Insight provenance for spatiotemporal visual analytics: Theory, review, and guidelines

Research on provenance, which focuses on different ways to describe and record the history of changes and advances made throughout an analysis process, is an integral part of visual analytics. This paper focuses on providing the provenance of insight and rationale through visualizations while emphasizing, first, that this entails a profound understanding of human cognition and reasoning and that, second, the special nature of spatiotemporal data needs to be acknowledged in this process. A recently proposed human reasoning framework for spatiotemporal analysis, and four guidelines for the creation of visualizations that provide the provenance of insight and rationale published in relation to that framework, work as a starting point for this paper. While these guidelines are quite abstract, this paper set out to create a set of more concrete guidelines. On the basis of a review of available provenance solutions, this paper identifies a set of key features that are of relevance when providing the provenance of insight and rationale and, on the basis of these features, produces a new set of complementary guidelines that are more practically oriented than the original ones. Together, these two sets of guidelines provide both a theoretical and practical approach to the problem of providing the provenance of insight and rationale. Providing these kinds of guidelines represents a new approach in provenance research

Geospatial big data and cartography : research challenges and opportunities for making maps that matter

Geospatial big data present a new set of challenges and opportunities for cartographic researchers in technical, methodological, and artistic realms. New computational and technical paradigms for cartography are accompanying the rise of geospatial big data. Additionally, the art and science of cartography needs to focus its contemporary efforts on work that connects to outside disciplines and is grounded in problems that are important to humankind and its sustainability. Following the development of position papers and a collaborative workshop to craft consensus around key topics, this article presents a new cartographic research agenda focused on making maps that matter using geospatial big data. This agenda provides both long-term challenges that require significant attention as well as short-term opportunities that we believe could be addressed in more concentrated studies.PostprintPeer reviewe

Daily mobility and socio-economic aspects of regions and their impact on the functional spatial organization of society

Population mobility is a key urban shaping element that shows the functional relationships of the urban environment through the generalization of individual movement. The mutual process whereby the structure of the city determines mobility and is subsequently modelled by it is also important for understanding processes in the suburban or metropolitan zone. The dynamics of this process not only in the Czech environment is mainly due to the developing suburbanization, which in recent decades has been attributed a leading role in the visual and functional transformation of the landscape. In addition to suburbanization, which can be perceived as a process within the urban space, today's society and economy are also influenced by two significant external forces - globalization and technological progress. Technological progress is both materialised in a wide range of physical devices and innovations and manifested in the development of a parallel digital world. Its by-product over the last two decades is the digital footprint. In its broadest sense, it can be defined as a record of activity and interactions in time, space and context. One example of a society's digital footprint is the information extracted about the geographical movement of the population from mobile phone data. The potential of this...Mobilita obyvatelstva představuje stěžejní městotvorný prvek, který skrze generalizaci pohybu jednotlivce zobrazuje funkční vztahy urbánního prostředí. Oboustranný proces, kdy struktura města určuje mobilitu a je jí následně modelována, je významný i pro pochopení procesů v příměstské, resp. metropolitní zóně. Dynamiku tomuto procesu nejen v českém prostředí dodává především rozvíjející se suburbanizace, které je v posledních dekádách přisuzována vůdčí role ve vizuální a funkční proměně krajiny. Kromě suburbanizace, kterou můžeme vnímat jako proces uvnitř urbánního prostoru, je dnešní společnost a ekonomika ovlivněna i dvěma výraznými vnějšími vlivy - globalizací a technologickým pokrokem. Technologický pokrok se zhmotňuje v širokém spektru fyzických zařízení a inovací, ale projevuje se také rozvojem paralelního digitálního světa. Jeho vedlejším produktem za poslední dvě desetiletí je digitální stopa. V nejširším pojetí ji můžeme definovat jako záznamy o aktivitě a interakcích v čase, prostoru a souvislostech. Jedním z příkladů digitální stopy společnosti jsou informace získané o geografickém pohybu obyvatelstva z dat mobilních telefonů. Potenciál těchto dat pro sociogeografický výzkum oproti klasickým šetřením spočívá především v jejich celoplošné povaze a rychlosti a frekvenci sběru. Cílem...Department of Social Geography and Regional DevelopmentKatedra sociální geografie a regionálního rozvojePřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Approche cognitive pour l'intégration des outils de la géomatique en sciences de l'environnement modélisation et évaluation

Cette thèse s'est intéressée à l'intégration des Systèmes d'Information Géographique, dans les domaines de la formation en géosciences appliquées et sciences de l'environnement. L'étude de cette intégration et des difficultés qui l'accompagnent, s'est articulée autour de trois dimensions : 1. une dimension cognitive, pour explorer les approches et les méthodes qui permettent d'étudier la façon de raisonner d'utilisateurs expérimentés ou novices, face à la résolution de problèmes spatiaux avec les SIG ; 2. une dimension didactique pour, à partir des différences entre les raisonnements des experts et des novices, identifier et intégrer les démarches expertes utilisables dans les stratégies de résolution des apprenants ; 3. une dimension pédagogique, pour concevoir, en s'appuyant sur les acquis cognitifs et didactiques, des dispositifs de formation innovateurs, en adéquation avec les demandes du monde professionnel. Afin de limiter notre champ d'étude, il a été nécessaire d'effectuer une analyse des pratiques de cartographie et SIG dans les domaines des Géosciences et de l'Ingénierie de l'Environnement et effecteur des choix pertinentes dans une perspective pédagogique, professionnelle et sociétale. Nous nous sommes intéressés à une activité de cartographie particulière : la cartographie d'aptitude réalisée avec des méthodes d'analyses spatiales multicritères pour la localisation de site(s) apte(s) à répondre à une problématique environnementale. En effet, cette méthode implique, d'un point de vue pédagogique, une approche progressive et complète à l'usage des SIG. Elle a un caractère professionnalisant, car elle est d'usage dans les projets environnementaux et, enfin, elle appuie le débat sur les choix territoriaux qui impliquent des prises de décisions. C'est lors de la réalisation de cette activité de cartographie d'aptitude que différents types d'utilisateurs ont été observés : des experts et des étudiants issus de notre entourage académique et professionnel. Nous avons élaboré un protocole expérimental exploratoire qui a permis de recueillir des données écrites et orales. Les analyses des données issues de la phase expérimentale ont été guidées par les cadres qui relèvent des sciences cognitives : sur le plan théorique, pour la définition des mécanismes visuo-cognitifs impliqués dans les raisonnements, et sur le plan méthodologique pour l'approche qualitative et quantitative d'analyse de données verbales. En termes de résultats, des composants des processus de raisonnement qui interviennent dans la réalisation et perception de la carte d'aptitude, ont été identifiés. De plus, les différences d'occurrences d'actions, d'opérations et de concepts mobilisés par les experts et les novices dans le même contexte, ont pu être mesurées. La comparaison des différentes stratégies adoptées par les expertes et par les étudiants a permis ensuite de ré-penser les dispositifs de formation, avec des aides didactiques qui ciblent les lacunes des étudiants. Le vrai défi de cette thèse a été l'apport pluridisciplinaire à la cartographie et aux SIG dans les Sciences de l'Information Géographique. En apportant des connaissances de la psychologie cognitive, de la didactique des sciences et des sciences de l'éducation, cette thèse a contribué à une meilleure compréhension de certains processus de représentations et d'appropriation des SIG, lors de la production cartographique et de son interprétation. Cette compréhension peut contribuer à améliorer les représentations ou à en proposer de nouvelles, favorisant ainsi la construction de la connaissance spatiale.This thesis concerns the integration of GIS mapping tools and analysis in training curricula of applied geosciences and environmental sciences. This study focuses on three dimensions: 1. a cognitive dimension, in order to explore the way of thinking of experienced and novice users when solving spatial problems with GIS; 2. an instructional dimension, in order to identify and integrate the expert methods in the resolution strategies of learners; 3. an educational dimension in order to design, based on cognitive achievement, innovative training tools in line with the demands of the working world. To limit the scope of our study, it was necessary to perform an analysis of the practices of mapping and GIS in the areas of Geosciences and Environmental Engineering. It was also necessary to make relevant choices in a professional, educational and societal perspective. We were interested in a particular kind of mapping: GIS-bases land-use suitability mapping, with multi criteria spatial analysis methods. Indeed, this method involves, from a pedagogical point of view, a progressive and comprehensive approach to the use of GIS. It has a professionalizing nature, as it is common practice in environmental projects. Finally, it supports the debate on territorial choices that involve decision making. Different types of users have been observed: experts and students from our academic and professional environment. We performed an exploratory experimental protocol that allowed collecting written and verbal data. Data analyses were supported by theoretical frameworks that fall within the cognitive sciences, especially on visual-cognitive processes involved in reasoning. In terms of methodology, we used the quantitative-based qualitative approach for verbal data analysis. Regarding the results, some components of reasoning involved in the production and perception of the suitability map have been identified. Moreover, differences of instances of actions, operations and concepts used by experts and novices could be measured. Comparing the different strategies adopted by the expert and the students enabled us to re-think the training tools, with instructional aids that target gaps in students' abilities. The real challenge of this thesis was the multidisciplinary contribution to mapping and GIS in Geographic Information Science. Providing knowledge of cognitive psychology and science education, this thesis has contributed to a better understanding of some processes in GIS representation and appropriation. This understanding can improve performances on representations, or propose new ones, thus fostering spatial knowledge.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF