Nesta Tese apresenta-se a proposta de utilização de métodos de visualização cartográfica aplicados a um Atlas Eletrônico Interativo. Este Atlas é destinado a suprir a necessidades da área de Assistência Social no contexto da implantação e avaliação da LOAS (Lei Orgânica de Assistência Social) no Estado do Paraná. O desenvolvimento do trabalho foi baseado em conceitos de Atlas Eletrônicos, projeto cartográfico temático aplicado aos mapas digitais, interfaces e interatividade em cartografia e testes qualitativos de software com os usuários. O produto deste desenvolvimento foi um protótipo denominado Atlas Eletrônico Interativo. A modelagem conceitual deste protótipo foi baseada na análise das necessidades de atuação da área de Assistência Social no contexto da LOAS. Assim, nesta modelagem foram definidas as funções e operações presentes no protótipo, classificadas em: análise e comparação de padrões espaciais, análise espacial e de tendência, métodos de representação e combinação de diferentes tipos informações. Para a implementação do protótipo foi usada a linguagem de programação Visual Basic e o conjunto de classes MapObjects 2.0a (ESRI). As interfaces e o estilo de interatividade adequado a cada uma delas, de modo a proporcionar um Atlas em um ambiente exploratório, foram estabelecidos em um processo implementação e avaliação interativa de modo a valorizar tanto a estética quanto a funcionalidade. O protótipo foi submetido a testes com dois diferentes grupos de usuários, buscando avaliar a facilidade de uso das interfaces e determinar se o ambiente de utilização pode ser considerado como exploratório. Foi elaborado um roteiro de utilização do protótipo com atividades a serem desenvolvidas e questões específicas sobre cada atividade. A partir das respostas obtidas junto aos usuários após a realização dos testes, concluiu-se que o protótipo atendeu ao objetivo de servir de auxílio para compreensão e análise de diversas situações. O protótipo possibilitou aos usuários inferir adequadamente sobre a realidade do Estado quanto ao processo de implantação da Política Pública, conhecer as relações espaciais entre as diferentes situações dos municípios e analisar diferentes mapas, juntamente com gráficos, textos e tabelas. A proposta do Atlas Eletrônico como suporte à tomada de decisões na área da Assistência Social mostrou-se, no parecer dos usuários, como o instrumento adequado para o conhecimento detalhado de fenômenos espaciais, em particular sobre as informações relativas às Políticas Públicas no Estado. / This thesis presents a proposal of use of applied methods of cartographic visualization to an Interactive Electronic Atlas. The Electronic Atlas concepts and its characteristics had been applied as wel as applied thematic cartographic project to the digital maps, interfaces and interactivity in cartography and qualitative tests of software with the users. The considered general objective was the use of methods for visualization of spatial information in an Interactive Electronic Atlas to support the evaluation of the implantation of the LOAS (Organic Law of Social Assistance) in the State of the Paraná. From the types (kinds) of necessary analysis on the relative information to the Social Assistance the conceptual modeling of the Interactive Electronic Atlas’s prototype was carried through. In this modeling had been defined the functions and operations that would have to be presents in the prototype. The functions and operations had been classified in: analysis and comparison of spatial pattern analysis and comparison, spatial analysis and trends, methods of representation and combination of different types of information. For the implementation of the prototype it was used the programming language Visual Basic and the set of classes MapObjects 2.0 (ESRI). During the implementation the interfaces and the style of interatividade to each one of them had been defined, in order to provide an Atlas in a exploratory environment. The prototype was submitted to tests with two different groups of users, having searched to evaluate the usability of the interfaces and to determine if the environment can be considered exploratory. A script of use of the prototype was elaborated with activities and specific questions on each activity. From the answers after the the users accomplishment of the tests, concluded that the prototype took care of to the objective to serve of aid for understanding and analysis of diverse situations. The prototype made possible to infer adequately on the reality of the State how much to the process of implantation of the Public Politics, to know the spatial relations between the different situations of the cities and to analyze different maps, together with graphs, texts and tables. The proposal of Atlas Electronic as supported to the taking of decisions in the area of the Social Assistance revealed, in seeming of the users, as the instrument adjusted for the knowledge detailed of spatial phenomena, in particular on the relative information to the Public Politics in the State.

Devido ao crescimento acelerado da quantidade de dados disponíveis para análise hoje, é comum lidar com grandes conjuntos de dados, por vezes complexos demais para serem interpretados na sua forma bruta. Por isso, as técnicas de Visualização de Informação têm o objetivo de facilitar para o ser humano a tarefa de análise e interação dos dados por meio da sua abstração em forma gráfica. Justificado pela necessidade de dar autonomia ao usuário final na criação de visualizações, este trabalho pretende delinear a importância da participação do usuário na criação e suporte à abstração da informação em forma gráfica. Para isso, foi desenvolvido o InterVis um sistema para criação interativa de visualizações de informação a partir de dados dinâmicos, que visa a permitir que o usuário final possa gerar e editar visualizações de acordo com a sua necessidade, independentemente da natureza da informação que deve ser analisada. O sistema foi testado utilizando o questionário USE a fim de verificar se a criação interativa de visualizações de informação, sem programação, aliada ao conhecimento do usuário sobre o domínio da aplicação, é mais eficiente da perspectiva da usabilidade sem perda significativa de flexibilidade. Os testes envolveram a execução de tarefas por indivíduos de um grupo de usuários. Todos os usuários conseguiram realizar todas as tarefas de criação e exploração em tempo hábil e avaliaram positivamente o sistema, além de terem sugerido diversas melhorias e novas funcionalidades. É possível concluir que o InterVis atualmente já atende às expectativas iniciais do trabalho, ainda que haja pontos a serem aprimorados em trabalhos futuros / Because of the growing amount of data available for analysis today, it is common to deal with large data sets, often too complex to be interpreted in their brute form. That is why Information Visualization techniques exist, to facilitate the analysis and interaction with data by humans through graphical abstractions. Motivated by the need to allow end users the autonomy to generate and edit visualizations, this work aims to underscore the importance of end user participation in the creation and support of these graphical abstractions of data. For this purpose, it was developed a system for interactive creation of Information Visualizations based on dynamic data, which aims to allow the final user to generate e edit visualizations according to their need and independently of the nature of the information that should be analyzed. This system was tested using the USE questionnaire, to verify whether this interactive creation of Information Visualizations, without programming, allied to the user knowledge of each applications domain, will be more efficient from the perspective of usability without significant loss of flexibility, as expected. The tests were compound of the tasks execution by individuals of a users group. All the users were able to conclude all tasks of creation and exploration in due time and evaluated positively the system, besides they have been suggested diverse improvement and new functionalities. It is possible to conclude that InterVis already fulfills the initial expectations of this work, although there are still points to be refined in future work

O crescimento do volume de dados ocasionado pelo desenvolvimento tecnológico atual, tem sido fortemente evocado como premissa para a utilização de técnicas que auxiliem a exploração, análise e entendimento desses dados. Um conjunto dessas técnicas está compreendido na área de Visualização de Dados, que proporciona maneiras visuais de identificar padrões e tendências, além de extrair características obscuras dos dados. Tais abordagens podem ser aplicadas a qualquer problema que culmine na análise de dados. Um desses problemas é a utilização do som como ferramenta para descrever as características de uma paisagem, área denominada análise de Paisagens Acústicas. Nesta pesquisa de mestrado é apresentada uma abordagem visual para análise de Paisagens Acústicas. Essa abordagem consiste em duas etapas, sendo que na primeira são aplicadas técnicas visuais (Projeção Multidimensional t-SNE) e numéricas (Coeficiente de Silhueta) para avaliar quais conjuntos de características melhor descrevem uma Paisagem Acústica específica. A segunda etapa utiliza técnicas de visualização para analisar diferenças globais e características específicas de paisagens terrestres e aquáticas. Para isso foram utilizados o Mapa de Calor, as Coordenadas Paralelas e a xHiPP, uma extensão da projeção HiPP. A xHiPP busca melhorar a HiPP para alcançar melhor capacidade de análise e flexibilidade de aplicação. Com a aplicação das etapas apresentadas foi possível encontrar evidências de que o Mel-frequency Cepstrum Coefficients formam um conjunto de atributos eficaz para representação e segregação de Paisagens Acústicas. Também foi possível verificar que as técnicas de visualização empregadas na análise são capazes de destacar atributos semelhantes dos áudios, facilitando a análise, permitindo que o usuário dê enfoque às características relevantes do ambiente, no lugar de analisar áudios individuais para extrair informações. / The growth of data volume caused by current technological development has been strongly evoked as a premise for use of techniques that help exploration, analysis, and understanding of data. A subset of these techniques is yielded by the field of Data Visualization, which provides visual manners to identify patterns and trends, as well as the extraction of hidden data features. Such approaches can be applied to problems that aim at data analysis with a strong exploratory component. One such problem is the use of sound as a tool to describe environmental landscapes, named ecological Soundscapes. A visual approach to analysis Soundscapes is presented in this master research. The approach contains two steps, and the first step applies visual (tSNE Multidimensional Projection) and numeric (Silhouette Coefficient) techniques to evaluate attributes groups that better describe a specific Soundscape. The second step employs visual techniques to analysis global differences and specific features of the terrestrial and underwater environment. To achieve these goals, the research used Heatmap, Parallel Coordinates, and xHiPP, an extension of HiPP projection. The xHiPP enhanced HiPP to improve its analytical capabilities and flexibility. The presented steps were able to show evidence of the Mel-frequency Cepstrum Coefficients is an effective attribute collection to represent and segregate Soundscapes. As well, visual techniques employed in the analysis are capable to highlight similar audio features, making exploration easy, allowing users to focus relevant environmental attributes, instead of analyzing individual audios to extraction some information.

Técnicas de visualização de informaçoes têm sido usadas para a representação de ontologias visando permitir a compreensão de conceitos e propriedades em domínios específicos. A visualização de ontologias deve ser baseada em representaccões gráficas efetivas e téquinas de interação que auxiliem tarefas de usuários relacionadas a diferentes entidades e aspectos. Ontologias podem ser complexas devido tanto à grande quantidade de níveis da hierarquia de classes como também aos diferentes atributos. Neste trabalho, propo˜e-se uma abordagem baseada no uso de múltiplas e coordenadas visualizações para explorar ambos os níceis intensional e extensional de uma ontologia. Para tanto, são empregadas estruturas visuais baseadas em árvores que capturam a característica hierárquiva de partes da ontologia enquanto preservam as diferentes categorias de classes. Além desta contribuição, propõe-se um inovador emprego do conceito "Degree of Interest" de modo a reduzir a complexidade da representação da ontologia ao mesmo tempo que procura direcionar a atenção do usuádio para os principais conceitos de uma determinada tarefa. Através da análise automáfica dos diferentes aspectos da ontologia, o principal conceito é colocado em foco, distinguindo-o, assim, da informação desnecessária e facilitando a análise e o entendimento de dados correlatos. De modo a sincronizar as visualizações propostas, que se adaptam facilmente às tarefas de usuários, e implementar esta nova proposta de c´calculo baseado em "Degree of Interest", foi desenvolvida uma ferramenta de visualização de ontologias interativa chamada OntoViewer, cujo desenvolvimento seguiu um ciclo interativo baseado na coleta de requisitos e avaliações junto a usuários em potencial. Por fim, uma última contribuição deste trabalho é a proposta de um conjunto de "guidelines"visando auxiliar no projeto e na avaliação de téncimas de visualização para os níceis intensional e extensional de ontologias. / Visualization techniques have been used for the representation of ontologies to allow the comprehension of concepts and properties in specific domains. Techniques for visualizing ontologies should be based on effective graphical representations and interaction techniques that support users tasks related to different entities and aspects. Ontologies can be very large and complex due to many levels of classes’ hierarchy as well as diverse attributes. In this work we propose a multiple, coordinated views approach for exploring the intensional and extensional levels of an ontology. We use linked tree structures that capture the hierarchical feature of parts of the ontology while preserving the different categories of classes. We also present a novel use of the Degree of Interest notion in order to reduce the complexity of the representation itself while drawing the user attention to the main concepts for a given task. Through an automatic analysis of ontology aspects, we place the main concept in focus, distinguishing it from the unnecessary information and facilitating the analysis and understanding of correlated data. In order to synchronize the proposed views, which can be easily adapted to different user tasks, and implement this new Degree of Interest calculation, we developed an interactive ontology visualization tool called OntoViewer. OntoViewer was developed following an iterative cycle of refining designs and getting user feedback, and the final version was again evaluated by ten experts. As another contribution, we devised a set of guidelines to help the design and evaluation of visualization techniques for both the intensional and extensional levels of ontologies.

The large amount of available data on a diverse range of human activities provides many opportunities for understanding, improving and revealing unknown patterns in them. Powerful automatic methods for extracting this knowledge from data are already available from machine learning and data mining. They, however, rely on the expertise of analysts to improve their results when those are not satisfactory. In this context, interactive multidimensional projections are a useful tool for the analysis of multidimensional data by revealing their underlying structure while allowing the user to manipulate the results to provide further insight into this structure. This manipulation, however, has received little attention regarding their influence on the mappings, as they can change the final layout in unpredictable ways. This is the main motivation for this research: understanding the effects caused by changes in these mappings. We approach this problem from two perspectives. First, the user perspective, we designed and developed visualizations that help reduce the trial and error in this process by providing the right piece of information for performing manipulations. Furthermore, these visualizations help explain the changes in the map caused by such manipulations. Second, we defined the effectiveness of manipulation in quantitative terms, then developed an experimental framework for assessing manipulations in multidimensional projections under this view. This framework is based on improving mappings using known evaluation measures for these techniques. Using the improvement of measures as different types of manipulations, we perform a series of experiments on five datasets, five measures, and four techniques. Our experimental results show that there are possible types of manipulations that can happen effectively, with some techniques being more susceptible to manipulations than others. / O grande volume de dados disponíveis em uma diversa gama de atividades humanas cria várias oportunidades para entendermos, melhorarmos e revelarmos padrões previamente desconhecidos em tais atividades. Métodos automáticos para extrair esses conhecimentos a partir de dados já existem em áreas como aprendizado de máquina e mineração de dados. Entretanto, eles dependem da perícia do analista para obter melhores resultados quando estes não são satisfatórios. Neste contexto, técnicas de projeção multidimensional interativas são uma ferramenta útil para a análise de dados multidimensionais, revelando sua estrutura subjacente ao mesmo tempo que permite ao analista manipular os resultados interativamente, estendendo o processo de exploração. Essa interação, entretanto, não foi estudada com profundidade com respeito à sua real influência nos mapeamentos, já que podem causar mudanças não esperadas no mapeamento final. Essa é a principal motivação desta pesquisa: entender os efeitos causados pelas mudanças em tais mapeamentos. Abordamos o problema de duas perspectivas. Primeiro, da perspectiva do usuário, desenvolvemos visualizações que ajudam a diminuir tentativas e erros neste processo provendo a informação necessária a cada passo da interação. Além disso, essas visualizações ajudam a explicar as mudanças causadas no mapeamento pela manipulação. A segunda perspectiva é a efetividade da manipulação. Definimos de forma quantitativa a efetividade da manipulação, e então desenvolvemos um arcabouço para avaliar manipulações sob a visão da efetividade. Este arcabouço é baseado em melhorias nos mapeamentos usando medidas de avaliação conhecidas para tais técnicas. Usando tais melhorias como diferentes formas de manipulação, realizamos uma série de experimentos em cinco bases de dados, cinco medidas e quatro técnicas. Nossos resultados experimentais nos dão evidências que existem certos tipos de manipulação que podem acontecer efetivamente, com algumas técnicas sendo mais suscetíveis a manipulações do que outras.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Documento confidencial. Não pode ser disponibilizado para consulta / Estágio realizado na Siemens SA e orientado pelo Eng.º António Martins e Eng.º Daniel Ramos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Informátca e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Multimédia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Tecnologia Multimédia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008