869 . Arkiverad från originalet den 6 april 2018.
7. ↑ 1 2 Borland, D., & Taylor, MR (2007). Regnbågsfärgkarta (fortfarande) anses skadlig. IEEE Computer Graphics and Applications, 27(2), 14-17. IEEE Data Society. Hämtad från https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17388198 Arkiverad 20 juni 2017 på Wayback Machine
8. ↑ 1 2 How NOT to Lie with Visualization Arkiverad 9 januari 2014 på Wayback Machine  - Bernice E. Rogowitz och Lloyd A. Treinish - IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY
9. ↑ Mark Harrower1 och Cynthia A. Brewer - ColorBrewer.org: Ett onlineverktyg för att välja färgscheman för kartor Arkiverad 10 maj 2013. , The Cartographic Journal Vol. 40 nr. 1 sid. 27-37 juni 2003
10. ↑ Green, DA, 2011, `Ett färgschema för visning av astronomiska intensitetsbilder', Bulletin of the Astronomical Society of India, 39, 289 Arkiverad 4 mars 2016 på Wayback Machine . Dave Greens "cubehelix" färgschema Arkiverad 14 april 2021 på Wayback Machine
11. ↑ Välja palettfärger . Hämtad 21 april 2018. Arkiverad från originalet 13 april 2018. (obestämd)
12. ↑ Caraux, Gilles; Pinloche S. (2005). "PermutMatrix: en grafisk miljö för att ordna genuttrycksprofiler i optimal linjär ordning" . bioinformatik. 7 21: 1280-1281.
13. ↑ Sansoni, Silvia (1999-05-17). "Forbes Magazine-artikel om NeoVision Heatmaps" Arkiverad 11 februari 2017 på Wayback Machine
14. ↑ seaborn.heatmap — seaborn 0.8.1 dokumentation . seaborn.pydata.org. Hämtad 6 april 2018. Arkiverad från originalet 26 mars 2018. (obestämd)
15. ↑ Utforska normaliseringar - Matplotlib 2.2.2 dokumentation . matplotlib.org. Hämtad 6 april 2018. Arkiverad från originalet 7 april 2018. (obestämd)
16. ↑ Värmekartor . plot.ly. Hämtad 6 april 2018. Arkiverad från originalet 7 april 2018. (obestämd)
17. ↑ Skapa en värmekarta - Fusion Tables Hjälp  . support.google.com. Hämtad 7 april 2018. Arkiverad från originalet 4 juli 2019.
18. ↑ Genuttryck | Qlucore  (engelska) . www.qlucore.com. Hämtad 7 april 2018. Arkiverad från originalet 8 april 2018.
19. ↑ Året i MLB värmekartor , ESPN.com . Arkiverad från originalet den 8 april 2018. Hämtad 7 april 2018.
20. ↑ GENE-  E . software.broadinstitute.org. Hämtad 7 april 2018. Arkiverad från originalet 3 januari 2019.
21. ↑ Bobin Mi, Guohui Liu, Wu Zhou, Huijuan Lv, Yi Liu. Identifiering av gener och vägar i synovia hos kvinnor med artros genom bioinformatikanalys  // Molecular Medicine Reports. - Mars 2018. - Vol. 17 , nr. 3 . - S. 4467-4473 . — ISSN 1791-3004 . - doi : 10.3892/mmr.2018.8429 . Arkiverad från originalet den 8 april 2018.
22. ↑ Värmekartor i Excel  , Excel University (  29 oktober 2014). Arkiverad från originalet den 26 oktober 2017. Hämtad 7 april 2018.
23. ↑ Synkarta . Synkarta. Hämtad 7 april 2018. Arkiverad från originalet 6 april 2018. (obestämd)
24. ↑ Exempel på tomter tillgängliga i MathGL-biblioteket . Hämtad 19 januari 2021. Arkiverad från originalet 11 juni 2018. (obestämd)
25. ↑ "Fastighetspris Värmekarta" Arkiverad 30 november 2018 på Wayback Machine . Lägenheter-hus.rf
26. ↑ Ben Starr. Hur man designar bubbeldiagram . visage.co . visage.co (5 februari 2015). Hämtad 26 april 2017. Arkiverad från originalet 25 november 2018. (obestämd)
27. ↑ Sergey Kokorin. Stapeldiagram och låda med mustasch på fingrarna . habrahabr.ru, datavisualisering . habrahabr.ru (22 september 2015). Hämtad 26 april 2017. Arkiverad från originalet 27 april 2017. (obestämd)

Se även

• Chekanovsky diagram