Тепловая карта

Теплокарта, полученная на основе микрочиповых данных, отражающих уровни экспрессии генов в некоторых условиях

Тепловая карта (англ. heatmap) — графическое представление данных, где индивидуальные значения в таблице отображаются при помощи цвета[1]. Термин «heatmap» изначально был придуман и официально зарегистрирован как товарный знак разработчиком программного обеспечения Кормаком Кинни[англ.] в 1991 году. Он использовал этот термин, чтобы описать 2D-дисплей, изображающий в режиме реального времени информацию финансового рынка[2].

Подобные системы иерархичной кодировки цветов используются в изображениях фракталов и других системах представления данных. Термином «теплокарта» также иногда называют картограммы.

История создания

Окрашенная матрица из статистического атласа населения Парижа Т. Луа. Цвета от белого через жёлтый и голубой к красному показывают плотность населения с различными характеристиками в районах Парижа

Основе тепловой карты — идее окрашивания таблицы с данными — больше ста лет. Пример можно найти в статистическом атласе населения Парижа Туссена Луа, изданном в 1873 году, где интенсивностью цвета показаны частоты встречаемости характеристик (национальность, профессия, возраст и т. п.) в 20 районах Парижа[1].

Чтобы сделать структуру данных более явной, исследователи переставляли различным образом столбцы и строки окрашенных матриц. Снит в 1957 продемонстрировал результаты кластерного анализа, размещая колонки с похожими значениями рядом друг с другом. Жак Бертэн использовал аналогичное представление для отображения данных, которые соответствовали шкале Гуттмана. Идея соединения иерархической кластеризации в виде деревьев со строкам и столбцам таблицы возникла у Роберта Линга в 1973 году. Линг, используя надпечатки символов принтера, изображал различные оттенки серого, один символ шириной в один пиксель. Леланд Уилкинсон в 1994 году разработал первую программу (SYSTAT) для изображения кластерных тепловых карт с цветной графикой высокого разрешения[1].

Поиски оптимального способа перестановки содержимого матриц продолжаются и сейчас, например, SVD-разложение дает очень хорошие результаты[1].

Виды тепловых карт и применение

Веб-тепловые карты используются как инструменты для веб-аналитики. Они показывают наиболее посещаемые области веб-страницы[3][4].

Биологические тепловые карты обычно используются в молекулярной биологии и медицине для представления данных по экспрессии множества генов в различных образцах, полученных, например, от разных пациентов или в разных условиях от одного пациента. Обычно биологическая тепловая карта организована в виде таблицы, в которой цвет квадрата показывает уровень экспрессии, а столбцы и строки различные гены или образцы, иерархическая организация которых может быть изображена в виде дерева на полях таблицы[5]. Также теплокарты применяются для визуализации данных о трехмерной организации хроматина, полученных методами фиксации конформации хромосом[6].

Мозаичный график[англ.] — это мозаичная теплокарта для представления данных, имеющих две или более переменных.

Использование цветов

Существует множество различных цветовых схем со своими недостатками и преимуществами, которые используются в теплокартах. Часто используются теплокарты с большим количеством цветов (радужные), так как люди способны различать большее число разнообразных оттенков цвета, нежели различать серый разной интенсивности. Это позволяет разбирать и замечать больше деталей изображения. Тем не менее, не рекомендуется использовать большое разнообразие цветов по следующим причинам[7][8][9][10]:

  • Широко распространенные цветовые схемы (например, jet, которая используется по умолчанию во многих программах для визуализации данных) слишком яркие для того, чтобы корректно отобразить их в черно-белом спектре или печати. Также на таких цветовых схемах желтые и голубые области более заметны, что отвлекает наблюдателя от главного.
  • Маленькая разница между цветами заставляет нас видеть градиенты, которых на самом деле нет, что делает реальные градиенты менее заметными. Тем самым радужные цветовые схемы скрывают детали, а не делают их более явными.

Вне зависимости от выбора цветовой схемы, следует прилагать цветовую легенду, объясняющую значение цветов, либо описывать их в сопутствующем тексте.

Используются различные цветовые схемы, последовательные и расходящиеся[11].

Программное обеспечение

Теплокарта, построенная программой Gnuplot

Ниже перечислены примеры ПО, используемого для построения теплокарт.

  • PermutMatrix — рабочая среда, предназначенная для графического исследования наборов числовых данных. Предлагает набор методов для оптимальной реорганизации строк и столбцов таблиц[12].
  • NeoVision Hypersystems — программа фирмы, основанной Кормаком Кинни, и финансируемой Intel и Deutsche Bank. Тепловые карты описывают в режиме реального времени финансовые данные и расчеты, производимые более чем 50000 пользователями[13].
  • R — бесплатное программное обеспечение для статистических вычислений и построения графиков, содержит несколько функций для построения тепловых карт (heatmap)[2].
  • Мatplotlib, seaborn, plotly и другие библиотеки языка Python содержат инструменты для построения теплокарт[14][15][16].
  • Gnuplot — свободное кроссплатформенное ПО, с помощью которого можно строить как 2D, так и 3D тепловые карты[7].
  • Приложение для работы с электронными таблицами Google Docs включает в себя инструмент «Тепловая карта», но он разработан только для данных по странам[17].
  • Цветовая схема Дэйва Грина cubehelix, предназначенная для перевода в черно-белое изображение без потери информативности[8].
  • Qlucore — биоинформатическая программа для анализа данных экспрессии генов, включает в себя построение теплокарт[18].
  • Программа ESPN Gamecast для футбольных игр использует теплокарты, чтобы показать области поля, где находились игроки во время игры[19].
  • Визуализатор таблиц GENE-E включает в том числе инструмент для изображения теплокарт[20].
  • Morpheus — веб-сервис для визуализации матриц и анализа табличных данных[21].
  • Microsoft Excel можно использовать для получения теплокарт, применяя диаграмму поверхности[22]. Но по умолчанию диапазон цветов не подходит для теплокарты, цвета могут быть отредактированы для создания удобных и интуитивно понятных тепловых карт.
  • Sightsmap (или теплокарта «туристичности») строит теплокарту популярности достопримечательностей[23]. Для этого берутся фотографии с сайта Panoramio, который приписывает каждой фотографии её географические координаты, и рисуется теплокарта на Google Maps по количеству фотографий в определённой географической точке. Например, жёлтые зоны — много снимков (и туристов соответственно), серые зоны — нет снимков.
  • MeV (Multiple Experiment Viewer)
  • UDAV (Universal Data Array Visualizator) использующий библиотеку MathGL[24].

Примеры теплокарт

  • Географическая теплокарта солености океана, с использованием радужной палитры
    Географическая теплокарта солености океана, с использованием радужной палитры
  • Формирование снега над озером — метеорологический радиолокатор, как правило, показываются в виде теплокарт.
    Формирование снега над озером — метеорологический радиолокатор, как правило, показываются в виде теплокарт.
  • Картограмма в виде теплокарты, показывающая результаты выборов по муниципалитетам
    Картограмма в виде теплокарты, показывающая результаты выборов по муниципалитетам
  • Голос человека визуализирован спектрограммой; Теплокарта показывает величину STFT
    Голос человека визуализирован спектрограммой; Теплокарта показывает величину STFT
  • Сочетание графика изображения поверхности и теплокарты, где высота поверхности показывает амплитуду функции, а цвет — фазовый угол
    Сочетание графика изображения поверхности и теплокарты, где высота поверхности показывает амплитуду функции, а цвет — фазовый угол
  • Тепловая карта цен на жилую недвижимость в Москве[25].
    Тепловая карта цен на жилую недвижимость в Москве[25].

Альтернативы

Для отображения трехмерных данных в двумерном пространстве в качестве третьей переменной можно использовать не только цвет, но и другие графические средства.

Пузырьковая диаграмма

В качестве третьего измерения используется площадь или размер круга[26].

Гистограмма

В гистограмме значения переменных представлены в виде высоты столбцов. Дополнительные измерения можно получить, добавив новые группы данных[27].

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 Leland Wilkinson and Michael Friendly. The History of the Cluster Heat Map (англ.) // The American Statistician. — 2009. — May. Архивировано 1 апреля 2017 года.
  2. ↑ 1 2 Search «United States Patent and Trademark Office, registration #75263259» 1993-09-01. Дата обращения: 22 мая 2014. Архивировано 4 апреля 2013 года.
  3. ↑ Юлия Крючкова. Инструменты веб-аналитики для анализа юзабилити сайта. Интерфейсы. habrahabr.ru (25 июня 2011). Дата обращения: 11 апреля 2017. Архивировано 11 апреля 2017 года.
  4. ↑ Sharon Hurley Hall. Heat Map: 7 Case Studies for Understand and Using Them. Crazyegg (2016). Дата обращения: 7 апреля 2018. Архивировано 8 апреля 2018 года.
  5. ↑ Nayoung Kim, Herin Park, Ningning He, Hyeon Young Lee, and Sukjoon Yoon. QCanvas: An Advanced Tool for Data Clustering and Visualization of Genomics Data. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/. Genomics Inform (31 декабря 2012).
  6. ↑ Nynke L. van Berkum, Erez Lieberman-Aiden, Louise Williams, Maxim Imakaev, Andreas Gnirke. Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes // Journal of Visualized Experiments : JoVE. — 2010-05-06. — Вып. 39. — ISSN 1940-087X. — doi:10.3791/1869. Архивировано 6 апреля 2018 года.
  7. ↑ 1 2 Borland, D., & Taylor, M. R. (2007). Rainbow Color Map (Still) Considered Harmful. IEEE Computer Graphics and Applications, 27(2), 14-17. IEEE Computer Society. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17388198 Архивная копия от 20 июня 2017 на Wayback Machine
  8. ↑ 1 2 How NOT to Lie with Visualization Архивная копия от 9 января 2014 на Wayback Machine — Bernice E. Rogowitz and Lloyd A. Treinish — IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY
  9. ↑ Mark Harrower1and Cynthia A. Brewer — ColorBrewer.org: An Online Tool for Selecting Colour Schemes for Maps Архивировано 10 мая 2013 года., The Cartographic Journal Vol. 40 No. 1 pp. 27-37 June 2003
  10. ↑ Green, D. A., 2011, `A colour scheme for the display of astronomical intensity images', Bulletin of the Astronomical Society of India, 39, 289 Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine. Dave Green’s `cubehelix' colour scheme Архивная копия от 14 апреля 2021 на Wayback Machine
  11. ↑ Choosing color palettes. Дата обращения: 21 апреля 2018. Архивировано 13 апреля 2018 года.
  12. ↑ Caraux, Gilles; Pinloche S. (2005). «PermutMatrix: a graphical environment to arrange gene expression profiles in optimal linear order». Bioinformatics. 7 21: 1280—1281.
  13. ↑ Sansoni, Silvia (1999-05-17). «Forbes Magazine Article on NeoVision Heatmaps» Архивная копия от 11 февраля 2017 на Wayback Machine
  14. ↑ seaborn.heatmap — seaborn 0.8.1 documentation. seaborn.pydata.org. Дата обращения: 6 апреля 2018. Архивировано 26 марта 2018 года.
  15. ↑ Exploring normalizations — Matplotlib 2.2.2 documentation. matplotlib.org. Дата обращения: 6 апреля 2018. Архивировано 7 апреля 2018 года.
  16. ↑ Heatmaps. plot.ly. Дата обращения: 6 апреля 2018. Архивировано 7 апреля 2018 года.
  17. ↑ Create a heatmap - Fusion Tables Help (англ.). support.google.com. Дата обращения: 7 апреля 2018. Архивировано 4 июля 2019 года.
  18. ↑ Gene expression | Qlucore (англ.). www.qlucore.com. Дата обращения: 7 апреля 2018. Архивировано 8 апреля 2018 года.
  19. ↑ "The year in MLB heat maps". ESPN.com. Архивировано 8 апреля 2018. Дата обращения: 7 апреля 2018.
  20. ↑ GENE-E (англ.). software.broadinstitute.org. Дата обращения: 7 апреля 2018. Архивировано 3 января 2019 года.
  21. ↑ Bobin Mi, Guohui Liu, Wu Zhou, Huijuan Lv, Yi Liu. Identification of genes and pathways in the synovia of women with osteoarthritis by bioinformatics analysis // Molecular Medicine Reports. — March 2018. — Т. 17, вып. 3. — С. 4467—4473. — ISSN 1791-3004. — doi:10.3892/mmr.2018.8429. Архивировано 8 апреля 2018 года.
  22. ↑ "Heat Maps in Excel". Excel University (англ.). 2014-10-29. Архивировано 26 октября 2017. Дата обращения: 7 апреля 2018.
  23. ↑ Sightsmap. Sightsmap. Дата обращения: 7 апреля 2018. Архивировано 6 апреля 2018 года.
  24. ↑ Примеры графиков доступных в библиотеке MathGL. Дата обращения: 19 января 2021. Архивировано 11 июня 2018 года.
  25. ↑ «Тепловая карта цен на недвижимость» Архивная копия от 6 февраля 2023 на Wayback Machine Квартиры-домики.рф
  26. ↑ Ben Starr. How to design bubble charts. visage.co. visage.co (5 февраля 2015). Дата обращения: 26 апреля 2017. Архивировано 25 ноября 2018 года.
  27. ↑ Сергей Кокорин. Гистограмма и ящик с усами на пальцах. habrahabr.ru, визуализация данных. habrahabr.ru (22 сентября 2015). Дата обращения: 26 апреля 2017. Архивировано 27 апреля 2017 года.

См. также

Read other articles:

Worsbrough Bridge Athletic F.C.

Association football club in England Football clubWorsbrough Bridge AthleticFull nameWorsbrough Bridge Athletic Football ClubNickname(s)The BriggersFounded1923GroundPark Road, WorsbroughCapacity2,000 (175 seated)[1]ChairmanMark BoothManagerLee MorrisLeagueNorthern Counties East League Division One2022–23Northern Counties East League Division One, 15th of 20WebsiteClub website Home colours Worsbrough Bridge Athletic Football Club is a football club based in Worsbrough, Barnsley, Sout...

 

 

EA Sports FC

EA Sports FCLogo EA Sports FCAliranOlahragaSepak bolaSimulasiPengembangEA VancouverEA RomaniaEA MobileEA SpearheadPenerbitEA SportsPelantarAndroid, iOS, iPadOS, Microsoft Windows, Nintendo Switch, PlayStation 4, PlayStation 5, Xbox One, Xbox Series X/STerbitan pertamaEA Sports FC Online22 September 2023Terbitan terakhirEA Sports FC 2429 September 2023 EA Sports FC adalah waralaba video game sepak bola yang dikembangkan oleh EA Vancouver dan EA Romania dan diterbitkan oleh EA Sports. Ini berfu...

 

 

5-HT4 receptor

Protein-coding gene in the species Homo sapiens HTR4IdentifiersAliasesHTR4, 5-HT4, 5-HT4R, 5-HT4 receptor, 5-hydroxytryptamine receptor 4External IDsOMIM: 602164 MGI: 109246 HomoloGene: 20243 GeneCards: HTR4 Gene location (Human)Chr.Chromosome 5 (human)[1]Band5q32Start148,451,032 bp[1]End148,677,235 bp[1]Gene location (Mouse)Chr.Chromosome 18 (mouse)[2]Band18|18 E1Start62,457,275 bp[2]End62,629,648 bp[2]RNA expression patternBgeeHumanMouse ...

Marginal (manga)

Japanese manga series MarginalCover of the first volume of Marginal as published by Shogakukanマージナル(Maajinaru)GenreScience fiction, Yaoi MangaWritten byMoto HagioPublished byShogakukanMagazinePetit FlowerOriginal run1985 – 1987Volumes5 Marginal (Japanese: マージナル, Hepburn: Maajinaru) is a Japanese science fiction manga written and illustrated by Moto Hagio, and serialised in Petit Flower between 1985 and 1987.[1] It is a gender-reversed take on science fi...

 

 

Konya Ethnography Museum

Ethnographic museum in Konya, TurkeyKonya Ethnography MuseumKonya Etnografya MüzesiLocation within TurkeyEstablished6 December 1975; 48 years ago (1975-12-06)LocationSahip Ata St., Konya, TurkeyCoordinates37°52′00″N 32°29′29″E / 37.86667°N 32.49139°E / 37.86667; 32.49139TypeEthnographic museum A 16th-century carpet from Mevlana lodge A carpet from Eşrefoğlu Mosque Konya Ethnography Museum (Turkish: Konya Etnografya Müzesi) is an ethnog...

 

 

Sik District

District of Malaysia in KedahSik District District of MalaysiaDaerah SikOther transcription(s) • Jawiسيك‎ • Chinese锡县 • Tamilசிக் SealLocation of Sik District in KedahSik DistrictLocation of Sik District in MalaysiaCoordinates: 5°50′N 100°45′E / 5.833°N 100.750°E / 5.833; 100.750Country MalaysiaState KedahSeatSikLocal area government(s)Sik District CouncilGovernment • District o...

Bang One

Logo Bang One. BangOne merupakan maskot dari stasiun televisi swasta, tvOne. Pertama kali tampil pada tanggal 4 Maret 2008.[1] Hingga saat ini karakter ini telah mengisi rubrik Kabar BangOne yang diselipkan pada setiap program berita tvOne. Selain itu, BangOne juga telah dipercaya untuk memiliki program acara sendiri yakni BangOne Show yang ditayangkan pada akhir pekan. Latar belakang Karakter kartun ini pertama kali diciptakan oleh tim kreatif dari gabungan karikaturis yang dipimpin ...

 

 

Juventus Football Club

Pour les articles homonymes, voir JFC. Juventus FC Généralités Nom complet Juventus Turin Football Club S.p.A. Surnoms La Vecchia Signora[1] (La Vieille Dame) I Bianconeri [2](Les Blanc et Noir)La Gobba (La Bossue)Zebre[3] Noms précédents Sport Club Juventus (1897-1900) Foot-Ball Club Juventus (1900-1936) Juventus (1936-1942) Juventus-Cisitalia (1942-1945) Fondation 1er novembre 1897 (126 ans) Statut professionnel Depuis 1929 Couleurs Blanc et Noir Stade Allianz Stadium (41 50...

 

 

コルク

この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。（このテンプレートの使い方）出典検索?: コルク – ニュース · 書籍 · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL（2017年4月） コルクを打ち抜いて作った瓶の栓 コルク（木栓、�...

List of institutions of higher education in Gujarat

Gujarat has both private and public universities, many of which are supported by the Government of India and the state government - Government of Gujarat. Apart from these there are private universities supported by various bodies and societies. Here is a list of research organisations and educational institutions of Gujarat. Universities Gujarat University in Ahmedabad is the largest university in Gujarat. Kala Bhavan, Maharaja Sayajirao University of Baroda Resource centre in Dhirubhai Amb...

 

 

约翰斯顿环礁

此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充。 (2021年5月6日)若您熟悉来源语言和主题，请协助参考外语维基百科扩充条目。请勿直接提交机械翻译，也不要翻译不可靠、低品质内容。依版权协议，译文需在编辑摘要注明来源，或于讨论页顶部标记{{Translated page}}标签。 约翰斯顿环礁Kalama Atoll 美國本土外小島嶼 Johnston Atoll 旗幟颂歌：《星條旗》The Star-Spangled Banner約翰斯頓環礁�...

 

 

David (Donatello)

Two sculptures by Donatello DavidDonatello, David, bronze, 1435–40, Florence, Bargello, detailArtistDonatelloYear1416 (marble)c. 1440s (bronze)SubjectDavidDimensions158 cm (62 in)LocationBargello Donatello, the bronze David (1440s?), Bargello Florence, h.158 cm David is the title of two statues of the biblical hero by the Italian Early Renaissance sculptor Donatello. They consist of an early work in marble of a clothed figure (1408–09), and a far more famous bronze fig...

Северный морской котик

Северный морской котик Самец Научная классификация Домен:ЭукариотыЦарство:ЖивотныеПодцарство:ЭуметазоиБез ранга:Двусторонне-симметричныеБез ранга:ВторичноротыеТип:ХордовыеПодтип:ПозвоночныеИнфратип:ЧелюстноротыеНадкласс:ЧетвероногиеКлада:АмниотыКлада:Синапси...

 

 

世界政區索引

此條目可能包含不适用或被曲解的引用资料，部分内容的准确性无法被证實。 (2023年1月5日)请协助校核其中的错误以改善这篇条目。详情请参见条目的讨论页。 各国相关 主題列表 索引 国内生产总值 石油储量 国防预算 武装部队（军事） 官方语言 人口統計 人口密度 生育率 出生率 死亡率 自杀率 谋杀率 失业率 储蓄率 识字率 出口额 进口额 煤产量 发电量 监禁率 死刑 国债 ...

 

 

Daftar anggota Dewan Perwakilan Daerah Republik Indonesia 2014–2019

Berikut adalah Daftar Anggota Dewan Perwakilan Daerah periode 2014-2019, ditampilkan berdasarkan provinsi yang diwakilinya.[1] Aceh SumatraUtara SumatraBarat Riau KepRiau Bengkulu Sumatera Selatan Lampung Kep. BangkaBelitung Jambi Banten Jakarta JawaBarat JawaTengah Yogyakarta JawaTimur KalimantanBarat KalimantanTengah KalimantanUtara KalimantanTimur KalimantanSelatan SulawesiBarat SulawesiTengah Gorontalo SulawesiUtara SulawesiSelatan SulawesiTenggara Bali Nusa TenggaraBarat Nusa Ten...

Canadian Joint Operations Command

One of two unified command of the Canadian Armed Forces CJOC redirects here. For the former radio station, see CJOC (AM). Canadian Joint Operations CommandCommandement des opérations interarmées du Canada (French)Badge of CJOCActive2012–presentCountryCanadaTypeCommand headquartersSize6 regional joint task forcesPart ofCanadian Armed ForcesMotto(s)Unanimi cum ratione (Latin for 'united in purpose')EngagementsMilitary intervention against ISILWebsitecanada.ca/en/department...

 

 

Francesc Macià

Francesc Macià Fonctions Président de la généralité de Catalogne (en fonction dès le 17 avril 1931) 14 décembre 1932 – 25 décembre 1933(1 an et 11 jours) Prédécesseur Josep de Vilamala (avant les décrets de Nueva Planta) Successeur Lluís Companys Biographie Date de naissance 21 octobre 1859 Lieu de naissance Vilanova i la Geltrú, Catalogne (Espagne) Date de décès 25 décembre 1933 (à 74 ans) Lieu de décès Barcelone, Catalogne (Espagne) Nationalité Espagnol...

 

 

Giovanni Verga

Giovanni VergaLahir(1840-09-02)2 September 1840Catania, Sicily, Italy1Meninggal27 Januari 1922(1922-01-27) (umur 81)Catania, Sicily, ItalyPekerjaanWriterKebangsaanItalianAliran sastraRealism Halaman artikel ini diterjemahkan, sebagian atau seluruhnya, dari halaman di (Tolong cantumkan kode bahasa Wiki sumber terjemahan) yang berjudul (Tolong cantumkan nama artikel sumber terjemahan). Lihat pula [{{localurle:{{{1}}}:|oldid=&action=history}} sejarah suntingan halaman aslinya] untu...

Élections constituantes de 1946 dans l'Aube

1945 1946 (2) Élections constituantes de 1946 dans l'Aube le 2 juin 1946 Type d’élection Élection législative Postes à élire 4 députés Corps électoral et résultats Population 235 237 Inscrits 140 727 Votants 115 960   82,40 %  1,9 Votes exprimés 114 370 modifier - modifier le code - voir Wikidata  Les élections constituantes françaises de juin 1946 se déroulent le 2 juin. Mode de Scrutin Les Députés sont élus selon le système...

 

 

1970 German Grand Prix

1970 German Grand Prix Race detailsDate August 2, 1970Official name XXXII Großer Preis von DeutschlandLocation HockenheimringCourse Permanent racing facilityCourse length 6.790 km (4.219[1] miles)Distance 50 laps, 339.5 km (210.9 miles)Pole positionDriver Jacky Ickx FerrariTime 1:59.5Fastest lapDriver Jacky Ickx FerrariTime 2:00.5PodiumFirst Jochen Rindt Lotus-FordSecond Jacky Ickx FerrariThird Denny Hulme McLaren-Ford Lap leaders Motor car race The 1970 German Grand Prix was a Formu...