Vizualizace nejistoty v environmentálních studiích

Mgr. Jan BRUS

Doctoral thesis

Visualization of uncertainty in environmental studies

Abstract:

Disertační práce je zaměřená na vizualizace nejistoty prostorových dat. Hlavním cílem práce bylo posouzení základních konceptů pro vizualizaci nejistoty prostorových dat, identifikace problémů s nimi spojených a rozšíření rámce pro vizualizaci kvality prostorových dat. Systematicky byly prozkoumány jednotlivé dílčí koncepty z pohledu komponentů kvality prostorových dat, standardů kvality prostorových dat a vizualizačních technik, s cílem navrhnout vylepšený koncept vizualizace nejistoty. Práce je vzhledem ke svému tématu specifická problematickým vymezením použité terminologie a konkrétního pojetí vizualizace nejistoty, proto je teoretická část disertační práce primárně zaměřena na rozbor jednotlivých aspektů, které ovlivňují vizualizaci nejistoty. Důraz je kladen na kvalitu prostorových dat, jejich standardizaci, a také samotný proces kartografické komunikace se zaměřením na odlišné osobnostní charakteristiky konkrétního uživatele. Část práce týkající se konkrétních vizualizačních metod a přístupů je následně postavena na rešerši a analýze dosavadních nejvýznamnějších pramenů v této oblasti. V teoretické části je následně provedena analýza jednotlivých komponent kvality prostorových dat a jejich standardizace, studium a analýza faktorů ovlivňujících percepci vizuální informace z map s obsaženou nejistotou, rešerše existujících přístupů k vizualizaci nejistoty s důrazem na environmentální studie a analýza používaných způsobů vizualizace nejistoty v environmentálních studiích se stanovením jejich specifických vlastností. V případových studiích je prováděn rozbor jednotlivých aspektů a komponentů kvality dat, které mají vliv na výslednou reprezentaci. Z pohledu omezitelné zobecnitelnosti výsledků při aplikaci pouze na malý počet případových studií byly v rámci environmentálních studií vybrány studie týkající se více oblastí. Na základě výsledků případových studií a teoretických poznatků byl vytvořen návrh objektivního řešení vizualizace nejistoty s důrazem na vizualizační techniky. Pro ověření získaných poznatků bylo provedeno i testování intuitivnosti navržených metod pro konkrétní případovou studii, a to s využitím technologie eye-tracking. Přínos práce v oblasti řešené problematiky zahrnuje primárně dvě důležité části: práce navrhuje některé nové požadavky na metody vizualizace pro environmentální studie, kdy pro potřeby práce a vizualizačních metod v rámci konkrétních environmentálních studií jsou aplikovávány nové přístupy a v práci je představen koncept pro vizualizaci kvality prostorových dat na základě implementace tohoto přístupu do několika případových studií. Cílem je doložit význam užitečnosti vizualizace kvality prostorových dat pro environmentální studie pomocí metod kartografické vizualizace. Nové pojetí tohoto výzkumu představuje rozšíření konceptů vizualizace kvality prostorových dat, integrace dat a realizace vizualizačních metod.

Abstract:

The dissertation thesis is focused on the visualization of spatial data uncertainty. The main aim was to evaluate the basic concepts for the visualization of spatial data uncertainty, identification of problems associated with them and extension of the framework for the visualization of spatial data quality. Each of component sub-concepts has been systematically explored in terms of quality components for spatial data, quality standards of spatial data and visualisation techniques to design improved visualization concept of uncertainty. The dissertation thesis is specific due to problematic definition of the terminology and particular concept of uncertainty visualization. Therefore, the theoretical part of the work focuses primarily on the analysis of various aspects that affect the visualization of uncertainty. The emphasis is placed on the quality of spatial data, their standardization as well as on the process of cartographic communication focused on different personality characteristics of the particular user. The part of the work concerning specific visualization methods and approaches is subsequently based on research and analysis of existing major sources in this area. Afterwards, the theoretical part contains the analysis of each component of spatial data quality and their standardization, study and analysis of the factors influencing the perception of visual information from maps including uncertainty, research of existing approaches to visualizing uncertainty with emphasis on environmental studies and analysis of uncertainty visualization methods used in environmental studies with the determination of their specific attributes. The case studies contain the analysis of individual aspects and components of data quality, which influence the resulting representation. From the limited perspective of generalizability of the results the practical part of work is divided into several case studies concerning multiple fields. Based on the results of case studies and theoretical knowledge the concept of the objective solution of the uncertainty visualization was made with an emphasis on visualization techniques. The verification of the acquired knowledge was also performed by testing the intuitiveness of the proposed methods for a particular case study, with the use of eye-tracking technology. The benefit of this work within the studied issue primarily involves two important parts: the work proposes some new requirements on visualization methods for environmental studies. New approaches are applied for the needs of the work and visualizing methods in concrete environmental studies. The second benefit consists in presentation of concept for visualizing spatial data on the basis of the implementation of this approach into several case studies. The aim is to demonstrate the importance of the usefulness of visualization of the spatial data quality for environmental studies using methods of cartographic visualization. New concept of this research presents the extension of the concepts of visualization of spatial data quality, data integration and implementation of visualization methods.

Keywords

nejistota prostorových dat, vizualizace, kvalita dat, případové studie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 6. 2013

Accessible from:: 17. 6. 2013

Thesis defence

• Supervisor: Doc. RNDr. Jaromír Kaňok, CSc.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography / Geoinformatics and Cartography