Възприемане на визуална информация от човешкия мозък

В днешно време хората се сблъскват с разнообразни визуализации на данни ежедневно. Способността на всеки човек да разбира и интерпретира правилно различни графични изображения е също толкова важна, колкото писането и четенето, смята Cairo (2013). Източниците на разнообразни по вид данни и визуално комуникирана информация са изключително разнообразни – медии, общински власти, министерства, държавни агенции и др.

Крумова (2015) напомня твърдението на Morrison (1999), че развитието на технологиите не е променило психологичните и физиологичните способности на ползвателя от гледна точка на възприятието при извличането на информация. Това осигурява устойчивост на правилата на графичния език и дизайн на този тип информация, с което се потвърждава необходимостта картографът да възприема и използва всички базови познания на традиционната картография.

Човешкият мозък по природа е способен да възприема пространствена информация. При преглед на едни и същи данни, визуализирани чрез таблица с редове и колони, и чрез карта, последната има много по-голямо предимство пред таблицата по отношение на нагледността. Cairo (2013) твърди, че първата и най-важна цел на всяка графична визуализация е да бъде инструмент, чрез който очите да възприемат какво стои далеч зад обикновените данни. Авторът споменава определението, дадено от Joan Costa по отношение на визуализацията на данни и възприемането ѝ от хората – това е „да се направи конкретен феномен или част от реалността видима и разбираема; много от изобразяваните феномени не са естествено видими за човешкото око, много от тях дори нямат визуално естество“.

Една от основните характеристики на начина, по който хората виждат и възприемат света чрез зрението, е разграничаването на обекти, които са фон (на заден план) и обекти на преден план. Разпознаването на границите на обектите се базира на вариациите в интензитета на светлината и цвета (фиг. 4.1). Колкото по-голям е контрастът между два съседни цветни обекта, толкова по-лесно ще бъдат причислени към отделни типове или групи (Cairo, 2013).

Фиг. 4.1. Разпознаването на трите обекта е в пряка връзка с цвета им. Адаптация по Cairo (2013).

Зрението на хората също така ги прави много по-добри в разпознаването на различни нюанси на един цвят или различни цветове, отколкото в разграничаването на различни форми (Фиг. 4.2).

Фиг. 4.2. Два типа обекти, визуализирани чрез различни графични променливи - форма (вляво) и чрез цветове и форми (в дясно).

Мозъкът естествено групира обектите и именно затова групирането е най-добрият начин за визуализация на голям брой обекти. Последователността на действие при възприемане е: първо действие групиране (по цвят, размер) и чак след това фокусиране върху разликите във формите. Други по-трудни за възприемане разлики между обектите са свързани с различаване на обекти, позиционирани под различен ъгъл, сочещи към посоки, близки една до друга или закръгленост на формите.

Визуализацията на данни като средство за предаване на информация

Визуалната комуникация включва в себе си огромен набор от средства, чрез които може да се предава информация, която чрез зрението си хората да възприемат ясно и разбираемо.  С нея са свързани множество науки, изкуството, фотографията и др.

Най-добрият показател за това дали оформянето на карта, диаграма или друго графично средство е успешно, е степента, в която основното послание е разбрано от целевата аудитория. Нейните изисквания са най-важният фактор, с който трябва да се съобразяват авторите на такива произведения.

Wong (2010) дефинира три основни елемента на графичната визуализация:

• Богато съдържание – неразривно свързано с качеството и количеството на данните;

• Добра визуализация – в тясна връзка с възможностите за оформление на използвания софтуер, данни и подбраните техники;

• Качествено изпълнение – включва знанията и уменията на автора на визуализацията (фиг. 4.3.).

Фиг. 4.3.. Елементи на графичната визуализация (Wong, 2010)

Тези три фундаментални елемента се допълват взаимно и са изключително важни фактори за създаването на каквато и да е качествена визуализация на данни.

Cairo (2016) дефинира визуализациите като различни видове визуални репрезентации на информация, създадени с цел да подобрят комуникацията, анализът, откриването или работата с тази информация. Най-често използваните видове визуализации на данни според него са диаграмите, картите и инфографиките.

Инфографиките са визуални репрезентации на данни, които се състоят от различни части и могат да имат значителни размери. В отделните им части може да се използват разнообразни средства за визуална комуникация – стълбчести, кръгови или други диаграми, карти и т.н., които са обединени от общото послание (тема) на инфографиката.

Графични променливи

Графичните символи, използвани в картографията и визуализацията на данни служат като графичен код, в който се съдържа информацията за изобразявания обект или данни. Този код може да бъде прост и директно да показва същността на изобразяваното, но може да се състои и от няколко нива с различна сложност и детайлност, в зависимост от предназначението и аудиторията на произведението.

Първият, който разработва система, чрез която символите на картата се групират по вид спрямо начина, по който изглеждат, е френският картограф Бертен през 1960-те години (фиг. 4.4.). Той дефинира следните графични променливи:

1. Размер

2. Форма

3. Цвят

4. Наситеност на цвета

5. Ориентация

6. Вътрешна структура на условния знак

Чрез тях картографите могат да кодират качествени (категорийни) или количествени характеристики във всеки символ. Силните страни на разработената система за графични променливи се състоят в нейната адаптивност и лекота при използване (Monmonier, 2018).

Формата, текстурата и цвета са графични променливи, които позволяват изобразяване на качествени (категорийни) показатели (вид, тип). Количествените данни обикновено се изобразяват чрез използване на графичните променливи размер и наситеност на цвета, а чрез ориентацията на знаците се изобразява движение – напр. посока на вятъра.

Фиг. 4.4. Основни графични променливи (по Ж. Бертен)

С течение на годините тази система се разширява и допълва, във връзка с дигитализацията на картографията и възникването на динамични възможности за картографска визуализация. Така са включени допълнителни статични и динамични променливи. Различни варианти на системата за графични променливи може да се намери в множество учебници по картография (напр. в руската картографска школа Берлянт (2002), в западната картографска школа Robinson et al (1995) и много други след него, на български език – Пенев (2013). Някои от тези нови променливи включват, но не се изчерпват с:

• прозрачност

• интерактивно преместване на стрелките

• наситеност на цвета

• хроматичност на цвета

• резолюция

Съвременните софтуерни възможности за картографиране дават голяма свобода за създаване на анимирани и динамични карти, често включващи непрекъснато променящи се знаци, които използват динамични променливи в допълнение към тези, използвани за визуализация при статични карти. DiBiase et al. (1992) идентифицира три основни динамични променливи за анимирани карти - продължителност, ред и скорост на промяна, към които MacEachren (1995) добавя още три: дата на показване, честота и синхронизация. Оттогава различни учени добавят и разширяват броя на динамичните променливи, свързани с картографиране на динамични процеси във времето (Kinkeldey, C., & Senaratne, H., 2018).

Комбинацията между всеки един от изброените знаци и графични променливи води до различен тип картографско представяне на пространствените данни. Правилният избор на знак и променлива е важно условие за доброто картографско оформление.

Днес под картографски метод трябва да разбираме стандартизиран начин за визуализация на пространствени данни, получен благодарение на комбинацията от графични променливи за съответните геометрични примитиви (точки, линии, площи). Kraak & Ormelink (2010) твърдят, че при използването на картографските методи трябва се взема предвид не само мащабът на изобразяване на данните, но и географските особености на изобразяваните обекти (точкови, линейни, площни или обемни), както и дали тяхното географско разпространение е дискретно или континуално. Не на последно място е редно да се вземе предвид дали границите на изобразяваните обекти са резки или не.

Резултатът от конкретната комбинация между графичните променливи и стандартизираният метод за изобразяване определя типа тематична карта. Kraak & Ormelink (2010), базирайки се на Freitag (1992), отделят 9 основни картографски метода за изобразяване на геопространствени данни и 9 съответстващи типа карти (фиг. 4.5.):

• Точкови карти

• Изолинейни карти

• Хороплетни карти

• Статистически повърхнини

• Хорохроматични карти

• Диаграмни карти

• Векторни карти

• Картограми

• Карти с пропорционални символи

Редно е да отбележим, че в този случай понятието картограма се използва в различен смисъл от възприетото в българската картографска литература и обозначава карта, при която тематичната (т.е. най-важната, основната) променлива, за която се изготвя съответната карта, се използва, за да замести площта на обектите или разстояние между тях. Тодоров (2019) успешно прилага този метод за визуализация на динамиката на броя на населението, чрез алгоритъма на Гастнер и Нюман.

Фиг. 4.5. Класификация на графичните променливи, картографски методи и видове карти по Kraak & Ormelink (2010)

В предложената от Kraak & Ormelink (2010) подялба картографските методи на изобразяване съответстват отчасти на използваните в руската и българската картографска школа способи. Кастрева (2011) дефинира следните съответствия:

• Метод на точките – съответства на Dot Mapping по западната класификация на картографските методи;

• Метод на знаците – съответства на Proportional Symbols и съответно на способите "Локализираща диаграма" и "Картодиаграма" спрямо традиционната класификация;

• Линии на движение – съответства на Flow Mapping по западната класификация на картографските методи;

• Картограма – съответства на хороплетна карта по западната класификация;

• Качествен фон – съответства на хорохроматична карта по западната класификация;

За разлика от преди, в днешно време картите се изработват предимно чрез високотехнологичен софтуер (ГИС или софтуер за обработка на сателитни изображения, а често и в комбинация със специализиран софтуер за дизайн и оформление като Adobe InDesign, Adobe Photoshop и др.), който предоставя възможност на потребителите да разработват и използват голям набор от условни знаци за изобразяване на тематичното съдържание.

Освен гореизброените най-често срещани типове карти и картографски методи на изобразяване, във връзка с все по-големите софтуерни възможности, се появяват и други видове и подвидове карти, като например анимирани карти с времеви серии от данни, карти с графични променливи, свързани със звука и др. Именно поради тази причина, традиционните картографски методи за изобразяване, използвани в руската картографска школа в миналото, стават все по-трудноприложими при съставянето на дигитални, динамични карти. Като по-удобен вариант за избор на подходящ метод за изобразяване на различни видове геопространствени данни, може да се използва следната поредица от стъпки (фиг. 4.6.):

1. Дефиниране на предназначението на картата, нейния вид и начин на използване от потребителите

2. Дефиниране на наличните данни за съставяне на картата

3. Дефиниране на геометричните особености на картографираните обекти и явления в избрания мащаб (или за всяко ниво на мащаб, ако картата е дигитална и динамична)

4. Дефиниране на характера на разпространението на обектите или явленията, които ще бъдат картографирани.

Фиг. 4.6. Фактори за избор на картографски метод за изобразяване на геопространствени данни

По този начин авторите на всяка тематична карта могат да съобразят използваните методи за изобразяване, като вземат предвид всички важни за това фактори.

Тематичното картографиране се променя сериозно в последните десетилетия, във връзка с неговата дигитализация. Темпът, с който нарастват софтуерните възможности за визуализация на геопространствени данни, е бърз и донякъде изпреварва адаптацията на традиционното научно познание, изградило теоретичната рамка. Своевременната адаптация на идеите за картографски методи и тяхната употреба, както в научните среди, така и в по-широк кръг, трябва да бъде постоянен и непрекъснат процес.

Изследванията, свързани с възприемането на пространствена информация от хората, показват необходимостта от качествено обучение за работа и четене на картографски материали още в най-ранна детска възраст. Това се обуславя и от факта, че живеем във време, в което ежедневно сме затрупани от огромно количество информация. Умението за разбиране и интерпретация на различни визуализации на данни, както и усетът за фалшиви новини или данни, е едно от важните умения на хората от XXI в.

Основни видове тематични карти

Карти, изобразяващи данни за качество (категорийни данни)

Карти с немащабни условни знаци

Немащабните условни знаци обикновено се използват за изобразяване на обекти, които се намират в определени (x,y) координати и са твърде малки, за да бъдат изобразени като площи или линиии. Знаците могат да бъдат геометрични, художествени, буквени или пиктограми (фиг. 4.7.).

Фиг. 4.7. Обектите в Google Maps, които потребителите могат да търсят по картата, са изобразени с немащабни условни знаци.

За изобразяване на разнообразни категорийни (свързани с качество - качествени) характеристики на обектите често се използват графичните променливи цвят (фиг. 4.8. ) и форма (фиг. 4.9.)

Фиг. 4.8. Използване на графичната променлива цвят за изобразяване на два типа категорийни (качествени) данни.

Фиг. 4.9. Използване на графичната променлива форма за изобразяване на три типа категорийни (качествени) данни.

Карти с номинални линейни знаци

Този тип карти изобразяват качествени показатели, но за линейни обекти – пътища, реки, тръбопроводи и др. Картата на републиканската пътна мрежа на Агенция „Пътна инфраструктура“, показана на фиг. 4.10., показва пътищата именно с линейни знаци, използващи различни цветове и щриховка за линиите.

Фиг. 4.10. Пътищата в легендата на картата1са изобразени чрез използване на графични променливи, подходящи за качествени (категорийни) данни.

Хорохроматични (мозаечни) карти

Хорохроматичните карти имат своето наименование от гръцки език – комбинацията на χώρα - „място“ и χρώμα - „цвят“). Наричат се още мозаечни карти и са вид тематични карти, при които се изобразяват площи (полигони), на които са присвоени качествени (категорийни) характеристики (Фиг. 4.11.). Границите на тези площи при хорохроматичните карти се дефинират чрез използване на съответните данни (т. нар. data-driven метод) – напр. данни за границите на почвените типове, климатични пояси и зони, земно покритие и др. и не са зависими от административно-териториалното деление.

Фиг. 4.11. Карта на земното покритие на България, при която с графичната променлива цвят са показани типовете (качествени данни) земно покритие в страната, според данните от проекта Корине земно покритие 20122

Карти, изобразяващи количествени данни

Карти с пропорционални символи

Картите с пропорционални символи са предназначени да изобразяват данни чрез използване на символи (обикновено кръгове) с различен размер (фиг. 4.12.), чрез което визуално предават информация за количествен показател в определена площ.

Фиг. 4.12. Карта с пропорционален символ, изобразяваща брой на населението в областите на България през 2021 г. Размерът на всеки кръг съответства на числото, което е налично в атрибутивната таблица на слоя с областите по данни от НСИ: кръгът, изобразяващ данните за област Видин е най-малък, а кръгът, изобразяващ данните за София-град е най-голям.

Основният принцип, който се използва при картите с пропорционален символ, е свързан с това, че размерът на символа е право пропорционален на данните, които той представлява. Символите с по-голям размер показват по-високи стойности, а по-малките символи съответстват на по-ниски стойности. Този подход позволява на потребителите бързо да разберат пространственото разположение и вариации в данните, което го прави ефективно средство за визуализиране на разпределението на данни по територията.

Картите с пропорционални символи намират приложение в много области, включително епидемиология, икономика, околна среда и др. През февруари и март 2020 г. този тип карти станаха особено популярни по цял свят, защото се използваха за изобразяване на разпространението на COVID-19 по света (фиг. 4.13.). Тези карти са лесни за разбиране от масовата аудитория, като позволяват на потребителите бързо да идентифицират пространствени тенденции и отклонения.

Фиг. 4.13. Информационен дашборд на Италианския департамент за гражданска защита3, показващ данните за разпространение на COVID-19 на 14 април 2020 г. в Италия. Основната карта в средата на екрана е с пропорционален символ и изобразява текущите данни за ситуацията с броя положителни случаи.

Точкови карти

Точковите карти се използват за изобразяване на количествени данни чрез отделни точки върху картата. Тези карти са особено полезни за показване на разпространението, концентрацията и плътността на специфични характеристики или явления в дадено географско пространство (фиг. 4.14.).

Фиг. 4.14. Точкова карта, изобразяваща броят на населението в областите на България за 2021 г. по данни на НСИ. Една точка изобразява 10 хил. души.

Основното правило при изработване на тези карти, е да бъде ясно дефинирано количеството, за което ще се използва 1 точка. Всяка точка на картата обикновено представлява фиксирано, предварително дефинирано количество. Плътността на точките по картата отразява географското разпространение на данните по територията. Тези карти се използват често в демографията и при изучаване на различни аспекти от населението – например разпределението на населението по територията.

Ключов момент при създаването на точкова карта е внимателното определяне на количеството, което представлява всяка една точка (фиг. 4.15.), размерът на точките и подходящия мащаб на картата. Картографите трябва да намерят баланс между предоставянето на достатъчно детайли, за да предадат смислено необходимата информация на потребителите, и избягването на претрупаност или обратното – наличие на прекалено много празно пространство на картата.

Фиг. 4.15. Точкови карти, изобразяващи данните на НСИ за брой на населението в България през 2021 г. При изработване на тези карти трябва много внимателно да бъде преценено на какво количество от изобразяваните данни ще съответства една точка, за да може картата да бъде максимално ясна, четима и лесна за възприемане от потребителите.

Карти с линии на движение

Картите с линии на движение се използват за изобразяване на преместване на обекти или процеси межу две или повече точки в пространството. Тези карти подчертават връзките между отделните части на картографираното пространство, а не толкова конкретните данни (4.16.).

Фиг. 4.16. Част от карта, изобразяваща основни посоки на миграция на животински видове4 в Азия. Използвани са стрелки, с които са указани посоките на движение на проследяваните животни.

Основният фокус при тези карти пада върху самото преместване или движение в пространството - прехвърлянето на определено количество от едно място на друго, а самото изобразяване става обикновено чрез линии или стрелки. Графичните променливи размер (в случая става дума за дебелината на стрелката) и цвят често се използват за комуникиране на интензивността (количеството) или типа (качеството) на картографираното явление или обект (Фиг. 4.17.).

Фиг. 4.17. Фрагмент от карта с линии на движение, които изобразяват данни5 за десетки щъркели и техните пътища на миграция.

Чрез използване на различни дебелини и цветове на линиите, потребителите могат да идентифицират кои пътища са по-натоварени от други или къде в пространството се случват определени събития. По отношение на самата визуализация на линиите трябва да се има предвид, че не е задължително да бъдат използвани стрелки за графично представяне на преместването в пространството – това може да се случи и с най-обикновени линии, както е показано на фиг. 4.17. по-горе.

Хороплетни карти

Хороплетните карти, също както хорохроматичните, имат наименование, идващо от гръцкия език - χῶρος означава „район, площ“, а πλῆθος – „множество“. Те са може би най-използваният картографски метод за визуализиране на пространствени данни. Тези карти изобразяват количествени данни за различни територии, обикновено административно-териториалното деление, чрез присвояване на различни цветове или нюанси на един и същи цвят на тези области въз основа на количествени стойности на данните.

При създаването на хороплетни карти се използва най-често графичната променлива нюанс, за да се изобразят вариациите на числовите данни в географското пространство. Възможно е да се използват и преливания между няколко цвята. За основа се използва административно-териториално деление. При използване на нюанс на един и същи цвят или преливане между два или повече цвята, се получава визуално внушение за това къде на картата има много от картографираното явление и къде – количеството е по-малко.

Създаването на хороплетна карта включва процес на внимателна класификация на наличните числови данни, както и избор на цвят или негови нюанси, за да се гарантира, че картата предава точно основната информация и поддържа визуална яснота.

Важна особеност на този тип карти е, че по правило се използват за изобразяване на производни стойности (пропорции, индекси, процентни промени и др.), а не на абсолютни стойности – например правилно е с този метод да се изобрази коефициента на раждаемост по области, а не абсолютните стойности за брой родени деца в тях.

По отношение на начина за изобразяване се приема, че най-лесен за разбиране от аудиторията е принципът „светлото е малко, тъмното е много“ при използване на бял фон или светла базова карта, и съответно „светлото е много, тъмното е малко“ при използване на тъмен фон или тъмна базова карта (фиг. 4.18.) (Brewer 2016 чрез Golebiowska et. al. 20216).

Фиг. 4.18. Хороплетни карти, изобразяващи гъстотата на населението в България по данни от НСИ за 2021 г. Вляво е използвана тъмна основа и данните са изобразени с цветова схема от светъл към тъмен нюанс на цвета, а в дясно – при наличие на светла основа стойностите са изобразени с цветова схема от тъмен към светъл нюанс на цвета.

Цветовите схеми, които се използват за изобразяване при съставяне на хороплетни карти, могат да бъдат разнообразни варианти на нюансите на синия, зеления, червения, оранжевия цвят и др. Когато е налице картографиране на стойности, при които има критична прагова стойност – например 0 при коефициентите на раждаемост и смъртност или 0 градуса при измерване на температура, то може да се използва цветова схема, съставена от нюансите на два различни цвята (фиг. 4.19.). Как се избират цветови схеми, техните варианти и какви са добрите практики за това ще бъде обсъдено в Глава 6.

Фиг. 4.19. Цветови схеми, подходящи за картографиране на числови стойности, при които има критична стойност в средата на числовата редица.

Изолинейни карти

Изолинейните карти се използват за изобразяване на непрекъснати данни в картографираната територия, т.е. показатели, които ги има навсякъде – напр. температура, атмосферно налягане, отстояние от дадена точка и др.

Изолинейните карти съдържат изолинии – това са плавни, криви линии, които свързват точки с еднакви числови стойности (фиг. 4.20.). Разстоянието между линиите се избира така, че да може ясно да се виждат разликите (интервалите) между различните стойности. Този тип карти често се използват в климатологията и изработването на прогнози за времето, при геоложки, хидроложки и др. проучвания.

Фиг. 4.20. На топографските карти с изолинии е картографирана надморската височина. Чрез хоризонталите, както се наричат в случая тези изолинии, се виждат ясно релефните форми по територията. Хоризонталите служат и за да се правят разнообразни изчисления за надморската височина на всяка една точка по картата, наклона на склона и др.

При създаването на изолинейни карти се използват като входни данни точки, в които обикновено са осъществени някакви измервания. От данните в тези точки се прави интерполация, чрез която се генерира непрекъсната повърхност, в която изолиниите се разполагат през определен интервал.

В зависимост от това какви данни се изобразяват чрез изолинии, се разглеждат два основни вида изолинейни карти – изометрични и изоплетни. Изометричните карти са тези карти, при които чрез интерполация се получават изолинии между точки, в които се извършва измерване, например при метеорологични измервания. При изоплетните карти изолиниите се получават от интерполиране на стойности, които са получени от центроидите на изследваните територии и изобразяват производни стойности, както при хороплетните карти – коефициенти, отношения, проценти и др.

Някои изолинии имат собствени наименования, в зависимост от показателя, който изобразяват – например при картографиране на време за достигане до определено място от една точка изолиниите се наричат изохрони (фиг. 4.21 и фиг. 4.22.), при изобразяване на стойности за температура те се наричат изотерми, за атмосферно налягане – изобари, влажност – изохиети, гъстота на население – изодази, наклон на склон - изоклини и т.н.

Фиг. 4.21. Изохрони, изобразяващи до къде може да се пътува с влак от Париж за 8 часа – услуга, предоставяна за големите жп гари в Европа от сайта https://www.chronotrains.com/

Фиг. 4.22. Изохрони, изобразяващи времето, необходимо за достигане до няколко възможни терена в София, подходящи за строеж на нова детска болница.7

Картограми

Терминът картограма на български език се използва в миналото за означаване на хороплетните карти, тъй като в съветската картографска школа се дефинира картографския метод „картограма“, обозначаващ този тип карти, които вече разгледахме чрез тяхното наименование, използвано в днешно време – хороплетни карти.

Картограма (на англ. ез. cartogram) в картографията днес се използва за обозначаване на тематична карта, при която площите на обектите, които се картографират, биват променени спрямо дадена числена стойност (фиг. 4.23.). При изработването на този тип карти се използват само абсолютни числени стойности (например брой на населението).

Фиг. 4.23. Картограма, изобразяваща броя на населението в България за 2021 г. по данни от НСИ. Площите и формата на областите са променени спрямо числовите стойности – отдолу със сив цвят се виждат оригиналните контури на полигоните на областите.

Използване на диаграми в географските карти и другите пространствени модели

Диаграмите представляват графични средства за изобразяване на данни. Преди да бъдат изобразени чрез диаграми, данните трябва да бъдат подходящо подготвени за това. За правилна визуализация и извършване на анализи или сравнения между данни е необходимо да бъдат направени нужните операции – използваните данни да бъдат приведени в подходящ формат, структурирани и във вид, който им позволява да бъдат добре изобразени. Доброто познаване на самите данни също се явява важен фактор – особено, ако те са специализирани индекси, статистически показатели или друг тип данни, които са строго специфични.

При извършване на сравнение между различни данни, които са налични като времеви серии, т.е. данни от различни времеви периоди или дати, е необходимо да бъде обърнато внимание на (Wong, 2010):

• мерните единици – напр. при сравнение между данни, визуализирани в две графики, разположени една до друга, е редно те да отразяват еднакви мерни единици и да имат еднакви стъпки на нарастване на стойностите;

• промени в процентите - ако се извършва сравнение между проценти, е важно общата сума (т.е. това, което представлява 100%) да бъде една и съща;

• x- и y-оста при сравнение на две графики, поставени една до друга, трябва да имат еднакви стойности, за да се избегне визуално подвеждане на потребителите.

Линейни диаграми

Стандартно на хоризонталната ос на такава диаграма се разпределят данните например по времеви интервали - дни, месеци, години, а по вертикалната - мерните единици и техните стойности (Фиг. 4.24.).

Фиг. 4.24. Аномалия на температурата на повърхността на водата в СИ част на Атлантическия океан. Линиите показват с различен цвят данните за отделните десетилетия, визуализирани на графиката. Източник: услуга „Изменение на климата“ на програма „Коперник“8

Целта на линейните диаграми обикновено е да показват тренд. Ако се подбере така скалата на y-оста, че линията да бъде почти плоска (Фиг.4.25.), смисълът може да се изгуби напълно. От друга страна, прекалено стръмната линия може да придаде ненужно драматичен вид на диаграмата (Фиг. 4.26.)

Фиг. 4.25. Линейна диаграма с твърде плоска линия – причината е в недобре подбраните крайни стойности на вертикалната ос.

Фиг. 4.26. Линейна диаграма с твърде стръмна линия.

Линейните диаграми могат да показват нагледно огромни масиви от данни на малко място. Дебелината на самата линия също е от значение - прекалено тънката линия може да не е много нагледна, а прекалено дебелата - да не разкрива достатъчно добре детайлите (Фиг. 4.27.).

Фиг. 4.27. Дебелината на линията в диаграмата също е важен елемент от оформлението.

Височината на линията спрямо общия размер на графиката също може да доведе до подвеждане на читателите. За идеална пропорция може да се смята запълването около 2/3 от обема на самата графика (Фиг. 4.28.).

Фиг. 4.28. Оптимално запълване на обема на графиката.

Стълбчести диаграми

Този тип диаграми също са често използвани и лесни за разбиране от хората. Основните принципи за изобразяване на данни с този тип диаграми са:

• Местоположението на нулата трябва да бъде много ясно показано на диаграмата;

• Стойностите на y-оста трябва да са подбрани така, че ясно да се разграничават разликите между височините на отделните стълбчета;

• При наличие на отрицателни стойности, те трябва да са показани отдолу или по друг подходящ начин така, че да е ясно кои стойности са над 0 и кои – под 0 (фиг. 4.29).

Фиг. 4.29. Аномалия на температурата на повърхностния слой въздух през месец август 2021 г. по данни от програма „Коперник“, услуга „Изменение на климата“9. На графиката се виждат две оси, в които са разположени времевите периоди, за които са визуализирани данните, и отклонението на температурата. Използвани са и цветове, които да помогнат на потребителите да се ориентират по-лесно между положителните и отрицателни стойности на данните.

Кръгови диаграми

С кръгови диаграми се изобразяват части от едно цяло – например проценти. Основните правила за този тип диаграми са:

• Добре е началото да бъде в 12 ч. по посока на часовниковата стрелка (фиг. 4.30.);

• Сегментите се изобразяват по големина, като се започне от най-големия;

• Кръгът не бива да се раздробява на прекалено много сегменти (максимум 7);

Фиг. 4.30. Кръгова диаграма

Диаграми за време

Пространствените данни често съдържат в себе си времева компонента, т.е. за тях се знаят не само координатите в пространството, но и времевият отрязък, за който се отнасят. При сравнение на данни от различни времеви периоди може да се правят важни заключения и изводи за промените, които настъпват на планетата.

Днес в практиката се използват много видове визуални средства, чрез които се комуникира промяна на измервани показатели, състояние или данни във времето. Такива са диаграмите тип календар, различни стълбчести или линейни диаграми, които показват данни в реално време и др. За да се акцентира върху един или друг аспект от данните, се използват различни визуални променливи – цветове (фиг. 4.31.), интензитет с цел да се покаже визуализация тип топлинна карта, преливка между няколко цвята (фиг. 4.32.) и др.

Фиг. 4.31. Визуализация на времеви серии от данни. Източник: JavaScript библиотека за интерактивна визуализация на данни D3

На Фиг. 4.32. е показана визуализация от библиотеката D3, в която е използвана техника с преливане на цветове между цикламено, бяло и зелено, за да се покаже промяната на показателите през дните от годината директно върху календара. Подобен тип визуализации могат да бъдат изработвани за данни, свързани с ежедневни измервания, прагови стойности и др.

Фиг. 4.32. Визуализация тип топлинна карта върху годишен календар с цветова схема, подходяща за демонстрация на количествени измервания, налична в библиотеката D3

Визуални аналогии и визуални алегории

Визуалните аналогии са графични изразни средства, чрез които се използват основи на диаграмите, които наподобяват добре познати на хората обекти от реалността. Такива са айсберг диаграмите (фиг. 4.33.), на които може да се изобразят ясно видимата и скритата част от някакъв процес или обект чрез данни за тях, диаграмите тип „глава лук“, сандвич диаграмите, диаграмите-планини и др.

Фиг. 4.33. Айсберг диаграма. Източник: НАСА10

Според тълковните речници алегорията представлява преносно изразяване на смисъл, като се използват метафори, символи и други средства, за да се внуши основната идея. В контекста на визуалната комуникация може да бъдат дадени различни примери за алегории, които използват метафорични изображения за основа и имат дълбок смисъл.

Едно от най-известните такива произведения от историята на картографията е „Europa regina" или „Кралица Европа“, изобразена от картографа Себастиан Мюнстер през XVI в. (фиг. 4.34.). На картата се вижда континентът, съставен от много европейски страни и региони, изобразен като жена. Ясно е посланието, свързано с наличието на символите на властта – това са нейната корона, кълбо с кръст и скиптър. Неслучайно е разпределението на различните части от континента по тялото на Европа – в това има много закодирани исторически факти, както и разбира се възгледите на самия автор за Европа по времето, в което той е изработил това произведение.

Фиг. 4.34. Кралица Европа на Себастиян Мюнстер11

Днес също може да бъдат открити множество визуални алегории в творчеството на дизайнери, картографи и хора на изкуството. Дизайнерът Anna Vital (2018)12 отделя няколко различни вида визуални алегории (Фиг. 4.35.):

Фиг. 4.35. Визуални алегории

Всяка една от тези графики може да се използва като основа за визуализация на данни с дълбок смисъл.