14 KiB

Raw Permalink Blame History Unescape Escape

חזות קשרים: הכל על דבש 🍯


חזות קשרים - סקיצה מאת @nitya

בהמשך להתמקדות שלנו בטבע במחקר, בואו נגלה ויזואליזציות מעניינות שמציגות את הקשרים בין סוגי דבש שונים, לפי מאגר נתונים שמקורו ב-משרד החקלאות של ארצות הברית.

מאגר הנתונים הזה, שמכיל כ-600 פריטים, מציג את ייצור הדבש במדינות רבות בארצות הברית. לדוגמה, ניתן לבחון את מספר הכוורות, התפוקה לכל כוורת, סך הייצור, המלאי, המחיר לקילוגרם, והערך של הדבש שיוצר במדינה מסוימת בין השנים 1998-2012, עם שורה אחת לכל שנה עבור כל מדינה.

יהיה מעניין להציג את הקשר בין ייצור הדבש במדינה מסוימת בשנה נתונה לבין, למשל, המחיר של הדבש באותה מדינה. לחלופין, ניתן להציג את הקשר בין תפוקת הדבש לכל כוורת במדינות שונות. טווח השנים הזה כולל את התופעה ההרסנית 'CCD' או 'קריסת מושבות' שנצפתה לראשונה בשנת 2006 (http://npic.orst.edu/envir/ccd.html), ולכן זהו מאגר נתונים מרגש ללימוד. 🐝

שאלון לפני השיעור

בשיעור הזה, תוכלו להשתמש ב-ggplot2, ספרייה שכבר השתמשתם בה בעבר, כדי להציג קשרים בין משתנים. במיוחד מעניין השימוש בפונקציות geom_point ו-qplot של ggplot2, שמאפשרות ליצור תרשימי פיזור ותרשימי קו כדי להציג במהירות 'קשרים סטטיסטיים', שמסייעים למדען הנתונים להבין טוב יותר כיצד משתנים קשורים זה לזה.

תרשימי פיזור

השתמשו בתרשים פיזור כדי להראות כיצד המחיר של דבש התפתח משנה לשנה, לפי מדינה. ggplot2, באמצעות ggplot ו-geom_point, מקבץ בנוחות את נתוני המדינות ומציג נקודות נתונים עבור נתונים קטגוריים ומספריים כאחד.

נתחיל בייבוא הנתונים וב-Seaborn:

honey=read.csv('../../data/honey.csv')
head(honey)

שימו לב שהנתונים על הדבש כוללים כמה עמודות מעניינות, כולל שנה ומחיר לקילוגרם. בואו נחקור את הנתונים האלה, מקובצים לפי מדינות בארצות הברית:

מדינה	numcol	yieldpercol	totalprod	stocks	priceperlb	prodvalue	year
AL	16000	71	1136000	159000	0.72	818000	1998
AZ	55000	60	3300000	1485000	0.64	2112000	1998
AR	53000	65	3445000	1688000	0.59	2033000	1998
CA	450000	83	37350000	12326000	0.62	23157000	1998
CO	27000	72	1944000	1594000	0.7	1361000	1998
FL	230000	98	22540000	4508000	0.64	14426000	1998

צרו תרשים פיזור בסיסי כדי להציג את הקשר בין המחיר לקילוגרם של דבש לבין מדינת המקור שלו. הפכו את ציר ה-y לגבוה מספיק כדי להציג את כל המדינות:

library(ggplot2)
ggplot(honey, aes(x = priceperlb, y = state)) +
  geom_point(colour = "blue")

כעת, הציגו את אותם נתונים עם ערכת צבעים של דבש כדי להראות כיצד המחיר מתפתח לאורך השנים. ניתן לעשות זאת על ידי הוספת פרמטר 'scale_color_gradientn' כדי להציג את השינוי משנה לשנה:

✅ למדו עוד על scale_color_gradientn - נסו ערכת צבעים יפהפייה של קשת!

ggplot(honey, aes(x = priceperlb, y = state, color=year)) +
  geom_point()+scale_color_gradientn(colours = colorspace::heat_hcl(7))

עם שינוי ערכת הצבעים, ניתן לראות בבירור התקדמות חזקה לאורך השנים מבחינת המחיר לקילוגרם של דבש. למעשה, אם תבחנו דוגמה מתוך הנתונים כדי לאמת (בחרו מדינה מסוימת, למשל אריזונה), תוכלו לראות דפוס של עליית מחירים משנה לשנה, עם מעט יוצאים מן הכלל:

מדינה	numcol	yieldpercol	totalprod	stocks	priceperlb	prodvalue	year
AZ	55000	60	3300000	1485000	0.64	2112000	1998
AZ	52000	62	3224000	1548000	0.62	1999000	1999
AZ	40000	59	2360000	1322000	0.73	1723000	2000
AZ	43000	59	2537000	1142000	0.72	1827000	2001
AZ	38000	63	2394000	1197000	1.08	2586000	2002
AZ	35000	72	2520000	983000	1.34	3377000	2003
AZ	32000	55	1760000	774000	1.11	1954000	2004
AZ	36000	50	1800000	720000	1.04	1872000	2005
AZ	30000	65	1950000	839000	0.91	1775000	2006
AZ	30000	64	1920000	902000	1.26	2419000	2007
AZ	25000	64	1600000	336000	1.26	2016000	2008
AZ	20000	52	1040000	562000	1.45	1508000	2009
AZ	24000	77	1848000	665000	1.52	2809000	2010
AZ	23000	53	1219000	427000	1.55	1889000	2011
AZ	22000	46	1012000	253000	1.79	1811000	2012

דרך נוספת להציג את ההתקדמות הזו היא באמצעות גודל, במקום צבע. עבור משתמשים עיוורי צבעים, זו עשויה להיות אפשרות טובה יותר. ערכו את הוויזואליזציה כך שתציג עלייה במחיר באמצעות עלייה בהיקף הנקודות:

ggplot(honey, aes(x = priceperlb, y = state)) +
  geom_point(aes(size = year),colour = "blue") +
  scale_size_continuous(range = c(0.25, 3))

ניתן לראות שהגודל של הנקודות גדל בהדרגה.

האם מדובר במקרה פשוט של היצע וביקוש? בשל גורמים כמו שינויי אקלים וקריסת מושבות, האם יש פחות דבש זמין לרכישה משנה לשנה, ולכן המחיר עולה?

כדי לגלות קשר בין כמה מהמשתנים במאגר הנתונים הזה, בואו נחקור כמה תרשימי קו.

תרשימי קו

שאלה: האם יש עלייה ברורה במחיר הדבש לקילוגרם משנה לשנה? ניתן לגלות זאת בקלות על ידי יצירת תרשים קו יחיד:

qplot(honey$year,honey$priceperlb, geom='smooth', span =0.5, xlab = "year",ylab = "priceperlb")

תשובה: כן, עם כמה יוצאים מן הכלל סביב שנת 2003:

שאלה: ובכן, בשנת 2003 האם ניתן לראות גם עלייה בהיצע הדבש? מה אם תבחנו את סך הייצור משנה לשנה?

qplot(honey$year,honey$totalprod, geom='smooth', span =0.5, xlab = "year",ylab = "totalprod")

תשובה: לא ממש. אם תבחנו את סך הייצור, נראה שהוא דווקא עלה בשנה הזו, למרות שבאופן כללי כמות הדבש שמיוצרת נמצאת בירידה במהלך השנים הללו.

שאלה: במקרה כזה, מה יכול היה לגרום לעלייה במחיר הדבש סביב שנת 2003?

כדי לגלות זאת, ניתן לחקור רשתות פיצול.

רשתות פיצול

רשתות פיצול לוקחות היבט אחד ממאגר הנתונים שלכם (במקרה שלנו, ניתן לבחור 'שנה' כדי להימנע מיצירת יותר מדי פיצולים). Seaborn יכול אז ליצור תרשים עבור כל אחד מהפיצולים של הקואורדינטות שבחרתם עבור x ו-y להשוואה חזותית קלה יותר. האם שנת 2003 בולטת בהשוואה מסוג זה?

צרו רשת פיצול באמצעות facet_wrap כפי שמומלץ בתיעוד של ggplot2.

ggplot(honey, aes(x=yieldpercol, y = numcol,group = 1)) + 
  geom_line() + facet_wrap(vars(year))

בוויזואליזציה הזו, ניתן להשוות את התפוקה לכל כוורת ומספר הכוורות משנה לשנה, זו לצד זו עם פיצול שמוגדר ל-3 עבור העמודות:

עבור מאגר הנתונים הזה, שום דבר לא בולט במיוחד בכל הנוגע למספר הכוורות והתפוקה שלהן, משנה לשנה ומדינה למדינה. האם יש דרך אחרת למצוא קשר בין שני המשתנים הללו?

תרשימי קו כפולים

נסו תרשים קו מרובה על ידי הצבת שני תרשימי קו זה על גבי זה, באמצעות הפונקציות par ו-plot של R. נשרטט את השנה בציר ה-x ונציג שני צירי y. כלומר, נציג את התפוקה לכל כוורת ואת מספר הכוורות, זה על גבי זה:

par(mar = c(5, 4, 4, 4) + 0.3)              
plot(honey$year, honey$numcol, pch = 16, col = 2,type="l")              
par(new = TRUE)                             
plot(honey$year, honey$yieldpercol, pch = 17, col = 3,              
     axes = FALSE, xlab = "", ylab = "",type="l")
axis(side = 4, at = pretty(range(y2)))      
mtext("colony yield", side = 4, line = 3)

למרות ששום דבר לא בולט לעין סביב שנת 2003, זה מאפשר לנו לסיים את השיעור הזה בנימה מעט שמחה יותר: למרות שיש ירידה כללית במספר הכוורות, מספר הכוורות מתייצב גם אם התפוקה שלהן לכל כוורת יורדת.

קדימה, דבורים, קדימה!

🐝❤️

🚀 אתגר

בשיעור הזה, למדתם קצת יותר על שימושים אחרים בתרשימי פיזור ורשתות קו, כולל רשתות פיצול. אתגרו את עצמכם ליצור רשת פיצול באמצעות מאגר נתונים אחר, אולי כזה שהשתמשתם בו לפני השיעורים הללו. שימו לב כמה זמן לוקח ליצור אותם וכיצד עליכם להיזהר בכמות הפיצולים שאתם צריכים לצייר באמצעות הטכניקות הללו.

שאלון אחרי השיעור

סקירה ולימוד עצמי

תרשימי קו יכולים להיות פשוטים או מורכבים למדי. עשו קצת קריאה בתיעוד של ggplot2 על הדרכים השונות שבהן ניתן לבנות אותם. נסו לשפר את תרשימי הקו שבניתם בשיעור הזה עם שיטות אחרות שמופיעות בתיעוד.

משימה

צללו לתוך הכוורת

כתב ויתור:
מסמך זה תורגם באמצעות שירות תרגום מבוסס בינה מלאכותית Co-op Translator. למרות שאנו שואפים לדיוק, יש לקחת בחשבון שתרגומים אוטומטיים עשויים להכיל שגיאות או אי-דיוקים. המסמך המקורי בשפתו המקורית נחשב למקור הסמכותי. למידע קריטי, מומלץ להשתמש בתרגום מקצועי על ידי בני אדם. איננו נושאים באחריות לכל אי-הבנה או פרשנות שגויה הנובעת משימוש בתרגום זה.

14 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape