Visualizzare cose con i dati 

 Alessio @jenkin27 Cimarelli 

 #SOD14 - Bologna, 30 marzo 2014 

Dati


Sono entità misurabili con un significato relativo al contesto in cui si presentano o vengono raccontate.


Per comprenderli e manipolarli è necessario rappresentarli!



Numeri e collezioni di numeri, unità di misura, relazioni... e quindi logica formale, matematica, statistica...

 Immagini 

Tutti gli uomini tendono per natura al sapere. Lo segnala il loro amore per le sensazioni, amate per se stesse, indipendentemente dall'utilità, preferita tra tutte la vista, non solo in vista dell'azione, ma anche senza intenzione pratica. Il motivo è che, mostrando la molteplicità delle differenze, la vista fa acquisire più delle altre sensazioni [nuove] conoscenze.

 Aristotele, Metafisica, Incipit (IV secolo a.C.) 

 Grafica e geometria 

Spessore del bordo
Colore del bordo
Colore del riempimento
Trasparenza
Posizione del centro
Lunghezza del raggio
(lunghezza degli assi)
(angolo di rotazione)

Ogni elemento grafico è univocamente definito da un certo numero di parametri

 Visualizzare i dati 



 Dati in una mano, immagini nell'altra 

 Dati rappresentati da numeri, 
 parametri grafici misurati con numeri 


 La chiave sta nel connettere  opportunamente i dati ai parametri degli  elementi da visualizzare 

Data-Driven Documents


HTML & SVG
+
CSS
+
Javascript

 Generare e manipolare pagine web in base a  un dataset, definendo la connessione tra dati  e attributi degli elementi XML 

Grafici base


Dati di lavoro



http://dtnj.it/datavizlabsod14

Grafico di dispersione

È il più semplice per evidenziare una dipendenza tra due variabili (correlazione). Almeno una deve possedere un ordinamento intrinseco.

I dati sono legati alle coordinate (x,y) dei punti.

Grafico di dispersione


Grafico a linee

Il più usato per mostrare gli andamenti nel tempo. Utile quando si sa quale variabile è dipendente e quale indipendente (ordine intrinseco).

Uguale al grafico a dispersione, ma i punti sono collegati da linee e non si possono scambiare gli assi. 

Grafico a linee


Istogramma

Quando si vogliono confrontare i valori di una variabile che non hanno una relazione reciproca tra loro (variabile indipendente non ordinata) è preferibile utilizzare un istogramma piuttosto che un grafico a punti o a linee.

I dati sono legati all'altezza delle barre.


Grafico a barre orizzontali

Questa variante è molto utile se si hanno molte etichette lunghe da mostrare. Si adatta anche meglio allo sviluppo verticale delle pagine web.

I dati sono legati alla lunghezza delle barre.

Grafico a barre


Torte e ciambelle

Da usare solo per mostrare dati che sommati insieme rappresentano un totale (e presi singolarmente rappresentano tutte le parti del totale).

I dati sono legati all'angolo dei settori circolari.
Il raggio non conta!

Torte e ciambelle


La tabella

Contiene tutti i dati ed è molto compatta. Eventuali formattazioni delle celle possono aiutare la lettura.

Datawrapper

Datawrapper is a non-commercial, open source software, licensed under the MIT License.

Datawrapper was developed for ABZV, a journalism training organization affiliated to BDVZ (German Association of Newspaper Publishers).

Le reti

Una visualizzazione a rete è adatta per evidenziare rapporti reciproci (relazioni) tra oggetti.

Sono necessari due ingredienti:

  • i nodi, individuati da un id unico e caratterizzati da vari parametri;
  • i collegamenti, individuati da una coppia ordinata di nodi e caratterizzati a loro volta da vari parametri.

Le reti


Gephi...

Le mappe

La rappresentazione di dati geografici avviene in tre modalità differenti:


  • Punti - Luoghi geografici con specifiche coordinate (latitudine e longitudine)
  • Linee - Serie di punti collegati (strade, percorsi, …)
  • Perimetri - Poligoni che definiscono determinate aree (quartieri, comuni, province, regioni, nazioni, …)

I luoghi


Si mormora tra i bene informati che la Terra non sia piatta... ma viviamo comunque in due dimensioni!

Due dimensioni -> Due coordinate

Per identificare univocamente un punto su una superficie ci vogliono due numeri: latitudine e longitudine.

44°29'47.2" N | 11°20'45.1" E

Le choropleth


Quando i dati si riferiscono a territori estesi (province, regioni, nazioni), quindi a delle superfici, si possono codificare nei colori di riempimento.

Dato numerico -> Scala cromatica

Il magico mondo dei colori:

Un esempio: le slot machine

Nel 2013 lo Stato Italiano, attraverso l'AAMS, ha autorizzato 684 esercizi commerciali a installare slot machine e videolotteries.



Le slot a Bologna

La concentrazione delle slot in Italia

Google Fusion Tables

'na mezza ciofeca...


Vero verissimo, ma è semplice, gratuito e geocodifica senza grandi limiti (purché le coordinate si usino solo sulle Google Maps).


Le slot a Bologna

CartoDB

CartoDB is a cloud based mapping, analysis and visualization engine that lets users build spatial applications for both mobile and the web.


D3.js

D3.js is a JavaScript library for manipulating documents based on data. D3 helps you bring data to life using HTML, SVG and CSS. D3’s emphasis on web standards gives you the full capabilities of modern browsers without tying yourself to a proprietary framework, combining powerful visualization components and a data-driven approach to DOM manipulation.

Dal Ph.D. al New York Times


Mike Bostocks, insieme al Prof. Jeff Heer e a Vadim Ogievetsky, un altro studente, pubblica la libreria ProtoVis per visualizzazioni interattive durante il suo corso di dottorato (2009).

Nel 2011 i tre reimplementano tutto e nasce D3: proposta in un paper su un IEEE, è arrivata oggi alla versione 3.4.4, da sempre open-source.

Dall'ambiente accademico, Mike entra negli uffici della grande editoria internazionale.

 Selezionare e associare 

Il selettori sono quelli CSS, elementi e attributi sono quelli HTML e SVG così come definiti dal W3C.

d3.selectAll("p").style("font-size", "12px"); 
d3.selectAll("p").style("font-size", function() {
    return (Math.random() * 12) + "px";
});
d3.selectAll("p")
    .data([4, 8, 12, 16, 24, 36])
    .style("font-size", function(d) { return d + "px"; });

Creare, aggiornare, distruggere

Il cuore della libreria sta nella capacità di associare i nostri dati (tipicamente array) a elementi del DOM permettendo di accedere a quelli modificati, a quelli non ancora esistenti, a quelli non più utili.


var p = d3.select("body").selectAll("p")
    .data([4, 8, 12, 16, 24, 36])
    .enter().append("p")
    .style("font-size", function(d) { return d + "px"; })
    .text(function(d) { return "Sono grande " + d + "px"; });
p.data([36, 24, 16, 12, 8, 4])
 .style("font-size", function(d) { return d + "px"; });
p.data([16, 12, 8])
 .exit()
 .remove();

Associazione per chiave

Il metodo data() associa i dati agli elementi del DOM. Può farlo per indice, ma anche per chiave.

var sizes = [
  { id: "a", size: 12},
  { id: "b", size: 16},
  { id: "c", size: 24}
];
var p = d3.select("body").selectAll("p") .data(sizes) .enter().append("p") .style("font-size", function(d) { return d.size + "px"; }) .text(function(d) { return "Sono " + d.id + " e sono grande " + d.size + "px"; });

Associazione per chiave (2)

Il metodo data() associa i dati agli elementi del DOM. Può farlo per indice, ma anche per chiave.
var newSizes = [
  { id: "b", size: 6}, // era { id: "a", size: 6},
  { id: "c", size: 8}, // era { id: "b", size: 8},
  { id: "d", size: 12} // era { id: "c", size: 12}
];p.data(newSizes, function(d) { return d.id; })
  .style("font-size", function(d) { return d.size + "px"; })
  .text(function(d) {
    return "Sono sempre "+d.id+", ma ora sono grande "+d.size+"px";
  });p.enter().append("p")
  .style("font-size", function(d) { return d.size + "px"; })
  .text(function(d) {
    return "Sono " + d.id + " e sono grande " + d.size + "px";
  });p.exit().remove();

Nulla è istantaneo

La libreria è in grado di interpolare i valori della maggior parte degli attributi numerici definiti nell'HTML e soprattutto nell'SVG.

var p = d3.select("body").selectAll("p")
    .data([4, 8, 12, 16, 24, 36])
    .enter().append("p")
    .style("font-size", "0px")
    .text(function(d) { return "Sono grande " + d + "px"; });
p.transition()     .duration(750)     .delay(function(d, i) { return i * 10; })     .style("font-size", function(d) { return d + "px"; });

Il mondo è fatto a scale

Non basta associare una serie di dati a specifici elementi del DOM e modificarne direttamente gli attributi.

Il dominio dei nostri dati potrebbe non essere direttamente compatibile con l'intervallo in cui sono definiti i valori degli attributi.

Ho bisogno di funzioni di scala


Il mondo è fatto a scale (2)

I dati possono avere domini continui (numeri reali) o discreti (categorie).

Gli attributi degli elementi HTML o SVG sono sempre discreti (pixel!) e hanno un intervallo limitato (risoluzione dello schermo, codici esadecimali, ecc.).

Neanche a dirlo, D3 ha molti metodi per definire trasformazioni opportune dei dati, sia che si tratti di domini continui (scale lineari, a potenza, logaritmiche, quantizzate, temporali) o di domini discreti.

Metodi di base


Una volta selezionati gli elementi del DOM, la libreria offre metodi per crearli / distruggerli, riordinarli, modificare / animare i loro attributi, associarvi eventi, applicarvi funzioni.

Tutto ruota attorno a d3.selectAll([selettore]).


E il chaining fornisce un'interfaccia semplice e pulita!

Metodi di base (2)


D3 non è una libreria per la manipolazione di dataset, ma include una serie completa di metodi utili per gestire e manipolare gli array.

Ha tutto ciò che serve per recuperare dati da sorgenti remote: XMLHttpRequest rulez!

È in grado di effettuare il parsing dei più comuni formati per lo scambio di dati: csv, tsv e volendo *sv (oltre al json e formati basati su di esso, ovviamente).

Metodi di base (3)

L'accoppiata HTML5 + CSS3 è graficamente molto potente, ma non può essere versatile quanto un'applicazione XML dedicata alla grafica vettoriale.
D3 nasce con il pieno supporto alle specifiche dell'SVG e con molti metodi per la generazione e la manipolazione di oggetti come linee, archi, curve di Bézier, simboli, ecc.

Layouts

Il cuore della libreria agisce a un livello molto basso: dati, elementi, attributi.

Ma ci sono visualizzazioni che richiedono specifiche manipolazioni dei dati e calcoli per la determinazione dell'aspetto grafico dei vari elementi (torte, barre raggruppate, grafi, alberi, clustering, gerarchie, ecc.).

La componente d3.layouts()  ha metodi che implementano numerosi algoritmi utili.

Geo


Dalla versione 3.0 la parte di manipolazione di dati geografici si è sviluppata enormemente.

Il metodo d3.geo() permette di lavorare con le proiezioni, visualizzare e manipolare elementi espressi in coordinate geografiche, applicare trasformazioni alle geometrie.

Plugins


Come ogni libreria javascript che si rispetti, anche D3 può essere arricchita da plugin dedicati.

Quelli ufficiali sono si trovano nel repository
https://github.com/d3/d3-plugins.


Basato su D3

La libreria ha raggiunto un tale successo che ormai esistono molti progetti D3-based.

  • DC.js - Grandi dataset e dashboard composite
  • NVD3.js - Grafici riutilizzabili
  • d3.chart - Framework per costruire grafici riutilizzabili
  • Rickshaw - Toolkit grafico per javascript
  • D3+Three.js - Data viz in 3 dimensioni!
  • Datawrapper - Grafici interattivi in 4 passi
  • Raw - Viz complesse per designer
  • d3js4enyo - Mio porting su framework Enyo.js (appena cominciato...)

Bastano ~2000 esempi?





Senza dimenticare il sito ufficiale e la documentazione...

RAW

The missing link between spreadsheets and vector graphics.


Grazie #SOD!

Alessio Cimarelli
@jenkin27

www.dataninja.it

Newsletter
http://newsletter.dataninja.it/lists/

Q&A
http://www.dataninja.it/qa/

Data Visualization Lab - #SOD14 - Bologna - 30 marzo 2014

By Dataninja srls

Data Visualization Lab - #SOD14 - Bologna - 30 marzo 2014

"Visualizzare cose con i dati" - Mini corso sulla data visualization nell'ambito del secondo raduno nazionale di Spaghetti Open Data insieme a Density Design: le basi della grafica web data-driven, grafici base con Datawrapper, reti con Gephi, mappe con CartoDB e Google Fusion Tables, grafici interattivi con D3js.

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