Untersuchungen zur Gestaltung kartographischer Inhalte auf autostereoskopischen Monitoren

• Main Author: Knust, Claudia
• Other Authors: Technische Universität Dresden, Fakultät Umweltwissenschaften
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden 2016
• Subjects: Kartographie; Autostereoskopie; 3D-Monitor; empirische Untersuchung; Minimaldimension; Wahrnehmungsleistung; cartography; autostereoscopy; 3D-monitor; empirical study; minimum dimension; map reading performance; ddc:550; rvk:ZI 9705
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-210590; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-210590; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/21059/Dissertation_CKnust_pdf2b.pdf

Autostereoskopische Monitore ermöglichen das spontane dreidimensionale Betrachten des gezeigten Inhaltes, ohne dass zusätzliche Betrachtungshilfen notwendig sind. Eine solche räumliche Wahrnehmung kann auch für die Kartographie vielfaltige neue Visualisierungsmöglichkeiten bieten. Allerdings wurden dafür bisher kaum Gestaltungsregeln formuliert. Gerade das ist aber notwendig, um das Potential dieser 3D-Monitore richtig nutzen zu können. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Gestaltung kartographischer Inhalte auf autostereoskopischen Monitoren und soll damit einen Beitrag leisten, solche Monitore in naher Zukunft optimal für kartographische Zwecke einsetzen zu können. Nach der Beschreibung des Forschungsstandes hinsichtlich 3D-Visualisierungstechniken und Minimaldimensionen kartographischer Inhalte an Monitoren behandelt die vorliegende Arbeit zwei empirische Untersuchungen. Im ersten Teil werden verschiedene graphische Elemente hinsichtlich ihrer Mindestgröße untersucht. Angelehnt an bereits vorhandene Empfehlungen für 2D-Monitore sowie Untersuchungen an gedruckten Lentikulardisplays werden Schrift, Linien und einfache Zeichen verschiedener Größe bzw. Strichstarke bezüglich ihrer Lesbarkeit an einem Lentikularmonitor getestet. Um eine Mindestgröße sinnvoll festzulegen, soll hierbei das Kriterium erfüllt sein, dass 90 % der Befragten die gezeigten Wörter, Linien bzw. Zeichen in mindestens dieser Größe lesen konnten. Neben den Mindestgrößen wird in dieser ersten Studie zudem die Erkennbarkeit und Unterscheidbarkeit von verschiedenen Tiefenebenen untersucht. Anhand von Positionssignaturen, die sich blockweise in unterschiedlichem Abstand zum Betrachter befinden, d.h. in verschiedenen Tiefenebenen liegen, wird ermittelt, ob und wie gut eine Unterscheidung dieser Ebenen möglich ist. Insgesamt werden in dieser ersten Studie neun Hypothesenpaare überprüft. Die zweite empirische Untersuchung, die in dieser Arbeit vorgestellt wird, befasst sich mit der Wahrnehmungsleistung in thematischen Karten an 2D-Monitoren und an 3D-Monitoren. Anhand von einfach gestalteten thematischen Karten werden die Antwortzeit und die Antwortgenauigkeit bei der Lösung einfacher Aufgaben analysiert. Getestet wird an dem gleichen Monitor, der bereits für die Untersuchung zu den Minimaldimensionen genutzt wurde und vergleichend dazu an einem ähnlich großen 2D-Monitor. In dieser zweiten Studie werden zwei Hypothesenpaare überprüft. Darüber hinaus werden die Ergebnisse mit einer parallel am Geografischen Institut der Ruhr-Universität Bochum stattgefundenen Studie verglichen. Die Projektpartner testeten unter sehr ähnlichen Bedingungen einen zweiten Lentikularmonitor. Anhand des Vergleichs beider Studien werden erste Schlussfolgerungen gezogen, die für eine Gestaltung kartographischer Inhalte an Lentikularmonitoren im Allgemeinen gültig sind. Die Ergebnisse der ersten Untersuchung zeigen, dass die Minimaldimensionen von Schrift, Linien und einfachen Zeichen am untersuchten 3D-Monitor weniger stark von den Empfehlungen für normale 2D-Monitore abweichen als im Vorfeld vermutet wurde. Bei der zweiten Studie hingegen lässt sich anhand der untersuchten thematischen Karte hinsichtlich der Wahrnehmungsleistung schlussfolgern, dass eine Visualisierung am 3D-Monitor zwar keine Verbesserung der Antwortgenauigkeit bewirkt, wohl aber eine deutliche Reduzierung der Antwortdauer. In der zweiten empirischen Untersuchung liegen Daten zu weiteren Testkarten vor, die die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse verifizieren konnten. In weiterer Analysearbeit sollen diese Erkenntnisse in naher Zukunft zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus wird empfohlen, die Untersuchungen auf verschiedene 3D-Monitore auszuweiten, um eine Allgemeingültigkeit der ermittelten Erkenntnisse verifizieren zu können bzw. um detailliertere Empfehlungen zur Gestaltung thematischer Inhalte auf 3D-Monitoren geben zu können. === Autostereoscopic monitors allow spontaneous three-dimensional perception of the visualised content without the need of any additional viewing aids. Such a kind of spatial perception can also allow multiple new visualisation options in the field of cartography. So far, there are hardly any rules given for an optimal design of such cartographic visualisations. But, this is essential in order to use the potential of these 3D monitors correctly. Therefore, this work deals with the design of cartographic content on autostereoscopic monitors. Thus, it shall contribute to an optimal use of such a monitor for cartographic purposes in the near future. After describing the state of research regarding 3D visualisation techniques and minimum dimensions of cartographic content on monitors in general, the present work discusses two empirical studies. In the first study, several graphic elements are analysed regarding their minimal legible size. Some lettering, lines and simple symbols are tested regarding their legibility on a monitor which uses the lenticular foil technology. The test patterns are based on existing recommendations for 2D monitors and studies on printed lenticular foil displays. A simple rule was chosen to be able to specify minimum sizes for the tested elements: at least 90 % of the test persons have been able to read the test words, lines or symbols in this size. Furthermore, the first study investigated the ability to differentiate several depth planes. With the help of point symbol blocks which are located in different distances to the viewer, i.e. which are located in different depth planes, it is examined if the participants can differentiate these planes easily. Altogether, nine pairs of hypotheses are analysed during this study. The second empirical study which is presented in this work, deals with the map reading performance in thematic maps visualised on 2D monitors and on 3D monitors. Using thematic maps of simple design the response time and response accuracy are analysed for solving simple map reading tasks. The used 3D monitor was the same as for the first study. Further, the same questions were asked for the thematic maps shown on a normal 2D monitor with nearly the same size as the 3D monitor. In this second study two pairs of hypotheses are analysed. Moreover, the findings are compared with a similar study which was conducted at the Geographic Institute of the Ruhr University Bochum. The project partners tested the thematic maps on a second lenticular monitor under very similar conditions. Based on a comparison of both studies an attempt will be made to draw some conclusions that are generally valid for a design of cartographic content on lenticular monitors. The results of the first study show that for the examined 3D monitor the minimum dimensions of lettering, lines and simple symbols differ less from the recommendations for normal 2D monitors than assumed before the studies. The findings of the second study for map reading efficiency on thematic maps show that the visualisation on a 3D monitor reduces the response time of the questions. However, the correctness of the answers does not improve between the 2D monitor and the 3D monitor. In the second empirical study data of more test maps than used in this work is available. It shall be used in further analyses for trying to verify the results presented here. In addition, it is recommended to extend the studies on different 3D monitors to verify a general applicability of the findings or to give more detailed recommendations for the design of thematic content on 3D monitors.