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SOMViz: Web-based self-organizing maps


Fabrikant, Sara I; Gabathuler, Cedric; Skupin, André (2015). SOMViz: Web-based self-organizing maps. Kartographische Nachrichten, 65(2):81-91.

Abstract

The self-organizing map (SOM) method has become popular in various disciplines for visual exploration of large, complex, multivariate databases. Despite the increasing popularity of this powerful, but computationally intensive,
neural network approach, web applications involving SOM construction and visualization are still rare. We introduce SOMViz, a simple, interactive, webbased prototype system, accessible online through a simple graphical user interface, allowing users without programming knowledge to generate SOMs from multivariate geographic datasets, and visually explore them in combination with thematic maps. At the heart of our contribution lies a proof-ofconcept based on an open architecture, including open source technology. We first outline and evaluate design decisions of the proof-of-concept system already completed in 2009 in the context of current state-of-the-art web technology, and then present implementation details and respective functionality of the SOMViz prototype applied to a case study with Swiss population census data as an example. With this contribution, we hope on the one hand to facilitate access to the powerful SOM analysis method for non-specialists, based on generic and open web technology. On the other hand, we offer this solution as a starting point to apply long-standing cartographic design principles and approaches to emerging non-geographic mapping technologies and methods.
Die Self-Organizing Map (SOM)-Methode ist in diversen Disziplinen ein beliebtes Mittel, um sehr große, komplexe, multivariate Datenbanken visuell zu erkunden. Trotz der zunehmenden Beliebtheit dieses mächtigen, aber rechen-intensiven, neuronalen Netzwerkansatzes, sind Web-basierte Lösungen, die SOM Konstruktion und Visualisierung erlauben, noch selten. Wir stellen SOMViz vor, ein einfaches, interaktives, web-basiertes System, das es erlaubt, ohne Programmierkenntnisse aus multivariaten geographischen Datensätzen SOMs zu generieren, und diese visuell in Kombination mit thematischen Karten erkunden zu können. Dies geschieht über eine einfache grafische Benutzerober-fläche. Im Mittelpunkt unseres Beitrags steht ein System als Proof-of-Concept, das auf einer offenen Architektur und Open Source-Technologie basiert. Im ersten Teil des Beitrags diskutieren wir Designentscheidungen des Proof-of-Concept-System das bereits 2009 entwickelt wurde, im Rahmen aktueller Webtechnologien und -Ansätze und erläutern in einem zweiten Schritt Implementierungsdetails sowie die entsprechende Funktionalität des SOMViz Proto-typs anhand einer Fallstudie mit Schweizer Volkszählungsdaten. Mit diesem Beitrag hoffen wir zum einen, die Einstiegsschwelle zu leistungsstarken SOM Analysen auch für Interessierte ohne Programmierkenntnisse zu verringern und zum anderen, bieten wir mit dieser Web-Lösung als Ausgangspunkt, ein neues Betätigungsfeld für Kartographinnen und Kartographen, um bestehende, etablierte kartographische Darstellungsmethoden auch auf nicht-geografische Datenvisualisierungsansätze und -technologien anwenden zu können.

Abstract

The self-organizing map (SOM) method has become popular in various disciplines for visual exploration of large, complex, multivariate databases. Despite the increasing popularity of this powerful, but computationally intensive,
neural network approach, web applications involving SOM construction and visualization are still rare. We introduce SOMViz, a simple, interactive, webbased prototype system, accessible online through a simple graphical user interface, allowing users without programming knowledge to generate SOMs from multivariate geographic datasets, and visually explore them in combination with thematic maps. At the heart of our contribution lies a proof-ofconcept based on an open architecture, including open source technology. We first outline and evaluate design decisions of the proof-of-concept system already completed in 2009 in the context of current state-of-the-art web technology, and then present implementation details and respective functionality of the SOMViz prototype applied to a case study with Swiss population census data as an example. With this contribution, we hope on the one hand to facilitate access to the powerful SOM analysis method for non-specialists, based on generic and open web technology. On the other hand, we offer this solution as a starting point to apply long-standing cartographic design principles and approaches to emerging non-geographic mapping technologies and methods.
Die Self-Organizing Map (SOM)-Methode ist in diversen Disziplinen ein beliebtes Mittel, um sehr große, komplexe, multivariate Datenbanken visuell zu erkunden. Trotz der zunehmenden Beliebtheit dieses mächtigen, aber rechen-intensiven, neuronalen Netzwerkansatzes, sind Web-basierte Lösungen, die SOM Konstruktion und Visualisierung erlauben, noch selten. Wir stellen SOMViz vor, ein einfaches, interaktives, web-basiertes System, das es erlaubt, ohne Programmierkenntnisse aus multivariaten geographischen Datensätzen SOMs zu generieren, und diese visuell in Kombination mit thematischen Karten erkunden zu können. Dies geschieht über eine einfache grafische Benutzerober-fläche. Im Mittelpunkt unseres Beitrags steht ein System als Proof-of-Concept, das auf einer offenen Architektur und Open Source-Technologie basiert. Im ersten Teil des Beitrags diskutieren wir Designentscheidungen des Proof-of-Concept-System das bereits 2009 entwickelt wurde, im Rahmen aktueller Webtechnologien und -Ansätze und erläutern in einem zweiten Schritt Implementierungsdetails sowie die entsprechende Funktionalität des SOMViz Proto-typs anhand einer Fallstudie mit Schweizer Volkszählungsdaten. Mit diesem Beitrag hoffen wir zum einen, die Einstiegsschwelle zu leistungsstarken SOM Analysen auch für Interessierte ohne Programmierkenntnisse zu verringern und zum anderen, bieten wir mit dieser Web-Lösung als Ausgangspunkt, ein neues Betätigungsfeld für Kartographinnen und Kartographen, um bestehende, etablierte kartographische Darstellungsmethoden auch auf nicht-geografische Datenvisualisierungsansätze und -technologien anwenden zu können.

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Item Type:Journal Article, not refereed, original work
Communities & Collections:07 Faculty of Science > Institute of Geography
Dewey Decimal Classification:910 Geography & travel
Language:English
Date:2015
Deposited On:21 Jan 2016 12:24
Last Modified:05 Apr 2016 19:54
Publisher:Kirschbaum Verlag
ISSN:0022-9164
Free access at:Official URL. An embargo period may apply.
Official URL:http://www.kartographische-nachrichten.de/kartographische-nachrichten/heftarchiv/kn-02-2015.html

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Language: English
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