Mapa de calor

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Un mapa de calor es una representación  gráfica de datos, donde los valores individuales en una tabla se muestran usando colores [1] . El término "mapa de calor" fue acuñado originalmente y registrado oficialmente por el desarrollador de software Cormac Kinney 1991. Usó el término para describir una pantalla 2D que mostraba información del mercado financiero en tiempo real [2] .

Se utilizan sistemas de codificación de colores jerárquicos similares en imágenes fractales y otros sistemas de representación de datos. El término "mapa de calor" también se denomina a veces cartogramas .

Historial de creación

La base del mapa de calor, la idea de colorear una tabla de datos, tiene más de cien años. Un ejemplo se puede encontrar en el atlas estadístico de la población de París de Toussaint Loy, publicado en 1873, donde la frecuencia de aparición de características (nacionalidad, profesión, edad, etc.) en 20 distritos de París se muestra por intensidad de color [ 1] .

Para hacer que la estructura de datos sea más explícita, los investigadores reorganizaron las columnas y filas de las matrices coloreadas de varias maneras. Sneath en 1957 demostró los resultados del análisis de conglomerados colocando columnas con valores similares una al lado de la otra. Jacques Bertin usó una representación similar para mostrar datos que seguían la escala de Guttmann . La idea de conectar la agrupación jerárquica en forma de árboles con las filas y columnas de una tabla se originó con Robert Ling en 1973. Ling, utilizando las sobreimpresiones de caracteres de la impresora, generó varios tonos de gris, un carácter de un píxel de ancho. Leland Wilkinson en 1994 desarrolló el primer programa (SYSTAT) para mostrar mapas de calor agrupados con gráficos en color de alta resolución [1] .

La búsqueda de la forma óptima de reorganizar el contenido de las matrices continúa incluso ahora, por ejemplo, la descomposición SVD da muy buenos resultados [1] .

Tipos de mapas de calor y aplicaciones

Los mapas de calor web se utilizan como herramientas para el análisis web . Muestran las áreas más visitadas de una página web [3] [4] .

Los mapas de calor biológicos se usan comúnmente en biología molecular y medicina para representar datos sobre la expresión de múltiples genes en diferentes muestras, como de diferentes pacientes o bajo diferentes condiciones del mismo paciente. Normalmente, un mapa de calor biológico se organiza como una tabla, en la que el color del cuadrado muestra el nivel de expresión, y las columnas y filas son diferentes genes o muestras, cuya organización jerárquica se puede representar como un árbol en los márgenes. de la mesa [5] . Además, los mapas de calor se utilizan para visualizar datos sobre la organización tridimensional de la cromatina, obtenidos por métodos de fijación de la conformación de los cromosomas [6] .

Un diagrama de mosaico  es un mapa de calor en mosaico para representar datos que tienen dos o más variables.

Uso de colores

Hay muchos esquemas de color diferentes con sus propias ventajas y desventajas que se utilizan en los mapas de calor. Se suelen utilizar mapas de calor con una gran cantidad de colores (arcoíris), ya que las personas son capaces de distinguir entre una mayor cantidad de tonalidades de color diferentes que entre grises de diferentes intensidades. Esto le permite analizar y notar más detalles en la imagen. Sin embargo, no se recomienda utilizar una amplia variedad de colores por las siguientes razones [7] [8] [9] [10] :

• Los esquemas de color ampliamente utilizados (como el jet, que es el predeterminado en muchos programas de visualización de datos) son demasiado brillantes para mostrarse correctamente en blanco y negro o impresos. Además, en tales combinaciones de colores, las áreas amarillas y azules son más visibles, lo que distrae al observador de lo principal.
• Una pequeña diferencia entre los colores nos hace ver degradados que en realidad no existen, lo que hace que los degradados reales sean menos visibles. De esta manera, los esquemas de colores iridiscentes ocultan los detalles en lugar de hacerlos más evidentes.

Independientemente de la elección del esquema de color, debe adjuntar una leyenda de color que explique el significado de los colores o describirlos en el texto adjunto.

Se utilizan varios esquemas de color, consistentes y divergentes [11] .

Software

Los siguientes son ejemplos de software utilizado para crear mapas de calor.

• PermutMatrix  es un banco de trabajo diseñado para la exploración gráfica de conjuntos de datos numéricos. Ofrece un conjunto de métodos para la reorganización óptima de filas y columnas de tablas [12] .
• NeoVision Hypersystems es un programa de la firma fundada por Cormac Kinney y financiada por Intel y Deutsche Bank . Los mapas de calor describen datos y cálculos financieros en tiempo real producidos por más de 50 000 usuarios [13] .
• R  es un software libre para computación y trazado estadístico, contiene varias funciones para construir mapas de calor (heatmap) [2] .
• Matplotlib , seaborn , plotly y otras bibliotecas de Python contienen herramientas para crear mapas de calor [14] [15] [16] .
• Gnuplot  es un software multiplataforma gratuito que puede generar mapas de calor 2D y 3D [7] .
• La aplicación de hoja de cálculo Google Docs incluye una herramienta de mapa de calor, pero está diseñada solo para datos de países [17] .
• Esquema de color cubehelix de Dave Green, diseñado para convertir a blanco y negro sin perder información [8] .
• Qlucore  es un programa bioinformático para el análisis de datos de expresión génica, que incluye la construcción de mapas de calor [18] .
• El programa Gamecast de ESPN para partidos de fútbol utiliza mapas de calor para mostrar las zonas del campo donde se encontraban los jugadores durante el partido [19] .
• El visualizador de tablas GENE-E incluye una herramienta para mostrar mapas de calor [20] .
• Morpheus  es un servicio web para visualización de matrices y análisis de datos tabulares [21] .
• Se puede usar Microsoft Excel para generar mapas de calor usando un diagrama de superficie [22] . Pero por defecto, la gama de colores no es adecuada para un mapa de calor, los colores se pueden editar para crear mapas de calor convenientes e intuitivos.
• Sightsmap (o mapa de calor "turismo") crea un mapa de calor de la popularidad de las atracciones [23] . Para ello se toman fotos de la web de Panoramio, que asigna a cada foto sus coordenadas geográficas, y se dibuja un mapa de calor en Google Maps por la cantidad de fotos en un determinado punto geográfico. Por ejemplo, zonas amarillas: muchas imágenes (y turistas, respectivamente), áreas grises: ninguna imagen.
• MeV (Visor de experimentos múltiples)
• UDAV (Universal Data Array Visualizer) utilizando la biblioteca MathGL [24] .

Ejemplos de mapas de calor

• Mapa de calor geográfico de la salinidad del océano, utilizando una paleta de arcoíris

• Formación de nieve sobre un lago: el radar meteorológico generalmente se muestra como mapas de calor.

• Un cartograma de mapa de calor que muestra los resultados de las elecciones por municipio

• La voz humana se visualiza mediante un espectrograma; Mapa de calor que muestra el valor STFT

• Una combinación de un gráfico de imagen de superficie y un mapa de calor, donde la altura de la superficie indica la amplitud de la función y el color indica el ángulo de fase

• Mapa de calor de los precios de los inmuebles residenciales en Moscú [25] .

Alternativas

Para mostrar datos 3D en un espacio 2D, se pueden usar otras herramientas gráficas como tercera variable, además del color.

Gráfico de burbujas

La tercera dimensión es el área o tamaño de un círculo [26] .

Histograma

En un histograma, los valores de las variables se representan como alturas de barra. Se pueden obtener dimensiones adicionales agregando nuevos grupos de datos [27] .

Notas

1. ↑ 1 2 3 4 Leland Wilkinson y Michael Friendly. La historia del mapa de calor de cúmulos  //  The American Statistician. - 2009. - Mayo. Archivado desde el original el 1 de abril de 2017.
2. ↑ 1 2 Buscar "Oficina de Marcas y Patentes de los Estados Unidos, número de registro 75263259" 1993-09-01 . Consultado el 22 de mayo de 2014. Archivado desde el original el 4 de abril de 2013. (indefinido)
3. ↑ Yulia Kriuchkova. Herramientas de analítica web para el análisis de la usabilidad del sitio web . interfaces _ habrahabr.ru (25 de junio de 2011). Consultado el 11 de abril de 2017. Archivado desde el original el 11 de abril de 2017. (indefinido)
4. ↑ Sala de Sharon Hurley. Mapa de calor: 7 casos de estudio para entenderlos y usarlos . Huevo loco (2016). Consultado el 7 de abril de 2018. Archivado desde el original el 8 de abril de 2018. (indefinido)
5. ↑ Nayoung Kim, Herin Park, Ningning He, Hyeon Young Lee y Sukjoon Yoon. QCanvas: una herramienta avanzada para la agrupación de datos y la visualización de datos genómicos . https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ . Informe de genómica (31 de diciembre de 2012). (indefinido)
6. ↑ Nynke L. van Berkum, Erez Lieberman-Aiden, Louise Williams, Maxim Imakaev, Andreas Gnirke. Hi-C: un método para estudiar la arquitectura tridimensional de los genomas  // Revista de experimentos visualizados: JoVE. — 2010-05-06. - Asunto. 39 . — ISSN 1940-087X . doi : 10.3791 /1869 . Archivado desde el original el 6 de abril de 2018.
7. ↑ 1 2 Borland, D. y Taylor, MR (2007). Mapa de colores del arco iris (todavía) considerado nocivo. Aplicaciones y gráficos por computadora del IEEE, 27(2), 14-17. Sociedad de Computación IEEE. Obtenido de https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17388198 Archivado el 20 de junio de 2017 en Wayback Machine .
8. ↑ 1 2 How NOT to Lie with Visualization Archivado el 9 de enero de 2014 en Wayback Machine  - Bernice E. Rogowitz y Lloyd A. Treinish - IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY
9. ↑ Mark Harrower1 y Cynthia A. Brewer - ColorBrewer.org: una herramienta en línea para seleccionar esquemas de color para mapas Archivado el 10 de mayo de 2013. , El diario cartográfico vol. 40 núm. 1 págs. 27 a 37 de junio de 2003
10. ↑ Green, DA, 2011, 'Un esquema de color para la visualización de imágenes de intensidad astronómica', Bulletin of the Astronomical Society of India, 39, 289 Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine . Esquema de color 'cubehelix' de Dave Green. Archivado el 14 de abril de 2021 en Wayback Machine .
11. ↑ Elegir los colores de la paleta . Consultado el 21 de abril de 2018. Archivado desde el original el 13 de abril de 2018. (indefinido)
12. ↑ Caraux, Gilles; Pinloche S. (2005). "PermutMatrix: un entorno gráfico para organizar los perfiles de expresión génica en un orden lineal óptimo" . bioinformática. 7 21: 1280-1281.
13. ↑ Sansoni, Silvia (17 de mayo de 1999). "Artículo de la revista Forbes sobre NeoVision Heatmaps" Archivado el 11 de febrero de 2017 en Wayback Machine .
14. ↑ seaborn.heatmap — documentación de seaborn 0.8.1 . seaborn.pydata.org. Consultado el 6 de abril de 2018. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2018. (indefinido)
15. ↑ Explorando normalizaciones: documentación de Matplotlib 2.2.2 . matplotlib.org. Consultado el 6 de abril de 2018. Archivado desde el original el 7 de abril de 2018. (indefinido)
16. ↑ Mapas de calor . plot.ly. Consultado el 6 de abril de 2018. Archivado desde el original el 7 de abril de 2018. (indefinido)
17. ↑ Crear un mapa de calor - Ayuda de Fusion Tables  . soporte.google.com. Consultado el 7 de abril de 2018. Archivado desde el original el 4 de julio de 2019.
18. ↑ Expresión génica | Qlucore  (inglés) . www.qlucore.com. Consultado el 7 de abril de 2018. Archivado desde el original el 8 de abril de 2018.
19. ↑ El año en los mapas de calor de la MLB , ESPN.com . Archivado desde el original el 8 de abril de 2018. Consultado el 7 de abril de 2018.
20. ↑ GENE-  E . software.broadinstitute.org. Consultado el 7 de abril de 2018. Archivado desde el original el 3 de enero de 2019.
21. ↑ Bobin Mi, Guohui Liu, Wu Zhou, Huijuan Lv, Yi Liu. Identificación de genes y vías en la sinovia de mujeres con artrosis mediante análisis bioinformático  // Molecular Medicine Reports. - Marzo 2018. - Vol. 17 , núm. 3 . - S. 4467-4473 . — ISSN 1791-3004 . -doi : 10.3892 / mmr.2018.8429 . Archivado desde el original el 8 de abril de 2018.
22. ↑ Mapas de calor en Excel  , Excel University (  29 de octubre de 2014). Archivado desde el original el 26 de octubre de 2017. Consultado el 7 de abril de 2018.
23. ↑ Mapa de vista . Mapa de vista. Consultado el 7 de abril de 2018. Archivado desde el original el 6 de abril de 2018. (indefinido)
24. ↑ Ejemplos de gráficos disponibles en la biblioteca MathGL . Consultado el 19 de enero de 2021. Archivado desde el original el 11 de junio de 2018. (indefinido)
25. ↑ "Mapa de calor de precios inmobiliarios" Archivado el 30 de noviembre de 2018 en Wayback Machine . Apartamentos-casas.rf
26. ↑ Ben Starr. Cómo diseñar gráficos de burbujas . rostro.co . visage.co (5 de febrero de 2015). Consultado el 26 de abril de 2017. Archivado desde el original el 25 de noviembre de 2018. (indefinido)
27. ↑ Serguéi Kokorin. Gráfico de barras y caja con bigote en los dedos . habrahabr.ru, visualización de datos . habrahabr.ru (22 de septiembre de 2015). Consultado el 26 de abril de 2017. Archivado desde el original el 27 de abril de 2017. (indefinido)

Véase también

• Diagrama de Chekanovsky