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一文读懂新冠肺炎疫情图里不明觉厉的对 [复制链接]

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现在的疫情传播中,类似下图的作品很多。

这是用线性比例尺表示的累计确诊数量。从图中看到,确诊曲线随着时间推移剧烈攀升。而1月20日前,曲线几乎是贴着x轴的,乍看似乎为0,实则是因为后面的数值过大,而被压缩得看不出来具体数值。

有没有什么制图方式可以解决这个bug?如何在一张图中看到小数据的变化?我们需要了解对数比例尺。

什么是对数比例尺?

对比下面两张图,可以帮助你快速理解对数比例尺。

上图是最为常见的制图,下图则使用了对数比例尺。从下图可见,大约1月18日起,国内累计确诊数呈现指数型增长,2月中旬后逐渐放缓。从人到0人,大约花了14天;而从0人到1万人,花了16天左右。之后增长进入平台期,人数未突破10万。

或许你已经发现,用下边的方式,似乎可以更清楚地找到疫情拐点。

两张图最大的区别,在于Y轴。对数比例尺的Y轴,呈指数增长。什么是指数增长?问出这个问题,说明你和我一样一度丧失了高中数学记忆。

传染病有一个术语是“基本传染数R0”,即一个感染者,平均传染多少个人。R01,则传染病会以指数方式散布。R0值越大,传染病则越难控制。假设新冠肺炎的R0值为2,则一个患者平均传染2人,这2人又会传染另外4人,以此类推,这样的增长就是指数增长。

我们可以用下面这张图来解释线性比例尺和对数比例尺之间的区别。

在线性比例尺中,假设间隔为1,那么每增加一个间隔,数值加1;在对数比例尺中,假设底数为10,那么每增加一个间隔,数值乘以了10。

也就是说,线性比例尺中,数值等距以等差方式逐步累加;对数比例尺中,数值以指数方式逐步叠加。

什么时候可以使用对数比例尺?

除了表示指数增长外,对数比例尺还有一个用法,用于差距剧烈的数据。就像在文章开头所说的,由于疫情数值变化太大,1月20日之前的曲线贴近x轴,可能会使得读者误以为数值为0,而使用对数比例就能解决这个问题。

同样,它对苹果公司股价也适用。在下半部分的对数比例图中,我们能读出股价增速的变化,还能清晰地看到年以前的数据,而在上半部分的线性比例中,这部分的数据也存在着贴近x轴的问题。

数值差异过大的问题,可能出现在任何含有数轴的图表中。比如下面这张《纽约时报》的散点图,x轴为基本传染数R0,y轴为致死率,其意图是给出预测的“新冠肺炎”致死率及R0范围(表示“新冠肺炎”的点落在红框范围内),和历史上的其他传染病互相对照。

请仔细看图,这张图的x轴表示R0,采用的是线性比例,而y轴表示致死率,采用的是对数比例。

对数比例尺还经常出现在意想不到的地方。下图为安徒生童话里的性别用语词频,需要注意的是,y轴是词频的排名,而非词频本身,即越贴近x轴的词语排名越高,使用的频率也越高(图中,左列的男性性别词语的使用排名远高于右列女性词语)。

图中正是使用了对数比例尺,才使得词频排名差距极大的词语可以清晰地显示在同一个空间。别小看这轻微的斜率,差距可不小。例如斜率较大的men-women那条线,两个词语的排名可差了大好几百。

对于读者来说,理解这样的量级变化,有一定的门槛。不然你们为啥需要我呢?(一个卦姐的微笑)

对数比例尺之下的疫情

回到这次疫情的数据可视化,《金融时报》就交出了几乎完美的答卷。其可视化团队的成员Burn-Murdoch利用对数比例尺,观察了重点疫区的数据。下图的x轴以确诊案例超过例的那天为起点,把多个国家和地区放在了同一个起跑线上,可以轻松比较疫情发展的快慢。从图中可以看出,伊朗和意大利的扩散速度很快,而中国香港、新加坡、日本已经控制住了疫情。

作为对比,我们制作了一张全球疫情图,同样使用对数比例尺。首先很明显,中国疫情开始较早,目前新增确诊逐渐清零,疫情进入平台期,和其他国家拉开了差距。

再从大洲来看,中国受灾,首当其冲的是往来最为密切的亚洲国家,而后逐渐波及欧洲、美洲、大洋洲和非洲。在图中,我们可以看到,2月底开始,疫情逐渐扩散到新一批国家中,线条越来越密集,不难理解,为什么到了3月12日,世卫组织会宣布新冠疫情为“全球大流行”。

而对比下面这张线性比例的确诊病例图,由于数值差异过大的问题,损失了很大一部分信息,而且读者还可能认为相比中国,其他国家的疫情都不严重。

总结

相信阅读了这篇文章的你,一定已经非常了解对数比例尺了。它主要有两个用途:

1.表示指数增长,传染病的传播就是典型的指数增长案例;

2.应用于数值差异很大的数据,可以缓解数值被压缩导致的可见性变弱的问题。

运用了对数比例尺的图表,仿佛被添加了一个鱼眼镜头。通过这个棱镜,我们可以更直观地比较出各国疫情发展的快慢,以及发现疫情的阶段性特征。

对数比例尺非常有用,但并不能被所有人理解,在使用时还是需要慎重,考虑好受众是谁。如果非常希望运用对数比例尺,可以在图中添加适当的视觉指引。

现在,花火也支持一键切换对数比例尺了。一键变身对数比例尺,你值得拥有哦!

当班卦姐/鸡丸、杰英、赛艇

运营/鸡丸、fff凡

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