Het gebruik van kaarten bij de exploratie van geografische gegevens

Samenvatting

Technologische ontwikkelingen hebben het mogelijk gemaakt dat er nu meer kaarten dan ooit worden gemaakt en gebruikt. Bovendien hebben de gebruikers ook niet altijd meer kartografen nodig om de kaarten voor hen te maken. Ze kunnen de kaarten die ze nodig hebben nu zelf genereren, bijvoorbeeld via het World Wide Web, en laten verschijnen op hun computermonitor. Kartografen worden nu geacht hun kennis en ervaring op te nemen in de kartografische software die door de kaartgebruikers zelf wordt bediend. En om beter tegemoet te kunnen komen aan de behoeften van deze kaartgebruikers, en de kaarten die ze produceren zo effectief mogelijk te maken, zijn er daarnaast ook kartografen nodig die kaartgebruiksonderzoek uitvoeren.

Probleemstelling

Dit proefschrift gaat over kaartgebruiksonderzoek in exploratieve kartografie. Exploratieve kartografie is een cognitief proces waarbij kaarten worden gebruikt als ontdekkingsmiddel om inzicht te verwerven in nog onbekende geografische verbanden. In het verleden waren gebruikers daarvoor nog volledig afhankelijk van de statische kaarten die door anderen voor hen gemaakt werden (bijvoorbeeld in de vorm van een papieren atlas). Met de tegenwoordige beschikbaarheid van geografische data, computers en software voor kartografische visualisatie hebben gebruikers nu echter de mogelijkheid om, alléén voor zichzelf, kaartbeelden te genereren en / of aan te passen. Kaartbeelden die ze nodig hebben om geografische informatie, die nog onbekend voor hen is, bloot te leggen. Daarom wordt de laatste tien jaar in ons vakgebied aangenomen dat exploratieve kartografie synoniem is met een hoge mate van fysieke interactie tussen de individuele gebruiker en de kaart met zijn onderliggende geografische data. De bewerkingen van de gebruiker leiden tot niet permanente en privé kaartbeelden op het computerscherm. In potentie is kartografie nu inderdaad volledig "vraaggestuurd", in plaats van "aanbodgestuurd".

Kaartgebruiksonderzoek wordt al uitgevoerd sinds de vijftiger jaren van de vorige eeuw. Twee complementaire typen kaartgebruiksonderzoek kunnen worden onderscheiden: meer holistisch, functioneel kaartgebruiksonderzoek en onderzoek op het gebied van perceptie en cognitie. De resultaten werden gebruikt om het functioneren van kaarten te verbeteren. Maar het onderzoek, ook het nu en dan al plaats vindende gebruiksonderzoek in de exploratieve kartografie, was vaak beperkt tot het functioneren van een individueel, statisch of interactief, kaartbeeld op zichzelf. Wat eraan ontbrak, was onderzoek waarin niet alleen het functioneren van een al aanwezige kaart werd bestudeerd, maar ook het volledige proces van het vinden, selecteren, ontsluiten, aanpassen of genereren van kaartbeelden in, bijvoorbeeld, een exploratieve kartografische omgeving. Dat wil zeggen, inclusief de cognitieve processen die voorafgaan aan het daadwerkelijke gebruik van een kaartbeeld. Dit promotieonderzoek kan worden beschouwd als een van de eerste pogingen om meer te weten te komen van deze aan het feitelijke kaartgebruik voorafgaande fasen in de exploratieve kartografie.

Het doel van dit onderzoek was het bestuderen van de selectie en het gebruik van kaarten in het proces van de exploratie van geografische gegevens. Dit moest leiden tot hypothesen, die kunnen worden getoetst in toekomstig kaartgebruiksonderzoek. Het uiteindelijke doel is om de onderzoeksresultaten te gebruiken voor de verbetering van de hulpmiddelen voor exploratieve kartografische visualisatie. Dat wil zeggen, zowel de kartografische producten als de hard- en software die wordt toegepast om dergelijke producten beschikbaar te maken voor hun gebruikers.

Methode

Er werd een "case" gedefinieerd met een concreet doel en een concrete groep gebruikers. Gebruikers, die, in principe, gebruik zouden kunnen maken van een grote verscheidenheid aan kaarttypen voor de visualisatie van een breed spectrum van geografische gegevens. Het betrof een case in exploratieve gebiedsstudies, een van de eerste fasen van geografisch onderzoek waarin geografen inzicht proberen te verwerven in de geografie van een gebied dat onbekend voor hen is.

Hypothesen met betrekking tot de geografische vragen die gesteld worden in exploratieve gebiedsstudies.

Het waren die geografen -professionele kaartgebruikers met een verschillende expertise in exploratieve gebiedsstudies - die in dit onderzoek meewerkten als proefpersoon. De provincie Overijssel was de regio die voor de case study was geselecteerd. De testpersonen werd gevraagd om een schematisch grafisch model van de geografie van deze regio te construeren, afgeleid van het concept van zog. chorèmes en gebaseerd op het gebruik van kaarten die zij zelf zouden selecteren of genereren met behulp van een onderzoeksassistent. Voor dit doel konden de testpersonen gebruik maken van een database van Overijssel, die digitale geografische data bevatte, voorbereid voor visualisatie in de ArcGIS software omgeving, evenals talloze bestaande papieren en digitale kaarten. Er was bovendien een metadatabase beschikbaar om deze elementen van een datarijke omgeving snel en gemakkelijk toegankelijk te maken. De doelstelling was om een omgeving te creëren waarin de testpersonen vrijelijk zouden kunnen opereren, zonder te worden "gestuurd" door de beschikbare mogelijkheden, met andere woorden: een vraaggestuurde, in plaats van een aanbodgestuurde kartografische omgeving.

Om het cognitieve proces van de exploratieve kartografie te kunnen onderzoeken, werd er gebruik gemaakt van een combinatie van kwalitatieve onderzoekstechnieken rondom de hardopdenkmethode, een methode die tot dusver nog maar nauwelijks is toegepast in de kartografie. Aan de testpersonen werd gevraagd om hardop te denken bij het uitvoeren van hun taak in een speciaal uitgerust onderzoekslaboratorium, met daarin een unieke combinatie van hard- en software. Het geluid van het hardopdenken werd opgenomen op videoband, samen met beelden van de testpersonen die met de kaarten werkten, de veranderingen op het computerscherm van de PC waarop de nieuwe kaarten werden gemaakt op basis van de data in de database (of bestaande kaarten geraadpleegd en aangepast), evenals de veranderingen op het computerscherm van een andere PC waarop de testpersonen hun grafische modellen construeerden.

Boven: Impressie van het onderzoekslaboratorium. De testpersoon (links) produceert een grafisch model op de linker PC. De onderzoeksassistent (rechts) helpt de testpersoon met het ophalen van bestaande kaarten uit de database van Overijssel en met het construeren van nieuwe kaarten met ArcGIS op basis van geografische attribuutgegevens. Alle activiteiten van de testpersoon worden opgenomen met de video-camera op de achtergrond en zijn hardopdenken wordt opgenomen met een draadloze microfoon.

De synchronisatie van het geluid van het hardopdenken, de video-opnames van de testpersoon en de veranderingen op de beeldschermen van beide PC's wordt bewerkstelligd door al deze inputs tegelijkertijd op te nemen met een SVHS video-recorder (rechtsonder) op een enkele videoband. De beelden kunnen op deze manier gecombineerd worden met behulp van een zog. digital quad unit (linksonder).

Deze gecombineerde en gesynchroniseerde video-opnamen werden geanalyseerd en omgezet naar geschreven hardopdenkprotocollen (wat werd er gezegd en gedaan?). Met de testpersonen werden achteraf ook delen van de video-opnamen bekeken en besproken om extra informatie te verkrijgen over de cognitieve processen die niet helemaal onthuld werden door het hardopdenken. Een vragenlijst werd gebruikt om informatie te verzamelen over de kenmerken van de testpersonen.

De hardopdenkprotocollen werden geanalyseerd op basis van een hypothetisch model van geografisch probleemoplossen dat werd afgeleid uit een analyse van de uit te voeren taak en van de kartografische en regionaal-geografische theorie. Bouwstenen voor dit model werden verkregen door het maken van een onderscheid tussen de globale doelstelling van de geografische data-exploratie, de verschillende kaartgebruikstaken die worden uitgevoerd om die globale doelstelling te bereiken, en de kaartgebruiksactiviteiten die worden verricht bij de uitvoering van deze taken. De kaartgebruikstaken werden gerelateerd aan een hypothetische reeks geografische vragen van toenemende complexiteit. Andere aspecten van de vereiste modellering waren de indeling van geografische thema's in categorieën en een indeling van kaarttypen, gerelateerd aan de fundamentele geografische vragen waarop deze kaarttypen worden verondersteld een antwoord te geven. De modellering culmineerde in een kaartgebruiksmatrix en een kaartselectiematrix. De combinatie van een kaartselectiematrix en een kaartgebruiksmatrix kan worden beschouwd als een reflectie van een segment in dit proces van geografisch probleemoplossen. In zo'n segment wordt er één kaart geselecteerd of gegenereerd en vervolgens gebruikt. Maar in het proces van exploratieve gebiedsstudies worden er altijd meerdere kaarten geraadpleegd. Aan de andere kant moeten de kaartselectie- en kaartgebruiksmatrices niet alleen worden gezien als onderdelen van het model: ze werden tevens gebruikt als coderingsmiddel bij de analyse van de opnamen van de hardopdenksessies.

Resultaten

Ingevulde kaartgebruiks- en kaartselectiematrices waren inderdaad een van de uitkomsten van de gebruikerstesten. Andere uitkomsten waren de ingevulde vragenlijsten, de geproduceerde grafische modellen, uitgewerkte hardopdenkprotocollen en verkorte overzichten van de door de testpersonen gestelde geografische vragen, gekozen geografische thema's en geselecteerde of gegenereerde kaarten. Analyse van deze uitkomsten kan leiden tot een overvloed aan informatie, waaruit vele hypothesen voor verder onderzoek kunnen worden afgeleid - ook hypothesen die buiten de doelstelling van dit promotie-onderzoek vallen. In het kader van deze studie kunnen de belangrijkste resultaten, die moeten worden bevestigd in toekomstig onderzoek, als volgt worden samengevat:

Exploratieve kartografie blijkt niet zo interactief, privé en vraaggestuurd als werd aangenomen, tenminste niet in exploratieve gebiedsstudies. Bij deze toepassing is het gebruik van kaarten zeer sterk aanbodgestuurd van aard. Gebruikers, zowel deskundigen als beginners, geven er de voorkeur aan om bij hun exploratie van geografische gegevens te beginnen met kaarten die kant-en-klaar en onmiddellijk beschikbaar voor hen zijn. Ze geven zelfs de voorkeur aan kaarten op papier, zo mogelijk bijeengebracht in een atlas. Dergelijke kaarten worden niet geselecteerd op basis van duidelijke geografische vragen. Als gebruikers al een vraag hebben, en niet zo maar wat "bladeren" door wat hen onmiddellijk ter beschikking staat, dan is het geografisch thema een belangrijker selectiecriterium – ongeacht de manier waarop dat thema kartografisch is weergegeven. In de eerste fasen van exploratieve gebiedsstudies willen gebruikers helemaal hun eigen kaartbeelden niet genereren en ook bestaande kaarten niet aanpassen of ermee interacteren. De belangrijkste reden voor het aanbodgestuurde karakter van het kaartgebruik is de tijdsfactor. Kaartgebruik in exploratieve gebiedsstudies is een zeer snel proces. Gebruikers willen niet alleen zo snel mogelijk kaarten tevoorschijn halen, maar ze nemen ook maar weinig tijd om de kaart daadwerkelijk te raadplegen. Ze bestuderen de legenda's niet zorgvuldig en ze bemerken noch belangrijke aspecten van noch relevante fouten in de data of in de manier waarop deze data zijn weergegeven. Gebruikers zijn niet kartografisch bewust en weten niet welke kaarttypen de beste antwoorden geven op bepaalde geografische vragen. Niettemin gebruiken ervaren regionaal geografen de kaarten om hun geografische hypothesen te bevestigen of te verwerpen en voeren ze er kaartgebruikstaken van hoog niveau mee uit. Beginners gebruiken kaarten om een beter inzicht te krijgen in de taak die ze moeten uitvoeren en beperken zich meestentijds tot elementaire kaartgebruikstaken. Gebruikers stellen hun interactieve, privé en vraaggestuurde handelwijzen met kaartbeelden wellicht uit tot latere fasen in hun regionaal geografische studies. Daarom, en indachtig de potentiële toepassingsmogelijkheden van zeer interactieve kartografische visualisatie software, is het wellicht beter om wat met exploratieve kartografie bedoeld werd, nu aan te duiden als analytische kartografie, voor toepassing in een latere fase in gebiedsstudies waarin belangrijke geografische kenmerken al ontdekt zijn, maar nog nader geanalyseerd moeten worden.

Voor de uitvoering van hun exploratieve gebiedsstudies zullen geografen allereerst baat vinden bij een samenhangend aanbod aan kant-en-klare kaartbeelden in atlasvorm, zorgvuldig aangemaakt door deskundigen op het gebied van de kartografische visualisatie. Als zo'n atlas digitaal is, moeten de kaarten snel en makkelijk toegankelijk zijn. Voor een vloeiende overgang naar de volgende fase, die van de analytische kartografie, kan de atlas zeer wel worden uitgebreid met interactieve en gebruiksvriendelijke (kartografische) visualisatie functies en mogelijkheden om een koppeling te maken naar andere geografische gegevens.