Coordenação dinâmica de visualizações de dados multidimensionais

Abstract

Técnicas de visualização de informações representam graficamente dados de um determinado domínio de aplicação e disponibilizam mecanismos para a interação com a representação gerada, a fim de que o usuário consiga interpretar e compreender as informações apresentadas. As técnicas de visualização multidimensionais, em particular, referem-se à visualização de informações onde cada elemento no conjunto de dados é descrito, ou caracterizado, por múltiplas variáveis (atributos), as quais devem ser codificadas em uma única estrutura visual. Embora existam diversas técnicas de visualização para representar dados multidimensionais, nenhuma delas apresenta o melhor desempenho para todos os tipos de tarefas. Uma estratégia interessante é analisar várias representações simultaneamente mantendo uma ligação semântica entre elas, de forma que ações realizadas sobre uma técnica se reflitam automaticamente nas demais. Não existe, atualmente, um sistema de múltiplas visualizações coordenadas específico para a representação de dados multidimensionais, que disponha de um amplo e variado conjunto de coordenações. Os sistemas que suportam a representação coordenada deste tipo de dados são de propósito geral e, devido a isto, oferecem poucas possibilidades de coordenação. O presente trabalho apresenta um estudo de técnicas de coordenação para sistemas de múltiplas visualizações, focando coordenação de representações visuais de dados multidimensionais. A partir do estudo dos diversos sistemas de visualização existentes, foi identificado um conjunto de coordenações que podem ser aplicadas entre visualizações multidimensionais. Esse trabalho apresenta estas coordenações e uma nova aplicação de múltiplas visualizações coordenadas (construída a partir do toolkit InfoVis), específica para a representação de dados multidimensionais, que implementa o conjunto de coordenações. A aplicação desenvolvida conta com um variado conjunto de coordenações e é altamente flexível, permitindo tanto a escolha das visualizações que representarão o conjunto de dados, bem como das coordenações ativas entre elas. Foram realizados alguns estudos de avaliação como ensaios de interação com usuários. Primeiramente, as implementações das técnicas de visualização suportadas pela aplicação desenvolvida foram avaliadas, com o objetivo de encontrar possíveis problemas de usabilidade. Grande parte dos problemas identificados nesta avaliação, principalmente os mais graves, foram solucionados logo após sua realização. Na seqüência, outro experimento, conduzido de maneira mais informal, avaliou algumas questões a respeito do uso das coordenações implementadas. Por fim, com um estudo de caso, verificou-se a aplicabilidade das visualizações multidimensionais suportadas pela aplicação para a exploração de dados de um domínio específico.

Information visualization techniques represent data of a specific domain graphically and provide mechanisms for interacting with this representation, allowing users to explore and understand their data. Multidimensional visualization techniques are employed to represent information where each data element is described by multiple variables (attributes) that must be mapped to a single visual structure. Although there are several techniques to display multidimensional data, none of them performs best for all kinds of tasks. An interesting strategy is to analyze multiple visualization techniques simultaneously with a semantic connection between them, so that actions performed on a representation are broadcasted to the others. This work investigates coordination techniques for multiple views systems, focusing the coordination of multidimensional data visualization. At the moment, there is not a specific coordinated-view system for multidimensional data representation that provides various forms of coordination. Systems allowing coordinated views are usually for general purpose. Due to this reason, they provide few coordination possibilities. Starting from the study of several visualization systems, we identified coordination forms that can be used between multidimensional visualizations. This work presents these coordinations and a new specific coordinated-view application (built with the InfoVis toolkit) for multidimensional data representation that implements the identified coordinations. Our application provides various coordination forms and is very flexible: it allows the user to choose the views that will display the dataset as well as the active coordinations. This work also presents some evaluation studies conducted as interaction tests with users. Firstly, the visualization techniques implemented in our application were evaluated in order to identify possible usability problems. Most of the problems identified in that study, mainly the more serious ones, were solved. Soon after, other experiment, conducted in a more informal way, evaluated some questions regarding the use of the implemented coordinations. Finally, we verified the suitability of the multidimensional visualizations supported by our application for a specific domain through a case study.