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Graph visualization in space and time

 
: Hadlak, Steffen
: Schumann, Heidrun; Urban, Bodo; Kerren, Andreas

:
Volltext (PDF; )

Rostock, 2014, XIII, 241 S.
Rostock, Univ., Diss., 2014
URN: urn:nbn:de:gbv:28-diss2015-0076-5
Englisch
Dissertation, Elektronische Publikation
Fraunhofer IGD ()
visualization; graph visualization; visual graph analysis; clustering; Business Field: Visual decision support; Research Area: Computer Graphics (CG)

Abstract
The visual analysis of graphs plays an important role in many fields and includes a diversity of aspects such as the graphs' structure and associated attributes in their spatial and temporal context. Because of their increasing size, their visualization becomes more and more difficult and necessitates a multitude of different visualization techniques. This problem becomes even more severe as with a changing analysis focus on the graph, the analyst needs to flexibly switch between different visualizations at any time.
This thesis aims at solving these three challenges. First, the handling of the diversity and emerging problems are discussed exemplary for two approaches each providing a multitude of differently suited tree visualizations. Here, a family of point-based tree layouts is introduced that consists of layouts with a similar layout scheme. And an implicit tree visualization design space is derived by identifying common design decisions.
For a scalable analysis of large graphs, new reduction approaches are introduced. These approached are based on the one hand on clustering techniques abstracting either the structural or temporal aspect of the graphs. And on the other hand they rely on Degree-of-Interest functions to discern interesting nodes, edges and time points.
Finally, to bring the different visualizations together and thus allow a flexible analysis, novel approaches for their combination and synchronization are introduced. These approaches include the in situ visualization that is based on portals to allow a local combination of visualizations and a novel abstract overview of all aspect allowing the synchronization of multiple visualizations.

 

Die visuelle Analyse von Graphen spielt eine große Rolle in vielen Wissenschaftsgebieten. Sie umfasst eine Vielzahl verschiedener Aspekte, wie der Graphstruktur und damit verbundener Attribute in ihrem räumlichen und zeitlichen Kontext. Aufgrund der steigenden Größe dieser Graphen wird deren Darstellung immer problematischer und bedingt eine Unzahl verschiedener Visualisierungen. Da der Fokus während der Analyse oft wechselt, wird dieses Problem sogar noch schwieriger, so dass dem Anwender ermöglicht werden muss zwischen diesen Techniken flexibel wechseln zu können.
Diese drei Herausforderungen werden in dieser Arbeit adressiert. Dafür wird zunächst die Handhabung der verschiedenen Aspekte und dabei auftretender Probleme anhand zweier genereller Ansätze für die Visualisierung von Bäumen exemplarisch diskutiert. Diese basieren auf einer Familie von punktbasierten Layouts und auf einem Design Space, der die grundsätzlichen Design Entscheidungen impliziter Visualisierungen abdeckt.
Anschließend werden neue Methoden für die Reduktion der Größe der Graphen eingeführt. Diese basieren zum einen auf der Abstraktion des strukturellen oder zeitlichen Aspekts und zum anderen auf der Verwendung von Degree-of-Interest Funktionen um interessante Knoten, Kanten und Zeitpunkte zu bestimmen. Mithilfe dieser Techniken kann der Anwender auch bei der visuellen Analyse großer Graphen unterstützt werden.
Abschließend werden neue Ansätze vorgestellt, um die verschiedenen Visualisierungen zusammenzuführen und damit eine flexible Analyse zu ermöglichen. Diese Ansätze umfassen die In Situ Visualisierung, die Portale verwendet um Visualisierungen auch lokal kombinieren zu können, und eine abstrakte Visualisierung aller Aspekte, die eine Synchronisierung verschiedener Visualisierungen erlaubt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-358515.html