Tópicos Especiais em Estatística Comp.
Storytelling e Visualização de Dados
Prof. Jodavid Ferreira
UFPE
A Origem na Cartografia
- As origens da visualização estão nos diagramas geométricos, nas tabelas de posição das estrelas e nos mapas. No século 16, com expansão marítima da Europa, novas técnicas e instrumentos foram desenvolvidos e, com eles, novas e mais precisas formas de apresentação visual do conhecimento.
- No mundo da navegação, o uso de fenômenos celestes é uma importante ferramenta para referência geoespacial. Como as construções de mapas e diagramas utilizados pelos navegantes eram cada vez mais frequentes, surgiram também visualizações em diagramas geométricos para tentar explicar movimentos de corpos celestiais, como visto na figura abaixo:
A Origem na Cartografia
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Movimentos planetários mostrados como inclinações cíclicas ao longo do tempo construído por autor desconhecido no século XVI.
A Origem na Cartografia
Nesta época, a visualização de dados não surge categorizada, sendo que os principais conceitos da visualização de dados já eram percebidos antes do século XVII.
Estes conceitos eram utilizados para fins de navegação, determinação do domínio sobre terras e rotas de mercadores estes mapas traziam dados como: marcadores (landmarkers), cidades, estradas e recursos. Eram baseados principalmente em relatos de testemunhas e uma boa quantidade de suposições, tendo sido gravados em pedra ou argila. Ao longo dos séculos, medidas mais precisas e melhores visualizações foram necessárias e o advento de instrumentos como a bússola (200a.C.) e o sextante (1731) permitiram tais avanços. Posteriormente o advento da imprensa auxiliou na divulgação e popularização destas formas de visualização de dados.
Um notável avanço na cartografia foi realizado por Gerardus Mercartor, em 1569, ao propor uma representação da superfície esférica da terra em um papel plano, que ficou conhecida como Projeção de Mercartor e é a projeção de mapa mundi mais comum hoje em dia.
A Origem na Cartografia
- Acredita-se que a primeira representação visual de dados estatísticos tenha sido realizada por M. F. Van Langren, em 1644. Ele criou um gráfico unidimensional, no qual representou as estimativas conhecidas da diferença de longitude entre Toledo e Roma, bem como o nome de cada astrônomo que forneceu a estimativa. A prática era apresentar estes dados em uma tabela, entretanto a inovação de Van Langren permite uma sensação visual das grandes variações nas estimativas.
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Gráfico unidimensional de estimativas longitudinais, em 1644, por Van Langren.
William Playfair
A representação tem um salto de qualidade no século 18, com tentativas de mapeamento temático de dados geológicos, econômicos e médicos.
Gráficos abstratos de funções, erro de medição e coleta de dados empíricos foram introduzidos. Um expoente deste período foi William Playfair, que é amplamente considerado o inventor de muitos dos gráficos mais populares que usamos hoje (gráficos de linha, barra, círculo e pizza).
Porém, a história da visualização de dados se solidifica em 1786, quando William Playfair produziu os primeiros gráficos de linhas, barras e de setores.
Apesar de pioneiro, suas noções intuitivas do funcionamento do sistema visual e das capacidades psicológicas humanas estavam à frente de sua época.
William Playfair (1759-1823) é considerado o pai dos gráficos estatísticos, tendo inventado o gráfico de linhas e barras que usamos com tanta frequência hoje.
William Playfair
- São vários os exemplos de gráficos de Playfair que demonstram a similaridade com as representações atuais.
Gráfico de barras horizontais da balança comercial inglesa, em 1781, por Playfair.
William Playfair
- Playfair, dispondo de mais dados, foi capaz de criar séries temporais, como nesse exemplo de balança comercial entre a Inglaterra e a América do Norte. Salta aos olhos as principais informações que ele queria passar: déficit e superavit.
Linha temporal da balança comercial inglesa, em 1786, por Playfair.
William Playfair
- A Playfair ainda se atribui surpreendentemente a criação do gráfico de setores circulares (também conhecido como gráfico de pizza), mostrando a distribuição proporcional do Império Turco na Europa, Ásia e África em 1789.
Gráfico de pizza da distribuição dos territórios do Império Turco, em 1789, por Playfair.
William Playfair
- Em 1821, Playfair criou uma representação mostrando o preço do trigo, os salários semanais e o monarca reinante durante um período de duzentos e cinquenta anos de 1565 a 1820.
Gráfico de barras e linhas do preço do trigo e salários, em 1821, por Playfair.
William Playfair
Muitos tipos de gráficos estatísticos, incluindo histogramas, gráficos de séries temporais, gráficos de contorno, gráficos de dispersão e outros foram inventados durante este período.
Um trabalho que inspirou Playfair foi publicado em 1765, por Joseph Priestley. Nele, foi representada a sobreposição de vidas de vários estadistas e filósofos clássicos. Priestley traçou em uma linha do tempo, tornando imediatamente óbvio quais figuras históricas eram contemporâneas.
Linha do tempo de biografias, em 1765, por Priestley.
Charles Minard
- Algumas décadas depois, Charles Joseph Minard, um engenheiro civil francês, criou inovações significativas combinando a estatística e a cartografia.
- Assim, criou o denominado “mapa de fluxo” da área de Dijon e Mulhouse, no Leste da França.
- O qual representou os dados de tráfego nas estradas da região, o que, se acredita, subsidiou os estudos para a rede ferroviária em implantação.
- Sua obra mais famosa é o mapa da campanha de Napoleão na Rússia em 1812, mostrando a dramática perda de seu exército durante o avanço sobre Moscou e a retirada seguinte.
Charles Minard
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Mapa de fluxo de tráfico no Leste da França, em 1845, por Minard.
Charles Minard
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Desenho de Charles Minard sobre a baixa da investida de Napoleão sobre o território da Rússia.
O desenho exibe as baixas do exército de Napoleão na marcha para enfrentar o exército Russo partindo da antiga fronteira com a Polônia.
A faixa mais espessa ilustra o tamanho do exército francês durante o avanço e retirada, além disso, também é possível inferir a distância percorrida pelo exército, a temperatura e o sentido da viagem.
A Idade de Ouro
A segunda metade do século 19 é considerada a “Idade de Ouro” dos gráficos estatísticos.
Em 1854, uma epidemia de cólera se espalhou rapidamente pelo Soho, em Londres, o que levou a John Snow (1813–1858) a traçar os locais das mortes por cólera em um mapa.
O médico britânico descobriu a fonte transmissora da cólera através da representação dos dados dos óbitos obtidos através de uma visualização do mapa da cidade de Londres.
Ele mostrou como os casos de cólera (pontos) e poços de água se relacionavam com os bairros com maior índice da doença.
O desenho das ruas permitiu um entendimento e compreensão melhor do problema, pois a informação foi passada de maneira mais perceptível, caso fosse exibida só com números não proporcionaria uma melhor tomada de decisão para ações de medidas públicas.
A Idade de Ouro
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Mapa de surtos de cólera em Londres, em 1854, por Snow.
A Idade de Ouro
Fundadora da Enfermagem Moderna, a enfermeira inglesa Florence Nightingale (1820-1910) foi pioneira ao trazer a ilustração gráfica para a apresentação dos resultados de seus estudos em saúde pública.
Com destacado conhecimento em matemática e estatística, Florence criou uma representação por setores para apresentar dados sobre as mortes de soldados mês a mês durante a Guerra da Crimeia.
A representação construída por Florence ficou conhecida como “Diagrama da Rosa”, sendo o fundamento do que hoje chamamos de Gráfico de Pizza ou Gráfico Polar.
Entre 1853 e 1856 o gráfico coxcomb mostra que muitos mais soldados morreram de doenças do que por causa de feridas provocadas por mãos inimigas.
Ela verificou que soldados estavam morrendo de falta de saneamento e desnutrição, então ela manteve registros meticulosos do número de mortos nos hospitais e desenvolveu uma visualização para esses dados.
A Idade de Ouro
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Gráfico polar das causas de morte na Criméia, em 1857, por Nightingale.
A Idade de Ouro
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Foto de Florence Nightingale por Henry Hering (1814-1893). Fonte: Wikimedia Commons.
A Idade de Ouro
Luigi Perozzo foi um matemático e estatístico italiano que se destacou por ser o primeiro a introduzir representações gráficas 3D, mostrando as relações entre três variáveis em um mesmo gráfico.
Foi nesse contexto que Luigi Perozzo introduziu, em 1879, o primeiro gráfico de três dimensões de que se tem notícia:
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Primeira representação gráfica 3D.
A era moderna dos gráficos
- Em 1914, o engenheiro americano Willard Brinton publicou seu primeiro livro na área de visualização de dados para negócios. O autor apontou a importância de comunicar o conhecimento ao público em geral, utilizando abordagens gráficas e de forma eficiente:
“Normalmente, os fatos não falam por si. Quando falam por si, as conclusões erradas são frequentemente tiradas deles. A menos que os fatos sejam apresentados de maneira clara e interessante, eles são tão eficazes quanto um registro fonográfico sem o fonógrafo” - Willard Brinton.
A era moderna dos gráficos
Com o avanço tecnológico a estatística absorveu o computador como ferramenta de coleta, análise e apresentação dos dados.
Um dos primeiros a usar o computador para visualizar os dados e popularizar o conceito de visualização exploratória e confirmatória foi John Tukey em 1970.
Contudo, nós como estatísticos, quando desejamos apresentar os dados através dos gráficos de barras, colunas, setores e/ou boxplots, fazemos disso algo natural, mas ao olhar do público não estatístico pode se tornar bem complexo enxergar o que desejamos ser dito.
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1970s - John Tukey. Fonte: https://www.amphilsoc.org.
A era moderna dos gráficos
- Ferramentas como dashboards apresentam de maneira rápida, com clareza as informações dos dados coletados.
- Permitem que o olhar do público possa identificar os padrões existentes.
- Por isso, é preciso ir além do que proposto por Tukey.
- Para que as pessoas interessadas na informação possam entender o que está sendo dito, o uso de métodos de visualização de dados é cada dia mais importante, permitindo que os profissionais que trabalham com dados, possam contar histórias através deles.
Referências
Storytelling com Dados: Um Guia sobre visualização de dados para profissionais de negócios., Cole Nussbaumer Knaflic, 2019.
Visualização de Dados Aplicada. Anderson Ara e Amanda Zanluca. CE303 - Universidade Federal do Paraná, Curitiba - PR, 2025, link: http://leg.ufpr.br/~ara/teach/viz2025.html.
