Kostenmodell der Kontextkommunikation und Kontextverarbeitung in Ubiquitären Informationsumgebungen

Die Grundidee ubiquitärer Informationssysteme ist es, dass Kleinstcomputer mehr und mehr in die Arbeits- und Lebensumgebung sowie alltägliche Gegenstände dieser Umgebungen eingebettet werden und dort demBenutzer Dienste anbieten, die ihn bei der Erledigung seiner täglichen Aufgaben unterstützen. Dabei ist eines der primären Ziele diese Dienste und die Geräte, welche die Dienste erbringen so unaufdringlich wie möglich zu gestalten. Kontext bildet dabei die Basis der Interaktion zwischen Benutzer und ubiquitärer Informationsumgebung. Kontext bezeichnet im Forschungsbereich Ubiquitous Computing Informationen über die Situation und die Umstände, die Grundlage für die Erbringung eines Dienstes sind. Kontextsensitive Anwendungen sind in der Lage auf diese Kontexte zu reagieren und und ihr Verhalten entsprechend anzupassen. Aus dem in [24] eingeführten, systemnahen Kontextmodell sowie bekannten Modellen der Kommunikation in Netzwerken und bereits in der Literatur beschriebenen Kontextmodellen, wird in diesem Artikel ein Kostenmodell für die Kommunikation und Kontextverarbeitung in ubiquitären Informationsumgebungen abgeleitet. Dieses Kostenmodell hat zum Ziel, die verschiedenen möglichen Modellierungsansätze hinsichtlich ihrer Kosten vergleichbar zu machen und so Hinweise für die effiziente Modellierung der Kommunikation und Verarbeitung von Kontexten zu geben

Analyse, Konzeption und Entwicklung einer mobilen Kartenanwendung auf Basis des Wanderkalenders der Sächsischen Zeitung

Die mobile Kartographie bedient sich dem mobilen Internet und der zivilen Nutzung des GPS-Signals. Der damit einhergehenden Mobilität des Benutzers, aber auch den technischen Schranken mobiler Endgeräte (wie geringen Prozessorleistungen, kleinen Displays und begrenzten Batterielaufzeiten) muss in Form einer Adaption der mobilen Karten Rechnung getragen werden. Die Adaption geschieht hinsichtlich des Informationsbedarfs, der sich aus dem aktuellen Nutzungskontext des Benutzers (d.h. seiner räumlich-zeitlichen Situation, seinen Interessen, Aufgabenkontext, aktuellen Umständen, Zielen, Bedürfnissen etc) ableiten lässt sowie hinsichtlich des Interaktionsgrades und der Interaktionsarten. Ein weiterer Aspekt mobiler Kartographie sind nutzergenerierte Inhalte. Dank der ständigen Verfügbarkeit des Internets und einer unkomplizierten Art der Positionsbestimmung können auch Amateurnutzer problemlos selber räumliche Daten erheben und veröffentlichen. Der Kartograph rückt damit mehr in den Hintergrund und stellt sein Fachwissen in Form von Komponenten wie Basiskarten, Software oder Interaktionsmöglichkeiten zur Verfügung. Dadurch bedürfen traditionelle kartographische Kommunikationsmodelle hinsichtlich der mobilen Kartographie einer grundsätzlichen Weiterentwicklung, da eine strikte Trennung in Kartenhersteller und Kartennutzer nicht mehr vorgenommen werden kann. Die vorliegende Diplomarbeit stellt ein abgeleitetes kartographisches Kommunikationsmodell für mobile, interaktive Karten vor. Ein Anwendungsgebiet der mobilen Kartographie sind mobile touristische Applikationen, welche im mobilen Technologie- und Informationszeitalter eine zeitgemäße Form der Reiseinformation und des Reiseservices darstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene existierende touristische Anwendungen für Smartphones analysiert und eine eigene mobile Kartenapplikation für Wanderungen in der Pilotregion Sächsische Schweiz konzipiert und prototypisch implementiert. Diese Applikation schlägt Wanderrouten vor, liefert zahlreiche Informationen sowie Kartenmaterial und ist an den Wanderkalender der Sächsischen Zeitung angelehnt, welcher jährlich von Kartographie-Studenten der Technischen Universität Dresden erarbeitet wird.:Abbildungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis V Abkürzungsverzeichnis VI 1. Motivation 1 2. Definitionen und Grundlagen 3 2.1 Mobile Kartographie 3 2.2 Adaption 3 2.2.1 Adaptierbarkeit 4 2.2.2 Adaptivität 4 2.3 Benutzermodellierung 4 2.4 Kontext 4 2.5 Interaktion 5 2.6 Mensch-Computer-Interaktion 5 2.7 Kartographische Kommunikation 5 2.8 User Generated Content 6 2.9 Location-based Services 7 2.10 Smartphone 7 2.11 Applikation 8 3. Angepasste, personalisierte Informationsübermittlung in der mobilen Kartographie 9 3.1 Kontext 10 3.1.1 Kontextdimensionen 11 3.1.2 Kontextmodellierung 13 3.1.3 Benutzermodellierung 16 3.2 Adaption 20 3.2.1 Adaptionsobjekte 21 3.2.2 Adaptionsmethoden 22 3.2.4 Adaptionsprozess 23 3.2.5 Egozentrische Karten 24 3.3 User Generated Content in der Kartographie 25 3.3.1 Vorteile, Nachteile und Kritik 26 3.3.2 Motivationen für Nutzung und Erstellung von User Generated Content 27 3.3.3 EveryTrail - ein Beispiel für User Generated Content 28 3.4 Kartographische Kommunikationsmodelle 29 3.4.1 Die kartographische Kommunikationstheorie 30 3.4.2 Bestehende kartographische Kommunikationsmodelle 31 3.4.3 Ableitung eines Kommunikationsmodells für mobile, interaktive Karten 33 4. Touristische Applikationen für mobile Endgeräte 36 4.1 Analyse bestehender touristischer Applikationen 38 4.1.1 Analyse des Funktionsumfangs 39 4.1.2 Allgemeine Klassifizierung der untersuchten Applikationen 43 4.2 Theoretische Grundlagen für die Konzeption und Entwicklung einer mobilen Applikation 44 4.2.1 Die Software-Plattform Android 45 4.2.2 Lebenszyklus einer Activity 48 4.2.3 Design-Guidelines für Android-Applikationen 49 4.3 Eine mobile Applikation für touristische Aktivitäten in der Pilotregion Sächsische Schweiz 52 4.3.1 Der Wanderkalender der Sächsischen Zeitung 52 4.3.2 Konzeption der Applikation 53 4.3.3 Umsetzung der Konzeption 55 4.3.3.1 Autorenwerkzeuge: NetBeans IDE und Eclipse IDE 55 4. 3.3.2 Programmiertechnische Umsetzung 56 4. 3.3.3 Design der zu entwickelnden Applikation 65 4. 3.3.4 Icons der Applikation ‚Wandern in der Sächsischen Schweiz’ 70 4. 3.3.5 Probleme mit Android 1.5 72 4.3.4 Derzeitiger Entwicklungsstand der Applikation 74 4.3.5 Ausblick 75 5. Schlussfolgerungen 78 6. Diskussion 81 Quellenverzeichnis VIII Anhangsverzeichnis XVI Anhang I Kartographisches Kommunikationsmodell von KOLÁČNÝ (1969) XVIII Anhang II Kartographisches Kommunikationsmodell von OGRISSEK (1974) XIX Anhang III Kartographisches Kommunikationsmodell von BREETZ (1982) XX Anhang IV Kartographisches Kommunikationsmodell von PRELL (1983) XXI Anhang V Kartographisches Kommunikationsmodell von PETERSON (1995) XXII Anhang VI Kartographisches Kommunikationsmodell von HAKE, GRÜNREICH und MENG (2002) XXIII Anhang VII Kartographisches Kommunikationsmodell von LECHTHALER (2000) XXIV Anhang VIII Kartographisches Kommunikationsmodell von KELNHOFER (2003) XXV Anhang IX Übersichtstabelle kartographischer Kommunikationsmodelle XXVI Anhang X Abgeleitetes kartographisches Kommunikationsmodell für mobile, interaktive Karten XXVII Anhang XI Funktionalitäten der untersuchten touristischen Applikationen für Android XXVIII Anhang XII Funktionalitäten der untersuchten touristischen Applikationen für iPhone XXIX Anhang XIII Basislayouts der Android-API XXX Anhang XIV Wanderroute ‚Entlang des Steinbruchpfads Wehlen’ aus dem Wanderkalender 2010 XXXI Anhang XV Konzeption einer mobilen Applikation für Wanderungen in der Pilotregion Sächsische Schweiz XXXIII Anhang XVI Umsetzung der konzipierten Applikation XXXIV Anhang XVII Aufbau der Datenbank wanderfuehrer_db.db der mobilen Applikation XXXV Anhang XVIII Quellcode von DataBaseHelper.java XXXVI Anhang XIX Quellcode von TourenListe.java XXXIX Anhang XX Schematische Darstellung der Views aus tour_route.xml XLV Anhang XXI Quellcode von tour_route.xml XLVI Anhang XXII Quellcode von Tour_Route.java LIV Anhang XXIII Quellcode von CustomOverlay.java LIX Anhang XIV Quellcode von Tour_Karte.java LXII Anhang XXV Quellcode von tab_sel.xml LXXIV Anhang XXVI Tabelle aller in der Applikation verwendeten Icons im Vergleich mit Standard-Icons LXXVMobile cartography makes use of mobile internet and the civil utilisation of the GPS signal. The resulting mobility of the user as well as technical restrictions of mobile devices (such as low processor performance, small display sizes and limited battery life) has to be taken into account in the form of an adaption of mobile maps. The adaption is carried out with regard to the current need for information which can be derived from the context of the user (i.e. spatial-temporal situation, interests, task, circumstances, aims, needs etc). Another aspect of mobile cartography is user generated content. The permanent availability of mobile internet as well as the uncomplicated way of location determination makes it easy for amateur users to gather and publish own data. So the cartographer backs out and provides expert knowledge in the form of base maps, software and interaction techniques that can be used by the map user as an user interface for integrating own data. Thereby traditional cartographic communication models require a fundamental further development because a strict separation into map maker and map user can not be made anymore. The diploma thesis introduces a derived cartographic communication model for mobile interactive maps. An application field of mobile cartography are mobile map applications in tourism. These touristic applications are an up-to-date kind of travelling service in the century of mobile technology and information. In the context of this diploma thesis several existing touristic applications for smartphones for were examined and an own mobile application for hiking in Saxon Switzerland was conceived and implemented prototypically. This application suggests hiking trips, provides various information as well as maps and is based on a hiking calendar that is worked out annually by cartography students of Dresden University of Technology.:Abbildungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis V Abkürzungsverzeichnis VI 1. Motivation 1 2. Definitionen und Grundlagen 3 2.1 Mobile Kartographie 3 2.2 Adaption 3 2.2.1 Adaptierbarkeit 4 2.2.2 Adaptivität 4 2.3 Benutzermodellierung 4 2.4 Kontext 4 2.5 Interaktion 5 2.6 Mensch-Computer-Interaktion 5 2.7 Kartographische Kommunikation 5 2.8 User Generated Content 6 2.9 Location-based Services 7 2.10 Smartphone 7 2.11 Applikation 8 3. Angepasste, personalisierte Informationsübermittlung in der mobilen Kartographie 9 3.1 Kontext 10 3.1.1 Kontextdimensionen 11 3.1.2 Kontextmodellierung 13 3.1.3 Benutzermodellierung 16 3.2 Adaption 20 3.2.1 Adaptionsobjekte 21 3.2.2 Adaptionsmethoden 22 3.2.4 Adaptionsprozess 23 3.2.5 Egozentrische Karten 24 3.3 User Generated Content in der Kartographie 25 3.3.1 Vorteile, Nachteile und Kritik 26 3.3.2 Motivationen für Nutzung und Erstellung von User Generated Content 27 3.3.3 EveryTrail - ein Beispiel für User Generated Content 28 3.4 Kartographische Kommunikationsmodelle 29 3.4.1 Die kartographische Kommunikationstheorie 30 3.4.2 Bestehende kartographische Kommunikationsmodelle 31 3.4.3 Ableitung eines Kommunikationsmodells für mobile, interaktive Karten 33 4. Touristische Applikationen für mobile Endgeräte 36 4.1 Analyse bestehender touristischer Applikationen 38 4.1.1 Analyse des Funktionsumfangs 39 4.1.2 Allgemeine Klassifizierung der untersuchten Applikationen 43 4.2 Theoretische Grundlagen für die Konzeption und Entwicklung einer mobilen Applikation 44 4.2.1 Die Software-Plattform Android 45 4.2.2 Lebenszyklus einer Activity 48 4.2.3 Design-Guidelines für Android-Applikationen 49 4.3 Eine mobile Applikation für touristische Aktivitäten in der Pilotregion Sächsische Schweiz 52 4.3.1 Der Wanderkalender der Sächsischen Zeitung 52 4.3.2 Konzeption der Applikation 53 4.3.3 Umsetzung der Konzeption 55 4.3.3.1 Autorenwerkzeuge: NetBeans IDE und Eclipse IDE 55 4. 3.3.2 Programmiertechnische Umsetzung 56 4. 3.3.3 Design der zu entwickelnden Applikation 65 4. 3.3.4 Icons der Applikation ‚Wandern in der Sächsischen Schweiz’ 70 4. 3.3.5 Probleme mit Android 1.5 72 4.3.4 Derzeitiger Entwicklungsstand der Applikation 74 4.3.5 Ausblick 75 5. Schlussfolgerungen 78 6. Diskussion 81 Quellenverzeichnis VIII Anhangsverzeichnis XVI Anhang I Kartographisches Kommunikationsmodell von KOLÁČNÝ (1969) XVIII Anhang II Kartographisches Kommunikationsmodell von OGRISSEK (1974) XIX Anhang III Kartographisches Kommunikationsmodell von BREETZ (1982) XX Anhang IV Kartographisches Kommunikationsmodell von PRELL (1983) XXI Anhang V Kartographisches Kommunikationsmodell von PETERSON (1995) XXII Anhang VI Kartographisches Kommunikationsmodell von HAKE, GRÜNREICH und MENG (2002) XXIII Anhang VII Kartographisches Kommunikationsmodell von LECHTHALER (2000) XXIV Anhang VIII Kartographisches Kommunikationsmodell von KELNHOFER (2003) XXV Anhang IX Übersichtstabelle kartographischer Kommunikationsmodelle XXVI Anhang X Abgeleitetes kartographisches Kommunikationsmodell für mobile, interaktive Karten XXVII Anhang XI Funktionalitäten der untersuchten touristischen Applikationen für Android XXVIII Anhang XII Funktionalitäten der untersuchten touristischen Applikationen für iPhone XXIX Anhang XIII Basislayouts der Android-API XXX Anhang XIV Wanderroute ‚Entlang des Steinbruchpfads Wehlen’ aus dem Wanderkalender 2010 XXXI Anhang XV Konzeption einer mobilen Applikation für Wanderungen in der Pilotregion Sächsische Schweiz XXXIII Anhang XVI Umsetzung der konzipierten Applikation XXXIV Anhang XVII Aufbau der Datenbank wanderfuehrer_db.db der mobilen Applikation XXXV Anhang XVIII Quellcode von DataBaseHelper.java XXXVI Anhang XIX Quellcode von TourenListe.java XXXIX Anhang XX Schematische Darstellung der Views aus tour_route.xml XLV Anhang XXI Quellcode von tour_route.xml XLVI Anhang XXII Quellcode von Tour_Route.java LIV Anhang XXIII Quellcode von CustomOverlay.java LIX Anhang XIV Quellcode von Tour_Karte.java LXII Anhang XXV Quellcode von tab_sel.xml LXXIV Anhang XXVI Tabelle aller in der Applikation verwendeten Icons im Vergleich mit Standard-Icons LXX

Improving Context Recognition In Ubiquitous Computing Environments

Ziel dieser Arbeit ist es, kontextverarbeitende Anwendungen einer ubiquitären Informationsumgebung, systematisch umzustrukturieren und zu erweitern, so dass eine signifikante Verbesserung in der Erkennung von Kontexten erreicht werden kann. Dazu wurde das Konzept des systematischen Kontextmanagements eingeführt, das eine neue Schicht innerhalb kontextverarbeitender Systeme bildet. Voraussetzung für effiziente Qualitätssicherungsmechanismen ist eine systematische und formale Ausgestaltung der Repräsentation, Verarbeitung und Kommunikation von Kontexten. Ein solches formales Modell einer ubiquitären Informationsumgebung wurde hier eingeführt. Es bildet die Grundlage des Qualitätsmanagements für Kontexte. Der zentrale Beitrag dieser Arbeit ist ein Qualitätsmanagementsystem für Kontexte auf der Basis von Kontextattributen. Attribute sind dabei allgemeine Eigenschaften von Kontextdaten, welche von der semantischen Bedeutung, die Kontexte für die Anwendungen einer ubiquitären Informationsumgebung haben, unabhängig sind. Das vorgestellte Modell definiert vier solche Attribute: das Kontextalter, die räumliche Herkunft des Kontextes, die Verlässlichkeit der Kontextinformation und die informationelle Abhängigkeit von Kontexten. Für jedes dieser Attribute werden konkrete Algorithmen und Verfahren eingeführt, welche die quantitative Beurteilung der Qualität einer Kontextinformation erlauben. Diese werden innerhalb der neu eingeführten Kontextmanagementschicht in einem Qualitätsfilter umgesetzt. Durch die Filterkomponente erhalten alle Artefakte die Möglichkeit, dynamisch die eingehenden Kontexte auf der Basis ihrer Qualitätsmaße zu filtern und so ihre eigene Dienstqualität zu verbessern. Im Ergebnis konnte, durch das hier vorgestellte Kontextmanagementsystem, eine Verbesserung der Erkennungsrate von Artefakten einer ubiquitären Informationsumgebung um bis zu 48% nachgewiesen werden.The goal of this work was to gain a significant improvement of context recognition rates of applications in ubiquitous computing environments by systematically restructuring and enhancing them. To reach this goal the concept of "Systematic Context Management" was introduced that forms a new processing layer in context sensitive systems. Systematic and formal definitions of context representation, context processing and context communication are required to build efficient quality management mechanisms. Such a formal model of a ubiquitous computing environment is introduced in this thesis. It represents the basis of a quality management system for context data. The central contribution of this work is a quality management system for contexts on basis of Context Attributes. Context Attributes are general attributes of context data that are independent from the semantically meaning of the context for an application in a ubiquitous computing environment. The presented model defines four Context Attributes: context age, spatial origin of contexts, context reliability and informational interdependence of contexts. For each of these attributes concrete algorithms and methods have been developed that allow for the quantitative assessment of context quality. These algorithms and methods are implemented in a quality-filter that is part of the newly introduced context management layer. With this filter component artefacts gain the ability to dynamically filter contexts on basis of their quality allowing for an improvement of the service quality of those artefacts. As a result of this work, it was possible to prove that by the introduction of the context management system developed in this thesis, the context recognition rate of artefacts in a ubiquitous computing environment can be improved by up to 48%

Situationsbewusste Informationsdienste für das arbeitsbegleitende Lernen

Zunehmend werden Lernen und Arbeiten als miteinander verwobene Aktivitäten verstanden, was von existierenden Ansätzen nur unzureichend unterstützt wird, da sie kaum die Arbeitssituation berücksichtigen, in der sie benutzt werden. In dieser Arbeit geht es darum, eine Methodik für die Lernunterstützung zu erarbeiten und auf technischer Ebene situationsbewusste Informationsdienste mittels Kompetenzontologien und Kontextmanagement zu konzipieren und in realen Unternehmensumgebungen zu evaluieren