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In AndreaMineo/VisualizzazioneDatiSpazioTemporali: Shiny Applications For Spatial-Temporal Data Visualization

VisualizzazioneDatiSpazioTemporali

Contenuti

• Descrizione pacchetto
• Specifiche per i dati di input
• Funzionalità supportate
• Installazione Pacchetto
• Esempi di utilizzo
• Autori
• Licenza

Descrizione pacchetto

Pacchetto R per la visualizzazione di dati spazio-temporali, al fine di supportare l'analisi nelle fasi che richiedono la generazione di rappresentazioni grafiche dei dati.

All’interno del pacchetto sono presenti due funzioni: VisualizzazioneDatiAreali : per la visualizzazione di dati con connotazione spaziale di tipo areale VisualizzazioneDatiPuntuali : per la visualizzazione di dati con connotazione spaziale di tipo puntuale

Entrambe le funzioni permettono di eseguire delle applicazioni web, sviluppate attraverso il framework shiny, le quali possono essere utilizzate dall'utente per generare automaticamente dei grafici interattivi, a partire da un file dati contenente le serie storiche delle osservazioni effettuate sul fenomeno e un file map contenente le informazioni spaziali sulle aree/località geografiche dove tali osservazioni sono state effettuate, al fine di supportare l’analisi della distribuzione spaziale e temporale dei dati.

Nel caso si utilizzi la funzione VisualizzazioneDatiAreali, l'applicazione corrispondente genererà un grafico spaziale all'interno del quale le entità spaziali descritte nel file map saranno rappresentate come poligoni. Nel caso si utilizzi la funzione VisualizzazioneDatiPuntuali l'applicazione corrispondente genererà un grafico spaziale all'interno del quale le entità spaziali descritte nel file map saranno rappresentate tramite punti.

Specifiche per i dati di input

Affinché l’applicazione possa estrapolare correttamente le informazioni sulle serie temporali archiviate nel file dati è necessario che quest’ultimo rispetti le seguenti specifiche: Il file dati deve essere un file di tipo "comma-separeted-values" (csv) o una cartella di lavoro excel (xlsx). Nel primo caso all’utente verrà richiesto di specificare il delimitatore utilizzato all’interno del file. L’insieme dei possibili valori per il delimitatore è il seguente (",",";","/") Il file dati verrà rappresentato all’interno dell’applicazione come un’istanza della classe data.frame. Affinché sia possibile interpretare correttamente i dati è necessario che la prima colonna sia di tipo character o numeric, e che contenga i timestamps delle serie temporali definite nel file dati. Nel caso la prima colonna contenga elementi di tipo character essi devono essere convertibili in oggetti di tipo POSIXct Il file dati dovrà contenere un colonna che riporta le informazioni sulle denominazioni delle località/aree geografiche dove sono state effettuate le osservazioni Il file dati dovrà contenere almeno una colonna con elementi di tipo numerico

Affinché l’applicazione possa estrapolare correttamente le informazioni spaziali contenute nel file map è necessario che quest’ultimo rispetti le seguenti specifiche: Il file map deve essere uno shape file o un file RData (file utilizzato per archiviare oggetti nell’ambiente R avente estensione "RData" o "rda"). Nel caso di shape file è necessario effettuare un upload multiplo caricando all’interno dell’applicazione i file con estensione shp, dbf, rpj e shx. Nel caso si utilizzi uno shape file per caricare all’interno dell’applicazione le informazioni spaziali è necessario che le entità spaziali definite all’interno del file siano poligoni o punti (a seconda che si usi la funzione per la visualizzazione di dati areali o la funzione per la visualizzazione di dati puntuali). Nel caso di dati puntuali è possibile caricare un file con entità spaziali di tipo poligono. In questo caso l’entità spaziale, seppur di tipo areale, verrà rappresentata come un punto nello spazio localizzato nel centroide del poligono Nel caso si utilizzi un file RData per caricare le informazioni spaziali all’interno dell’applicazione è necessario che il file contenga almeno un’istanza di una delle seguenti classi R: sf, SpatVector, SpatialPolygonsDataFrame, SpatialPointsDataFrame. L’applicazione considererà le informazioni presenti nella prima istanza valida trovata. Ovviamente la classe SpatialPointsDataFrame specifica dati di tipo puntuale e non sarà considerata validata dalla funzione VisualizzazioneDatiAreali Nel caso si utilizzi un file RData e che all’interno del file le infor- mazioni spaziali siano contenute in un oggetto di tipo sf, la funzione VisualizzazioneDatiAreali accetta come valide istanze aventi geometria di tipo MULTIPOLYGON o POLYGON, mentre, la funzione Visualizza- zioneDatiPuntuali accetta come valide istanze aventi geometria di tipo MULTIPOINT, POINT, MULTIPOLYGON, POLYGON Nel caso si utilizzi un file RData e che all’interno del file le informazioni spaziali siano contenute in un oggetto di tipo SpatVector, la funzione VisualizzazioneDatiAreali accetta come valide istanze aventi geometria di tipo polygons, mentre, la funzione VisualizzazioneDatiPuntuali accetta come valide istanze aventi geometria di tipo polygons o points Tra gli attributi non spaziali delle entità spaziali definite all’interno del file map deve essere necessariamente presente la denominazione delle località/aree geografiche rappresentate. Tale informazione sarà utilizzata dall’applicazione per associare a ciascuna entità spaziale le corrispondenti serie temporali ottenute dal file dati. Affinché sia possibile generare correttamente il grafico spaziale è necessario che l’intersezione tra l’insieme delle denominazioni ottenuto dal file map e l’insieme delle denominazioni ottenuto dal file dati sia non vuota

Per garantire la corretta visualizzazione delle entità spaziali definite all'interno del file map è necessario utilizzare la corretta poriezione dei dati. Nel caso si utilizzi uno shape file tale informazione è contenuta all'interno del file con estensione prj. Nel caso si utilizzi un file RData bisogna verificare che l'istanza contenuta nel file abbia una proiezione corretta. Generalmente i metadati di una dataset spaziale, anche quando fornito in formato tabellare, contengono le informazioni necessarie alla definizione della proiezione da utilizzare affichè sia possibile rappresentare i dati all'interno di una mappa. Tuttavia esistono casi in cui tale informazione non è disponibile. Il repository ExampleDataForVisualizzazioneDatiSpazioTemporali contiene esempi utili, che dexcrivono nel dettaglio la procedura da seguire per attribuire la corretta proiezione ai dati spaziali.

Funzionalità supportate

L’applicazione esegue tutti i controlli necessari a garantire che i dati inseriti dall’utente siano conformi alle specifiche descritte in precedenza. In caso uno o più test di validazione falliscano, vengono restituiti dei messaggi di errore pensati per supportare l’utente nell’individuazione e correzione dell’errore.

L’applicazione, inoltre, permette all’utente di: Selezionare, tra le possibili colonne del data.frame ottenuto dal file dati, quale utilizzare come variabile per la generazione dei grafici Selezionare, tra i possibili timestamp specificati nella prima colonna del data.frame ottenuto dal file dati, quale utilizzare per generare il grafico spaziale Selezionare, tra tutte le possibili località/aree geografiche disponibili, quali includere all’interno del grafico delle serie temporali. Nel caso si selezioni il valore "all", il grafico includerà la serie temporale di ciascuna località/area disponibile Inserire gli estremi degli intervalli di valori da utilizzare per la legenda del grafico spaziale. L’applicazione in automatico, una volta inseriti i dati e selezionata una variabile valida, determina i valori quantizzando uniformemente l’intervallo [valore_minimo,valore_massimo] in cinque sotto-intervalli. Nel caso si volessero utilizzare intervalli differenti è necessario inserire i valori degli estremi separati da virgola Effettuare il download dei due grafici nei formati html, pdf e immagine. Definire la modalità di visualizzazione del grafico spaziale. Le due possibili alternative sono: * Con basemap: in questo caso nel grafico spaziale verrà visualizzato come layer sottostante una basemap che riporta i principali confini amministrativi dell’area di studio. Tale modalità arricchisce il contenuto informativo della mappa, poiché permette di individuare visivamente la collocazione geografica di ciascuna entità spaziale rappresentata, utilizzando come riferimento i confini delle unità amministrative riportati dalla basemap. Affinché la visualizzazione sia corretta è necessario utilizzare un’opportuna proiezione nella definizione dell’entità spaziali. * Senza basemap: in questo caso nel grafico spaziale verrà visualizzato come layer sottostante uno sfondo neutro di colore grigio. Modalità particolarmente indicata nel caso in cui non sia nota la proiezione da utilizzare per i dati spaziali da analizzare

Installazione Pacchetto

Per installare il pacchetto localmente basta utilizzare la funzione install_github del pacchetto devtools, passando come argomento l'url del repository:

library(devtools)
url = "https://github.com/AndreaMineo/VisualizzazioneDatiSpazioTemporali"
install_github(url)

È necessario che sulla macchina sia installato R (>= 3.5.0). I pachetti aggiuntivi necessari all'esecuzione dell'applicazione saranno installati in fase di installazione del pacchetto.

Esempi di utilizzo

Per avviare l'applicazione per l'analisi di dati spazio temporali con connnotazione spaziale di tipo areale bisogna invocare la funzione VisualizzazioneDatiAreali:

library(VisualizzazioneDatiSpazioTemporali)
VisualizzazioneDatiAreali()

È possibile avviare l'applicazione sia da console R che da RStudio. Nel primo caso l'applicazione sarà visualizzata in una finestra del browser, nel secondo caso all'interno di una finestra dell'IDE.

Una volta avviata l'applicazione apparira la seguente schermata:

Nel pannello laterale sinistro sono collocati una serie di componenti che permettono all'utente di interagire con l'applicazione definendone gli input, oltre che ai due bottoni per il download dei grafici prodotti.

L'immagine sottostante mostra un grafico temporale di esempio ottenuto dall'applicazione (i dati utilizzati sono disponibili all'interno della cartella ExampleData del repository ExampleDataForVisualizzazioneDatiSpazioTemporali):

L'immagine sottostante mostra un esempio di grafico spaziale ottenuto dall'applicazione:

Per avviare l'applicazione per l'analisi di dati spazio-temporali con connotazione spaziale di tipo puntuale bisogna invocare la funzione VisualizzazioneDatiPuntuali:

library(VisualizzazioneDatiSpazioTemporali)
VisualizzazioneDatiPuntuali()

La schermata iniziale è identica al caso areale.

Le due immagini sottostanti mostrano, rispettivamente, un esempio di grafico temporale ottenuto dall'applicazione e un esempio di grafico spaziale. I dati utilizzati sono disponibili all'interno della cartella ExampleData del repository ExampleDataForVisualizzazioneDatiSpazioTemporali:

Autori

Il pacchetto è stato sviluppato come progetto di tesi per il corso di studi magistrale in Ingegneria Informatica, presso l'università di Bologna. Il progetto di tesi è stato sviluppato dallo studente Mineo Andrea, publisher di questo repository, in collaborazione con i docenti Sartori Claudio, del dipartimento di Informatica, Scienza e Ingegneria, e Ventrucci Massimo, del dipartimento di Scienze Statistiche.

Licenza

Il codice sorgente del pacchetto è rilasciato con licenza software GNU GPLv3

AndreaMineo/VisualizzazioneDatiSpazioTemporali documentation built on May 22, 2022, 1:29 a.m.