Task-Dependent Group Coupling and Territorial Behavior on Large Tiled Displays

Large display environments are highly suitable for immersive analytics. They provide enough space for effective co-located collaboration and allow users to immerse themselves in the data. To provide the best setting - in terms of visualization and interaction - for the collaborative analysis of a real-world task, we have to understand the group dynamics during the work on large displays. Among other things, we have to study, what effects different task conditions will have on user behavior. In this paper, we investigated the effects of task conditions on group behavior regarding collaborative coupling and territoriality during co-located collaboration on a wall-sized display. For that, we designed two tasks: a task that resembles the information foraging loop and a task that resembles the connecting facts activity. Both tasks represent essential sub-processes of the sensemaking process in visual analytics and cause distinct space/display usage conditions. The information foraging activity requires the user to work with individual data elements to look into details. Here, the users predominantly occupy only a small portion of the display. In contrast, the connecting facts activity requires the user to work with the entire information space. Therefore, the user has to overview the entire display. We observed 12 groups for an average of two hours each and gathered qualitative data and quantitative data. During data analysis, we focused specifically on participants' collaborative coupling and territorial behavior. We could detect that participants tended to subdivide the task to approach it, in their opinion, in a more effective way, in parallel. We describe the subdivision strategies for both task conditions. We also detected and described multiple user roles, as well as a new coupling style that does not fit in either category: loosely or tightly. Moreover, we could observe a territory type that has not been mentioned previously in research. In our opinion, this territory type can affect the collaboration process of groups with more than two collaborators negatively. Finally, we investigated critical display regions in terms of ergonomics. We could detect that users perceived some regions as less comfortable for long-time work

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