Achtung Spider-Diagramm!

In meinen Kursen zum Thema Informationsvisualisierung kommt immer wieder die Frage auf, was vom Netzdiagramm (auch Spider-Diagramm oder Radar-Chart) zu halten sei.

Auf der einen Seite haben die meisten Leute in der Schweiz mit dieser Visualisierungsform schon positive Erfahrungen gemacht, denn die populäre Wahlentscheidungshilfe-Plattform «Smartvote» stellt ihre Daten in Form von Netzdiagrammen dar (Smartvote-Spider).

Auf der anderen Seite wird das Netzdiagramm in Fachkreisen und Büchern zum Teil scharf kritisiert wie beispielsweise in der Publikation «Visualising Knowledge: Lessons from 25 years of policy-related data visualisation» von der Netherlands Environmental Assessment Agency.

Hinzu kommt, dass dieser früher nicht ganz einfach zu erstellende Diagramm-Typ seit einigen Jahren in Excel & Co. per Knopfdruck erstellt werden kann.

Stellt sich also die Frage: Tun oder bleiben lassen?

Im Folgenden versuche ich der Frage, die ich ehrlicherweise in der Vergangenheit auch nicht immer ganz klar beantworten konnte, auf den Grund zu gehen.

Tipp für Leser:innen mit wenig Zeit: Am Ende des Artikels gibt es eine Zusammenfassung mit Checkliste.

Der Ritter und sein «Liniendiagramm im Kreise»

1877 stellte der Statistiker, Georg Mayr in seinem Buch «Die Gesetzmäßigkeit im Gesellschaftsleben» das, was wir heute als Netzdiagramm kennen, als «Liniendiagramm im Kreise» vor, wobei er mit Liniendiagramm eine Art Balkendiagramm mit strichartigen Balken meinte.

Vom seinem «Liniendiagramm» ausgehend, bei dem «eine Gerade die Basis bildet,» entstand die Idee vom Netzdiagramm:

Alternativ könnte «eine beliebige Kurve als Basis gewählt werden. Freilich würde dann die Anschaulichkeit der Darstellung sehr leiden, so dass in der Praxis die Gerade immer die Oberhand behalten wird... Nur eine andere Art von Linien nämlich die Kreislinie, kann unter besonderen Verhältnissen einigen Anspruch auf Beachtung machen. Zur Darstellung von Verhältnissen, welche thatsächlich einen Kreislauf darstellen... Solches ist beispielsweise der Fall, wenn die Sterblichkeit nach Monaten... darzustellen ist. In diesem Falle steht der Januar dem Dezember eben so nahe wie dem Februar, was nur bei der Darstellung im Kreise... zu erreichen ist.»

Die rund 150-jährige Darstellung unten links (c.) entspricht unserem Netzdiagramm mit dem Nullpunkt der Achsen in der Kreismitte. Das Diagramm (a.) oben-links ist heute unter der Bezeichnung Star-Plot bekannt.

Mayr, der kurz nach Veröffentlichung seines Buchs zum Ritter geschlagen wurde, (Ja: Im 19. Jahrhundert konnten einem Abhandlungen über Statistik und Informationsvisualisierung noch zum Ritterschlag verhelfen!) war sich schon vor 150 Jahren der Schwächen einer kreisförmigen Achsenanordnung bewusst. Einzig für die Darstellung von wiederkehrenden Zeitreihen sah er Anwendungspotenzial.

Die Diagramm-Architektur mit ihren Stärken und Schwächen

Ausgangslage für ein Netzdiagramm sind multivariate Daten mit Merkmalsträgern und Merkmalen.

Die Merkmalsausprägungen müssen in Form von ordinalen oder metrischen Daten in positiven Zahlen vorliegen. Nominale Variablen und Negativwerte lassen sich nicht abbilden.

Die Merkmale werden den radial angeordneten Achsen des Netzdiagramms zugewiesen. Durch die Verbindung der Werte auf den Achsen entsteht das charakteristische Merkmalsträger-Polygon.

Für ein Polygon braucht es mindestens drei Merkmale. Je mehr Merkmale, bzw. Achsen abgebildet werden, desto schwieriger ist die Beschriftung der Achsen und die Interpretation der Merkmalsträger-Polygone. Spätestens ab 12 Achsen beginnt es eng zu werden.

Die Merkmalsausprägungen (Zahlenwerte) können in die Grafik eingetragen werden, führen jedoch schnell zu unschönen Überschneidungen und einem überladenen Erscheinungsbild. Entsprechend gilt: Je mehr Elemente abgebildet werden, um so wichtiger ist es, automatisch erstellte Diagramme sorgfältig zu überarbeiten.

Ein gutes, günstiges Programm für die professionelle Erstellung und Überarbeitung von Infografiken habe ich in diesem Artikel vorgestellt.

Wirkt das Diagramm trotzdem beengt und überladen, hilft wie immer in solchen Fällen folgender Trick: Vergrösserung der Darstellung mit gleichbleibender Schriftgrösse.

Am einfachsten zu gestalten, sind Netzdiagramme, wenn die Einheiten der Merkmale gleich und die Werte innerhalb einer ähnlichen Spannweite liegen. Besonders eignen sich Daten von Bewertungsskalen wie Schulnoten mit Minimal- und Maximalwerten.

Gibt es sehr grosse und kleine Werte, was häufig bei Merkmalen mit unterschiedlichen Einheiten der Fall ist, ergibt sich ein kaum lesbares Netzdiagramm:

Solche Daten müssen zuerst normiert werden. Beispielsweise können die Werte in Prozentzahlen auszudrücken werden, wobei der höchste Merkmalswert mit 100 % gleichgesetzt wird:

Kritisch ist auch die Darstellung von Nullwerten. Speziell auf Leute ohne Vorerfahrung mit dem Netzdiagramm können die dadurch entstehenden Lücken irritierend wirken. Abhilfe schafft ein kleiner «Null-Kreis» in der Mitte.

Schauen wir uns nun das meiner Meinung nach grösste Defizit des Spiders genauer an: die eingeschränkte Vergleichbarkeit von unterschiedlich ausgerichteten Längen auf den radialen Achsen.

Wie meinte doch Ritter von Mayr: Wenn man von der Geraden als Basis abweicht, könnte die «Anschaulichkeit der Darstellung sehr leiden.» Da ist definit etwas dran:

Die auf den radial ausgerichteten Achsen abgebildeten Längen des Netzdiagramms lassen sich besonders schlecht vergleichen, weil sie weder auf einer Geraden liegen, noch rechtwinklig ausgerichtet sind.

Auch für das Vergleichen gleicher Merkmale in mehreren Charts ist das Netzdiagramm wegen der schrägen Ausrichtung nicht ideal.

Dieses Problem kann in gewissen Situationen behoben werden:

Die Darstellung mehrerer Merkmalsträger in einem Diagramm hat jedoch Grenzen. Ab drei Polygonen ist das Diagramm kaum mehr zu lesen.

Ein weiteres Problem bei der Abbildung mehrerer Merkmalsträger in einem Diagramm entsteht bei gleichen oder sehr ähnlichen Werten:

Das umstrittene Merkmalsträger-Polygon

Unabhängig von den oben erwähnten Umsetzungsproblemen und Einschränkungen äussern Kritiker ganz fundamentale Bedenken gegenüber dem Netzdiagramm wegen dem Merkmalsträger-Polygon. Zusammengefasst bemängeln sie, dass die Fläche an sich keine Aussagekraft besitzt, entsprechend nur eine «Pseudo-Information» oder ein «simpler Artefakt der Visualisierung» darstellt und folglich unnötig ablenkt oder sogar Verwirrung stiftet.

Ganz ohne Zweifel hat das Merkmalsträger-Polygon keinerlei quantitative Bedeutung wie beispielsweise die Fläche unter der Linie einer linearen Funktion in einem kartesischen Koordinatensystem. Ist das ein Problem? Meiner Meinung nach nicht, weil es offensichtlich ist und entsprechend auch nicht für Verwirrung sorgt.

Ebenfalls richtig ist die Feststellung, dass diese für das Netzdiagramm typische Form ein Artefakt der Visualisierung darstellt. Je nach Anordnung der Achsen verändert sich das Polygon und natürlich existiert die Figur in der Realität nicht. Das trifft jedoch auch auf die Balken eines Balkendiagramms oder die Linie eines Liniendiagramms zu. Jede Visualisierung ist ein Artefakt. Die eigentliche Frage müsste daher lauten: Hilft der durch eine Visualisierung entstandene Artefakt, eine Information besser zu analysieren und zu vermitteln oder nicht?

Versuchen wir die Frage anhand eines konkreten Beispiels zu beantworten:

2004 entstand im Kanton Zürich die Grünliberale Partei mit dem Ziel, ökologische Positionen mit einer wirtschafts- und gesellschaftsliberalen Haltung zu vereinen. Für einige schien dieses Programm der damaligen FDP (heute FDP.Die Liberalen) sehr nahezukommen. Entsprechend bestand bei der FDP die Sorge, die neue Partei könnte eine Konkurrenz werden.

Als die Grünliberalen 2007 erstmals bei nationalen Wahlen kandidierten, war das Interesse an den Daten der Wahlempfehlungshilfe Smartvote entsprechend gross. Aufgrund von einem Fragebogen wurden die Kandidierenden in 8 Politikdimensionen auf einer Skala von 0 bis 100 bewertet.

Nicht ganz einfach, sich aufgrund dieser Tabelle eine Vorstellung der politischen Haltung der Politikerinnen und Politiker zu machen.

Ein Fall für Informationsvisualisierung!

Um die Interpretation zu vereinfachen, stellt Smartvote seine Daten in Netzdiagrammen dar, welche die NZZ mit dem Kommentar veröffentlichte: Smartvote «macht das Profil der Grünliberalen endlich sichtbar.»

Die folgende Abbildung ist ein überarbeiteter Auszug aus dem Artikel.

Meiner Meinung zeigt das Beispiel eindeutig: Das Netzdiagramm ist für die Interpretation dieser Daten sehr hilfreich, und zwar genau wegen dem Merkmalsträger-Polygon. Die Figur ist in der Lage, die unterschiedlichen (nicht addierbaren) Dimensionen als qualitatives, politisches Gesamtprofil darzustellen und somit Unterschiede zwischen den Kandidierenden fassbar zu machen.

Ein weiterer Vorteil des Spiders betrifft ein Aspekt, der in vielen Kritiken zu kurz kommt. In theoretischen Abhandlungen über Informationsvisualisierung wird Qualität oft mit einer möglichst schnellen, reibungslosen Datenvermittlung gleichgesetzt. Oberstes Gebot ist die Reduktion aufs Essenzielle. In Anbetracht der vielen Infografiken, bei denen vor lauter Dekor die Information kaum mehr zu erkennen ist, sicher ein wichtiger Grundsatz, den auch ich mir für meine Arbeit sehr zu Herzen nehme.

Doch es gibt noch andere Ziele, die mit Informationsvisualisierung verfolgt werden können. Je nach Situation ist es wichtiger, Interesse für eine Information zu erzeugen und den Informationsadressaten zur Auseinandersetzung mit einem Thema zu "verführen". Eine solche Vorgabe erfordert andere grafische Prioritäten. Ästhetische Ansprüche und eventuell sogar spielerische Elemente werden wichtiger als eine möglichst minimalistisch funktionale Gestaltung.

Insbesondere Personen, die nicht nur reisserische Boulevard-News, sondern sachliche, um nicht zu sagen, manchmal etwas langweilige (aber natürlich sehr, sehr wichtige) Informationen vermitteln müssen, sollten sich dem Hingucker-Effekt gewisser Visualisierungsformen nicht verschliessen.

Ein sorgfältig gestaltetes Netzdiagramm hat diese Qualität. Obwohl auf den ersten Blick etwas komplex, vermag es durch seine Attraktivität Aufmerksamkeit, Auseinandersetzung und letztendlich eine nachhaltige Vermittlung eines Themas zu bewirken.

Die Alternativen

Doch gibt es vielleicht eine Datenvisualisierung, die gleiches leistet, ohne die Nachteile des Netzdiagramms mit sich zu bringen?

Einige Info-Designer, die sich am Merkmalsträger-Polygon stören, weichen auf den verwandten Star-Plot aus. Die Werte werden mit schmalen Balken und für die bessere Lesbarkeit meist mit einem Punkt dargestellt.

Schauen wir uns den Star-Plot (oben) im direkten Vergleich mit dem Netzdiagramm (unten) für zwei Kandidierende an:

Durch den Star-Plot entstehen sternförmige Muster. Die Darstellung hat eine ansprechende Ästhetik, jedoch bringen die vielen Linien und Punkte Unruhe ins Bild. Im Vergleich dazu ist das Polygon des Netzdiagramms viel klarer zu fassen und entsprechend auch einfacher mit anderen Merkmalsträgern zu vergleichen. Aus meiner Sicht ist deshalb der Star-Plot dem Netzdiagramm nicht vorzuziehen.

Daneben gibt es eine ganze Reihe an Diagrammen mit einer tabellenähnlichen Struktur. Visualisierte Werte werden in Zeilen und Spalten abgebildet wie beispielsweise im tabellarischen Balkendiagramm.

Alternativ lassen sich Merkmalswerte auch als Kreisdiagramme darstellen.

Für so grosse Tabellen ist dieser Diagrammtyp nicht geeignet, da die zahlreichen, kleinen Kreisdiagramme schwer lesbar sind. Kleinere Tabellen lassen sich auf diese Weise hingegen gut und ansprechend darstellen.

Für speziell grosse, multivariate Datensätze eignen sich Heatmaps. Es handelt sich um Tabellen mit farbigem Hintergrund, wobei die Farbsättigung mit den jeweiligen Zellenwerten verknüpft wird.

Zentrales Auswahlkriterium für oder gegen den Spider

Eindeutige Vorteile der tabellarischen Diagramme sind ihre kompakte Form und die Möglichkeit, die einzelnen Werte horizontal und vertikal gutz zu vergleichen. Was sie jedoch nicht vermögen, ist die Gesamtdarstellung aller Merkmale pro Merkmalsträger. Und dies ist meiner Ansicht nach das zentrale Auswahlkriterium für oder gegen ein Netzdiagramm.

Sind die Informationsadressaten in erster Linie an einem Vergleich der Werte entlang der Zeilen und Spalten interessiert, ist eine tabellarische Visualisierung besser.

Interessieren sich die Leserinnen und Leser hingegen für eine Gesamtbeurteilung aller Merkmale der Merkmalsträger, weil sie diese beispielsweise wählen, einstellen oder kaufen müssen, ist das Netzdiagramm die richtige Wahl.

Fazit und Checkliste

Keine Frage: Das Netzdiagramm ist ein komplizierter Fall. Für den richtigen Einsatzbereich und eine gute Umsetzung ist vieles zu beachten. Doch wenn eine qualitative Gesamtbeurteilung der Merkmale eines Merkmalsträgers gefragt ist, gibt es keine bessere Wahl.

Wann kommt das Netzdiagramm in Frage?

Erstellt werden, können Netzdiagramme aus multivariaten Daten, die ein oder mehrere Merkmalsträger mit mindestens drei Merkmalen beinhalten.

Dabei eignen sich nur Merkmalsausprägungen in Form von Ordinalskalen oder metrischen Skalen. Negative Werte können nicht abgebildet werden.

Für multivariate Daten, deren Merkmale zu einem Ganzen zusammengerechnet werden können, ist das Netzdiagramm nicht die richtige Wahl. Dafür sind gestapelte Balken/Säulen-Diagramme vorzuziehen.

Weil sich die kreisförmig angeordneten, schrägen Achsen nicht zum Vergleichen von Längen eignen, sollte (entgegen der Empfehlung des Ritters von Mayr) das Netzdiagramm nicht für Zeitreihen benutzt werden.

Ab 8 Achsen wird das Netzdiagramm schwer lesbar und gestalterisch herausfordernd. Deshalb eignen sich Datensätze mit sehr vielen Merkmalen nicht.

Ist für die Informationsadressaten Ihrer Visualisierung vor allem ein Vergleich der Daten pro Spalte und/oder Zeile interessant, sollten Sie ein Diagramm mit einer tabellarischen Struktur wählen. Sind die Leserinnen und Leser hingegen an einer Gesamtbeurteilung der Merkmalsträger aufgrund aller Merkmale interessiert, ist das Netzdiagramm die beste Wahl.

Möchten Sie mit der grafischen Darstellung, speziell Aufmerksamkeit und Interesse erwecken, kommt das Netzdiagramm mit seinem attraktiven Erscheinungsbild infrage. Steht für Sie jedoch eine möglichst nüchterne und minimalistische Datenvermittlung im Vordergrund, sollte eine schlichtere Darstellungsform gewählt werden.

Um von den Stärken des Netzdiagramms profitieren zu können, muss es gut gestaltet und ausgeführt sein. Automatisch generierte Chart beispielsweise in Excel müssen meist komplett überarbeitet werden. Bevor Sie sich für ein Netzdiagramm entscheiden, sollten Sie deshalb sicherstellen, dass die nötige Zeit, genügend Fachwissen und die richtigen Programme zur Verfügung stehen. 

Was ist bei der Umsetzung zu beachten?

Netzdiagramme benötigen, insbesondere, wenn sie ansprechend gestaltet werden sollen, ziemlich viel Platz. Hat man diesen nicht zur Verfügung, ist möglicherweise ein kompakteres Diagramm vorzuziehen.

Am einfachsten ist die Gestaltung, wenn Daten mit einer relativ geringen Spannweite und mit nur einer Einheit vorliegen. Gibt es grosse Spannweiten zwischen den Werten einzelner Merkmale, müssen diese normiert werden.

Wenn möglich, sollten mehrere Merkmalsträger in ein einziges Netzdiagramm eingezeichnet werden. Dadurch kann man verhindern, dass die Leserin oder der Leser schräg ausgerichtete Längen zwischen mehreren Grafiken vergleichen muss. Dies ist jedoch nur möglich, wenn:

• nicht mehr als drei, maximal vier Merkmalsträger dargestellt werden müssen.

• es keine Merkmalsträger mit den gleichen oder sehr ähnlichen Werten gibt (Überdeckung).

Bei Nullwerten sollte ein kleiner Null-Kreis in der Mitte des Diagramms eingezeichnet werden, damit auch diese Daten sichtbar gemacht werden können.

Je nachdem wie die Merkmale auf den Achsen verteilt werden, können die Diagramme besser oder schlechter gelesen werden. Entsprechend sollte diese Entscheidung nicht einem Programm überlassen werden, sondern sehr bewusst gefällt werden.

Falls Sie die Flächen der Polygone einfärben, sollten diese eine gewisse Transparenz aufweisen.

November 2023

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