Карта потока - Flow map

Карта Чарльза Джозефа Минара 1812 Французское вторжение в Россию.

А карта потока это тип тематическая карта который использует линейный символы представлять движение. Таким образом, его можно рассматривать как гибрид карта и схема. 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 линейная сеть, 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 пропорциональная размер, включая картограммы (изменение области области), и пропорциональные точечные символы.

История

Карта пред-железнодорожных грузоперевозок в Ирландии 1838 года, одна из первых тематических карт с использованием пропорциональных символов.

Самой ранней из известных карт, визуально представляющих объем потока, были две карты инженера Генри Друри Харнесса, опубликованные в 1838 году как часть отчета о потенциал для строительства железной дороги в Ирландии, показывающий объем грузопотока по дороге и каналу.[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 вопросов среди своих картографические фигурки. Среди них - его карта 1869 г. Французское вторжение в Россию в 1812-1813 гг., который был назван «лучшей статистической графикой из когда-либо созданных».[5][6] Многие карты Minard используют дизайнерские приемы, которые еще предстоит усовершенствовать, даже в век компьютерной графики.

В 80-е годы Уолдо Тоблер проведены эксперименты по созданию карты потоков на компьютере.[7][8] Ранние компьютерные карты не соответствовали стандартам Minard, но Географическая информационная система (ГИС) и графическое программное обеспечение улучшила способность создавать карты потоков.

Явления потока

С 1830-х годов было создано множество карт потоков, показывающих движение во многих формах. В соответствии с Эдуард Имхоф карта потока может отображать несколько различных аспектов движущихся явлений и сетей, по которым они движутся; он перечислил следующее:[9]:94–95

  • Пункт отправления и пункт назначения: "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 движения: «сколько перемещается? Количество перемещаемого предмета меняется постепенно (постепенно) или поэтапно?» Это будет неотрицательный переменная отношения, например 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 отображается стрелкой. S[11]
  • Скорость потока: "С какой скоростью или за сколько времени что-то перемещается?" 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 человеческая география включают: миграция, путешествовать, Международная торговля, логистика, коммунальные службы (вода, канализация, электричество, телекоммуникации) и трафик, среди прочего. Другие относятся к Физическая география: ручей, ветер, миграция диких животных, так далее.

Типы потоковых карт

Карта исходных и конечных потоков всех маршрутов коммерческих пассажирских авиакомпаний по состоянию на 2014 год. Более яркий желтый цвет означает более высокую плотность воздушных маршрутов.

Вариативность схем потоков в предметной области и относительная важность аспектов потока Имхофа привели к ряду дизайнерских стратегий. В диссертации 1987 года Мэри Паркс определила несколько различных типов карт потоков:[12] который часто цитировался, 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 первичная 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. Парки отличились радиальный карты (исходящие из одного пункта отправления или назначения) из сеть карты (соединяющие ряд узлов), но это разница в географическом узоре; 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 автоматической генерации линий обычно были прямыми,[8] но недавние алгоритмы оказались успешными при создании изогнутых линий.[14]

Карта распространения

Чарльз Джозеф Минар Карта Французское вино экспорт для 1864 года, ранний пример карты распределения.

Примером этого типа является сбалансированная ориентация на узлы отправления и назначения, маршруты перемещения между ними (обычно очень обобщенные) и объем потока. Наиболее распространенный пример, восходящий к Minard, - это карта, показывающая судоходство между набором узловых регионов или портовых городов вдоль общих морские пути. 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 составлении линий разнесения, чтобы они разделялись с надлежащей шириной и под плавными углами изгиба. Вычислительные эксперименты показали возможность их автоматического создания,[1] но сегодня большинство из них нарисовано полу-вручную с помощью ГИС и графического программного обеспечения.[11]

Карта сетевого маршрута

Типовая схема транзитная карта представляет собой простую форму карты сетевых маршрутов с упором на обобщенные транзитные маршруты

Этот тип карты потока первоначально восходит к карте Harness Ирландии.[3] Он больше фокусируется на маршрутах сети, чем на ее исходных / конечных узлах. Маршруты могут быть точными или обобщенными (как во многих карты общественного транспорта ), и может или не может представлять количество или скорость потока. Типичный пример - это карта дорожного движения.

Карта непрерывного / массового расхода

Карта океанских течений 1943 года, построенная с использованием метода линий тока. Обратите внимание на использование цвета для различения горячего и холодного токов.

Не все потоки происходят по линейным сетям; двух- и трехмерные массы также могут течь, особенно вода (например, океаническое течение ) и воздух (ветер ). Их движение можно смоделировать как векторное поле, в котором величину и направление движения можно было измерить в любой точке пространства.[9]:149 В приведенном выше списке Имхофа карта, которая визуализирует это, часто называется карта массового расхода или же карта непрерывного потока,[15] фокусируется на направлении и скорости потока, в то время как другие аспекты, такие как пункт отправления / назначения и маршрут движения, в значительной степени не имеют значения.

В 1688 году Эдмунд Галлей нанес на карту пассаты с использованием набора коротких отрезков линий, ориентированных по направлению воздушного потока.[4]:69 В начале 20 века карты погоды, эта техника была переработана в колючки ветра, сложные символы, используемые для обозначения скорости и направления ветра. Единичные векторы и ручейки были предложены в качестве общего термина для точечных потоковых символов, но ни один из них не получил широкого распространения.[16] Их можно легко создать с помощью компьютерных алгоритмов, особенно с использованием растр Данные ГИС или данные точек выборки (например, метеостанции).[17] Этот подход больше похож на символы точки пропорциональности чем типичная карта потока.

Другой вариант визуализации векторных полей - рисование рационализирует, которые соединяют точки, которые перетекают друг в друга; это обычно используется для обозначения океанских течений с начала 19 века.[4]:82 Среди Tobler's Компьютерные алгоритмы 1981 года были моделями векторных полей для генерации «полосовых линий», и последующая работа улучшила результаты.[7][16]

Масштабирование веса

Наиболее распространенный метод визуализации количества или скорости потока - использование визуальная переменная размера, в частности веса лески (обычно измеряется в точки или миллиметры). Тем не менее, размер гораздо более интуитивно понятен для общей суммы, поэтому другие визуальные переменные (например, цветовой оттенок или же значение цвета ) также можно рассматривать как скорость. Следующие ниже методы определения веса линий очень похожи на методы масштабирования для карты пропорциональных символов.[11]

Самый распространенный метод - вычислить вес данной линии. ш прямо пропорционально стоимости суммы v, исходя из произвольно выбранного веса ш0 для выбранного базового значения v0 (часто, но не обязательно минимальное значение):

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 наивысшим и наименьшим значениями (обычно более 25: 1, хотя это зависит от географии проточной сети и конструкции), итоговая карта может быть проблематичной, с подавляющим большинством толстые линии и почти невидимые тонкие линии. Альтернативой в этом случае является установка минимального и максимального веса (шМаксимум и шмин) и выполнить линейную интерполяцию между ними, хотя это исключает возможность интуитивно судить о весовых соотношениях:

Третья альтернатива - просто использовать порядковые веса (толстый, средний, тонкий и т. Д.) Для представления порядковой переменной или количественной переменной, которая была классифицирована (часто называемая диапазон оценок в контексте). 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 карта пропорциональных символов.

Другие типы блок-схем

Основная статья: Схема
Некартографическая карта потока, показывающая относительные проценты сердечного выброса, доставленного в основные системы органов.

Помимо потоковых карт в картография есть несколько других методов визуализации негеографического потока:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ 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. Дои:10.1109 / INFVIS.2005.1532150.
  2. ^ Робинсон, Артур Х. (декабрь 1955 г.). "Карты Генри Друри Харнесса 1837 года". Географический журнал. 121 (4): 440–450. Дои:10.2307/1791753. JSTOR  1791753.
  3. ^ а б Гриффит, Ричард Джон; Ремень безопасности, Генри Друри (1838). Атлас к второму отчету железнодорожных комиссаров. Ирландия.
  4. ^ а б c Робинсон, Артур Х. (1982). Раннее тематическое картографирование в истории картографии. Издательство Чикагского университета. С. 147–154.
  5. ^ Тафт, Эдвард (2006). Красивое доказательство. Графика Press.
  6. ^ Джейкобс, Фрэнк. «Карта Минарда» - лучший статистический график из когда-либо созданных."". Big Think. Получено 13 ноября 2020.
  7. ^ а б Тоблер, Уолдо Р. (январь 1981 г.). «Модель географического движения». Географический анализ. 13 (1): 1–20. Дои:10.1111 / j.1538-4632.1981.tb00711.x.
  8. ^ а б Тоблер, Уолдо Р. (1987). «Эксперименты по картографированию миграции на компьютере». Американский картограф. 14 (2): 155–163. Дои:10.1559/152304087783875273.
  9. ^ а б Имхоф, Эдуард (1972). Thematische Kartographie. Берлин: Де Грюйтер.
  10. ^ Робинсон, Артур Х., Элементы картографии, 2-е издание, Нью-Йорк: Wiley, 1960.
  11. ^ а б c d Dent, Borden D .; Торгусон, Джеффри С .; Ходлер, Томас В. (2009). Картография: тематический дизайн карты (6-е изд.). Макгроу-Хилл. С. 188–201.
  12. ^ 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 диссертация на степень магистра.
  13. ^ Дженни, Бернхард; Стивен, Дэниел М .; Мюленхаус, Ян; Marston, Brook E .; Шарма, Ритеш; Чжан, Евгений; Дженни, Хелен (2018). «Принципы проектирования потоковых карт происхождения-назначения». Картография и географическая информатика. 45 (1): 62–75. Дои:10.1080/15230406.2016.1262280.
  14. ^ 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. Дои:10.1080/13658816.2017.1307378.
  15. ^ 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.
  16. ^ а б Turk, G .; Бэнкс, Д. (август 1996 г.). «Оптимизированное размещение с учетом изображения». SIGGRAPH '96: Материалы 23-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам: 453–460. Дои:10.1145/237170.237285.
  17. ^ Lavin, S.J .; Червены, Р. (1987). «Отображение плотности единичного вектора». Картографический журнал. 24 (2): 131–141. Дои:10.1179 / caj.1987.24.2.131.


внешняя ссылка