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Gollenstede, A., Fuest, S., Herbers, M., Kaiser, R. M., Tadge, J.: Möglichkeitsräume: Konzepte zur Aufbereitung und Visualisierung unscharfer raumzeitlicher Bewegungsdaten. DKK und INTERGEO 2025, Frankfurt, Deutschland, 07.–09. Oktober 2025.
Im Forschungsverbund DiViAS (Digitalisierung, Visualisierung und Analyse von Sammlungsgut) werden historische Quellen analysiert, aus denen unter anderem Schiffsrouten rekonstruiert werden. Im Rahmen der Aufbereitung werden vor allem Logbücher transkribiert und anschließend Ortsnamen, Koordinaten, Datum und Uhrzeit von Ereignissen, Personen und Objekte mithilfe von Named Entity Recognition extrahiert. Eine Herausforderung für die Verarbeitung und die Visualisierung stellen die oft vagen raumzeitlichen Angaben in den Quellen dar. Zur kartographischen Darstellung der raumzeitlichen Unschärfe wird das Konzept der Möglichkeitsräume eingeführt. Ein Möglichkeitsraum umfasst den gesamten Raum, in dem ein Ereignis stattgefunden haben könnte. Dieser kann sich auf einen geografischen Raum, aber auch auf einen Zeitraum beziehen. Zur visuellen Unterscheidung der verschiedenen Arten und Intensitäten raumzeitlicher Unschärfe werden unter Nutzung visueller Variablen Darstellungsvarianten erstellt. Die im Projekt entstehenden Visualisierungen sollen evaluiert und perspektivisch über Webkarten zugänglich gemacht werden.
Possibility spaces: Concepts for the processing and visualisation of vage spatiotemporal movement data
In the research network DiViAS (Digitisation, Visualisation and Analysis of Collection Items), historical sources are analysed, from which, among other things, ship routes are reconstructed. Within the scope of the processing, mainly logbooks are transcribed and subsequently place names, coordinates, dates and times of events, persons, and objects are extracted using Named Entity Recognition. A challenge for the processing and visualisation is the often vague spatiotemporal information in the sources. For the cartographic representation of spatiotemporal uncertainty, the concept of possibility spaces is introduced. A possibility space covers the entire area in which an event could have taken place. This can refer to a geographical space as well as to a period of time. To visually distinguish between the different types and intensities of spatiotemporal uncertainty, various display options are created using visual variables. The visualisations created in the project are to be evaluated and, in perspective, made accessible via web maps.
Fuest, S., Gollenstede, A., Herbers, M., Kaiser, R. M., Tadge, J.: Visualisation of C18/C19 shipping routes based on fuzzy geospatial data. Collaboration beyond Boundaries | 2025 Annual Event, organised by the UK-Ireland Digital Humanities Association, Glasgow, Schottland, 17.–18. Juni 2025.
Fuest, S., Gollenstede, A., Herbers, M., Kaiser, R. M., Tadge, J.: Visualisierung von historischen Schiffsrouten mit unscharfer Datengrundlage. FOSSGIS 2025, Universität Münster, Deutschland, 26.–29. März 2025.
Im Forschungsverbund DiViAS werden Quellen wie Logbücher und Journale aus dem 18./19. Jh. ausgewertet und analysiert. Im Fokus dieses Vortrags stehen dabei verschiedene Möglichkeiten der Visualisierung von Schiffsrouten mit unscharfer Datengrundlage, welche mit QGIS und Mapbox erstellt werden. Grundlage für die kartographische Darstellung ist eine KI-gestützte Extraktion von unscharfen Orts- und Zeitangaben aus diesen Quellen und deren Modellierung in einer PostgreSQL-Datenbank.
Im Forschungsverbund DiViAS werden bislang kaum verknüpfte wissenschaftliche Methoden und Praktiken in der Digitalisierung, Forschung und Repräsentation von Sammlungsgut aus kolonialen Kontexten und deren Bewegungen in einem zukunftsweisenden transdisziplinären Forschungsprofil systematisch zusammengeführt. Den Ausgangspunkt bilden die großen Sammlungen und archivalischen Überlieferungen des Landesmuseums Natur und Mensch Oldenburg und des Akademie-Projekts Prize Papers, deren Entstehungskontexte eng mit europäischer Expansion und Kolonialismus verbunden sind. Bei den zu visualisierenden Schiffsrouten handelt es sich zum einen um deutsche Strafexpeditionen in der Bismarcksee im heutigen Papua-Neuguinea aus dem 19. Jahrhundert und zum anderen um Handels- und Kaperfahrten europäischer Seemächte aus dem 18. Jahrhundert. Die aufgezeichneten Logbücher, Berichte und Journale werden transkribiert und mithilfe von Sprachmodellen und Verfahren des Natural Language Processing, wie der Named Entity Recognition, nach Orts- und Zeitangaben durchsucht. Zusätzlich werden räumliche und zeitliche Präpositionen wie „nach“ oder „bei“ extrahiert.
Eine große Herausforderung stellt die inhärente Unschärfe dar, die sich sowohl auf Geometrien (z. B. Schiffsrouten, Orte) als auch auf Zeitangaben bezieht. Ursächlich für die Unschärfe können beispielsweise Messfehler bei der Positionsbestimmung, ungenaue Angaben oder Datenlücken sein. Die Unschärfe in Standortbeschreibungen kann, abhängig von der textlichen Beschreibung, vielfältige Ausprägungen annehmen. Daher werden zunächst sogenannte Möglichkeitsräume definiert, die die gesamte räumliche Ausdehnung der entsprechend einer Ortsbeschreibung möglichen Standorte umfassen. Zur visuellen Kommunikation von Unschärfe werden anschließend mittels QGIS Ansätze der kartographischen Symbolisierung unter Nutzung visueller Variablen (z. B. Blurring, Transparenz) herangezogen, aber auch Möglichkeiten dynamischer Effekte wie Animationen exploriert.
Um den unterschiedlichen Ansprüchen verschiedener Nutzergruppen bei der Erkundung der visualisierten Informationen gerecht zu werden, werden unterschiedliche kartographische Aufbereitungen der Inhalte auf OSM-Basis aber auch unter Verwendung einer frei zugänglichen historischen Kartenbasis genutzt. So ergeben sich z. B. durch die Anwendung narrativer Techniken beim kartenbasierten Storymapping mit Mapbox unter Nutzung der Schnittstellen zum raumzeitlichen Datenmanagement mit PostgreSQL/PostGIS neue Möglichkeiten der Vermittlung von historischen Zusammenhängen. Im Rahmen des Vortrags werden verschiedene Arten der kartographischen Repräsentation von raumzeitlicher Unschärfe gezeigt und deren Anwendbarkeit in verschiedenen Nutzungskontexten diskutiert.
Weitere Informationen
Fuest, S., Gollenstede, A., Herbers, M., Kaiser, R. M., Tadge, J.: Umgang mit raumzeitlicher Unschärfe – Erfassung und Visualisierung von Bewegungsdaten mit QGIS am Beispiel der Fahrt des Kanonenboots Albatroß (1886). DHd 2025, 11. Jahrestagung des Verbands “Digital Humanities im deutschsprachigen Raum”, Universität Bielefeld, Hochschule Bielefeld, Deutschland, 03.–07. März 2025.
Ziel des Workshops “Umgang mit raumzeitlicher Unschärfe” ist es, mithilfe eines Geoinformationssystems Bewegungen von Schiffen, Personen und/oder Objekten zu visualisieren. Der Fokus liegt dabei auf der Darstellung von Unschärfe, die besondere Anforderungen an die Visualisierung stellt, aber für die Geisteswissenschaften bedeutsam ist. Ursächlich für die Unschärfe können beispielsweise Messfehler bei der Positionsbestimmung, ungenaue Angaben oder Datenlücken sein. Im Rahmen eines Hands-On mit dem Geoinformationssystem QGIS wird die Fahrt des Kanonenboots Albatroß (1886) behandelt, bei der Friedrich von Baudissin – oft in Unrechtskontexten – eine Vielzahl an kolonialen Objekten erworben hat. Die Visualisierung dieser Route unterstützt dabei die Provenienzforschung, indem sie dazu beiträgt, die Stationen der Objekterwerbung nachzuvollziehen. Nach dem Workshop sollen die Teilnehmenden in der Lage sein, erste eigene Fragestellungen mit QGIS zielgerichtet zu verarbeiten und zu visualisieren. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, im Workshop eigene Ideen einzubringen, Feedback zu erhalten und zu diskutieren.
Weitere Informationen
Fuest, S., Gollenstede, A., Herbers, M., Kaiser, R. M., Tadge, J.: Visualisierung von Schiffsrouten des 18./19. Jahrhunderts mit unscharfer raumzeitlicher Datengrundlage. 21. Kartographiehistorisches Colloquium, Oldenburg, Deutschland, 05. – 07. September 2024.
Das Projekt DiViAS (Digitalisierung, Visualisierung und Analyse von Sammlungsgut) ist ein transdisziplinärer Forschungsverbund, der geisteswissenschaftliche Disziplinen wie Provenienzforschung und Geschichtswissenschaft mit technischen Methoden verbindet. Mithilfe von künstlicher Intelligenz und dreidimensionaler Messtechnik sollen neue Erkenntnisse zu historischen Abläufen und Objekten aus kolonialen Kontexten geliefert werden. So werden z. B. anhand von automatisch ausgewerteten Logbüchern Routen frühneuzeitlicher Schiffe rekonstruiert und die Wege musealer Objekte aus kolonialen Kontexten erforscht und visualisiert. Im Folgenden werden die Herausforderungen einer adäquaten Visualisierung unscharfer raumzeitlicher Daten dargestellt. Als Beispiel dienen Expeditionen des Kreuzers SMS Albatross
unter dem Kommando von Friedrich Graf von Baudissin (1852‐1921) im Februar und März 1886.
Weitere Informationen
Andreas Gollenstede
Abstract.
In recent years new didactic concepts and approaches have been developed and evaluated at the universities. The concept for cartography lectures presented in this article is based on the close link of research and teaching/learning. The students are involved in all essential steps of a scientific project taking place during a series of lectures – beginning with the development of the scientific issues, followed by the choice and execution of the research methods and finally the presentation of the achieved outcomes. The specific project introduced here is based on self-experiments in which students took the perspective of wheelchair users entrusted with the task to map places, which are accessible for people with impairments. Among others, the goal set for the students was to develop an appropriate concept for the mobile acquisition of data and to visualise the final results by different methods of cartography.
How to cite. Gollenstede, A.: Teaching/Research Project “Wheelmap”, Proc. Int. Cartogr. Assoc., 1, 48, https://doi.org/10.5194/ica-proc-1-48-2018, 2018.
Keywords
dynamic cartography; network visualisation; limited viewport
1Gollenstede, A.; 2Weisensee, M.
1JADE UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
2JADE UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
Abstract
The presentation of networks on maps helps users to explore, analyse and interpret relations between objects concerning a certain set of facts. Cartographic visualisation must consider several different types of networks with varying complexity. Typical scopes of application are schematic metro maps, street networks or power supply grids. Visualisation of more or less complex network maps on computer screens often becomes a demanding issue, because those screens are offering a rather limited viewport. Although screen size and resolution have increased during the last years, it is still a problem for the user to recognize all details and keep a good overview of the whole network at the same time. Nowadays presentations on computer screens often are realized by means of web based mapping solutions, which allow interactivity like panning and zooming or selecting and filtering the information shown on the map. Here, zooming helps to get detailed information of a certain part of the map. On the other hand, showing only subsections of the network makes it hard to get an overview about the whole set of facts and may lead to misinterpretations. Mobile devices, especially smartphones, are only offering an even smaller viewport. Thus, the task is to find an appropriate compromise between mobility and the ability to show as much information as needed or even possible. For the correct interpretation of the network or its subject it is often necessary to get information about qualities or quantities, which can be found outside of the current viewport. A first approach to a solution is to use a part of the viewport frame border to show graphical objects, which represent the actually invisible objects or the invisible network parts – herein called the “fringe”. In the simplest case the fringe can be used to show where the next objects of the network are located and so it can support the user to pan into the right direction. But the fringe can also be used to give information about the number of objects or quantities outside the viewport. Therefore the graphical objects of the fringe can vary in size or colour or both. In the end all the traditional methods of cartography to visualise different kinds of quantities can be used here. Panning and zooming require a constant actualisation of the fringe. The fringe objects constantly move and change size and colour. Depending on the complexity of the network data a large amount of calculations need to be executed on the mobile client to animate the dynamic fringe. In addition to the fringe other types of animation can be used to support the user and to give an easy access to the network, e. g. showing animations of the edges, which are interconnecting the nodes of the network. If objects related to the network vary in time and place, a “live” animation of the network elements and the fringe is required. Representations like moving buses on a schematic public transportation map require a continuous update and animation of almost all elements on the screen. Then, the fringe can additionally contain information about the expected arrival of the next bus or the stations still to go for the passengers. In a first step different basic approaches are currently implemented and will be optimised for a proper cartographic presentation on mobile terminals. For these devices, especially the limited viewports are taken into account. As a second step the development and test of more sophisticated methods of visualisation and animation of networks on mobile devices will be tackled. Cartographic variables are to be analysed systematically in order to improve the functionality of the fringe as well as enhancing the comprehensibility. Furthermore, the project analyses, whether the used algorithms are suitable on mobile devices with regard to the still limited performance compared to desktop applications. Finally empirical test beds are planned to evaluate how users deal with those different ways of presentation.
ISBN 978-85-88783-11-9
Andreas Gollenstede, Manfred Weisensee
Jade University of Applied Sciences, Oldenburg, Germany
www.jade-hs.de
Extended Abstract
The presentation of networks on maps helps the user to explore, analyse and interpret relations between objects concerning a certain set of facts. Cartographic visualisation must consider several different types of networks with varying complexity. Typical scopes of application are schematic metro maps, street networks or power supply grids.
Visualisation of more or less complex network maps on (desktop) computer screens often becomes a demanding issue, because those screens are offering a rather limited viewport. Although screen size and resolution have increased during the last years, it is still a problem for the user to recognize all details and keep a good overview of the whole network at the same time.
Nowadays presentations on computer screens often are realized by means of web based mapping solutions as shown in Figure 1, which allow interactivity like panning and zooming or selecting and filtering the information shown on the map. Here, zooming helps to get detailed information of a certain part of the map. On the other hand, showing only subsections of the network makes it hard to get an overview about the whole set of facts and may lead to misinterpretations. If additional screen space is available, a medium sized conventional overview map can be supportive. A sophisticated approach for the cartographic visualisation of complex commuter relationships between German municipalities is described by Hanewinkel & Specht (2010).
Mobile devices, especially smartphones like in Figure 2, are only offering an even smaller viewport. Thus, the task is to find an appropriate compromise between mobility and the ability to show as much information as needed or even possible.
For the correct interpretation of the network or its subject it is often necessary to get information about qualities or quantities, which can be found outside of the current viewport.
A first approach to a solution is to use a part of the viewport frame border to show graphical objects, which represent the actually invisible objects or the invisible network parts – herein called the “fringe” cf. Figures 1 – 3. In the simplest case the fringe can be used to show where the next objects of the network are located and so it can support the user to pan into the right direction. But the fringe can also be used to give information about the number of objects or quantities outside the viewport. Therefore the graphical objects of the fringe can vary in size or colour or both. In the end all the traditional methods of cartography to visualise different kinds of quantities can be used here.
Different techniques for the visualisation of off-screen objects have already been introduced. A typical solution is to use space at the screen border, similar to the “fringe”, to display information about the objects outside the actual viewport.
Baudisch & Rosenholtz (2003) proposed a technique of indicating offscreen objects by using a visual effect named “halo”. Based on this work Gustafson et. al. (2008) introduced a technique called “wedge”. They developed an algorithm for a clutter-free screen border displaying multiple offscreen objects. At the same time also usability aspects on mobile devices have been taken into account. Hanewinkel & Specht (2010) concentrated on aspects of high quality cartographic output. Here, the indicator has been named “orbit” and is used on desktop and web based applications.
Panning and zooming require a constant actualisation of the fringe. The fringe objects constantly move and change size and colour when necessary. Depending on the complexity of the network data a large amount of calculations need to be executed on the mobile client to animate the fringe.
In addition to the fringe other types of animation can be used to support the user and to give an easy access to the network, e. g. showing animations of the edges, which are interconnecting the nodes of the network.
If objects related to the network vary in time and place, a “live” animation of the network elements and the fringe is required. Representations like moving buses on a street map or a schematic metro map require a continuous update and animation of almost all elements on the mobile screen. Then, the fringe can additionally contain information about the expected arrival of the next bus, as illustrated in Figure 3, or the stations still to go for the passengers.
Another possibility to avoid overcrowded small screens and to ease the interpretation of networks is the simultaneous use of different levels of generalisation on the map screen. Then, the degree of generalisation should be small in the centre of the viewport and increase to the border of the viewport.
Alternatively, Wolff (2013) mentions different deformation methods of the map centre e. g. the fisheye view, which can help to dissolve overcrowded areas. Similar approaches are well known from printed city maps of the German publishing house Falk.
When geometric networks have to be visualised, graph drawing and cartography are combined (Wolff 2013). In this case certain visualisation tasks, like generalisation of the network, can be solved with algorithms of graph theory.
Current work in progress at Jade University does not focus on the development of new algorithms, e. g. in the field of graph theory. Instead the main emphasis lies on increasing the quality of the cartographic visualisation of networks on mobile devices.
In a first step different basic approaches are currently implemented and will be optimised for a proper cartographic presentation on mobile terminals. For these devices, especially the limited viewports are taken into account.
As a second step the development and test of more sophisticated methods of visualisation and animation of networks on mobile devices will be tackled. Cartographic variables are to be analysed systematically in order to improve the functionality of the fringe as well as enhancing the comprehensibility.
Furthermore, the project analyses, whether the used algorithms are suitable on mobile devices with regard to the still limited performance compared to desktop applications.
Finally empirical test beds are planned to evaluate how users deal with those different ways of presentation.
References
- Baudisch P, Rosenholtz R (2003) Halo: A Technique for Visualizing Off-Screen Locations. In Proceedings of CHI 2003, Fort Lauderdale, FL, April 2003, p.481-488
- Gustafson S, et. al. (2008) Wedge: Clutter-Free Visualization of Off-Screen Locations. In Proceedings of CHI 2008, Florence, Italy, April 5-10, 2008, p.787-796
- Hanewinkel C, Specht S (2010): Die Visualisierung von Pendlerverflechtungen – eine Herausforderung. Kartographische Nachrichten 2/2010, p.59-68
- Wolff A (2013): Graph Drawing and Cartography. In Tamassia R (editor): Handbook of Graph Drawing and Visualization. CRC Press 2013, p.697-736
ISBN 978-3-89838-619-7
