Rückmeldungen aus Schulleistungstests an Lehrkräfte durch interaktive Informationsvisualisierungen

Teaching staff are expected to be able to use results from comprehensive student achieve-ment tests to improve their instruction. For these data-driven decision-making processes, skills that could be denoted as data literacy are required. Research has shown, however, that in some cases these competencies are not sufficiently pronounced and that feedback is often difficult to understand. Furthermore, the research demonstrated that it is necessary to in-crease the comprehensibility of feedback by using data visualizations. Regional state insti-tutes for education tasked with providing feedback supported teaching staff by offering fur-ther training and handouts on how to use external achievement test results. The matter of increasing the comprehensibility of feedback remains unaddressed. This gap in the research will be taken up in this thesis, which uses the example of comparative achievement tests to approach the question of whether the comprehensibility of achievement-test feedback could be increased by using a feedback system with interactive information visualizations. As part of a study with a cross-sectional design, twenty primary school teachers compared a familiar paper-based feedback for achievement-test results with a new, interactive feedback system. First, the teachers participating in the study assessed the perceived time required to answer the questions asked about the test results. Secondly, the teachers assessed how useful the feedback formats were for answering the questions. The results show that, on average, the questions asked about the data could be answered significantly more quickly using the interactive information visualizations. Furthermore, interactive information visualizations are assessed as being significantly more useful on average. Matrix visualizations were prov-en to have particularly positive effects. For the co-variables only one significant effect was perceived: Teachers with a high level of data literacy assessed the interactive feedback sys-tem as being faster. Moreover, the teachers gave statements regarding requirements for an interactive feedback system and their attitudes and experiences in working with achievement tests. The findings of this study indicate that feedback systems with a user- and demand-oriented graphic layout are becoming more important

Effekte und Potenziale eines gebogenen interaktiven Displays

Ein heutiger Computerarbeitsplatz besteht normalerweise aus einer horizontalen Arbeitsfläche und mindestens einem vertikalen Bildschirm. Beide Orientierungen der Arbeitsbereiche haben Vorteile für einzelne Arbeitsschritte. Auf vertikalen Flächen ist beispielsweise das Lesen langer Texte ergonomischer, während das direkte Bearbeiten von Texten auf horizontalen Flächen weniger anstrengend ist. Der Wechsel zwischen den beiden Arbeitsbereichen ist jedoch umständlich, da die horizontale Arbeitsfläche häufig nicht digital ist. Doch selbst die steigende Verbreitung berührungsempfindlicher Bildschirme im horizontalen Arbeitsbereich (z.B. Tablets) löst dieses Problem nicht. Zwar bringen diese Geräte zum einen die Vorteile direkter Interaktion mit sich, führen aber zum anderen zur Frage, wie die digitalen Inhalte zwischen den unterschiedlich orientierten, digitalen Bereichen ausgetauscht werden. Eine Lösung hierfür ist die Kombination unterschiedlich orientierter Displays. Es gibt mehrere Ansätze diese zu kombinieren, jedoch sind die Displays dabei meistens physikalisch voneinander getrennt. Das führt dazu, dass der Nutzer die Displays zum einen eher als separate Einheiten wahrnimmt und zum anderen kein einfacher Übergang zwischen den Displays möglich ist. Eine Verbindungsart, die bis jetzt noch weitgehend unerforscht ist, ist die Kombination beider Displaybereiche durch eine gebogene Verbindung. Die Biegung stellt eine nahtlose Verbindung und einen unterbrechungsfreien Übergang zwischen den Displaybereichen her. Der Effekt eines solchen Übergangs auf die Nutzerinteraktion ist jedoch unbekannt. Die Biegung des Bildschirms eröffnet darüber hinaus auch die Möglichkeit für neuartige Visualisierungen, die von der nahtlosen Kombination unterschiedlicher Displayorientierungen profitieren. Außerdem können auch gewöhnliche, grafische Benutzerschnittstellen hinsichtlich der Displayform optimiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein solches Display vorgestellt und dessen Effekte auf die Nutzerinteraktion und Potenziale für grafische Benutzerschnittstellen untersucht. Der Curve ist ein interaktives Display, das einen horizontalen und einen vertikalen Bereich durch eine nahtlose, gebogene Verbindung kombiniert. Im ersten Teil der Arbeit werden die Entwicklung der Displayform und die technische Umsetzung des Prototyps beschrieben. Anschließend wird im zweiten Teil der Einfluss der Displayform sowohl auf direkte als auch auf indirekte Interaktionsarten evaluiert. Außerdem wird der Curve um eine greifbare Benutzerschnittstelle erweitert und die Auswirkung der Displayform auf die Bedienbarkeit dieser Schnittstelle untersucht. Im dritten Teil werden zwei Visualisierungen und eine vorhandene, grafische Benutzerschnittstelle vorgestellt, die jeweils an die gebogene Displayform angepasst wurden. Die praktischen Erfahrungen aus den Entwicklungsprozessen werden dann in Form von Empfehlungen für vergleichbare Displayprojekte zusammengefasst. Am Ende der Arbeit stehen sowohl Ausgangspunkte für eine technische Weiterentwicklung, als auch weitere exemplarische Anwendungsszenarien, die von der gebogenen Displayform des Curve profitieren können.The working environment in a current office usually consists of a horizontal working area and at least one vertical digital display. Both workspace orientations offer specific advantages for a certain task. While reading a long documentis easier on a vertical display, editing a document is less exhausting on a horizontal working area. If a user wants to benefit from these advantages the working area has to be changed frequently, which is time-consuming as most of today’s horizontal areas are non-digital. This problem even remains as more and more interactive displays (e.g. tablets) are used on the horizontal surface because the content cannot be seamlessly transferred between them. Although these interactive horizontal displays offer direct interaction with digital content, transferring digital content between both display orientations is cumbersome. A solution for this problem is the combination of differently oriented working areas. There are different ways of combining display areas. Most of them still rely on physically separated displays. This hampers the transfer of documents from one display area to the other. The user also perceives the displays as separated areas. Another way, which could overcome these problems is a curved display connection. While the curved connection allows for a seamless transition between differently oriented display areas, it remains unclear how it simultaneously influences the interaction of the user. Besides this influence on the interaction a curved connection also allows for new ways of visualizing data using both display orientations in a single visualization or an adapted graphical user interface. This thesis presents an approach towards a curved connection of differently oriented display areas. The Curve is an interactive display that seamlessly combines a horizontal display area and a vertically inclined display area with a curved connection. The first part of this work presents the fundamental design of the Curve and its technical implementation in terms of hard- and software. Based on the constructed prototype several studies about the Curve’s influence on basic interaction techniques were conducted and are described in the second part of this thesis. These studies include direct interaction as well as indirect input using a pointing device and a first exploration of a graspable user interface. The next part describes the development of novel visualizations and a graphical user interface, which rely on the Curve’s display form. Lessons learned from these projects led to a first draft of guidelines for the development of similar displays and interfaces, which conclude the third part of this thesis. The last part summarizes the entire thesis and points at possible future steps like the technical improvement of the Curve’s technology and further application scenarios, which might also benefit from a curved display environment

Interdisziplinäre Absicherung der Produktionsplanung in der Automobilindustrie

Die Automobilindustrie ist einer der bedeutendsten Industriezweige in Deutschland, die sich ständig im Spannungsfeld aus Qualität, Produktivität und Kosten bewegt. Der globale Wettbewerb führt zu kürzeren Innovations- sowie Produktzyklen – die Kundenanforderungen zu einer umfangreichen Individualisierbarkeit der Produkte. Die Produktkomplexität eines Automobils ist heutzutage enorm. Eine Komplexität, welche die Produktentwicklung, die Produktionsplanung sowie die Produktion ständig vor neue Herausforderungen stellt und in einem Streben nach Perfektion und kontinuierlicher Verbesserung mündet. Es ist beeindruckend zu durchleben, wie bei einem Produktionsanlauf alle Prozesse integriert werden und bei einer Serienfertigung ca. alle 90 Sekunden ein gefertigtes Fahrzeug vom Band läuft. Um einen effizienten Produktionsanlauf zu gewährleisten, wird dieser im Vorfeld abgesichert. In Bezug auf manuelle Montage¬umfänge findet dies in der sogenannten Produktionsvorbereitung statt, welche unter Beteiligung verschiedener Planungsbereiche interdisziplinär erfolgt. Die Produktionsvorbereitung ist der Serienentwicklung und Serienvorbereitung zugeordnet. In dieser Phase werden gemäß dem aktuellen Planungsstand physische Prototypen des Produktes stationsweise, mit den dazugehörigen Arbeitsinhalten, aufgebaut. Neben der Verifikation des eigentlichen Produktes dient diese Phase dazu, einen effizienten Produktionsanlauf sicherzustellen. Die Absicherung von Produkt und Produktion ist in der Automobilindustrie sehr gut etabliert und wird frühzeitig angewandt. Neben physischen Absicherungen werden vermehrt virtuelle Absicherungen durch den Einsatz von IT-Systemen und Simulationen eingesetzt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Phase der Produktionsvorbereitung und der damit verbundenen Absicherung des Produktionsanlaufs im Hinblick auf manuelle Montageumfänge in der Automobilindustrie. Im Fokus steht hierbei eine virtuelle Absicherung der Produktionsvorbereitung und die Unterstützung der Kollaboration und Dokumentation der interdisziplinären Produktionsvorbereitung.The automotive industry is one of the most important branches of industry in Germany, which is constantly operating in the area of conflict between quality, productivity and costs. Global competition leads to shorter innovation and product cycles – customer requirements lead to increasing individualization of products. The product complexity of a car is immense at present. A complexity that constantly raises new challenges for product development, production planning and manufacturing and results in a constant striving for perfection and continuous improvement. It is very impressive to see how all processes are integrated during a production start-up and how a manufactured vehicle rolls off the assembly line every 90 seconds in series production. In order to ensure an efficient production ramp-up, this is validated in advance. With regard to manual assembly scopes, this takes place in the so-called production preparation phase, which is an interdisciplinary process involving various planning departments. Production preparation is assigned to series development and series preparation. In this phase, physical prototypes of the product are built station by station according to the current planning state, with the corresponding work contents. In addition to the validation of the product, this phase is used to ensure an efficient production ramp-up. The validation of product and manufacturing is very well established in the automotive industry and is applied at an early stage. In addition to physical validation, virtual validation is increasingly used through the application of IT systems and simulations. This thesis deals with the phase of production preparation and the associated validation of the production ramp-up with focus on manual assembly in the automotive industry. The focus is on a virtual validation of the production preparation and the support of collaboration and documentation of the interdisciplinary production preparation

Interactive simulation and visualisation for the computerised biochemistry

Die moderne Biochemie ist eine Wissenschaft, die sich im Wandel befindet. Während die bisherige Forschung sehr stark experimentell geprägt ist, existiert eine theoretische Biologie, analog zur theoretischen Chemie, nur in Ansätzen. Trotzdem wandelt sich auch diese Wissenschaft hin zu einer stärkeren Einbindung theoretischer Ansätze. Der Grund hierfür liegt in der Betrachtung von zunehmend komplexeren Systemen. So beschäftigt man sich in der Systembiologie, einem Teilbereich der Biochemie, unter anderem mit der Aufklärung komplexer Reaktionsnetzwerke. Während Ausschnitte dieser Netzwerke weiterhin experimentell aufgeklärt und verstanden werden, lässt sich das zusammenhängende Bild zunehmend nur noch durch eine theoretisch geprägte Modellbildung fassen. Darüber hinaus zeigen neuere Forschungsergebnisse die Bedeutung der Tatsache, dass Moleküle, Zellen und Zellhaufen, also wichtige Forschungsubjekte der Biochmie, dreidimensionale Gebilde sind – eine Tatsache, die bei der Modellbildung berücksichtigt werden muss. Eine Antwort auf die genannten Herausforderungen ist der konzertierte Einsatz von Simulation und Visualisierung als Mittel des Erkenntnisgewinns. Damit ist die Informatik gefordert entsprechende dedizierte Werkzeuge zu entwickeln, die Simulation, Visualisierung und Interaktion im Kontext des von der Anwendungsdisziplin gesetzten räumlich-zeitlichen Problemkreises miteinander verbinden. In dieser Arbeit wird ein integriertes Konzept zu Simulation, Interaktivität und Visualisierung vorgelegt, das auf einer Anforderungsanalyse in Bezug auf Anforderungen an die Simulation und Anforderungen an die Interaktivität und Visualisierung basiert. Zur Lösung der aufgeworfenen Probleme wird ein „Baukastensystem“ auf Basis von Multi-Agenten-Systemen vorgeschlagen. Die Auswahl des geeigneten Simulationsverfahrens, z. B. die Auswahl eines stochastischen Verfahrens gegenüber einem deterministischen Verfahrens, wird so zur Auswahl eines Bausteins, wobei gezeigt wird, wie z. B. mit Hilfe von Regeln die Auswahl auch automatisiert werden kann. Ebenso wird gezeigt, wie man „Baussteine“ auch im räumlichen Sinne verstehen kann, als Dinge, die in einem dreidimensionalen Kontext einen bestimmten Raum einnehmen und die, in ihrer Gesamtheit betrachtet, den Beobachtungsraum der Simulation ausfüllen. Diese Bausteine finden sich entsprechend ebenfalls im Kontext der Interaktion wieder. Ein wichtiger Aspekt in diesem Baukastenkonzept ist die Frage der Kommunikationsstruktur und des Kommunikationsprotokolls, für den ein Vorschlag erarbeitet wird. Das entwickelte Gesamtkonzept besteht aus zwei Teilen: Einem Konzept für Ein- und Ausgabegeräte mit einer gemeinsamen Metapher, die die Geräte logisch in den Anwendungskontext einbettet und einem Simulations- und Visualisierungskonzept auf der Basis der Kopplung heterogener intelligenter Agenten in eine gemeinsame Simulationsumgebung. Hierfür wurde ein spezieller Dialekt einer Agentenkommunikationssprache entwickelt, der dabei insbesondere den Aspekt der dreidimensionalen Visualierung einer solchen Simulation berücksichtigt.Modern biochemistry is a science is changing rapidly. While traditional research in this field is characterised by experimental studies, there is a growing interest in the inclusion computerised, model and simulation based methodologies. Although the objects of research are three dimensional entities, like molecules, cells etc. and a number of phenomena within these entities are identified as three dimensional, many models used nowadays abstract from this three-dimensionality. This is, at least to a significant part, due to the lack of dedicated visualisation and simulation tools. This thesis presents an integrated concept for the interactive simulation and visualisation in the biochemistry domain of molecular modelling, systems biology and multi-cellular structures which is based on a thorough requirements analysis. The concept consists of a modular system based on multi-agent methodologies. It is shown how this system can be used to couple heterogeneous simulation models and how three-dimensional structures can be represented in a modular way. These modular building blocks are revisited in the context of the inteactive visulisation of simulation studies. The concept is based on a newly developed agent communication language dialect. The implementation of the concept is twofold: a new I/O device, the virtual glove box, allowes for an intuitive approach to the simulation infrastructure, while several integrated software systems built on the communication structure provide a suited simulation and visualisation infrastructure wich caters for the needs of simulating three-dimensional phenomena

An integrated software approach to interactive exploration and steering of fluid flow simulations on many-core architectures

Traditionell werden numerische Strömungssimulationen in einer zyklischen Sequenz autonomer Teilschritte durchgeführt. Seitens Wissenschaftlern existiert jedoch schon lange der Wunsch nach mehr Interaktion mit laufenden Simulationen. Seit dem maßgeblichen Report der National Science Foundation im Jahre 1987 wurden daher neue Formen der wissenschaftlichen Visualisierung entwickelt, die sich grundlegend von den traditionellen Verfahren unterscheiden. Insbesondere hat der sogenannte Computational Steering-Ansatz reges Interesse bewirkt. Damals wie heute ist die Anwendung des Verfahrens jedoch eher die Ausnahme denn die Regel. Ursächlich dafür sind zu großen Teilen Komplexität und Restriktionen traditioneller Hochleistungssysteme. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher als Alternative zu dem traditionellen Vorgehen die immense Leistungsfähigkeit moderner Grafikkartengenerationen für die Berechnungen herangezogen. Das sogenannte GPGPU-Computing eignet sich insbesondere für die Anwendung der Lattice-Boltzmann-Methode im Bereich numerischer Strömungssimulationen. Auf Grundlage des LBM-Verfahrens wird im Rahmen dieser Arbeit prototypisch eine interaktive Simulationsumgebung basierend auf dem Computational Steering-Paradigma entwickelt, das alle Prozesse zur Lösung von Strömungsproblemen innerhalb einer einzelnen Anwendung integriert. Durch die Konvergenz der hohen massiv parallelen Rechenleistung der GPUs und der Interaktionsfähigkeiten in einer einzelnen Anwendung kann eine erhebliche Steigerung der Anwendungsqualität erzielt werden. Dabei ist es durch Einsatz mehrerer GPUs möglich, dreidimensionale Strömungsprobleme mit praxisrelevanter Problemgröße zu berechnen und gleichzeitig eine interaktive Manipulation und Exploration des Strömungsgebiets zur Laufzeit zu ermöglichen. Dabei ist der erforderliche finanzielle Aufwand verglichen mit traditionellen massiv parallelen Verfahren verhältnismäßig gering.Traditionally, computational fluid dynamics is done in a cyclic sequence of independent steps. Howerver it is a long term wish of scientists and engineers to closely interact with their running simulations. Since the influential report of the US National Science Foundation in 1987 new forms of scientific visualization have evolved that are quite different from traditional post-processing. Especially the approach commonly referred to as computational steering has been the subject of widespread interest. Although it is a very powerful paradigm, the use of computational steering is still the exception rather than the rule. The reasons for this are more or less related to the complexity and restrictions of traditional HPC systems. As an alternative to the traditional massively parallel approach, in this thesis the parallel computational power of GPGPUs is used for general purpose applications. The so called GPGPU computing has gained large popularity in the CFD community, especially for its application to the lattice Boltzmann method. Using this technology this work demonstrates a single desktop application integrating a complete interactive CFD simulation environment for reasonable hardware costs. It shows that the convergence of massive parallel computational power and steering environment into a single system significantly improves the usability, application quality and user-friendliness. Using multiple GPUs, the efficiency of this approach allows for CFD simulations in three dimensional space evolving close to real-time even for reasonable grid sizes. Thereby, the simulation can be explored and also adjusted during runtime. The thesis also shows that the responsiveness significantly benefits from avoiding common bandwidth and latency bottlenecks inherent in traditional HPC approaches. Those can be avoided as GPGPU computing does not generally require network communication, which also reduces the complexity of the application

Applications of new information technologies for the preparation and efficient transmission of geographic information - the example of map-based systems on the Internet

Für die Bearbeitung sowohl praktischer als auch wissenschaftlicher Fragestellungen gewinnt der Einsatz kartengestützter Online-Systeme heute zunehmend an Bedeutung und führt zu einer außerordentlich großen Aufwertung der klassischen Funktion der Kartendarstellung in raumbezogenen Arbeits- und Forschungsprozessen. Dies bezieht sich nicht nur auf das Fach Geographie, sondern auch auf andere geowissenschaftliche Disziplinen. Alle Raumwissenschaften greifen auf räumliche Modelle in Form von Karten oder kartenverwandten Darstellungen zurück, um Zugang zur räumlichen Realität zu erhalten und theoriegeleitet arbeiten zu können.Wie bei Fernerkundungstechniken oder statistischen Analyseverfahren, die in zahlreichen geographischen Forschungsprozessen oder praktischen Auswertungstätigkeiten angewandt werden, ist es auch im Bereich der Online-Informationsvermittlung heute erforderlich, über hinreichende Kenntnisse der Wirkungsweise der eingesetzten Techniken (Verfahren) zu verfügen. Gerade im Hinblick auf die optische Perfektion, die mittlerweile kennzeichnend für die digitalen Produkte raumbezogener Visualisierungstechniken ist, erscheint es notwendig, technische Zusammenhänge und Grundlagen aufzuzeigen.Die Analyse der Konstruktions- und Distributionsweisen und die Herausstellung der informationstheoretischen Vorzüge kartengestützter Online-Systeme wurde dabei um eine empirische Überprüfung ergänzt, um eine umfassendere Bewertung des tatsächlichen Vermittlungserfolges von geographischen Informationen erreichen zu können. Mit diesem Ansatz wurde der Versuch unternommen, die These von der größeren Effizienz von Webkarten zu überprüfen und aufzuzeigen, ob und ggfs. in welchem Umfang sich die mit einer Web-Karte verfolgte Intention, einen Raumausschnitt thematisch oder topographisch wiederzugeben, im Vergleich zu konventionellen Printkarten unterschiedlich umsetzen lässt. Die Datenerhebung erfolgte über eine Befragung von zwei unterschiedlichen Versuchsgruppen, deren Wahrnehmungsleistungen als Indikator für die Wirkung der unterschiedlich codierten Rauminformationen gewertet wurden.Insgesamt belegen die Ergebnisse des kartographischen Experiments die Annahme, dass der Vermittlungserfolg von kartengestützten Rauminformationen, die über das Internet übertragen werden, größer ist als bei konventionellen Printkarten. Der Anteil an korrekten Antworten, der bei der vergleichenden Befragung erzielt wurde, ist bei den mit der Web-Technologie visualisierten Karten durchschnittlich um rund 15% größer als bei den normalen Printkarten. Insbesondere bei komplexeren Rauminformationen, bei denen es um vergleichende Betrachtungen oder das Erfassen von kausalen Zusammenhängen geht, besitzen interaktive und multimedial unterstützte Raumdarstellungen, wie sie das World Wide Web ermöglicht, eindeutig Vorteile. Die Möglichkeiten zum räumlich, zeitlich und inhaltlich nahezu unbegrenzten Informationsabruf und zur Variation der Datenwiedergabe von Webkarten kommen dem jeweils unterschiedlich ausgeprägten Wahrnehmungsvermögen der Kartennutzer zugute und verbessern offensichtlich die individuelle Informationsaufnahme

Web3D und dessen Potenzial zur Visualisierung geologischer Daten

Die schnelle Entwicklung der Computertechnologie erlaubt heute mehr denn je die weit gestreute Verwendung von 3D-Grafiken in der Geoinformation. In der Geologie spielen 3D-Darstellungen eine besonders wichtige Rolle für das intuitive Begreifen der Daten, da sie eine synoptische Darstellung bieten und vom Nutzer interaktiv erkundet werden können. Die Wiener Gewässer Management Gesellschaft mbH (WGM) sucht nach Möglichkeiten, geologische Daten einem breiten Publikum aus sowohl Experten als auch Laien zugänglich zu machen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dementsprechend untersucht, in wie weit der aktuelle Stand der Technik dies zulässt. Dazu wurde zuerst die Beschaffenheit von 3D-Daten im Allgemeinen betrachtet. Es wurde untersucht, wie Objekte am Computer modelliert und dargestellt werden, und was der derzeitige Forschungsbedarf ist. Verschiedene Ansätze, geologische Daten dreidimensional umzusetzen, werden beschrieben, um einen Überblick über die Anforderungen an solche 3D-Darstellungen zu gewinnen. Für die Frage der Verbreitung und Visualisierung der 3D-Daten wurde das Internet untersucht, und die wichtigsten der vielen Möglichkeiten, die es bietet, werden erläutert. Aufgrund dieser Vorüberlegungen wurde als geeignete Lösung X3D identifiziert. Es wurde unter anderem wegen der Interoperabilität, des offenen ISO-Standards und der X3D-Earth-Komponente ausgewählt. Das gewählte Mittel wurde dann durch die Konstruktion einer geologischen 3D-Karte unter Verwendung von Daten der WGM getestet. Nach der Bewertung der Probleme und Möglichkeiten, die bei der Umsetzung der Visualisierung auftraten, konnte festgestellt werden, dass die Verwendung von X3D zu zufrieden stellenden Ergebnissen führte, die mit anderen Lösungen wahrscheinlich nicht hätten erreicht werden können, auch wenn nicht alle Erwartungen an das Format eingehalten wurden. X3D wird daher für das Vorhaben der WGM empfohlen.Rapid development of computer technology allows the widespread use of 3D graphics in Geoinformation now more than ever. Especially important for geological data, 3D rendering enhances the intuitive grasp of the data and enables the user to interactively explore it. The Wiener Gewässer Management Gesellschaft mbH (WGM) is looking for a solution to distribute their data to a wide range of interested parties, experts and non-experts alike. The first step of this thesis is to examine the nature of 3D data in general, how it is displayed, how objects can be modelled and what the unsolved issues are. Different approaches from the field of geology are introduced to get an overview of the needs and practices that play a role in creating geological 3D models. Then, the internet was taken into consideration for the public distribution and visualization of 3D data and it was found that it offers numerous ways and formats to meet the purpose. Based on these preparational thoughts the second part of the thesis deals with the test of the most promising solution by actually creating a 3D geological map with WGM’s data. X3D was chosen for several reasons, among them interoperability, the status of the ISO-standard and the X3D Earth component. After a discripion of the challenges and possibilities that were encountered during the realization of the visualization it was found that the use of X3D – although not fulfilling all the promises – lead to satisfactory results, that could probably not have been achieved with another technology. Additionally taking into consideration the current developments of X3D the use of this technology was recommended for the purposes of WGM

Netze, Karten, Irrgärten:Graphenbasierte explorative Ansätze zur Datenanalyse und Anwendungsentwicklung in den Geisteswissenschaften

In den Geisteswissenschaften und angrenzenden Bereichen hat die Digitalisierung Einzug gehalten. Auch die Daten in diesem Bereich sind oft zu umfangreich, um direkt erschlossen zu werden, aber auch zu divers zum reinen Quantitativen verarbeitet zu werden. Hierzu gehören Daten aus verschiedenen Bereichen, die in diversen Auszeichnungsarten codiert sind. Es handelt sich um Bühnenstücke, Gesetzestexte, Wahldaten und archäologische Sammlungen. Des Weiteren auch diverse semantisch ausgezeichnete Daten wie Rivalitäten, Beeinflussungen und Verweise aus Wikipedia. Technisch werden Tabellen, Datenbanken, Geodaten, XML, Wikis und RDF untersucht. In dieser Arbeit werden graphentheoretische und netzwerkbasierte Verfahren verwendet, um diese spezielle Art von Daten zu analysieren. Dazu werden die Daten anhand ihrer qualitativen Eigenschaften in Netze kumuliert, um einen qualitativen Zugang zu den Quelldaten zu schaffen und anhand der Netze Fragen zu beantworten. Die Betrachtung der Daten geht von Einzeldaten über Datenbanken in die entgrenzte Datenwelt von Semantic Web und Linked Data. Im letzten Kapitel wird gezeigt, wie durch interaktive Visualisierungen auch großen Datenmengen, wie Wikipedia, zugänglich gemacht werden

Kontextsensitive Informationsvisualisierung mit kompositen Rich Internet Applications für Endnutzer

Das stetig wachsende Datenaufkommen - die weltweite Datenmenge verdoppelt sich alle zwei Jahre - ist eine wesentliche Herausforderung für den Menschen in allen Bereichen des beruflichen und privaten Alltags. Um trotzdem relevante Informationen zu identifizieren und auch zu verstehen, nehmen Techniken und Anwendungen zur InfoVis einen immer größeren Stellenwert ein. Leider hat sich die Vision der "InfoVis for and by the masses" aufgrund des notwendigen Daten-, Visualisierungs- und Programmierwissens noch nicht durchgesetzt. Zudem sind heutige InfoVis-Softwareanbieter mit dem Problem konfrontiert, verschiedenste Kontexte, wie Nutzergruppen oder Hard- und Softwareplattformen, unterstützen zu müssen. Ein möglicher Lösungsansatz für dieses Problem ist das Paradigma der kompositen Webanwendungen. Auf deren Basis können Daten und UI-Widgets je nach Anwendungsfall teils automatisch kombiniert werden. Dies erhöht die Wiederverwendbarkeit und spart Zeit sowie Entwicklungskosten. Unter Zuhilfenahme von (semantischen) Modellen ist es zudem möglich, eine komposite RIA an die vorliegende Situation zu adaptieren. Um dem Endanwender Zugang zu den kompositen RIA zu verschaffen, mangelt es jedoch an einem Integrationsprozess, der den speziellen Anforderungen der InfoVis gerecht wird. Diese Dissertation stellt deshalb neue Konzepte für einen ganzheitlichen Semantik-gestützten InfoVis-Prozess vor, der bspw. die Endnutzer-gerechte Filterung großer Datensätze, die kontextsensitive Auswahl von InfoVis-Komponenten, die Nutzerunterstützung bei der Exploration und Interpretation der Daten sowie die Gewinnung und Wiederverwendung von Visualisierungswissen adressiert. Zur Unterstützung des InfoVis-Prozesses werden weiterhin Konzepte für eine formale Wissensbasis mit Domänenwissen vorgeschlagen. Die modulare, mit W3C-Standards prototypisch realisierte Visualisierungsontologie definiert u.a. Konzepte und Relationen zu Daten, graphischen Vokabular, menschlicher Aktivität sowie veränderliches Faktenwissen. Ein weiterer, wesentlicher Beitrag der Arbeit liegt in der Architekturkonzeption für modellbasierte, komposite RIA für die InfoVis-Domäne, womit ein neues Anwendungsfeld des Software-Paradigmas erschlossen wird. Damit steht nun erstmals für eine komposite, webbasierte InfoVis-Lösung ein ganzheitliches Architekturkonzept zur Verfügung, das die Ausführbarkeit der Anwendungen in der heute existierenden, heterogenen Landschaft der (mobilen) Endgeräte gewährleisten kann. Durch die Implementierung entscheidender Architekturkonzepte sowie einer beispielhaften InfoVis-Anwendung für semantische Daten wurde die Tragfähigkeit der geschaffenen Konzepte nachgewiesen. Anhand einer Vielzahl von formativen sowie einer summativen Nutzerstudien konnte validiert werden, dass sich aus den neuen Konzepten Vorteile für den Endanwender bei der Erstellung einer InfoVis ergeben