Методы визуализации данных

Выбор правильного метода визуализации данных трудно переоценить. Доказано, что визуальная информация воспринимается в сотни раз быстрее, чем при чтении. В современном мире, где темп жизни с каждым годом становится все быстрее, становится критически важным максимально сократить время на получение новой информации без потери смысла. В данном разделе работы будут рассматриваться возможные виды визуализации данных на географической карте.

Сервис агрегации данных предусматривает визуализацию данных на карте. Дело в том, что сообщения из социальных сетей могут содержать в себе специальные метки, которые означают географическое положение на планете. Такие метки называются геотеги[17]. Они могут проставляться как пользователем вручную, так и автоматически устройством, с которого совершен вход в социальную сеть. Это может быть и мобильный телефон при отправке сообщения, и при фотосъемке, и автоматическое определение местоположение по Wi-Fiсетям. Стоит отметить, что GPSнавигация на сегодняшний день достаточно точно определяет месторасположение устройств с точностью до 3 метров. Такой точности вполне достаточно для определения адреса или объекта, откуда производится отправка сообщения. Социальная сеть может соотносить координаты на карте и объекты из базы данных, например, ночные клубы, музеи, выставки, театры и кино. Это делается для более удобного восприятия информации о месте, где находился пользователь на момент публикации сообщения.

Что касается портала открытых данных, то там есть наборы данных, которые содержат в себе списки различных объектов. Это могут быть парки, скверы, кинотеатры, магазины, аптеки, маршруты патрулирования машин эвакуации. Каждый из объектов содержит в себе такие же метки о географическом месторасположении. Более того, для определенных наборов данных, чья площадь достаточно большая, может указываться не точка координат, а целый полигон. Полигон представляет собой массив координат, последовательно упорядоченных против часовой стрелки. Это сделано для того, что в некоторых случаях используется технология рендеринга изображения с помощью видеокарт, где такая последовательность является строго определенной.

В итоге мы имеем информацию об объектах из открытых данных и месторасположение, где был сделан пост в социальной сети. Такую информацию очень удобно анализировать не в текстовом виде, а на карте. Если рассматривать вопрос в общем, то спектр задач с географическими картами постоянно расширяется. Уже давно стали обыденностью сервисы по визуализации пробок, по построению маршрутов, по поиску такси в реальном времени. Именно поэтому развиваются новые технологии инфографики и карт. Существуют несколько типов визуализации точек на карте. К первому виду можно отнести обычную метку. Метка может быть в виде точки, маркера или любого другого изображения, определенного разработчиком. Это самый простой вид визуализации, поскольку не требует никаких специальных программных требований, так как представляет собой только лишь пару координат. Ко второму виду можно отнести линию на карте. Самый простой вариант — это отрезок, который характеризуется двумя точками, а в общем случае — массив точек, соединенных последовательно. На карте такой тип широко распространен в интернете. Его можно встретить на картах маршрутов, на картах пробок. Карты, которые поддерживают панорамный вид, выделяют линиями те участки дорог, на которых есть снятые панорамы. К третьему виду относятся более сложные структуры, которые содержат в себе не только координаты точек, но и дополнительную информацию. На карте они могут быть изображены как круги с изменяемым радиусом. Иногда такой тип используется для визуализации населения городов, где радиус круга соотносится с числом жителей города. Такой вид хоть и считается распространенным, но все поставщики карт в интернете его поддерживают. Следующим видом визуализации данных на карте является тепловая карта. Изначально она использовалась только для обозначения температуры в какой-либо точке пространства, о чем свидетельствует ее название. Однако она получила применение и во многих других сферах деятельности, в том числе и на географических картах. С помощью нее, например можно наглядно показать неравномерную плотность населения планеты. Для обозначения различной плотности используется не ее координаты и не ширина линий, а цвет. Именно параметр цвета несет в себе дополнительную информацию, привязанную к координатам. Последним видом визуализации является граф. Ребра графа могут нести в себе дополнительную информацию об объекте описания. В дискретной математике эту величину называют весом ребра. На географических картах такой вид также нашел применение. Например, граф с весами может изобразить все аэропорта страны или мира, где вес ребра будет означать время перелета. В виду сложной программной реализации, а также неоднозначного формата входных данных, далеко не все существующие поставщики карт в интернете поддерживают такой формат визуализации.

Далее следует рассмотреть, какие поставщики карт бывают. Существует несколько решений, которые являются наиболее популярными среди пользователей карт в интернете. Ими являются Google Maps, Яндекс. Карты и Open Street Map[7][32][15]. У каждого решения есть свои достоинства и свои недостатки. Начнем с карт от Google, поскольку они является самыми распространенными в мире в виду своей огромной аудитории. Карты впервые появились в 2005 году, поэтому имеют наибольший опыт среди всех остальных рассмотренных вариантов. Корпорация Googleуделяет пристальное внимание мелочам на своих картах и каждый год старается улучшить качество своего сервиса. Помимо визуализации схемы и вида со спутника, в этих картах доступны построение маршрутов, размещение фотографий в привязке к месторасположению, панорамные виды и многое другое. К тому же GoogleMaps предложила пользователям возможность пройтись по улицам городов в виде функции «Просмотр улиц» (GoogleStreetView). В настоящее время выполнена съемка большинства крупных и средних по размеру городов мира, а также некоторые достопримечательности. Далее рассмотрим Яндекс.Карты. Во многом они повторяют функционал карт от Google, поскольку почти всегда выступали в роли «догоняющих». Тем не менее, все элементы сервиса выполнены качественно, а в надежности работы не уступают своим конкурентам. В России существует ряд сервисов, которые завязаны на картах от Яндекс и используют его как основную технологию бизнеса. К ним относятся в основном транспортные компании и таксопарки. На них также существует возможность просматривать панорамы улиц, добавлять фотографии с привязкой к геолокации. Более того, кому-то даже больше нравятся смотреть карты от Яндекс, которые показывают загруженность дорог в больших городах, чем на картах конкурентов. Затем идут карты OpenStreetMap. Основной чертой этих карт является использование только свободного программного обеспечения, а также весь проект выполнен как проект с открытым исходным кодом. Поскольку он был основан некоммерческой организацией, его целью никогда не было получение прибыли. Главной идеей этого проекта стало свободный доступ каждого пользователя в интернете к достоверной карте мира, так как не существет организации, которая бы контролировала бы ее содержание и активность пользователей. На этих картах также имеется возможность просмотра карты мира, рельефа со спутников, панорам улиц. Тем не менее, скорость работы сервиса оставляет желать лучшего. Это можно понять, поскольку хостинг серверов оплачивается, в том числе и за счет добровольцев, кто не равнодушен к идее свободного программного обеспечения. Это влияет и на разработку собственных сервисов на их основе. В лицензии сказано, что запрещается использование карт в качестве основы для коммерческого продукта, и это невозможно без разрешения правообладателя. Однако не это является препятствием для разработки новых сервисов, а отсутствие механизма расширения базового функционала. Любые изменения должны быть отражены в исходном коде OpenStreetMap, после тщательного рассмотрения заявок, которые выполняются месяцами, к тому же их могут отклонить. Именно поэтому они не используются в качестве средства визуализации нестандартной информации на картах в интернете. Далее в работе этот сервис не будет рассматриваться.

Сравнивая оставшихся поставщиков картографических сервисов можно выявить и различия. В основном они кроются в программном интерфейсе сервиса. Для разработчиков дают одинаковые точки расширения карт путем подключения своих или сторонних плагинов, однако некоторый функционал доступен только для владельцев платного доступа к картам. Таким образом, для пользователя не будет никакой разницы, посмотрит от на те или иные карты, но для разработчика, как для поставщика сервиса, стоимость будет разной. В основном стоимость будет складываться из числа запросов в сутки; если определенный порог был превышен, за каждый следующий запрос будет взиматься плата. Это распространенная практика ведения бизнеса в виде предоставления программного обеспечения как сервиса. Величина этого порога регулирует характер бесплатного использования. Если порог будет низкий, то приложение можно будет использовать лишь в ознакомительных целях. Если порог будет выше, то он прекрасно подойдет для небольших сервисов с небольшим количеством пользователей. Наконец, если порог будет высоким, то такой подход подойдет и среднему, и малому бизнесу, однако плата будет взиматься с крупных предприятий. Проанализировав ценовую политику Googleи Яндекс, можно сказать, что Яндекс допускает большее число бесплатных запросов, нежели его конкурент. Из этого можно сделать вывод, что именно это карты лучше всего подойдут для сервиса агрегации открытых данных и данных из социальных сетей с последующей визуализацией в виде веб сервиса.

Рассмотрев основные способы визуализации данных на карте, можно сделать вывод, что для задачи сервиса агрегации данных лучше всего подходит метод построения тепловых карт. Он отвечает следующим условиям: этот метод сохраняет информацию о географическом месторасположении, что крайне важно, когда пользователи имеют дело с геотэгами. Также метод тепловых карт показывает плотность сообщений на карте. Это достигается за счет градации цветов, которые передают плотность активности в той или иной точке карты. Где активности нет, там цвет не выделяется, показывается только карта. Там где активность есть низкая, там используется спокойные зеленные оттенки. По мере роста активности цвет будет постепенно меняться к агрессивному красному, что покажет максимальную концентрацию активности на карте. Здесь стоит отметить, почему не подходит метод агрегации в виде кружков. Во-первых, размер круга должен зависеть от степени активности пользователей в социальных сетях. Однако это можно достичь только за счет схлопывания нескольких точек в одну, вследствие чего теряется точность данных о месторасположении. К тому же на карте будет показываться только одна точка вместо площади, как будет на самом деле. Более того, смотря на карту, невозможно сразу сказать, где находится максимальная активность пользователей, поскольку размер круга легко спутать, если они похожи. К тому же возможна ситуация, когда можно просто не заметить круг большей площади где-нибудь в другом месте карты. С тепловой картой такая ситуация почти невозможна, так как цвет воспринимается однозначно, и сразу можно сказать, где место максимального скопления активности пользователей социальных сетей.

GoogleMapsиЯндекс.Карты поддерживают возможность отображения тепловых карт[7][32]. В первом случае такой тип карт поддерживается корпорацией официально. Это значит, что Googleне только гарантирует стабильную работу сервиса при использовании тепловых карт, но и поддержку по любым вопросам, связанным с ними. К тому же это говорит о том, что они были тщательно протестированы. Однако доступ к ним имеется только у владельцев платного доступа. Другая ситуация обстоит у Яндекса. Они еще не добавили тепловую карту как базовый функционал сервиса, однако разработчики-энтузиасты опубликовали свободное расширение для их построения. Таким образом, тепловые карты можно строить путем добавления стороннего плагина, который поставляется бесплатно. Недостатком такого способа является тот факт, что разработчики пользуется им на условиях «как есть» и не могут претендовать на поддержку в случае возникновения проблем или вопросов. Тем не менее, это расширение хорошо себя показало, и было рекомендовано Яндексом к использованию. Таким образом, выбор технологии остановился на использовании Яндекс. Карт и визуализацией с помощью тепловых карт, поскольку этот вид является наиболее релевантным данной работе.