Методы графического представления данных

Введение
Графика представляет собой не только фотографии и видеоролики, графические объекты несут в себе большой запас информации, чем текст, и поэтому, как только информационные системы стали способны обрабатывать графическую информацию она стала одним из основных методов представления данных.
Развитие графического программного обеспечения способствовало создание целого ряда подходов и методов компьютерной обработки графической информации (трассировка лучей, фрактальная геометрия, конструктивная геометрия сплошных тел и др.), позволивших разработать целый ряд интересных графических программных средств различного назначения, как для векторных, так и для растровых дисплейных систем.
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что графики являются самой эффективной формой представления данных с точки зрения их восприятия. Они делают статистические сведения наглядными, более понятными и интересными. Часто графики используются и вне связи с таблицей. С помощью графиков достигается наглядность характеристики структуры, динамики, взаимосвязи явлений, их сравнения. Графики позволяют мгновенно охарактеризовать и осмыслить совокупность показателей - выявить наиболее типичные соотношения и связи этих показателей, определить тенденции развития, охарактеризовать структуру, степень выполнения плана, оценить графическое размещение объектов. Этим объясняется широкое применение графиков для пропаганды статистической информации, характеризующей результаты развития различных сфер национальной экономики и социальных отношений. Графические изображения статистических данных прочно вошли в обиход современных средств оформления научных работ как орудие статистического анализа и наглядного обобщения результатов статистического исследования.
-1715135-1355090Цель работы изучение и графического данных из цели выявлены задачи рассмотреть графических и представление форматы данных методы представления проанализировать обработки информации работы из четырех заключения списка литературы
Цель работы изучение и графического данных из цели выявлены задачи рассмотреть графических и представление форматы данных методы представления проанализировать обработки информации работы из четырех заключения списка литературы
Цель данной работы – изучение методов и особенностей графического представления данных.
Исходя из поставленной цели, были выявлены следующие задачи работы:
рассмотреть понятие графических данных и их представление;
выделить форматы графических данных;
охарактеризовать методы графического представления данных;
проанализировать технологии обработки графической информации.
Структура работы состоит из введения, четырех параграфов, заключения и списка использованной литературы.
-1715135-1355090Графические понятие их Графические – сведения в схем изображений диаграмм Графическая является визуальной информации ней рисунки плакаты географические развертки и д состоит точек линий выполнены тушью фломастером бумаге классной и д информация том и может представлена аналоговой дискретной При представлении величина бесконечное значений ее изменяются При представлении величина конечное значений ее изменяется Преобразование информации аналоговой в производится пространственной Пространственную можно с изображения мозаики разбивается отдельные фрагменты причем фрагменту значение цвета есть цвета кодирования зависит двух Оно выше меньше точки соответственно количество составляет
Графические понятие их Графические – сведения в схем изображений диаграмм Графическая является визуальной информации ней рисунки плакаты географические развертки и д состоит точек линий выполнены тушью фломастером бумаге классной и д информация том и может представлена аналоговой дискретной При представлении величина бесконечное значений ее изменяются При представлении величина конечное значений ее изменяется Преобразование информации аналоговой в производится пространственной Пространственную можно с изображения мозаики разбивается отдельные фрагменты причем фрагменту значение цвета есть цвета кодирования зависит двух Оно выше меньше точки соответственно количество составляет
Графические данные: понятие и их представление
Графические данные – это сведения, представленные в виде схем, эскизов, изображений, графиков, диаграмм, символов.
Графическая информация является разновидностью визуальной (зрительной) информации. К ней относятся: рисунки, гравюры, плакаты, схемы, географические карты, развертки, эскизы и т.д. Она состоит из точек, штрихов, линий, которые выполнены карандашом, тушью, мелом, фломастером на бумаге, картоне, классной доске и т.д.
Любая информация, в том числе и графическая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме.
При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно.
При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно. Преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную производится путем пространственной дискретизации.
Пространственную дискретизацию можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета.
Качество кодирования изображения зависит от двух параметров. Оно тем выше:
чем меньше размер точки и соответственно большее количество точек составляет изображение;
-1715135-1355090чем количество то большее возможных точки используется информация экране представляется виде изображения формируется определенного строк в очередь определенное точек изображения разрешающей монитора точек которых складывается больше способность больше строк и в тем качество В персональных обычно три разрешающие экрана × 1600 1200 1920 1080 В случае - изображение градаций цвета точка может одно двух – черная или белая есть хранения состояния 1 Цветные формируются соответствии двоичным цвета точки в Они иметь глубину которая количеством используемым кодирования точки распространенными глубины являются 16 или бита цвет рассматривать возможное точки количество отображаемых экране может вычислено формуле = * где I глубина Цветное на монитора за смешивания базовых красного и Такая модель RGB моделью
чем количество то большее возможных точки используется информация экране представляется виде изображения формируется определенного строк в очередь определенное точек изображения разрешающей монитора точек которых складывается больше способность больше строк и в тем качество В персональных обычно три разрешающие экрана × 1600 1200 1920 1080 В случае - изображение градаций цвета точка может одно двух – черная или белая есть хранения состояния 1 Цветные формируются соответствии двоичным цвета точки в Они иметь глубину которая количеством используемым кодирования точки распространенными глубины являются 16 или бита цвет рассматривать возможное точки количество отображаемых экране может вычислено формуле = * где I глубина Цветное на монитора за смешивания базовых красного и Такая модель RGB моделью
чем большее количество цветов, то есть большее количество возможных состояний точки изображения, используется.
Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые в свою очередь содержат определенное количество точек.
Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В современных персональных компьютерах обычно используются три основные разрешающие способности экрана: 1280×768, 1600×1200 и 1920×1080 точки.
В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) каждая точка экрана может иметь одно из двух состояний – «черная» или «белая», то есть для хранения ее состояния необходим 1 бит.
Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопамяти. Они могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле:
N = 2*I, где (1)
I – глубина цвета.
Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB-моделью.
-1715135-1355090Для богатой цветов цветам быть различные Форматы данных и графические делятся растровые векторные компьютерной применяют меньшей три форматов для изображений формата файлов для приложений существует возникает сохранения для их Однако форматы стандартными целого предметных Форматы файлов способ информации файле векторный также хранения используемый сжатия применяется растровых файлов как имеют большой Существуют алгоритмы причем различных изображения применять типы сжатия таблице приведена характеристика используемых форматов
Для богатой цветов цветам быть различные Форматы данных и графические делятся растровые векторные компьютерной применяют меньшей три форматов для изображений формата файлов для приложений существует возникает сохранения для их Однако форматы стандартными целого предметных Форматы файлов способ информации файле векторный также хранения используемый сжатия применяется растровых файлов как имеют большой Существуют алгоритмы причем различных изображения применять типы сжатия таблице приведена характеристика используемых форматов
Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности.
Форматы графических данных
Как и изображения, графические форматы делятся на растровые и векторные. В компьютерной графике применяют, по меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений.
Единого формата графических файлов, пригодного для всех приложений, не существует, поэтому возникает проблема сохранения изображений для последующей их обработки. Однако некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.
Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый, векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют достаточно большой объем.
Существуют различные алгоритмы сжатия, причем для различных типов изображения целесообразно применять подходящие типы алгоритмов сжатия. В таблице 1 приведена краткая характеристика часто используемых графических форматов.
-1715135-1355090Таблица Характеристика используемых форматов Тип информации сжатия форматы типа содержащие области закраски последовательность величин одинакового на величины и его BMP Рисунки диаграмм поиск в " TIFF Отсканированные иллюстрации на что глаз чувствителен изменению отдельных изображения гораздо замечает цвета глубине 24 компьютер воспроизведение 16 различных тогда человек ли различить Крайне различать WMF CGM др растровые GIF и форматы векторного содержат рисунков виде простейших объектов файлах растровой запоминается каждого на поэтому файлы как большой памяти 2 форматы файлов Название Программы могут файлы Windows Большинство Windows Encasulated Большинство издательских и программ растровые   Drawing Format программы многие редакторы настольные системы Computer Metafile программ векторных САПР издательские
Таблица Характеристика используемых форматов Тип информации сжатия форматы типа содержащие области закраски последовательность величин одинакового на величины и его BMP Рисунки диаграмм поиск в " TIFF Отсканированные иллюстрации на что глаз чувствителен изменению отдельных изображения гораздо замечает цвета глубине 24 компьютер воспроизведение 16 различных тогда человек ли различить Крайне различать WMF CGM др растровые GIF и форматы векторного содержат рисунков виде простейших объектов файлах растровой запоминается каждого на поэтому файлы как большой памяти 2 форматы файлов Название Программы могут файлы Windows Большинство Windows Encasulated Большинство издательских и программ растровые   Drawing Format программы многие редакторы настольные системы Computer Metafile программ векторных САПР издательские
Таблица 1. Характеристика часто используемых графических форматов
Тип графической информации Алгоритм сжатия Графические форматы
Рисунки типа аппликации, содержащие большие области однотонной закраски. Заменяет последовательность повторяющихся величин (пикселей одинакового цвета) на две величины (пиксель и количество его повторений). BMP, PCX
Рисунки типа диаграмм Осуществляет поиск повторяющихся в рисунке "узоров". TIFF, GIF
Отсканированные фотографии, иллюстрации Основан на том, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости отдельных точек изображения, но гораздо хуже замечает изменение цвета. При глубине цвета 24 бита, компьютер обеспечивает воспроизведение более 16 млн. различных цветов, тогда как человек вряд ли способен различить. JPEG
Крайне важно различать векторные (WMF, DXF, CGM и др.) и растровые (TIFF, GIF, JPG и др.) форматы.
Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора простейших графических объектов. В файлах же растровой графики запоминается цвет каждого пикселя на рисунке, поэтому такие файлы занимают, как правило, большой объем памяти.
Таблица 2

. Векторные форматы графических файлов
Название формата Программы, которые могут открывать файлы
WMF( Windows MetaFile) Большинство приложений Windows.
EPS(Encasulated PostScript) Большинство настольных издательских систем и векторных программ, некоторые растровые программы.
 
DXF(Drawing Interchange Format) Все программы САПР, многие векторные редакторы, некоторые настольные издательские системы.
CGM(Computer Graphics Metafile ) Большинство программ редактирования векторных рисунков, САПР и издательские системы.
-1715135-1355090Таблица Растровые графических формата которые открывать BMP Device Bitmap программы которые растровую GIF Interchange Почти растровые большинство пакетов редакторы растровые TIFF Image Format растровых и издательских векторные поддерживающие объекты TrueVision Растровые IMG Research Bitmap настольные системы редакторы Windows Joint Experts Последние растровых векторные поддерживающие объекты образом особенностей графических имеет для хранения и обмена между приложениями форматов файлов выполнить помощью редакторов файлы форматов преобразовании можно желаемые Например преобразование цветного черно белый выбрать цветов сжатия либо качества большой и качество или маленький с низким изображения графического данных графического в и данных Графическое прежде позволяет контроль статистических так представленные графике более показывают неточности либо наличием наблюдения с изучаемого
Таблица Растровые графических формата которые открывать BMP Device Bitmap программы которые растровую GIF Interchange Почти растровые большинство пакетов редакторы растровые TIFF Image Format растровых и издательских векторные поддерживающие объекты TrueVision Растровые IMG Research Bitmap настольные системы редакторы Windows Joint Experts Последние растровых векторные поддерживающие объекты образом особенностей графических имеет для хранения и обмена между приложениями форматов файлов выполнить помощью редакторов файлы форматов преобразовании можно желаемые Например преобразование цветного черно белый выбрать цветов сжатия либо качества большой и качество или маленький с низким изображения графического данных графического в и данных Графическое прежде позволяет контроль статистических так представленные графике более показывают неточности либо наличием наблюдения с изучаемого
Таблица 3. Растровые форматы графических файлов
Название формата Программы, которые могут открывать файлы
BMP(Windows Device Independent Bitmap) Все программы Windows, которые используют растровую графику.
GIF(Graphic Interchange Format) Почти все растровые редакторы; большинство издательских пакетов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
TIFF(Tagged Image File Format) Большинство растровых редакторов и настольных издательских систем; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
TGA(TrueVision Targa) Растровые редакторы
IMG(Digital Research GEM Bitmap) Некоторые настольные издательские системы и редакторы изображений Windows
JPEG(Joint Photographic Experts Group) Последние версии растровых редакторов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
Таким образом, знание особенностей форматов графических файлов имеет значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.
Преобразование форматов графических файлов можно выполнить с помощью графических редакторов, воспринимающих файлы разных форматов.
При преобразовании файлов можно уточнить желаемые параметры. Например, выполнить преобразование из цветного в черно-белый формат, выбрать количество цветов, степень сжатия файла, либо фактор качества - большой файл и лучшее качество изображения, или же маленький файл с более низким качеством изображения.
Методы графического представления данных
Значение графического метода в анализе и обобщении данных велико. Графическое изображение, прежде всего, позволяет осуществить контроль достоверности статистических показателей, так как, представленные на графике, они более ярко показывают имеющиеся неточности, связанные либо с наличием ошибок наблюдения, либо с сущностью изучаемого явления.
-1715135-1355090С графического возможны закономерностей явления существующих Простое данных всегда возможность наличие зависимостей то время графическое способствует причинных в в установления гипотез затем разработке график это на статистические характеризуемые показателями с условных образов знаков образ это точек и с которых статистические Вспомогательными графика Поле – часть где графические Поле имеет размеры зависят его Пространственные графика в системы сеток координат для геометрических в графика как так полярные координат ориентиры для графического объекта его размеров масштабные системой шкал масштабными Экспликация состоит объяснения изображаемого название смыслового каждого применяемого графике
С графического возможны закономерностей явления существующих Простое данных всегда возможность наличие зависимостей то время графическое способствует причинных в в установления гипотез затем разработке график это на статистические характеризуемые показателями с условных образов знаков образ это точек и с которых статистические Вспомогательными графика Поле – часть где графические Поле имеет размеры зависят его Пространственные графика в системы сеток координат для геометрических в графика как так полярные координат ориентиры для графического объекта его размеров масштабные системой шкал масштабными Экспликация состоит объяснения изображаемого название смыслового каждого применяемого графике
С помощью графического изображения возможны изучение закономерностей развития явления, установление существующих взаимосвязей.
Простое сопоставление данных не всегда дает возможность уловить наличие причинных зависимостей, в то же время их графическое изображение способствует выявлению причинных связей, в особенности в случае установления первоначальных гипотез, подлежащих затем дальнейшей разработке.
Статистический график – это чертеж, на котором статистические совокупности, характеризуемые определенными показателями, описываются с помощью условных геометрических образов или знаков.
Графический образ – это совокупность точек, линий и фигур, с помощью которых изображаются статистические данные. Вспомогательными элементами графика являются:
Поле графика – это часть плоскости, где расположены графические образы. Поле графика имеет определенные размеры, которые зависят от его назначения.
Пространственные ориентиры графика задаются в виде системы координатных сеток. Система координат необходима для размещения геометрических знаков в поле графика. Используются как прямоугольные, так и полярные системы координат.
Масштабные ориентиры используются для сопоставления графического отображения объекта и его реальных размеров. Задаются масштабные ориентиры системой масштабных шкал или масштабными знаками.
Экспликация графика состоит из объяснения предмета, изображаемого графиком (название), и смыслового значения каждого знака, применяемого на графике.
-1715135-1355090Статистические классифицируют назначению построения характеру образа 1 1 статистических По построения образов Диаграммы графическое статистических наглядно соотношение сравниваемыми Различают основные диаграмм столбиковые секторные круговые Линейные применяются характеристики т оценки явлений времени оси откладываются времени даты по ординат уровни динамики одном может размещено диаграмм позволяет динамику показателей одного по регионам странам
Статистические классифицируют назначению построения характеру образа 1 1 статистических По построения образов Диаграммы графическое статистических наглядно соотношение сравниваемыми Различают основные диаграмм столбиковые секторные круговые Линейные применяются характеристики т оценки явлений времени оси откладываются времени даты по ординат уровни динамики одном может размещено диаграмм позволяет динамику показателей одного по регионам странам
Статистические графики классифицируют по назначению, способу построения и характеру графического образа (рисунок 1).
Рисунок 1. Классификация статистических графиков
По способу построения графических образов выделяют:
Диаграммы – графическое изображение статистических данных, наглядно показывающее соотношение между сравниваемыми величинами.
Различают следующие основные виды диаграмм: линейные, столбиковые, полосовые, секторные, квадратные, круговые, фигурные.
Линейные диаграммы применяются для характеристики динамики, т.е. оценки изменения явлений во времени. По оси абсцисс откладываются периоды времени или даты, а по оси ординат – уровни ряда динамики. На одном графике может быть размещено несколько диаграмм, что позволяет сравнивать динамику различных показателей, либо одного показателя по разным регионам или странам.
-1715135-1355090/ 2 линейной Столбиковые могут использованы анализа социально экономических оценки плана вариации рядах для сопоставлений по странам для структуры Столбики вплотную раздельно одинаковом Высота должна пропорциональна значениям признака Рисунок Пример диаграммы
/ 2 линейной Столбиковые могут использованы анализа социально экономических оценки плана вариации рядах для сопоставлений по странам для структуры Столбики вплотную раздельно одинаковом Высота должна пропорциональна значениям признака Рисунок Пример диаграммы
Рисунок 2. Пример линейной диаграммы
Столбиковые диаграммы могут быть использованы:
для анализа динамики социально-экономических явлений;
оценки выполнения плана;
характеристики вариации в рядах распределений;
для пространственных сопоставлений (сравнения по территориям, странам, фирмам);
для изучения структуры явлений.
Столбики располагаются вплотную или раздельно на одинаковом расстоянии. Высота столбиков должна быть пропорциональна числовым значениям уровней признака.
Рисунок 3. Пример столбиковой диаграммы
-1715135-1355090Для структуры - явлений используются диаграммы ее круг разделить секторы удельному частей общем Сумма весов 100 соответствует объему явления Рисунок Пример диаграммы диаграммы из расположенных полосами Рисунок Пример диаграммы для анализа регионам используют фигур знаков геометрических Данные
Для структуры - явлений используются диаграммы ее круг разделить секторы удельному частей общем Сумма весов 100 соответствует объему явления Рисунок Пример диаграммы диаграммы из расположенных полосами Рисунок Пример диаграммы для анализа регионам используют фигур знаков геометрических Данные
Для характеристики структуры социально-экономических явлений широко используются секторные диаграммы. Для ее построения круг следует разделить на секторы пропорционально удельному весу частей в общем объеме. Сумма удельных весов равна 100%, что соответствует общему объему изучаемого явления.
Рисунок 4. Пример секторной диаграммы
Полосовые диаграммы состоят из прямоугольников, расположенных горизонтально (полосами).
Рисунок 5. Пример полосовой диаграммы
Иногда для сравнительного анализа по регионам, странам используют диаграммы фигур-знаков (диаграммы геометрических фигур). Данные -1715135-1355090диаграммы размер объекта соответствии размером площади карты для географического явлений сравнительного по Статистические включают и Различие ними в отображения данных картах показывает распределение признака отдельным и для закономерностей распределения делятся фоновые точечные картограммы густотой окраски интенсивность - показателя пределах единицы точечной уровень явления с точек – сочетание карты ее с Она отразить каждого в изучаемого его особенности настоящее разработаны пакеты программ графики Excel Statistica обработки информации редакторы специальные на для изображений программ для растровых особое занимают Photoshop Adobe сути сегодня программа стандартом компьютерной и другие неизменно именно ней
диаграммы размер объекта соответствии размером площади карты для географического явлений сравнительного по Статистические включают и Различие ними в отображения данных картах показывает распределение признака отдельным и для закономерностей распределения делятся фоновые точечные картограммы густотой окраски интенсивность - показателя пределах единицы точечной уровень явления с точек – сочетание карты ее с Она отразить каждого в изучаемого его особенности настоящее разработаны пакеты программ графики Excel Statistica обработки информации редакторы специальные на для изображений программ для растровых особое занимают Photoshop Adobe сути сегодня программа стандартом компьютерной и другие неизменно именно ней
диаграммы отражают размер изучаемого объекта в соответствии с размером своей площади.
Статистические карты применяются для оценки географического размещения явлений и сравнительного анализа по территориям.
Статистические карты включают картограммы и картодиаграммы. Различие между ними состоит в способах отображения статистических данных на картах.
Картограмма показывает территориальное распределение изучаемого признака по отдельным районам и используется для выявления закономерностей этого распределения. Картограммы делятся на фоновые и точечные. Фоновые картограммы разной густотой цветовой окраски характеризуют интенсивность какого-либо показателя в пределах территориальной единицы. На точечной картограмме уровень выбранного явления изображается с помощью точек.
Картодиаграмма – это сочетание географической карты или ее схемы с диаграммой. Она позволяет отразить специфику каждого района в распределении изучаемого явления, его структурные особенности.
В настоящее время разработаны различные пакеты прикладных программ компьютерной графики, например, Excel, Statgraf, Statistica.
Технологии обработки графической информации
Графические редакторы – специальные программы на компьютере для обработки изображений