Wie visualisiere ich zweidimensionale wissenschaftliche Datenpunkte in einem Diagramm… in Graustufen?

Ich bin nicht sicher, ob dies die richtige Seite für diese Frage ist. Das Modell stammt aus der Physik, die Daten stammen aus der Computerphysik, die Darstellung erfolgt mit LaTeX, aber meine Frage betrifft die Darstellung und das Layout von allem.

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Ich habe Datenpunkte, die von zwei Parametern abhängen, also habe ich mit ihnen ein 3D-Diagramm erstellt:

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2014-06-25/mesh.png

Ich denke, dass dies einen guten Eindruck vermittelt, dass die Daten für ein kleines „a“ abfallen und dass es für ein „Sigma“ mittlerer Größe eine Beule gibt. Sie können jedoch keine Zahlen daraus lesen. Das brauche ich aber.

Also habe ich alle Daten in ein zweidimensionales Diagramm eingefügt und das „Sigma“ mit einer Farbe codiert. Da sich die Datenpunkte überlappen, finde ich es hilfreich, sie mit Linien wie folgt zu verbinden:

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2014-06-25/a-E0-solid-dotted.pdf.png

Für mich ist die obige Version die am besten lesbare Version von allen. Die Verbindungslinien zwischen den Punkten sind aus wissenschaftlicher Sicht nicht wirklich zu rechtfertigen, da ich nicht davon ausgehen kann, dass sie die Physik dort gut beschreiben. Die einzigen Dinge, die einige Bedeutungen haben können, sind die interpolierten Linien, die ich in der obigen Version gepunktet habe.

Es wäre wissenschaftlicher, es so zu haben, ohne Liniensegmente zu verbinden:

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2014-06-25/a-E0-none-solid.pdf.png

Selbst mit der Farbe ist es schwieriger, den Punkten jeder Farbe zu folgen. Die erste Version zeigt mir sofort, dass die Punkte für ein kleines „a“ fallen. Mit dem zweiten kann man es sehen, aber nur, wenn man es genau betrachtet.

Vielleicht kann ich eine gepunktete Linie verwenden, um dem Auge des Lesers zu helfen, aber nichts implizieren, wie zum Beispiel:

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2014-06-25/a-E0-dotted-solid.png

Außerdem möchte ich die Verwendung von Farbe vermeiden. Dies wird ein paar Mal gedruckt und Farbseiten sind im Vergleich zu Graustufenseiten zehnmal teurer. Ich habe versucht, die Daten in der Mitte so aufzuteilen, dass sie sich nicht mehr überschneiden. Dies ist die zweite Hälfte der Daten, die kleinen „Sigma“ -Daten. Ich habe die unwissenschaftlichen Liniensegmente hinzugefügt und die Legende von oben nach unten angeordnet:

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2014-06-25/Abbildung-minus1-fein.pdf.png

Ich denke, dass dies bis auf die Verbindungsleitungssegmente lesbar ist. Durch die Aufteilung der Daten in mehrere Diagramme ist jedes Diagramm leichter lesbar, es ist jedoch schwieriger, die Daten zu vergleichen.

Ohne die Liniensegmente benötige ich für jeden Datensatz unterschiedliche Markierungen, um sie voneinander zu trennen. Dies führt sofort zu überfüllten Plots, sodass ich die weniger wichtigen Datensätze etwas leichter gemacht habe.

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2014-06-25/Abbildung-minus1-grob.pdf.png

Dies hat keine Liniensegmente und verwendet keine Farbe, aber ich denke nicht, dass es leicht zu sehen ist, was los ist.

Was kann ich tun, um die angezeigten Daten lesbar zu machen?

Wenn ich mit Gegenständen arbeite, die alle 100% und dieselbe Farbe haben müssen, schaue ich mir die Dinge an, die die Gegenstände auszeichnen:

• Größe (einschließlich Strichbreite)
• Stil (Striche, Punkte usw.)
• füllen (hohl, massiv, Muster)
• gestalten

Dann geht es darum, wie ich diese vier Einstellungen anpassen kann, um eine ausreichende Unterscheidung zwischen Elementen zu erzielen, damit sie sichtbar unterschiedlich sind.

Das Variieren der Striche auf den Pfaden ist gut geeignet, um zwischen diesen Elementen zu unterscheiden. Es könnte wahrscheinlich ein bisschen mehr verfeinert werden als oben. Dies scheint jedoch ein fruchtbarer Weg für diese Gegenstände zu sein.

Die Indikatoren sind noch unklar. Ich spielte mit gefüllten und hohlen, aber nichts erlaubte eine klare Unterscheidung zwischen Quadrat, Diamant und Dreieck. Sie sind alle zu ähnlich in der Form. Also ... ich habe einige Formen zugunsten unterschiedlicher Füllungen entfernt.

Ich habe die Dreiecke entfernt, weil sie die verwirrendste Form hatten und leicht falsch verstanden wurden. Ersetzte sie durch einen ausgefüllten Kreis. Ich habe auch die Diamanten so verändert, dass sie eher gefüllt als hohl sind.

Am Ende habe ich 4 verschiedene Formen:
- hohles Quadrat
- hohler Kreis
- gefüllter diamantgefüllter
Kreis

Es gibt immer noch ein bisschen Verwirrung zwischen dem Diamanten und dem gefüllten Kreis. Also denke ich darüber nach, welche Form funktionieren würde und weniger wie die anderen. Sechseck - zu ähnlich wie Kreis, Dreieck - wie angegeben, zu ähnlich wie Quadrat und klein, nicht klar vom Kreis zu unterscheiden. Ein Stern vielleicht? Ja, aber vielleicht zu dekorativ.

Schließlich entschied ich mich für die minimalste Route, einen gefüllten Platz.

Am Ende habe ich also 4 verschiedene Formen, die klar identifizierbar sind, und 4 verschiedene Wege, die klar voneinander getrennt sind.

Die unterschiedlichen Darstellungen des anderen Bildes sind eine Herausforderung. Das Ändern der Pfadstriche würde sie immer noch gut voneinander trennen. Die Überlappung der Diagramme kann jedoch ein Problem darstellen. Es wäre schwierig, mehrere Pfade auf demselben Punkt zu zeichnen und sie nicht wie einen Pfad aussehen zu lassen, insbesondere ohne Farbe. In diesem Fall kann ich, wenn möglich, sowohl Farbtöne als auch Striche untersuchen. Machen Sie jede Handlung zu einem Prozentsatz von Schwarz. Wenn sie sich überlappen, wird das Schwarz dort fest, wo sich Striche überlappen. Dies kann eine visuelle Unterscheidung für die überlappenden Platten ermöglichen. Um ehrlich zu sein, müsste ich dies weiter untersuchen (wenn Tönung eine Option ist), bevor ich es mit Sicherheit weiß.

Dies ist kein triviales Problem. Ich werde nur einige allgemeine Vorschläge machen. Meine Grafiken sind konzeptionell und müssten elegant gestaltet werden, um optimal zu sein.

Erstens: Ein großes Lob dafür, dass das Netz im Hintergrund hellgrau ist. Die Leute übertreiben das oft.

Unterschätzen Sie nicht die Verwendung einiger verschiedener Diagramme, um dieselben Daten zu demonstrieren! Wenn Leute sich mit Informationsvisualisierungen befassen, können Sie nicht genau wissen, wonach sie suchen. Daher ist es möglicherweise die beste Lösung, zwei bis drei zu machen.

Farbe

Na sicher; Farbe ist in vielen Fällen der einfachste Weg, ich werde mit verschiedenen Lösungen spielen. Erstens sind Ihre Farben nicht wirklich kontrastreich und die Blau- und Grüntöne sind besonders ähnlich. Mit ColorBrewer , einem speziell für Karten entwickelten Tool, habe ich neun kontrastreiche Farben gefunden und die druckfreundliche Option ausgewählt. Kartographen haben seit Jahrhunderten damit zu kämpfen. Die Farben mögen nicht sehr hübsch sein, aber das ist nicht wirklich der Punkt:

Dies würde Ihnen ungefähr eine Grafik geben:

Ich würde auch vorschlagen , am Ende Ihrer Grafiken eine zusätzliche Legende hinzuzufügen . Dies erleichtert das Erinnern an die Platzierung und hat den zusätzlichen Effekt, dass angezeigt wird, wo die Diagramme enden, und der "Name" jedes Diagramms näher am Kontext platziert wird und wie sie sich am Ende kreuzen (wie sie zusammengeführt / gruppiert werden und und welche am Ende rauf und runter gehen. Wenn dies von Interesse ist). Behalten Sie auch die "ursprüngliche" Legende bei, vorzugsweise irgendwo links. Wieder eine subtile Hilfe bei der mentalen Zuordnung (bitte folgen Sie nicht meinem Beispiel in der Box-Legende, da die Farben dort nicht wirklich in einer vernünftigen Reihenfolge sind).

Damit. Dies ist die Übersicht der Daten. Was tun mit dem Ausgraben von Details? Ich bin ein Fan von kleinen Vielfachen . Wir sind Musterfindungsmaschinen und brauchen nur ein wenig Hilfe. Ich würde das "große" Diagramm am Anfang des relevanten Dokuments einfügen und dann die Form mit den relevanten Daten wiederholen . mit Kommentaren. So etwas vielleicht:

Ein Beispiel für die Verwendung kleiner Vielfacher ist Pathline:

... ein Visualisierungstool für die vergleichende funktionelle Genomik, das die gleichzeitige Analyse von drei Arten biologischer Daten unterstützt.

Da Sie - und das zu Recht - über die Wahrhaftigkeit der Diagrammlinien in einem Streudiagramm besorgt sind, können Sie die Linien abschwächen, um nur einen Vorschlag zu machen. Zum Beispiel, indem jeder Datenpunkt zu einem "Bahnhof" oder einem Volltreffer gemacht wird. somit:

Graustufen

Dies funktioniert auch in Graustufen. Sie können dies natürlich mit Scotts Vorschlägen verschiedener Formen kombinieren.

Scott hat die Grundidee der Graustufen behandelt, und Sie können dies weiterführen, um auch die kleinen Vielfachen zu verwenden. Er hat die allgemeine Idee behandelt: Sie haben Form, Richtung, Dichte, Strich, Kontrast und Platzierung.

Was tun, wenn sich die Striche gemäß Ihren Bildern 2, 4, 5 wahnsinnig überlappen?

Zum Beispiel dies, Farbe und Graustufen:

Schlussfolgern. Die wichtigste Regel ist, keine zweidimensionalen 3D-Daten zu erstellen ( ich werde kommen und in Ihre Mailbox kacken ).

Was denkst du solltest du tun? Ich denke, Sie sollten sich für Farbe entscheiden, aber sie mit Bedacht einsetzen. Ich denke, Sie sollten - sagen wir - zwei verschiedene Darstellungen machen und dann weiterhin kleine Vielfache um den Text verwenden.

Erwähnenswert ist auch, dass sehr kluge Leute Schwierigkeiten hatten und Lösungen für komplexe Visualisierungen gefunden haben. Hier finden Sie eine Liste digitaler Tools , die möglicherweise nützlich sind. Zeichnen Sie Ihre Daten ein; generieren zahlreiche Versionen.

Lassen Sie mich wissen, wenn ich vergessen habe, etwas anzusprechen.