Web-basierte Atlanten als Instrumente zur Lösung raumbezogener Problemstellungen. Ein generisches Informationsmodell als semantische Brücke zwischen Daten und Diensten

Die Arbeit beschreibt Konzeption, Entwicklung, Aufbau und Betrieb eines generischen Informationsmodells in der Verwaltung der Stadt Köln. Das Modell ist praxiserprobt und in der Fachwelt bekannt. Einige Komponenten beginnen, sich als Standard für Geoinformationssysteme durchzusetzen. In seiner Gesamtheit ist das Modell einzigartig. Über Lizenzen findet es Verbreitung in Städten und Unternehmen. Teile waren immer wieder Richtungsgeber und Schrittmacher der technologischen Entwicklung. Der Verfasser, nach Konzeption, Entwicklung und Aufbau des Modells nun mit den nicht minder schwierigen Alltäglichkeiten des Betriebs befasst, schaut visionär voraus. Er sieht zusätzlich zur technischen Weiterentwicklung die Öffnung des bisher verwaltungsinternen Informationsmodells nach außen als erstrebenswert an. Informationsbeteiligung wäre nicht nur ein auch politikwirksames Zeichen modernen Verwaltungsmanagements, sondern sicherlich auch ein willkommener Beitrag zur wohlverstandenen Informationsgesellschaft. Ein generisches Informationsmodell kann flexibel auf raumbezogene Informations-wünsche reagieren. Allein Geodaten reichen dazu aber nicht aus; sie sind um Sach-daten aus den Verwaltungsverfahren zu ergänzen. Erst dadurch ist es möglich, die umfangreichen Datenschätze einer Kommunalverwaltung in Werte umzusetzen und für vielfältige geographische Fragestellungen zu nutzen. Als Grundlage des als Semantic Data Dictionary bezeichneten Informationsmodells war ein raumbezogenes Data Warehouse zu konzipieren, zu realisieren und aufzu-bauen. Das Besondere daran ist die Verbindung eines Spatial Data Warehouse mit einem Business Data Warehouse. Das bedeutet nicht nur die Verknüpfung von Geo- und Sachdaten für Raumanalysen, sondern auch die Zusammenführung komplexer Wertschöpfungsprozesse für eine integrierte Informationsproduktion. Der Nutzer hat dadurch Zugriff auf laufend aktuelle Sachdaten für beliebige räumliche Strukturen. Die aus unterschiedlichen Quellen zusammengeführten und verdichteten Informationen werden auf der Basis einer modernen IT-Architektur als raum-bezogene Dienste im Sinne von Spatial Business Intelligence bereitgestellt. Das dahinter stehende Content Management System ermöglicht den Aufbau und die Pflege von raumbezogenen Diensten, aber auch die schnelle Reaktion auf neue Informationszusammenstellungen und unterstützt dabei Verfahren zur Informations-gewinnung. Die als Web Services angebotenen Atlanten ermöglichen dem Nutzer unterschiedliche Sichten auf Struktur, Inhalt, Funktionalität und Sprache und damit eine neue Dimension sachbezogener Raumanalysen. Am Beispiel ausgewählter Indikatoren wird der gesamte innovative Produktions-prozess von den Verwaltungsdaten über die Datenmodellierung im Data Warehouse und die Informationsmodellierung bis zu interaktiven Atlanten im Web aufgezeigt. Dazu werden Sachdaten aus unterschiedlichen Quellen kleinräumig aufbereitet und analysiert. Die Grundlagendaten und die daraus abgeleiteten Ergebnisse sind in verschiedenen Planungsatlanten nutzbar. Dieses Wertschöpfungsnetzwerk ist auf andere raumbezogene Problemstellungen übertragbar

Usability-Patterns für Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen: Usability-Patterns für Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen

Die Usability von Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Eine große Anzahl von Webanwendungen stellt einem heterogenen und wachsenden Nutzerkreis Geoinformationen auf verschiedene Weise über das Web zur Verfügung. Diese Nutzergruppen benötigen robuste und nutzerfreundliche User-Interfaces. Die Usability der verfügbaren Webanwendungen variiert stark, wobei sich eine unzureichende Usability nicht nur auf die Akzeptanz der Webanwendung, sondern vielfach auf die Akzeptanz der bereitgestellten Geoinformationen bzw. auf die der ganzen Geodateninfrastruktur auswirkt. Die Behebung von Usability-Problemen aus Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen (GI-Webanwendungen) ist derzeit mit einem hohen Aufwand verbunden. Ein Grund dafür ist die fehlende Strukturierung wiederkehrender Usability-Probleme, die zur Folge hat, dass Usability-Probleme stets durch Usability-Evaluierungen neu erkannt werden müssen. Strukturierte Usability-Probleme lassen sich durch Lösungsmuster beheben. Die Vielzahl der verfügbaren GI-Webanwendungen lässt darauf schließen, dass für die grundlegenden wiederkehrenden Probleme bereits Lösungen in anderen GI-Webanwendungen existieren. Bisher werden die Lösungen jedoch für jede Anwendung neu entwickelt und implementiert. Es fehlt an Methoden und Konzepten die (häufig) auftretenden Usability-Probleme in GI-Webanwendungen strukturiert zu erfassen und durch Lösungsmuster zu beheben. Die Beiträge der vorliegenden Arbeit bestehen unter anderem in einer Auseinandersetzung mit dem Themengebiet der Usability für Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen. Ein Ergebnis der Arbeit besteht in der interdisziplinären Grundlagenbetrachtung zur Usability im Softwareentwicklungsprozess und zu Kernaspekten von Geodateninfrastrukturen und darin verfügbaren Webanwendungen. Im Rahmen der Arbeit erfolgte ebenfalls eine Systematisierung bisheriger Forschungsarbeiten zur Usability in GI-Webanwendungen. Diese zeigte, dass das Bewusstsein für die Bedeutung der Usability in der GI-Domäne bereits vorhanden ist, es zum Teil aber noch an detaillierten Untersuchungen fehlt. Daher wurden in verschiedenen eigenen Usability-Studien Untersuchungen zur Usability in der GI-Domäne durchgeführt. Die daraus resultierende strukturierte Sammlung von Usability-Problemen in GI-Webanwendungen bildet ein Usability-Grundwissen für zukünftige Neuentwicklungen oder Überarbeitungen von GI-Webanwendungen. Die gesammelten Usability-Probleme lassen sich teilweise auch in anderen Anwendungen der Domäne finden, und bilden somit auch für deren Entwicklung bzw. Redesign eine sinnvolle Wissensbasis. Für die strukturierte Erfassung von Usability-Problemen aus GI-Webanwendungen und entsprechende Lösungsvorschläge wird das Konzept der Usability-Patterns für GI-Webanwendungen vorgeschlagen. Durch die Integration des GIDomänenwissens in die Patternstruktur, können Usability-Probleme der Domäne entsprechend spezifischer beschrieben und passende Lösungen aufgefunden werden. Neue Patterntypen und -relationen mit Regeln zur Kombinierbarkeit der Typen und Relationen ermöglichen die Vermeidung mehrfach auftretender Usability-Probleme, wie z. B. des Mangels eines konsistenten Design- und Interaktionskonzepts. Aufbauend auf einem komplexen Anwendungsfall wird die Umsetzbarkeit des Konzepts der Usability-Patterns für GI-Webanwendungen gezeigt. In einer selbst entwickelten Anwendung zur Exploration und Visualisierung wissenschaftlicher GI-Ressourcen werden dazu Beispielpatterns umgesetzt und evaluiert. Die Anwendung implementiert neuartige Visualisierungs- und Interaktionskonzepte für die Exploration von GI-Ressourcen, zeigt aber auch die Übertragbarkeit von Lösungskonzepten aus anderen Domänen. Ein sogenannter Patternbrowser veranschaulicht, wie die Recherche und Exploration von Patterns einer Patternsammlung auf Basis der Patternmerkmale erfolgen kann. Die Webanwendung stellt damit ein Werkzeug für die projektübergreifende Arbeit interdisziplinärer Teams dar. Eine Formalisierung der wesentlichen Patternmerkmale bildet die Grundlage für die vielfältige Nutzung des neuen Konzepts, z. B. in verschiedenen Softwareanwendungen wie GUI-Buildern, und damit verbundene weiterführende Forschungsarbeiten.:1 Einleitung 9 1.1 Motivation 9 1.2 Forschungsfragen 11 1.3 Aufbau der Arbeit 13 2 Usability und Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen 16 2.1 Usability und Usability-Evaluierungsmethoden 16 2.2 Webanwendungen in Geodateninfrastrukturen 25 3 Untersuchungen zur Usability in Geodateninfrastrukturen 34 3.1 Abgrenzung der Usability in GI-Webanwendungen 35 3.2 Usability-Evaluierungsmethoden für GI-Webanwendungen 36 3.3 Konzeption und Durchführung von Usability-Inspektionen für GIWebanwendungen 41 3.4 Usability-Probleme in GI-Webanwendungen 57 4 Patterns in der Softwareentwicklung 61 4.1 Patterns und Design-Patterns 61 4.2 Mensch-Computer-Interaktions-Patterns 63 4.3 Usability-Patterns 65 4.4 Organisationsprinzipien von Patterns 70 4.5 Formalisierung von Patterns 73 5 Konzeption von Usability-Patterns für GI-Webanwendungen 76 5.1 Anwendbarkeit der Usability-Patterns auf GI-Webanwendungen 76 5.2 Allgemeine Anforderungen und Patternbeispiele 80 5.3 Integration von Hilfsstrukturen zur Patternnutzung und des GIDomänenwissens in die Patternstruktur 82 5.4 Modellierung eines konsistenten Design- und Interaktionskonzepts 88 6 Umsetzung und Evaluierung des Konzepts 100 6.1 Fallstudie: GLUES – Suchen wissenschaftlicher GI-Ressourcen 100 6.2 Exemplarische Umsetzung von Usability-Patterns 106 6.3 Usability-Studie zur Umsetzung der Usability-Patterns 111 7 Unterstützung bei der Nutzung des Patternkonzepts 132 7.1 Patternbrowser zur Suche nach Usability-Patterns 132 7.2 Formalisierung von Usability-Patterns für GI-Webanwendungen 134 8 Zusammenfassung 144 8.1 Diskussion und Beantwortung der Forschungsfragen 144 8.2 Ausblick und zukünftige Arbeiten 148 9 Anhang 152 9.1 Modelle 152 9.2 Usability-Studien 153 9.3 Eyetracking-Studie 159 10 Verzeichnisse 185 10.1 Abbildungsverzeichnis 185 10.2 Tabellenverzeichnis 188 10.3 Listingverzeichnis 190 10.4 Literaturverzeichnis 19

Methoden der effizienten Informationsübermittlung durch Bildschirmkarten

Vor dem Hintergrund zunehmender Verbreitung der Informationstechnologie in der Kartographie werden immer mehr Karten digital publiziert. Die hypermediale Aufbereitung kartographischer Information stärkt den Glauben in das Produkt. Selten werden die so gewonnenen Karten-produkte hinterfragt. Die Qualität der kartographischen Darstellung, die bei gedruckten Karten immer eine große Rolle gespielt hat, wird dabei häufig vernachlässigt. Insofern vermitteln Bildschirmkarten selten den Eindruck, dass sie fachkompetent gestaltet werden. Einerseits muss die kartographische Darstellung an die Restriktionen des Bildschirms angepasst werden. Anderseits eröffnen sich aber auch Chancen in Bezug auf die Verbesserung des karto-graphischen Kommunikationsprozesses, unterstützt durch die Möglichkeiten der Interaktion und Animation. So kann eine temporär statische oder kinematische graphische Darstellungsänder-ung, ausgelöst durch Interaktion, die Visualisierung von Teilaspekten der Kartengraphik, wie einzelne Kartenzeichen oder alle Kartenzeichen einer Objektart, zwischenzeitlich ändern. Die Beziehungen zwischen den Kartenzeichen sowie der Bezug zur Legende können optisch hervorgehoben werden. Durch das Setzen visueller Reizmerkmale wird die Aufmerksamkeit des Betrachters erhöht und die Zeit, die er zum Erfassung der Information benötigt, verkürzt. Bei den in der vorliegenden Arbeit vorgestellten Methoden zur effizienten Informationsüber-mittlung durch Bildschirmkarten geht es nicht um eine Verbesserung der Darstellung, sondern um eine Vereinfachung der pragmatischen Beziehung zwischen Expedient und Perzipient. Um sich der Thematik wissenschaftlich zu nähern, wird zur syntaktischen Beschreibung kartographischer Darstellungen ein graphisches Variablensystem benötigt, das alle Aspekte des digitalen Ausgabemediums betrachtet. Bisher standen bereits einige wissenschaftliche Beiträge mit Erweiterungsvorschlägen des Variablensystems im Fokus der Diskussion. Da diese Ansätze weitgehend unabhängig von einander sind (nicht aufeinander aufbauen) und einige auch nur Teilaspekte beleuchten, ist es notwendig, ein umfassendes System der graphischen Variablen mit der Untergliederung in primäre und sekundäre Variable auszuarbeiten. Des Weiteren wurden neue Terminologien zur Beschreibung von digitalen Darstellungsformen, für die bisher in der Kartographie kein passendes Fachvokabular existierte, eingeführt. Im Zusammenhang mit der Bewertung von Darstellungsmethoden wurde untersucht, welche Erkenntnisse aus der Kognitionsforschung in der Kartographie für die vorliegende Arbeit relevant sind. In Abhängigkeit von der Thematik zeichnen sich einige Gestaltungsmittel durch besondere Prägnanz aus. Anhand zahlreicher Beispiele wird gezeigt, wie die interaktiv geänderte Visuali-sierung oder Animation der Relation von Kartenzeichen und Legendeninformation die Dekodier-ung seitens des Perzipienten verbessert. So werden Kartenbeispiele zu den graphischen Grund-primitiva, zu komplex-thematischen Darstellungen sowie zu kartographischen Animationen vor-gestellt. Ihre Gemeinsamkeit besteht in der Konstanz des Inhaltes. Dabei wird lediglich die graphische Darstellung geändert und nicht die zu Grunde liegende Geometrie, die unverändert bleibt. Auf diese Weise können Interaktive Bildschirmkarten Informationen über räumliche Sachverhalte effizienter übermitteln.Methods of information tranfer efficiency by digital display maps Against the background of increasing propagation of information technology in cartography more and more maps are published digitaly. The hypermedial format of cartographic information strengthens the belief in these map products. That is why they are only infrequently questioned. The quality of cartographic depiction, that plays an important role on printed maps, is at the same time often neglected. Digital display maps rarely have a professional competence design. On the one hand graphic depiction has to be adapted on the restrictions of the display. On the other hand prospects for an advancement in cartographic communication process are supported by the features of interaction and animation. Thus, a temporary static or kinematic change on the graphic visualisation of certain parts of graphic depiction like a single map feature or all features of the same object type, can be archived by interaction. The connection between the conventional signs and the reference to the legend information can be optically accentuated. By the use of visual stimulus dimensions the attention of the viewer can be enhanced and the time the user needs to receive the information can be reduced. That way transfer of the cartographic information can be optimised. The methods of information transfer efficiency introduced in this thesis do not deal with perfectioning the graphic display but with simplifying the pragmatic dimension between expedient and percipient. For a scientific approach to this topic a system of graphic variables that includes all aspects of the digital display media is needed for syntactical desciption of cartographic depiction. Some scientific papers suggesting an enhanced system of graphic variables have been in focus of dicussion so far. Because these approaches are self-contained (do not refer to each other) and some of them only deal with certain facets of the topic the generation of a all-embracing system of graphic variables that differenciates between primary and secondary graphic variables is necessary. Furthermore new terminology for the naming of forms of cartographic depiction that had no fitting technical terms as yet are established. Concerning evaluation of graphic depiction the relevance of cognition research to this thesis has been assessed. Depending on the maps topic some means of map design are stronger than others. By means of examples the way in which interactiv change of depiction and animation of the relation between conventional sign and legend information improve the decryption by the percipient are shown. Several instances of maps to basic primitives, complex thematic depiction and cartographical animation are presented. Their common ground is the constance of content. The content will never change, but merely the graphic depiction on the basis of the geometric reference. By this means digital maps inform about spatial facts more efficiently

Routenführung durch Sonifikation für Blinde und Sehbehinderte

Unbekannte Ziele in öffentlichen Gebäuden zu erreichen, ist ein besonderes Problem für blinde und sehbehinderte Menschen. Es gibt elektronische Hilfsmittel, die dieses Problem lösen, aber meist auf sprachlicher Ausgabe basieren. Die non-verbale Ausgabe der Wegführung hat den Vorteil, dass Informationsübertragung durch kürzere Sinnesreize weniger belasten. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Benutzungsschnittstelle zur Routenführung durch Sonifikation. Es wurde dafür ein Set von akustischen Signalen erarbeitet, die durch Tonhöhenunterschiede und Stereopanorama Richtungen angeben. Die Wahl dieser Parameter wurde durch einen Labortest ermittelt. Es wurde untersucht, welche Informationen für eine erfolgreiche Routenführung notwendig sind. Durch eine einfach gehaltene Funktionsweise mit turn-by-turn Anweisungen und ohne große Anforderungen an akustische Schnittstellen ist die Benutzungsschnittstelle leicht auf bestehende Navigationssysteme übertragbar. In einem Pilottest wurde das Führungskonzept in einer realitätsnahen Umgebung auf seine Gebrauchstauglichkeit hin überprüft.:1 Einleitung 2 Orientierung Blinder und Sehbehinderter 3 Sonifikation 4 Anforderungen und Abgrenzungen 5 Richtungssignale 6 Entwurf 7 Pilot-Studie 8 Fazit Soundverzeichnis Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis A.1 Befragungsbogen Richtungsdarstellung A.2 Befragungsbogen Pilotversuc

Dresdner Universitätsjournal

"Dresdner Universitätsjournal" vom 17.09.201

Drittes Stuttgarter Bildungsforum - Kolloquium 'Ingenieurausbildung im Umbruch' am 13. November 1998

Nach dem 1. und 2. Stuttgarter Bildungsforum in den Jahren 1993 und 1994 erscheint nun eine Fortsetzung, die sich speziell mit der Ingenieurausbildung auseinandersetzt. Der Workshop „Ingenieurausbildung im Umbruch“ am 13. November 1998 setzt den seinerzeit begonnenen Dialog zwischen Industrie, Politik sowie öffentlichen und privatrechtlichen Institutionen fort, bei dem die Erwartungen der Wirtschaft an künftige Universitätsabsolventen diskutiert worden sind. Dabei standen insbesondere die sogenannten „soft skills“ auf dem Prüfstand, d.h. die immer wieder von der Industrie eingeforderten Kompetenzen im fremdsprachlichen Bereich, in Präsentations- und Kommunikationstechniken, in Teamarbeit, in sozialem Engagement etc. Diese nicht-fachspezifischen Ausbildungsinhalte spielen offensichtlich im Zeitalter der Globalisierung, von stationären und temporären Joint Ventures, einer sich rasant entwickelnden Kommunikation wie auch des Internet eine immer größere Rolle. Die Universität Stuttgart stellt sich diesen Forderungen, indem die Studien- und Prüfungsordnungen der Ingenieurstudiengänge abgeprüft und dort, wo es sinnvoll erscheint, gewisse soft skills integriert werden. Es ist daran gedacht, diesen speziellen Dialog fortzuführen und in einem weiteren Workshop, der im November 1999 stattfinden soll, über erste Erfahrungen in der Implementierung berichten zu lassen

Tätigkeitsbasierter Softwareentwurf für interaktive Bildschirmtische mit exemplarischer Anwendung für Krisenstäbe im Katastrophenschutz

Die Forschung hat interaktive Bildschirmtische als vielversprechende Plattform zur Unterstützung der Zusammenarbeit am gleichen Ort identifiziert – eine Vielzahl von Studien belegt ihren Nutzen für die Visualisierung von komplexen Daten und ihre positiven Effekte auf Koordination, Arbeit an gemeinsamen Artefakten und Partizipation aller beteiligten Nutzer. Der Entwurf von Software für die Nutzung der Geräte in konkreten Anwendungsfällen birgt jedoch signifikante Komplexität – die Anforderungen der Anwendungsdomäne, die Erfordernisse effizienter Zusammenarbeit und die spezifischen Fähigkeiten und Grenzen der Geräte müssen in einen kohärenten Gesamtentwurf integriert werden, um Nutzern die bestmögliche Unterstützung zu bieten. Zur Adressierung dieses Problem wird in dieser Arbeit ein Softwareentwurfsprozess entwickelt, der das theoretische Fundament der Tätigkeitstheorie mit der iterativen Methodik der benutzerorientierten Gestaltung kombiniert. Der Ansatz geht über bestehende Arbeiten hinaus, indem er, basierend auf Engeströms Methode der Widerspruchsanalyse, ein Verfahren zur systematischen Ableitung von Anforderungen aus Widersprüchen definiert, welches über ein erweitertes Tätigkeitsmodell die drei Faktoren Zusammenarbeit, Bedienung und Anwendungsdomäne integriert. Der Ansatz kann auch für komplexere Szenarien mit unterschiedlichen Tätigkeiten, die miteinander wechselwirken, eingesetzt werden. Die praktische Anwendbarkeit des Ansatzes wird durch den Entwurf einer Software für interaktive Bildschirmtische gezeigt, welche die gemeinsame Lageanalyse und Planung in Krisenstäben des Katastrophenschutzes unterstützt. Der Katastrophenschutz bietet sich in diesem Kontext als Anwendungsdomäne an, da hier alle zuvor genannten Faktoren im Entwurf der Software zum Tragen kommen: in einem Krisenstab kommen Mitarbeiter unterschiedlicher Organisationen zusammen, um ein gemeinsames Verständnis der Situation zu erreichen und kooperativ Pläne zur Bekämpfung zu entwickeln (Zusammenarbeit); dabei nehmen diese Mitarbeiter unterschiedliche Rollen und Verantwortungen ein, die auch unterschiedliche Informationsbedürfnisse und Planungsmöglichkeiten mit sich bringen (Anwendungsdomäne). Zentrales Artefakt dieser Zusammenarbeit ist eine große Papierkarte, deren digitales Gegenstück auf dem Bildschirmtisch den etablierten Praktiken zur Abbildung der Situation auf dieser Karte Rechnung tragen muss (Bedienung). Im Rahmen des Entwurfs zeigen sich dabei eine Reihe von Interaktionsproblemen, für die neue, leichtgewichtige Lösungen entwickelt werden, die ohne Modifikation der Hardware, d. h. auch mit kommerziell verfügbaren Bildschirmtischen, zum Einsatz kommen können. Dabei handelt es sich u. a. um Techniken zum Einsatz digitaler Anoto-Stifte auf Bildschirmtischen mit optischer Sensorik, zur Benutzererkennung von einzelnen Interaktionen – sowohl für Berührungssteuerung als auch Bedienung mit einem digitalen Stift – und um ein System zur dynamischen Sitzungs- und Zugriffskontrolle. Die Arbeit schließt mit einer umfassenden Benutzerstudie, in welcher 30 Teilnehmer in einem fiktiven Krisenszenario Aufgaben bearbeiten, die entsprechende Arbeitsschritte echter Krisenstäbe des Katastrophenschutzes bei der Behandlung einer solchen Situation widerspiegeln. Verglichen werden dabei die neu entwickelte Software für interaktive Bildschirmtische, ein handelsübliches Geoinformationssystem für Desktop-Computer, und klassische Papierkarten. Die Auswertung zeigt, dass mit der neu entwickelten Software und den in sie integrierten Interaktionstechniken die höchste Effizienz und die beste Benutzererfahrung erreicht werden; die Software bietet zudem eine ebenso hohe Teamarbeitsqualität wie die klassischen Papierkarten. Diese Ergebnisse zeigen, dass der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Entwurfsprozess in der Lage ist, die Entwicklung von Software für interaktive Bildschirmtische so zu steuern, dass diese eine gemeinsame Bearbeitung von Aufgaben auch in komplexen Anwendungsbereichen effizient unterstützt