Diagram ( řecky Διάγραμμα ( diagramma ) - obrázek, kresba , kresba ) - grafické znázornění dat lineárními segmenty nebo geometrickými obrazci [1] , umožňující rychle vyhodnotit poměr více veličin [2] . Jde o geometrický symbolický obraz informace pomocí různých vizualizačních technik [3] .
Někdy se k návrhu diagramů používá 3D vizualizace promítnutá do roviny , která dává diagramu charakteristické rysy nebo vám umožňuje získat obecnou představu o oblasti, ve které je aplikován. Například: finanční graf související s množstvím peněz může být počet bankovek ve svazku nebo mincí v balíčku; diagram pro porovnávání počtu kolejových vozidel - různé délky vyobrazených vlaků apod. Pro svou přehlednost a jednoduchost použití jsou diagramy často využívány nejen při každodenní práci účetních , logistů a dalších zaměstnanců, ale také při přípravě prezentačních materiálů pro klienty a manažery různých organizací [4] .
V různých grafických procesorech ( grafických programech ) a tabulkových procesorech, když se změní data, na kterých je graf založen, budou automaticky přestavěny s ohledem na změny provedené ve zdrojové datové tabulce. To vám umožní rychle porovnávat různé ukazatele, statistické informace atd. - můžete zadat nová data a okamžitě vidět změny v grafu [5] .
Diagramy se skládají převážně z geometrických objektů ( body , čáry , obrazce různých tvarů a barev) a pomocných prvků ( souřadnicové osy , symboly, nadpisy atd.). Diagramy se také dělí na rovinné (dvourozměrné) a prostorové (trojrozměrné nebo objemové). Porovnání a srovnání geometrických objektů na diagramech lze provádět podle různých měření: podle plochy postavy nebo její výšky, podle umístění bodů, podle jejich hustoty, podle intenzity barvy atd. data mohou být prezentována v pravoúhlém nebo polárním souřadnicovém systému [5] .
Spojnicové grafy nebo grafy jsou typem grafu, ve kterém jsou data zobrazena jako body spojené čarami. Body mohou být viditelné i neviditelné ( přerušované čáry). Lze zobrazit i body bez čar (bodové grafy). Pro konstrukci liniových diagramů se používá pravoúhlý souřadnicový systém. Obvykle se čas vykresluje podél osy úsečky ( roky , měsíce atd .) a podél osy pořadnice - rozměry zobrazovaných jevů nebo procesů . Na osách jsou aplikována měřítka [ 4] .
Je vhodné použít spojnicové grafy, když je počet velikostí (úrovní) v řadě velký. Kromě toho jsou takové diagramy vhodné použít, pokud chcete znázornit povahu nebo obecný trend ve vývoji jevu nebo jevů. Čáry jsou také vhodné při zobrazení několika časových řad pro srovnání, kdy je požadováno srovnání temp růstu. Na jeden diagram tohoto typu se nedoporučuje umístit více než tři nebo čtyři křivky. Velké množství z nich může zkomplikovat kreslení a čárový diagram může ztratit viditelnost [6] .
Hlavní nevýhodou spojnicových grafů je jednotné měřítko , které umožňuje měřit a porovnávat pouze absolutní zisky nebo poklesy ukazatelů za sledované období. Relativní změny indikátorů jsou zkreslené, když jsou zobrazeny s jednotným vertikálním měřítkem. V takovém diagramu také nemusí být možné zobrazit časové řady s ostrými skoky v úrovních, které vyžadují zmenšení měřítka diagramu, a indikátory dynamiky „klidnějšího“ objektu v něm ztrácejí přesnost. Pravděpodobnost přítomnosti prudkých změn ukazatelů v těchto typech diagramů se zvyšuje s prodlužováním délky časového úseku na grafu [5] .
Plošné grafy jsou typem grafu podobným čárovým grafům ve způsobu kreslení zakřivených čar. Liší se od nich tím, že oblast pod každým grafem je vyplněna individuální barvou nebo odstínem . Výhodou této metody je, že umožňuje vyhodnotit přínos každého prvku k uvažovanému procesu. Nevýhoda tohoto typu grafů je rovněž podobná nevýhodě konvenčních spojnicových grafů - zkreslení relativních změn dynamických ukazatelů s jednotným měřítkem ordinát [7] .
Klasické grafy jsou sloupcové a sloupcové grafy. Říká se jim také histogramy . Sloupcové grafy se používají především pro vizuální srovnání přijatých statistických dat nebo pro analýzu jejich změn za určité časové období. Konstrukce sloupcového grafu spočívá v zobrazení statistických dat ve formě svislých obdélníků nebo trojrozměrných obdélníkových sloupců. Každý sloupec znázorňuje hodnotu úrovně dané statistické řady. Všechny porovnávané ukazatele jsou vyjádřeny v jedné měrné jednotce, je tedy možné porovnávat statistické ukazatele tohoto procesu [5] .
Odrůdy sloupcových grafů jsou sloupcové grafy. Liší se vodorovným uspořádáním sloupů. Sloupcové a sloupcové grafy jsou zaměnitelné, statistické ukazatele v nich uvažované mohou být reprezentovány jak svislými, tak vodorovnými pruhy. V obou případech je použito jedno měření každého obdélníku pro zobrazení velikosti jevu - výšky nebo délky pruhu. Proto je rozsah těchto dvou diagramů v zásadě stejný [5] .
Sloupcové grafy lze také zobrazit ve skupinách (současně umístěné na stejné horizontální ose s různými rozměry různých prvků). Plochy generování sloupcových a páskových grafů mohou být nejen obdélníky, ale také čtverce , trojúhelníky , lichoběžníky atd.
Poměrně běžným způsobem, jak graficky znázornit strukturu statistických populací, je koláčový graf, protože myšlenka celku je velmi jasně vyjádřena kruhem , který představuje celou populaci. Relativní hodnota každé hodnoty je znázorněna jako sektor kruhu, jehož plocha odpovídá příspěvku této hodnoty k součtu hodnot. Tento typ grafu je vhodné použít, když potřebujete zobrazit podíl každé hodnoty na celkovém objemu. Sektory mohou být zobrazeny jak v obecném kruhu, tak samostatně, umístěné v malé vzdálenosti od sebe.
Výsečový graf si zachová viditelnost pouze v případě, že je počet částí populace grafu malý. Pokud je částí diagramu příliš mnoho, je jeho aplikace neefektivní z důvodu nevýznamného rozdílu mezi porovnávanými strukturami. Nevýhodou koláčových grafů je jejich malá kapacita, nemožnost reflektovat širší množství užitečných informací [5] .
Na rozdíl od spojnicových grafů mají radixové nebo mřížkové grafy více než dvě osy. Pro každý z nich se provede počet z počátku souřadnic umístěných ve středu. Pro každý typ přijímané hodnoty je vytvořena vlastní osa, která vychází ze středu grafu. Radiální grafy připomínají mřížku nebo web, proto se někdy označují jako mřížkové grafy. Výhodou radiálních grafů je, že umožňují současně zobrazit několik nezávislých hodnot, které charakterizují obecný stav struktury statistických populací. Pokud se odečet neprovádí ze středu kruhu, ale z kruhu, pak se takový diagram bude nazývat spirálový diagram [5] [8] .
Grafy jsou kombinace diagramů s geografickými mapami nebo diagramy. Obyčejné grafy (histogramy, koláčové grafy, spojnicové grafy) se používají jako obrazové znaky v kartogramech, které se umísťují na vrstevnice geografických map nebo na schémata libovolných objektů. Mapové grafy poskytují příležitost odrážet geograficky složitější statistické a geografické konstrukce než běžné typy grafů.
Nevýhodou mapových grafů může být obtížnost kreslení vrstevnic map a také výrazný rozdíl ve velikosti oblastí geografických map a velikostí map na nich.
Burzovní grafy odrážejí soubory dat z několika hodnot (například: otevírací cena burzy , uzavírací cena, maximální a minimální cena určitého časového intervalu). Používají se k zobrazení údajů o akciích: kotace akcií nebo měn, údaje o nabídce a poptávce [9] .
Existují dva typy 3D grafů.
Květní diagram je schematický průmět květu na rovinu kolmou k jeho ose a procházející krycím listem a osou květenství nebo výhonu, na kterém květ sedí. Odráží počet, relativní velikost a relativní polohu částí květu.
Diagram je sestaven na základě příčných řezů pupenu , protože když květina kvete, některé části mohou spadnout (například kališní lístky v máku nebo periant v hroznech). Schéma je orientováno tak, že osa květenství je nahoře a krycí list dole.
Označení na květinovém diagramu:
V květním diagramu jsou buď pouze ty části, které jsou viditelné v řezu (empirický diagram květu), nebo také (tečkovaná čára) nerozvinuté části, které zmizely v procesu evoluce (teoretický diagram květu sestavený na základě lze znázornit studii několika empirických diagramů).
Diagram výhonků odráží diagram příčného řezu vegetativním pupenem .
V některých případech standardní vlastnosti běžných nehybných tabulek a grafů nestačí. Za účelem zvýšení informačního obsahu vznikla myšlenka: k obvyklým vlastnostem statických diagramů (tvary, barvy, způsoby zobrazení a motivy) přidat vlastnost pohyblivosti a časem se změnit. To znamená prezentovat diagramy ve formě určitých animací .
Skupina výzkumníků z Massachusettského technologického institutu našla způsob, jak zobrazit informace pomocí animovaných grafů. Grafy, které vyvinuli, jsou animované interaktivní mapy v reálném čase . Jako příklad vývoje byla použita data o chování a akcích uživatelů jednoho ze síťových zdrojů.
Vědci pod vedením Francise Lama vytvořili dvě rozhraní animovaných map, Seascape a Volcano. Povaha změn v obrázku na diagramech naznačuje sociální aktivitu uživatelů zdroje. Například velikost čtverců udává objem tématu - čím větší je plocha čtverce, tím větší je objem diskutovaného tématu. Tyto čtverce jsou v neustálém pohybu, což jsou harmonické oscilace v rovině diagramu, lineárně se posouvající na obě strany. Podle rychlosti pohybu lze posuzovat aktivitu tématu a amplituda kolísání ukazuje rozdíl v čase, kdy se objevují nové zprávy. Najetím kurzoru na rovinu diagramu jej můžete kdykoli zastavit, vybrat čtverec zájmu a otevřít téma, kterému odpovídá. Téma, které se otevře ve stejném okně , je také animace kruhů pohybujících se v různých směrech v okně, podobně jako Brownův pohyb . Kruhy symbolizují jednání jednotlivých uživatelů a rychlost jejich pohybu přímo závisí na aktivitě těchto uživatelů.
Seascape a Volcano se od sebe liší barvami a množstvím vykreslených dat. Sopka, na rozdíl od Seascape, nemá žádné zvlnění.
Podle vývojářů by vytváření grafů pomocí animovaných grafů mělo umožnit člověku rychle vnímat informace z nich tím, že přitáhne pozornost uživatele pomocí grafu a rychle přenese data do mozku . V tuto chvíli neexistují žádné požadavky ani normy pro generování animovaných diagramů [10] .
Výhodou grafů oproti jiným typům vizuálních statistických informací je, že umožňují rychle vyvodit logický závěr z velkého množství přijatých dat. Výsledky výpočtů provedených pomocí statistických výpočetních systémů jsou zaneseny do tabulek. Tvoří základ pro další analýzu nebo pro přípravu statistické zprávy.
Sama o sobě čísla v těchto tabulkách nejsou dostatečně vypovídající, a pokud je jich hodně, nepůsobí dostatečným dojmem. Kromě toho vám grafický obrázek umožňuje kontrolovat spolehlivost získaných dat, protože graf jasně ukazuje možné nepřesnosti, které mohou být spojeny s chybami v jakékoli fázi studie. V podstatě všechny statistické balíky umožňují získané číselné informace graficky poskytnout ve formě různých grafů a následně je v případě potřeby přenést do textového editoru pro sestavení konečné verze statistického výkazu [5] .
Všechny grafy používají funkční vztah alespoň dvou typů dat. V souladu s tím byly prvními diagramy běžné grafy funkcí , ve kterých platné hodnoty argumentu odpovídají hodnotám funkcí .
Myšlenky funkční závislosti byly používány ve starověku. Nachází se již v prvních matematicky vyjádřených vztazích mezi veličinami, stejně jako v prvních pravidlech pro operace s čísly, v prvních vzorcích pro zjištění plochy a objemu geometrických obrazců. Babylonští vědci tak nevědomky zjistili, že plocha kruhu je funkcí jeho poloměru před 4-5 tisíci lety [11] . Astronomické tabulky Babyloňanů, starověkých Řeků a Indů jsou názorným příkladem tabulkového přiřazení funkce a tabulky jsou úložištěm dat pro diagramy.
V 17. století francouzští vědci Francois Viet a Rene Descartes položili základy konceptu funkce a vyvinuli jednotnou doslovnou matematickou symboliku , která si brzy získala všeobecné uznání. Také geometrická díla Descarta a Pierra Fermata vykazovala zřetelnou reprezentaci proměnné veličiny a pravoúhlého souřadnicového systému - pomocné prvky všech moderních diagramů [11] .
Anglický ekonom W. Playfair začal ve svém Obchodním a politickém atlasu z roku 1786 budovat první statistické grafy. Tato práce posloužila jako impuls pro rozvoj grafických metod ve společenských vědách [12] .
| Vizualizace technických informací | |
|---|---|
| Oblasti |
|
| Typy obrázků |
|
| Osobnosti |
|
| Související oblasti |
|