Карта потока является типом тематической карты , которая использует линейные символы для представления движения. Таким образом, его можно рассматривать как гибрид карты и блок-схемы . Отображаемое движение может быть любым, включая людей, дорожное движение, торговые товары, воду, идеи или даже телекоммуникационные данные. [1] Большое разнообразие движущихся материалов и разнообразие географических сетей, через которые они перемещаются, привели к появлению множества различных стратегий проектирования. Некоторые картографы расширили этот термин до любой тематической карты линейной сети , в то время как другие ограничивают его использование картами, которые специально показывают какое-либо движение.
Многие карты потоков используют ширину линии, пропорциональную величине потока, что делает их похожими на другие карты, в которых используется пропорциональный размер , включая картограммы (изменение области области) и пропорциональные точечные символы.
История
Самой ранней известной картой, визуально представляющей объем потока, были две карты инженера Генри Друри Харнесса, опубликованные в 1838 году как часть отчета о потенциале строительства железной дороги в Ирландии , показывающие количество грузовых перевозок по дорогам и каналам. [2] [3] В последующие годы другие экспериментировали с этой техникой в Европе, пока ее не освоил Чарльз Джозеф Минар . [4]
В течение 1850-х и 1860-х годов Минард опубликовал сорок две карты потоков по широкому кругу тем среди своих фигуративных карт . Среди них - его карта 1869 года французского вторжения в Россию в 1812-1813 годах , которую назвали «лучшей статистической графикой из когда-либо составленных». [5] [6] Во многих картах Minard используются дизайнерские приемы, которые еще предстоит усовершенствовать, даже в век компьютерной графики.
В 1980-х годах Уолдо Тоблер проводил эксперименты по созданию компьютерных карт потоков. [7] [8] Ранние компьютерные карты не соответствовали стандартам Minard, но Географическая информационная система (ГИС) и графическое программное обеспечение улучшили способность создавать карты потоков.
Явления потока
С 1830-х годов было создано множество карт потоков, показывающих движение во многих формах. Согласно Эдуарду Имхофу , карта потока может отображать несколько различных аспектов движущихся явлений и сетей, по которым они движутся; он перечислил следующее: [9] : 94–95
- Происхождение и назначение : «откуда и куда что-то движется?»
- Маршрут : «По какой линии происходит движение?» Это может быть представлено точно, обобщенно или только в схематическом виде прямых линий [10]
- Тип движения : «что перемещено?» В эту номинальную категорию могут входить такие переменные, как продукт, перевозимый из одной точки в другую, вид транспорта или температура воды в океаническом течении.
- Количество перемещений : «сколько перемещено? Количество перемещаемого предмета изменяется постепенно (постепенно) или поэтапно?» Это будет неотрицательная переменная отношения , такая как количество транспортных средств в день, общее количество мигрантов или расход воды в кубических футах в секунду. Некоторые карты потоков представляют собой пропускную способность, а не фактический объем движения, например пропускную способность телекоммуникационной сети.
- Направление движения : «в каком направлении или в обоих направлениях что-то движется?» Это часто показано стрелкой. S [11]
- Скорость потока : «С какой скоростью или за сколько времени что-то движется?» Это переменная отношения, которая похожа на величину движения, но отличается от нее. Примером может служить представление уровней движения на шоссе с использованием средней скорости транспортного средства или скорости ветра.
Это не отдельные типы карт; карта потока может отображать любой из этих аспектов одновременно.
Типы явлений, которые были предметом карт потоков, разнообразны. Темы, относящиеся к географии человека, включают: миграцию , путешествия , международную торговлю , логистику , коммунальные услуги (водоснабжение, канализация, электричество, телекоммуникации) и дорожное движение , среди прочего. Другие относятся к физической географии : русло , ветер , миграция диких животных и т. Д.
Типы потоковых карт
Вариативность схем потоков в предметной области и относительная важность аспектов потока Имхофа привели к ряду дизайнерских стратегий. В диссертации 1987 г. Мэри Паркс определила несколько различных типов карт потоков [12], которые широко цитировались, хотя ее список не был исчерпывающим, и сюда включены другие. Эти типы являются прототипами; реальные карты могут сочетать в себе некоторые аспекты нескольких типов.
Карта отправления-назначения
В этом типе основная цель - показать наличие связи между двумя местами, часто сопровождаемую представлением объема потока и / или направления. [11] Маршрут обычно не важен для зрителей, поэтому соединительные линии часто бывают прямыми или слегка изогнутыми. Типичным примером этой формы является карта маршрутов авиалиний. Паркс различает радиальные карты (исходящие из одного источника или пункта назначения) от сетевых карт (соединяющих несколько узлов), но это различие в географической структуре; конструкция очень похожа для обоих типов.
Карты пунктов отправления и назначения имеют уникальный дизайн, ориентированный на схематическую форму соединительных линий. Прямые линии легко нарисовать, но они могут вызвать проблемы, особенно когда более длинные и более короткие линии коллинеарны, скрывая друг друга и места назначения. Они также могут иметь случайный вид. По этим причинам изогнутые линии, обычно дуги окружности, предпочтительны как более эстетичные. Их также можно настроить, чтобы избежать пересечения линий и точек. [13] Ранние алгоритмы автоматического построения линий, как правило, были прямыми, [8] но недавние алгоритмы были успешными при создании изогнутых линий. [14]
Карта распространения
Примером этого типа является сбалансированная ориентация на узлы отправления и назначения, маршруты перемещения между ними (обычно очень обобщенные) и объем потока. Самый распространенный пример, восходящий к Minard, - это карта, показывающая судоходство между набором узловых регионов или портовых городов по общим морским путям . На карте распределения пути оставляют исходную точку с шириной, пропорциональной сумме нескольких пунктов назначения, а затем разделяются по мере того, как маршруты «распределяются» к каждому пункту назначения.
Создание карт распределения требует некоторой осторожности и умения при построении линий разнесения, чтобы они делились с надлежащей шириной и под плавными углами изгиба. Вычислительные эксперименты показали возможность их автоматического создания [1], но сегодня большинство из них рисуются полуручно с использованием ГИС и графического программного обеспечения. [11]
Карта сетевого маршрута
Этот тип карты потока первоначально восходит к карте Harness в Ирландии. [3] Он больше фокусируется на маршрутах сети, чем на ее исходных / конечных узлах. Маршруты могут быть точными или в высшей степени обобщенными (как на многих транспортных картах ) и могут или не могут отображать количество или скорость потока. Типичный пример - карта движения по шоссе .
Карта непрерывного / массового расхода
Не все потоки происходят по линейным сетям; двух- и трехмерные массы также могут течь, особенно вода (например, океанское течение ) и воздух ( ветер ). Их движение можно смоделировать как векторное поле , в котором величина и направление движения могут быть измерены в любой точке пространства. [9] : 149 В приведенном выше списке Имхофа карта, которая визуализирует это, часто называемая картой массового расхода или картой непрерывного потока , [15] фокусируется на направлении и скорости потока, в то время как другие аспекты, такие как происхождение / пункт назначения и маршрут путешествия в значительной степени бессмысленны.
В 1688 году Эдмунд Галлей нанес на карту пассаты, используя набор коротких отрезков линий, ориентированных по направлению воздушного потока. [4] : 69 На погодных картах начала 20-го века этот метод был переработан в ветровые зазубрины , сложные символы, используемые для обозначения скорости и направления ветра. Единичные векторы и ручейки были предложены в качестве общего термина для точечных символов потока, но ни один из них не получил широкого распространения. [16] Их можно легко сгенерировать с помощью компьютерных алгоритмов, особенно с использованием растровых данных ГИС или данных точек выборки (например, метеостанций). [17] Этот подход больше похож на пропорциональные точечные символы, чем на типичную карту потока.
Другой вариант визуализации векторных полей - рисование линий тока , которые соединяют точки, переходящие друг в друга; это обычно используется для обозначения океанских течений с начала 19 века. [4] : 82 Среди компьютерных алгоритмов Тоблера 1981 г. были модели векторных полей для генерации «полосовых линий», и последующая работа улучшила результаты. [7] [16]
Масштабирование веса
Наиболее распространенный метод визуализации количества или скорости потока - использование визуальной переменной размера, в частности веса линии (обычно измеряется в точках или миллиметрах). Тем не менее, размер гораздо более интуитивно понятен для общей суммы, поэтому другие визуальные переменные (такие как оттенок или значение цвета ) также могут быть рассмотрены для скорости. Следующие ниже методы определения веса линий очень похожи на методы масштабирования для карт пропорциональных символов . [11]
Наиболее распространенный метод - вычислить вес данной строки w прямо пропорционально значению суммы v на основе произвольно выбранного веса w 0 для выбранного базового значения v 0 (часто, но не обязательно минимального значения):
Это помогает читателям делать интуитивные суждения об относительных соотношениях ценностей на основе относительных весов; линия, которая вдвое толще другой, представляет вдвое большее значение. Однако, когда существует очень высокий уровень разброса между максимальным и минимальным значениями (обычно более 25: 1, хотя это зависит от географии проточной сети и конструкции), результирующая карта может быть проблематичной, с подавляющим большинством толстые линии и почти невидимые тонкие линии. Альтернативой в этом случае является установка минимального и максимального весов ( w max и w min ) и выполнение линейной интерполяции между ними, даже если это исключает возможность интуитивно судить о весовых соотношениях:
Третья альтернатива - просто использовать порядковые веса (толстый, средний, тонкий и т. Д.), Чтобы представить порядковую переменную или количественную переменную, которая была классифицирована ( в этом контексте часто называется ранжированием ). Это также лишает читателей возможности интуитивно судить о различиях в ценностях, но дает преимущество общей простоты.
Для всех этих типов масштабирования в легенде обычно показан примерный набор весов линий с соответствующими значениями, аналогично легенде пропорциональной карты символов .
Другие типы блок-схем
Помимо карт потоков в картографии существует несколько других методов визуализации негеографических потоков:
- Карта Бейкера потоков жидкости
- Карты кровотока, см. Историю нейровизуализации
- Карта потока или оператор решения , см. Случайную динамическую систему
- Карта технологического процесса производственного процесса
- Диаграмма Санки
- Карты потоков XSL, см. Объекты форматирования XSL
Смотрите также
- Блок-схема (значения)
- Тематическая карта
Рекомендации
- ^ а б Фан, Доантам; Сяо, Линь; Ага, Рон; Ханрахан, Пат; Виноград, Терри (2005). «Макет карты потока» . Материалы симпозиума IEEE 2005 г. по визуализации информации (InfoVis '05) : 219–224. DOI : 10.1109 / INFVIS.2005.1532150 .
- ^ Робинсон, Артур Х. (декабрь 1955 г.). «Карты Генри Друри Харнесса 1837 года» . Географический журнал . 121 (4): 440–450. DOI : 10.2307 / 1791753 . JSTOR 1791753 .
- ^ а б Гриффит, Ричард Джон; Ремень безопасности, Генри Друри (1838). Атлас к второму отчету комиссаров железных дорог . Ирландия.
- ^ а б в Робинсон, Артур Х. (1982). Раннее тематическое картографирование в истории картографии . Издательство Чикагского университета. С. 147–154.
- ^ Тафт, Эдвард (2006). Красивое свидетельство . Графика Press.
- ^ Джейкобс, Фрэнк. «Карта Minard -« Лучшая статистическая графика из когда-либо созданных » » . Большое Подумайте . Проверено 13 ноября 2020 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б Тоблер, Уолдо Р. (январь 1981 г.). «Модель географического движения» . Географический анализ . 13 (1): 1–20. DOI : 10.1111 / j.1538-4632.1981.tb00711.x .
- ^ а б Тоблер, Уолдо Р. (1987). «Эксперименты по картированию миграции на компьютере». Американский картограф . 14 (2): 155–163. DOI : 10.1559 / 152304087783875273 .
- ^ а б Имхоф, Эдуард (1972). Thematische Kartographie . Берлин: Де Грюйтер.
- ^ Робинсон, Артур Х., Элементы картографии , 2-е издание, Нью-Йорк: Wiley, 1960.
- ^ а б в г Dent, Borden D .; Торгусон, Джеффри С .; Ходлер, Томас В. (2009). Картография: тематический дизайн карты (6-е изд.). Макгроу-Хилл. С. 188–201.
- ^ Парки, Мэри Дж. (1987). Картирование потоков в США: обзор карт потоков из учебников географии двадцатого века, включая классификацию различных дизайнов карт потоков . Государственный университет Джорджии: неопубликованная магистерская работа.
- ^ Дженни, Бернхард; Стивен, Дэниел М .; Мюленхаус, Ян; Marston, Brook E .; Шарма, Ритеш; Чжан, Евгений; Дженни, Хелен (2018). «Принципы проектирования потоковых карт отправления и назначения». Картография и географическая информатика . 45 (1): 62–75. DOI : 10.1080 / 15230406.2016.1262280 .
- ^ Дженни, Бернхард; Стивен, Дэниел М .; Мюленхаус, Ян; Марстон, Брук Э .; Шарма, Ритеш; Чжан, Евгений; Дженни, Хелен (2017). «Форсированная компоновка потоковых карт отправления и назначения». Международный журнал географической информатики . 31 (8): 1521–1540. DOI : 10.1080 / 13658816.2017.1307378 .
- ^ Т. Слокум, Р. Макмастер, Ф. Кесслер, Х. Ховард (2009). Тематическая картография и геовизуализация, Третье издание, стр. 252. Pearson Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ., Стр. 360-369.
- ^ а б Turk, G .; Бэнкс, Д. (август 1996). «Оптимизированное размещение с подсказками по изображениям». SIGGRAPH '96: Материалы 23-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам : 453–460. DOI : 10.1145 / 237170.237285 .
- ^ Lavin, SJ; Cerveny, RS (1987). «Отображение плотности единичного вектора». Картографический журнал . 24 (2): 131–141. DOI : 10,1179 / caj.1987.24.2.131 .
Внешние ссылки
- Макет карты потока
- Программное обеспечение CSISS / Flow Mapper от Уолдо Р. Тоблера
- Схема 7.3
- Flowmap.blue - Инструмент для визуализации данных из электронной таблицы Google Sheets в виде карты потока в браузере.
- Плагин FlowMapper QGIS flowmapping
- JFlowMap - инструмент визуализации карты потока
- Плагин Power BI для отрисовки карты потока
- [1]