Neue Grafiken zur Datenvisualisierung -...

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  • Wolfram Fischer

    Neue Grafikenzur Datenvisualisierung

    Band 1

    Speichengrafiken, Streuungsfcherkarten,

    Differenz, Sequenz und Wechseldiagramme

    Wolfram Fischer

    Neue Grafikenzur Datenvisualisierung

    Band 1: Speichengrafiken, Streuungsfcherkarten,Differenz-, Sequenz- und Wechseldiagramme

    Zentrum fr Informatik und wirtschaftliche MedizinWolfertswil

  • Angaben zum Autor

    Wolfram Fischer

    Z I M Zentrum fr Informatik und wirtschaftliche Medizin

    Steigstrasse 12

    CH-9116 Wolfertswil (SG)

    wolfram@fischer-zim.ch

    Betriebswirtschafter (lic. oec. HSG) und Medizin-Informatiker;

    Grnder und Leiter des Z I M.

    Ttigkeitsschwerpunkte:

    Analyse und Visualisierung medizinkonomischer Daten.

    Patientenklassifikationssysteme aus rztlicher und aus pflegerischer Sicht.

    Bereitstellung fachspezifischer Informationen im Internet unter:

    www.fischer-zim.ch

    Liste der Kunstgrafiken in diesem Buch

    Mond-Feuer-Blume (2010) S. 17

    Linien-Aussaat (2009) S. 29

    Dreiecke im Wind (2005) S. 45

    Rot verloren im Blauwald (2010) S. 71

    Wechselflaggen-Gehnge (2010) S. 85

    Speichenspirale 1 (2009) S. 97

    Informationsseite zum Buch

    http:// www.fischer-zim.ch / studien / Neue-Grafiken-I-1003-Info.htm

    2010 (Internetversion) Wolfram Fischer, Wolfertswil

    Zentrum fr Informatik und wirtschaftliche Medizin

    http:// www.fischer-zim.ch / verlag /

    Umschlag, Layout und Satz: Wolfram Fischer

    (Verwendete freie Software: LATEX, m4, R, perl, etc. unter Linux)

    Grafik auf Umschlag: Auf der Grundlage von Tafel 8, S. 39

    Korrektorat: Edith Meier-Keim

    ISBN 978-3-905764-06-2

    Vorwort

    Statistische Grafiken helfen, Zahlenmaterial besser zu verstehen. Sie las-StatistischeGrafiken sen nicht nur Besonderheiten, sondern auch Unaufflligkeiten erkennen.

    Sie sollen den Leser untersttzen, Fragen zu stellen und zu diskutieren.Es gibt zwei grundstzlich verschiedene Anstze, Grafiken zu gestalten:Plakativ oder

    ziseliert? Mit einer plakativen Grafik kann man wirkungsvoll eine bestimmte Aussa-ge belegen. Man destilliert dazu aus einer Vielzahl von vorliegenden Infor-mationen jene Daten heraus, deren Darstellung den Betrachter der Grafikvon der angestrebten Aussage berzeugt.

    Mit einer differenzierten, dichten Grafik kann man einen Sachverhaltumfassender darstellen. Auch dazu wird man Informationen auswhlenmssen. Man zeigt aber soviel Information, dass der Leser der Grafikselbst einen Schritt in die Tiefe machen kann und dass er mglicherwei-se Fragen an die Auswertungen stellt, die vom Konstrukteur der Grafik sonicht vorausgedacht worden waren.

    Aussagekrftige und diskussionsfrdernde statistische Grafiken zu ge-KreativeKonstruktionen stalten ist eine herausfordernde und zugleich auch sehr spannende, ja

    beflgelnde Aufgabe. Wenn man die Freiheit hat, Grafiken jenseits derStandardvorschlge aus einem Officepaket zu gestalten, beginnt die Ar-beit nach der vorgngigen Przisierung des Darstellungsziels zuersteinmal mit dem Sammeln von Gestaltungsideen: Welche Mglichkeitengbe es, mit den verschiedenen Aspekten des Datenmaterials umzuge-hen? Gengen die bekannten Darstellungstechniken oder knnte eineneue Form entwickelt werden? Bei der anschliessenden Umsetzung undErprobung der Ideen werden sich neue Wege auftun; andere Wege wer-den sich als ungeeignet entpuppen. Schliesslich entscheidet man sich freine bestimmte Ausgestaltung, die man als gelungen empfindet. Oder manverwirft das Ganze, nimmt eine andere Idee auf und beginnt von vorne.

    Auf den folgenden Seiten stelle ich einige der von mir auf solchen Ent-Entdeckungsreisedeckungsreisen entwickelten neuartigen Grafikelemente und Grafiken vor.

    Dass diese Arbeit auch zum Spiel an- oder verleitet, zeigen die denSpielfreudeKapiteln vorangestellten knstlerischen Verfremdungen der Grafiken. Sieberuhen auf realem Zahlenmaterial, wurden aber durch gezielte manch-mal zunchst unabsichtliche Fehleinstellungen einzelner Parameter um-geformt.

    5

    http://www.fischer-zim.chhttp://www.fischer-zim.ch/studien/Neue-Grafiken-I-1003-Info.htm

  • 6

    Inhaltsverzeichnis

    Tabellen und Abbildungen 9

    A Einleitung 11A.1 Aufbau des Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11A.2 Lesehinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12A.3 Vorberlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    B Speichengrafiken 15B.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19B.2 Beschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20B.3 Beispiel 1: berblick ber Fallzahlen in 445 Patientenkate-

    gorien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21B.4 Beispiel 2: Preisunterschiede in 546 Patientenkategorien . . 24

    C Streuungsfcherkarten 27C.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31C.2 Beschreibung: Fcher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32C.3 Beispiel 1: Fhigkeitseinschrnkungen und Pflege . . . . . 34C.4 Beispiel 2: Fhigkeitseinschrnkungen und Pflege im Zeit-

    verlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36C.5 Beispiel 3: Mathematikprfungen und soziokonomischer

    Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38C.6 Beispiel 4: Krankenkassenprmien . . . . . . . . . . . . . 40

    D Differenzdiagramme 43D.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47D.2 Beschreibung: Dreiecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47D.3 Beispiel 1: Vergleich von Fallanteilen in Patientenkategorien 48D.4 Beispiel 2: Gerstenernten 1931 und 1932 . . . . . . . . . . 50D.5 Beschreibung: Punktbalken . . . . . . . . . . . . . . . . . 52D.6 Beispiel 3: Gerstenernten 1931 und 1932 . . . . . . . . . . 52D.7 Vergleich von vier Darstellungsweisen . . . . . . . . . . . . 54D.8 Beschreibung: Dreieck mit Balken . . . . . . . . . . . . . . 56D.9 Beispiel 4: Gerstenernten 1931 und 1932 . . . . . . . . . . 56D.10 Beschreibung: Kombination von zwei Dreiecken . . . . . . 58D.11 Beispiel 5: Gerstenernten 1931 und 1932 . . . . . . . . . . 58

    7

  • Inhaltsverzeichnis

    E Sequenzdiagramme 69E.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73E.2 Beschreibung: Sequenzierte Dreiecke . . . . . . . . . . . . 75E.3 Beispiel 1: Verlauf von Rehabilitationsbehandlungen . . . . 76E.4 Beschreibung: Sequenzbnder . . . . . . . . . . . . . . . 78E.5 Beispiel 2: Verlauf von Rehabilitationsbehandlungen . . . . 78E.6 Beschreibung: Kammlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80E.7 Beispiel 3: Verlauf von Rehabilitationsbehandlungen . . . . 80

    F Wechseldiagramme 83F.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87F.2 Beschreibung: Wechselflagge . . . . . . . . . . . . . . . . 88F.3 Beispiel 1: Antwortpaare zu Ja/Nein-Fragen nach Lndern . 88F.4 Beispiel 2: Antwortpaare zu Ja/Nein-Fragen nach Themen . 90F.5 Beispiel 3: Antwortkombinationen zu Ja/Nein-Fragen pro

    Person . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

    G Anhang 95G.1 Statistische Anmerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

    G.1.1 Median und Quartile in Boxplot und Streuungsf-cherkarte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

    G.1.2 Varianzreduktion (r2) . . . . . . . . . . . . . . . . . 100G.1.3 Reduktion der absoluten Abweichungen vom Medi-

    an (r1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102G.2 Verzeichnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

    G.2.1 Abkrzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104G.2.2 Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

    8

    Tabellen und Abbildungen

    1 Platzbedarf einer Speichengrafik im Vergleich zum Balkendiagramm . . 212 SGP 2005: Anzahl Flle in allen belegten APDRGs . . . . . . . . . . . 233 HRG 3.5: Unterschiede der HRG-Pauschalen 2008 fr elektive und nicht-

    elektive Behandlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    4 Erster Versuch zu einem grafischen Symbol fr ein Strmungsbild . . . 315 Legende zum Streuungsfcher (360) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Median und Quartile der LEP-Stunden pro Tag, nach motorischem und

    kognitivem FIM (TAR97) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 Median und Quartile der LEP-Stunden pro Tag, nach motorischem und

    kognitivem FIM (Test-Daten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 7185 Mathematikprfungen: Resultate nach Geschlecht und Zugehrig-

    keit zu einer Minoritt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 CH: Krankenkassenprmienangebote . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    10 Legende zum Symbol fr Differenzdiagramme . . . . . . . . . . . . . . 4711 Krankenhaus H217: Fallanteile nach APDRG-Subkategorien und Kosten-

    gewichtsklassen im Vergleich zu allen Krankenhusern des Typs Zen-trumsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    12 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932 (Differenzdiagramm) . . . . 5113 Legende zum Symbol fr Punktbalkendiagramme . . . . . . . . . . . . 5214 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932 (Punktbalkendiagramm) . . 5315 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932 (vier Darstellungsweisen) . 5516 Legende zum Symbol fr Doppeldifferenzdiagramme . . . . . . . . . . 5617 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932 (Doppeldifferenzdiagramm) 5718 Legende zum Symbol fr Differenzdiagramme mit zwei Dreiecken . . . . 5819 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932 (zwei Differenzdiagramme) . 5920 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932, korrigiert (zwei Differenzdia-

    gramme) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6121 Gerstenernten in Minnesota 1931 und 1932, korrigiert (zwei Differenzdia-