Avaliação de mapas indoor para dispositivos móveis para auxílio à tarefa de orientação

Orientadora : Profª. Drª. Luciene Stamato DelazariDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa: Curitiba, 28/07/2015Inclui referências : f. 132-135Área de concentração: CartografiaResumo: A complexidade estrutural, as restrições do ambiente e o nível de informações existentes nas edificações originou a cartografia indoor. A falta de pesquisas relacionadas aos problemas de orientação e navegação do usuário teve como consequência a criação de diversos tipos de mapas indoor (Plantas Arquitetônicas, Plantas Baixas, Mapas Esquemáticos e Mapas ?You-Are-Here?. Estes variam de acordo com a finalidade de uso do mapa e as necessidades do usuário. Como o mapeamento indoor não pode se utilizar das tecnologias de Sistemas de Posicionamento Global (GPS) para determinação posicional, os Sistemas de Posicionamento Indoor (SPI) se baseiam em um conjunto de técnicas de localização (Ultrassom, Radiofrequência, Infravermelho e Marcadores Fiduciais), em que cada sistema apresenta variações de restrição e acurácia posicional de acordo com a técnica utilizada. Assim as pesquisas na área têm enfoque nos sistemas de posicionamento internos, com menor ênfase na representação de tais ambientes. O número elevado de informações encontradas no ambiente indoor deve ser abordado no processo de representação. Existe a necessidade em se representar tais informações, de forma que estas auxiliem o processo de orientação e navegação do usuário no ambiente. Com o crescimento do mercado de navegação as empresas de comunicação se voltaram aos sistemas de mapeamento e navegação indoor por meio de dispositivos móveis. Entre as empresas destacam-se o Bing Maps e o Google Maps que gera seu próprio tipo de mapa indoor a partir de plantas de edificações disponibilizadas pelos usuários. A pesquisa procura avaliar se a orientação espacial do usuário em um ambiente indoor sofre alterações relacionadas ao tipo de representação utilizada e a forma de disponibilização dos dados (formato digital). Por meio de questionários e da realização de tarefas de orientação em um ambiente indoor, buscou-se avaliar quais elementos encontrados no ambiente físico e no ambiente de representação influenciam o processo de orientação do usuário. Palavras-Chave: Mapeamento indoor, Dispositivos móveis e Orientação espacial.Abstract: The structural complexity, the environmental restrictions and the information level existing on buildings, (originated) created the Indoor Cartography. The lack of research related to the user's orientation and navigation problems resulted in the creation of several types of indoor maps (Architectural Plans, Blue prints, Schematic Maps and " You-Are-Here? Maps. These vary according to the purpose of map's use and the user's needs. As the indoor mapping cannot make use of the GPS technologies to determine position, the Indoor Positioning System (IPS) is based on a set of location techniques (Ultrasound, Radiofrequency, Infrared and Fiducial Markers), in which each system presents restriction variations and positional accuracy according with the used technique. Therefore, the researches in this area, have focus on internal positioning systems with less emphasis on the representation of those environments. The significant number of information found on indoor environment shall be discussed on the representation process. There is a need in representing such information, in a way that it assists the orientation and navigation process on the environment. With the growth on the navigation market, the companies turned into the mapping and indoor navigations systems through mobile devices. Bing Maps and Google Maps stand out among the companies, generating its own type of indoor maps from buildings plans, which are available to the users. The research aims to evaluate whether the user's spatial orientation in an indoor environment suffer alterations related to the type of representation used, and the availability of data. Through questionnaires it was evaluated which elements found on a physical environment and on a representation have influenced the user's orientation process and the performance of orientation tasks in an indoor environment. Key words: Indoor mapping, Mobile Equipments and spatial orientation

Determinação dos elementos considerados marcos de referência em ambientes indoor para auxílio às tarefas de orientação e navegação espacial

Orientador: Prof. Dra. Luciene Stamato DelazariTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa : Curitiba, 27/08/2020Inclui referências: p. 400-413Resumo: A complexidade estrutural das edificações, as restrições no espaço e o nível de informações existentes no ambiente indoor, em conjunto com o desenvolvimento de tecnologias de sistemas de posicionamento interno, forneceram subsídios para a criação da cartografia indoor. Os problemas de orientação e navegação espacial, tornaram necessária a definição de parâmetros de características fixas e móveis que atendessem as aplicações espaciais indoor. Como por exemplo, o gerenciamento de informações e a realização de tarefas de navegação afetados pelas modificações antrópicas, ocorridas em curtos períodos de tempo no interior dos edifícios. A compreensão do espaço pelo indivíduo depende das análises de identificação, reconhecimento e distinção de objetos no entorno, sendo que alguns objetos podem apresentar a característica de estruturar representações mentais do espaço e auxiliar o processo de orientação do usuário. Esses objetos são descritos como Marcos de Referência (MR), sendo utilizados no processo de tomada de decisão dos usuários. Algumas pesquisas sugerem que a adoção dos MR nos sistemas de navegação atuais, podem diminuir a carga cognitiva dos usuários e aumentar a sua orientação espacial, e a sua inserção nas possíveis representações do ambiente indoor devem apoiar o processo de orientação do usuário com base no mapa. Por isso, os MR são objetos de interesse nas pesquisas voltadas aos processos de orientação e navegação espacial. Desta forma, a pesquisa parte da hipótese que a identificação de pontos de referência espacial (SRP) nos diferentes tipos de ambientes indoor, através da coleta de informações por meio da execução de tarefas de orientação e navegação espacial com usuários, e a definição de parâmetros e características (atributos espaciais e não espaciais) que classifiquem o nível de utilização dos SRP, pode determinar quais elementos no ambiente são considerados MR. A coleta das informações exigiu o registro de descrições verbais através dos métodos de observação Think aloud com gravação de áudio e aplicação de questionário. As ocorrências dos possíveis SRP foram classificadas em relação ao tipo de elemento descrito e a sua função no ambiente, sendo gerados mapas para verificar a sua disposição física nos edifícios avaliados. Os elementos considerados SRP foram categorizados em Marcos de Referência (MR) e Ponto de Interesse (POI) com base em critérios que especificavam sua posição, quantidade no local, características físicas, funcionalidade, significado cognitivo e nível de utilização como SRP pelos usuários. Os resultados apontam que elementos dispostos em áreas consideradas pontos de tomada de decisão (extremidades e intersecções de corredores) são facilmente memoráveis, e por isso, são utilizados como SRP. Ainda, tem-se que o nível de importância e a utilização de um mesmo elemento varia com base no contexto de uso do edifício, como no caso da biblioteca utilizada como SRP na área de estudo com contexto de uso educacional (universidade), e ignorada na área de estudo com contexto de uso cultural (museu). Outros fatores que tornaram elementos SRP nos ambientes indoor testados na pesquisa, foram as suas características visuoespaciais que destacaram o elemento no entorno (tamanho, forma e cor), e ainda, a tarefa e/ou necessidade que o usuário deseja realizar no ambiente. Por fim, os elementos considerados SRP foram descritos em conjunto com informações espaciais e não espaciais, e relações espaciais que especificavam sua localização e objetos contidos no seu interior. Palavras-Chave: Uso do edifício, Ponto de referência espacial, Mapeamento indoorAbstract: The structural complexity of buildings, space constraints and the level of information in an indoor environment, together with the development of indoor positioning systems technologies, provided subsidies for indoor cartography. The spatial orientation and navigation problems made it necessary to define both fixed and mobile characteristics that would meet indoor spatial applications. As an example, information management and the performance of navigation tasks affected by anthropic modifications, which occurred in short periods inside the buildings. The user's spatial comprehension depends on the identification, recognition, and distinction of objects in the environment. Some objects may present characteristics that help users structure their mental representations of space and assist during the orientation process. These objects, described as Landmarks (MR), are used in the decisionmaking process of users. Some researchers suggest that the adoption of MR in current navigation systems may decrease the cognitive load of users and increase their spatial orientation. Besides that, the insertion of MR in representations of an indoor environment should support the user's orientation process based on the map. Therefore, MRs are objects of interest in research focused on spatial orientation and navigation. In this way, this research hypothesis is that the identification of spatial reference points (SRP) in different types of indoor environments, through the collection of information by the execution of spatial orientation and navigation tasks, and the definition of parameters and characteristics (spatial and non-spatial attributes) that classify the level of use of SRP, can determine which elements in the environment are considered MR. The data gathering requires the recording of verbal descriptions through Think Aloud method and questionnaire application. The possible SRPs were classified regarding the type of element described and its function in the environment, generating maps to verify its physical disposition on the buildings. The features considered SRP were categorized into Landmarks (MR) and Point of Interest (POI) based on position, the quantity on the place, physical characteristics, functionality, cognitive significance, and level of use as SRP by users. The results indicate that SRPs are features arranged in areas considered decision-making points (ends and intersections of corridors) and are easily memorable. Besides that, the importance level and the use of the same feature varies based on the building's context of use. For example, the library was used as SRP in educational use (university) and ignored in the context of cultural use (museum). The visuospatial characteristics that highlighted the element in its surroundings (size, shape and colour), and also, the task and/or need that the user wants to accomplish in the environment were considered to classify the features as SRP. Finally, the elements considered as SRP were described in conjunction with spatial and non-spatial information, and spatial relationships that specified their location and objects contained inside. Keywords: Building type, Spatial reference point, Indoor mappin

EVALUATION OF MOBILE DEVICE INDOOR MAPS FOR ORIENTATION TASKS

This research investigates subjective user preference for using Floor Plans and Schematic Maps in an indoor environment, and how users locate and orient themselves when using these representations. We sought to verify the efficiency of these two kinds of digital maps and evaluate which elements found in physical environments and which elements found in the representations influence the user spatial orientation process. Users answered questions and performed orientation tasks which indicated their level of familiarity with the area being studied, their understanding of the symbology used, and their identification of Points of Interest (POI) in the environment. The initial results indicated a preference for the Schematic Map, because users thought that the symbology used on the map adopted was easy to understand

Proposta de Simbologia para Representação de Ambientes Indoor por Meio de Testes com Usuários

O design dos mapas envolve o processo de generalização do ambiente físico, ou seja, do ambiente em que vivemos, através da representação dos seus elementos naturais e culturais e suas características pelo uso de símbolos. No entanto, a cartografia indoor, dedicada à elaboração de mapas que representam o interior de edifícios, não recebeu muita atenção apesar do crescimento nesta área do mercado de mapeamento. Desta forma, faz-se a proposição e avaliação de um tipo de simbologia gráfica para representação de elementos pertencentes ao ambiente indoor. A pesquisa propõe avaliar e utilizar simbologia gráfica específica para representação de elementos pertencentes ao ambiente indoor, de forma a minimizar problemas relacionados à orientação espacial do usuário decorrentes do uso de simbologia não adequada para tais ambientes. Assim, foi realizada uma pesquisa empírica qualitativa com uma amostra aleatória de usuários, para verificar a preferência subjetiva dos usuários em relação à simbologia proposta para um mapa indoor em planta baixa. Nos testes realizados os usuários foram questionados sobre suas preferências relacionadas a cor e forma dos símbolos, de modo a relacionar o uso da simbologia diretamente às atividades realizadas no ambiente físico, sendo considerado o fenômeno espacial “Tipos de uso do Espaço Indoor” como elemento a ser representado. Os resultados apontam uma tendência na escolha da cor utilizada nas classes do fenômeno representado. De acordo com os usuários os tipos de cores ciano, amarelo, vermelho, verde e azul escuro estão respectivamente relacionados aos espaços voltados aos banheiros, ensino (salas de aula e laboratórios), uso comercial, uso administrativo e escritórios. As classes “áreas de uso comum” e “sem informação” apesar de definidas respectivamente pelas cores roxo e cinza, não foram compreendidas pelos usuários. Em relação a simbologia gráfica, são fornecidos dezoito símbolos derivados de empresas privadas, do manual de simbologia da ISO e turística, que relacionam as tarefas específicas dos usuários com determinados espaços do ambiente. Os resultados mostram que símbolos derivados de empresas privadas aumentam o número de erros e incertezas em relação ao seu significado comparando com os símbolos derivados dos manuais de simbologia da ISO e simbologia turística

Determinação dos elementos considerados marcos de referência em ambientes indoor para auxílio às tarefas de orientação e navegação espacial

Orientador: Prof. Dra. Luciene Stamato DelazariTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa : Curitiba, 27/08/2020Inclui referências: p. 400-413Resumo: A complexidade estrutural das edificações, as restrições no espaço e o nível de informações existentes no ambiente indoor, em conjunto com o desenvolvimento de tecnologias de sistemas de posicionamento interno, forneceram subsídios para a criação da cartografia indoor. Os problemas de orientação e navegação espacial, tornaram necessária a definição de parâmetros de características fixas e móveis que atendessem as aplicações espaciais indoor. Como por exemplo, o gerenciamento de informações e a realização de tarefas de navegação afetados pelas modificações antrópicas, ocorridas em curtos períodos de tempo no interior dos edifícios. A compreensão do espaço pelo indivíduo depende das análises de identificação, reconhecimento e distinção de objetos no entorno, sendo que alguns objetos podem apresentar a característica de estruturar representações mentais do espaço e auxiliar o processo de orientação do usuário. Esses objetos são descritos como Marcos de Referência (MR), sendo utilizados no processo de tomada de decisão dos usuários. Algumas pesquisas sugerem que a adoção dos MR nos sistemas de navegação atuais, podem diminuir a carga cognitiva dos usuários e aumentar a sua orientação espacial, e a sua inserção nas possíveis representações do ambiente indoor devem apoiar o processo de orientação do usuário com base no mapa. Por isso, os MR são objetos de interesse nas pesquisas voltadas aos processos de orientação e navegação espacial. Desta forma, a pesquisa parte da hipótese que a identificação de pontos de referência espacial (SRP) nos diferentes tipos de ambientes indoor, através da coleta de informações por meio da execução de tarefas de orientação e navegação espacial com usuários, e a definição de parâmetros e características (atributos espaciais e não espaciais) que classifiquem o nível de utilização dos SRP, pode determinar quais elementos no ambiente são considerados MR. A coleta das informações exigiu o registro de descrições verbais através dos métodos de observação Think aloud com gravação de áudio e aplicação de questionário. As ocorrências dos possíveis SRP foram classificadas em relação ao tipo de elemento descrito e a sua função no ambiente, sendo gerados mapas para verificar a sua disposição física nos edifícios avaliados. Os elementos considerados SRP foram categorizados em Marcos de Referência (MR) e Ponto de Interesse (POI) com base em critérios que especificavam sua posição, quantidade no local, características físicas, funcionalidade, significado cognitivo e nível de utilização como SRP pelos usuários. Os resultados apontam que elementos dispostos em áreas consideradas pontos de tomada de decisão (extremidades e intersecções de corredores) são facilmente memoráveis, e por isso, são utilizados como SRP. Ainda, tem-se que o nível de importância e a utilização de um mesmo elemento varia com base no contexto de uso do edifício, como no caso da biblioteca utilizada como SRP na área de estudo com contexto de uso educacional (universidade), e ignorada na área de estudo com contexto de uso cultural (museu). Outros fatores que tornaram elementos SRP nos ambientes indoor testados na pesquisa, foram as suas características visuoespaciais que destacaram o elemento no entorno (tamanho, forma e cor), e ainda, a tarefa e/ou necessidade que o usuário deseja realizar no ambiente. Por fim, os elementos considerados SRP foram descritos em conjunto com informações espaciais e não espaciais, e relações espaciais que especificavam sua localização e objetos contidos no seu interior. Palavras-Chave: Uso do edifício, Ponto de referência espacial, Mapeamento indoorAbstract: The structural complexity of buildings, space constraints and the level of information in an indoor environment, together with the development of indoor positioning systems technologies, provided subsidies for indoor cartography. The spatial orientation and navigation problems made it necessary to define both fixed and mobile characteristics that would meet indoor spatial applications. As an example, information management and the performance of navigation tasks affected by anthropic modifications, which occurred in short periods inside the buildings. The user's spatial comprehension depends on the identification, recognition, and distinction of objects in the environment. Some objects may present characteristics that help users structure their mental representations of space and assist during the orientation process. These objects, described as Landmarks (MR), are used in the decisionmaking process of users. Some researchers suggest that the adoption of MR in current navigation systems may decrease the cognitive load of users and increase their spatial orientation. Besides that, the insertion of MR in representations of an indoor environment should support the user's orientation process based on the map. Therefore, MRs are objects of interest in research focused on spatial orientation and navigation. In this way, this research hypothesis is that the identification of spatial reference points (SRP) in different types of indoor environments, through the collection of information by the execution of spatial orientation and navigation tasks, and the definition of parameters and characteristics (spatial and non-spatial attributes) that classify the level of use of SRP, can determine which elements in the environment are considered MR. The data gathering requires the recording of verbal descriptions through Think Aloud method and questionnaire application. The possible SRPs were classified regarding the type of element described and its function in the environment, generating maps to verify its physical disposition on the buildings. The features considered SRP were categorized into Landmarks (MR) and Point of Interest (POI) based on position, the quantity on the place, physical characteristics, functionality, cognitive significance, and level of use as SRP by users. The results indicate that SRPs are features arranged in areas considered decision-making points (ends and intersections of corridors) and are easily memorable. Besides that, the importance level and the use of the same feature varies based on the building's context of use. For example, the library was used as SRP in educational use (university) and ignored in the context of cultural use (museum). The visuospatial characteristics that highlighted the element in its surroundings (size, shape and colour), and also, the task and/or need that the user wants to accomplish in the environment were considered to classify the features as SRP. Finally, the elements considered as SRP were described in conjunction with spatial and non-spatial information, and spatial relationships that specified their location and objects contained inside. Keywords: Building type, Spatial reference point, Indoor mappin