S
AMENVATTING
Bij het analyseren van grote hoeveelheden data is een visualisatie vaak gewenst. Omdat een visualisatie onder andere data inzichtelijk maakt, verduidelijkt én betekenisvol presenteert in een multidimensionale vorm. Dit onderzoek gaat een stap verder dan alleen een visualisatie. Het doel is ten eerste om grote hoeveelheden historische data te vertalen naar een visualisatie. Deze data bevatten onder meer scheepsbelastingen, -ladingen en -namen, (haven)plaatsen en handelsinformatie van goederen uit de 17e en 18e eeuw, de Paalgelden genoemd. Van elk record in deze database is de datum bekend waardoor het mogelijk is om de tijdsdimensie te gebruiken voor verder onderzoek (temporele data). Ten tweede is dat de gebruiker controle kan hebben op de tijdsdimensie (waardoor onder andere trends en veranderingen in data kunnen worden waargenomen). Ten derde is het de bedoeling dat de data gevisualiseerd dient te worden met behulp van een kaart als referentiekader, hierdoor is het mogelijk om lokatiespecifieke data te kunnen weergeven, een geografisch informatiesysteem. De hoofdvraag om het doel van dit onderzoek te verwezenlijken is: welke methode en techniek is het meest geschikt voor het visualiseren van historische data in de vorm van een vierdimensionale kaart? Om dit te bereiken zijn de volgende onderdelen onderzocht: cartografie, kaartdefinities, (informatie)visualisatie en geografische informatiesystemen.
De resultaten van dit onderzoek zijn als volgt: vanuit het theoretisch kader is het duidelijk dat een kaart een communicatiemiddel is: een kaart verzend de boodschap, en de ontvanger (de gebruiker) moet die boodschap kunnen ontvangen, ruis kan deze boodschap doen verstoren. Om ruis te voorkomen is een uitgebreide informatieanalyse noodzakelijk, de desbetreffende kaart wordt ontworpen naar gelang het doel, kaartgeneralisatie ( waarbij onnodige (kaart)elementen worden weggelaten) helpt hierbij. Verder is het van belang dat de perceptiefactor van kaarten en visualisaties goed begrepen worden door de mens. Belangrijke factoren hiervoor zijn: dat een goede data-inkt verhouding wordt gebruikt (de balans tussen het gebruik van inkt voor het te presenteren informatie en overige meta informatie), het toepassen van Gestalt-theorieën (waardoor visualisaties zodanig worden gestroomlijnd dat de hersenen makkelijk objecten en vormen kunnen waarnemen). Hierop aansluitend zijn kleur, focus en aandacht van belang. Kleur helpt bij labelen, meten, representeren én bij het decoreren van objecten. Focus is van belang bij het richten op objecten, subtizing, pre-attentive processing, conjunction search en gebruik van kleurcontrasten zijn belangrijke methodes hiervoor. Ten slotte, aandacht waarbij het visuele veld wordt onderverdeeld, de primal-sketch is een methode waarbij van een object lijnen gedetecteerd worden door middel van kleurcontrasten.
moment is er geen sprake meer van een geografisch informatiesysteem, maar van een historisch temporeel informatiesysteem (HTGIS). Er is nu sprake van exploratie van historische en temporele data in combinatie met een geografisch informatiesysteem.
V
OORWOORD
Deze scriptie is geschreven in het kader van het afstudeeronderzoek dat een verplicht onderdeel vormt ter afronding van de Masteropleiding Informatiekunde. Deze opleiding wordt aangeboden door de Rijksuniversiteit Groningen.
Ik wil graag van de gelegenheid gebruik maken om alle mensen te bedanken die mij geholpen hebben bij het tot stand komen van deze scriptie. Op de eerste plaats mijn ouders en familie, voor hun steun en vertrouwen door het jaar heen, en ten tweede wil ik graag alle docenten bedanken voor hun medewerking, met name George Welling als mijn scriptiebegeleider en Leonie Bosveld-de Smet als tweede lezer, van de Rijksuniversiteit Groningen.
Tot slot bedank ik mijn medestudenten voor hun betrokkenheid en hun medewerking als medelezer(s) van mijn scriptie.
Ronnie Kalicharan
I
NHOUD
1
I
NLEIDING
... 9
1.1 Probleemstelling ... 9 1.2 Onderzoeksmethode ... 10 1.3 Leeswijzer... 122
C
ARTOGRAFIE
... 13
2.1 Inleiding cartografie ... 13 2.2 Definities cartografie ... 13 2.2.1 Dimensies ... 13 2.3 Historie cartografie ... 14 2.4 Technologieën en trends ... 16 2.4.1 Webcartografie ... 172.5 Cartografie in wetenschappelijke context ... 17
2.5.1 Cartografie in medische context ... 17
2.5.2 Cartografie als representatie ... 20
2.6 Cartografie als communicatie middel ... 21
2.7 Cartografische producten ... 23
2.8 Definitie kaart ... 23
2.8.1 Doel van de kaart ... 25
2.9 Elementen van een kaart ... 25
2.9.1 Kaartschaal ... 25
2.9.2 Projectie ... 27
2.9.3 Symbolisatie ... 28
2.9.4 Indirecte informatie ... 30
2.10 Vormen van visualisatie en kaartensoorten ... 33
2.10.1 Verschillende vormen van visualisatie ... 33
2.10.2 Geo-visualisatie ... 34
2.10.3 Kaartsoorten: geografisch & schematisch ... 35
2.11 Analoog VS digitaal ... 37
2.11.1 Analoge kaarten ... 38
2.11.2 Digitale kaarten ... 38
2.13 Kaartgeneralisatiemodellen ... 40
2.13.1 Selectie van steden ... 41
2.13.2 Road selection method ... 41
2.14 Is een kaart werkelijk een werkelijkheid van de wereld? ... 42
2.15 Conclusies en richtlijnen ... 44
3
I
NFORMATIEVISUALISATIE
... 45
3.1 Inleiding visualisatie ... 45
3.2 Definitie visualisatie ... 45
3.3 Historie van visualisatie ... 46
3.3.1 Grotschilderingen ... 46
3.3.2 Leonardo da Vinci ... 47
3.4 Het visualisatieproces ... 48
3.5 Het woord en visualisatie ... 49
3.5.1 Woorden ... 49
3.5.2 Visualisatie ... 49
3.6 Perceptie van visualisaties en interfaces ... 50
3.6.1 Data inkt ... 50
3.6.2 Gestalt-principes en -wetten ... 51
3.6.2.1 Gestalt-principes ... 51
3.6.2.2 Gestalt-wetten ... 52
3.6.3 Visuele perceptie, licht, focus en aandacht ... 55
3.6.3.1 Licht ... 55
3.6.3.2 Kleur ... 55
3.6.3.3 Focus ... 59
3.6.3.4 Aandacht ... 62
3.6.4 Dynamische uitwisseling van data ... 65
3.7 Attitude tegenover visualisatie ... 66
3.8 De syntax van visualisatie ... 67
3.9 Conclusies en richtlijnen ... 67
4
G
EOGRAFISCHE INFORMATIESYSTEMEN
... 68
4.1 Geografische Informatiesystemen ... 68
4.1.1 Vormen van GIS in de wetenschap ... 68
4.2 GIS pakketten ... 70
4.2.2 Verschillen tussen de Maps ... 71
4.3 GIS ontwerp ... 72
4.4 Tijd in GIS ‒ 4dimensionaal ... 72
4.4.1 Inleiding en functies ... 72
4.4.2 Technische randvoorwaarden ... 73
4.4.3 Wat betekent tijd in een GIS ... 75
4.4.4 Ruimte-tijd model ... 77
4.4.5 Databaseontwerp tijd ... 79
4.5 Geografische datatypes en ruimtelijke objecten ... 81
4.5.1 Geografische datatypes ... 81 4.5.2 Ruimtelijke objecten ... 83 4.6 Definities ... 86 4.7 Conclusie ... 88 4.7.1 Tijdsfactor ... 88 4.7.2 Projectiemethode ... 88 4.7.3 Databaseontwerp ... 89
4.7.4 Ruimtelijk temporele modellen ... 89
4.7.5 Definitie GIS ... 89
5
O
NDERZOEK
,
ONTWERP
&
ONTWIKKELING
HTGIS ... 90
5.1 Onderzoek ... 90
5.1.1 Historie: Paalgelden West-Indië en Paalgelden Europa ... 90
5.1.2 HTGIS: Thematic Mapping Engine ... 91
5.1.3 Databasestructuur ... 92
5.1.4 Visualisatie ... 93
5.1.5 Flowmap ... 94
5.1.6 Implementatie van de tijdsfactor ... 94
5.2 Ontwerp ... 94
5.2.1 Needs en requirements ... 96
5.2.1.1 Needs ... 96
5.2.1.2 Requirements ... 96
5.2.2 Ontwerp op basis van de requirements ... 98
5.2.2.1 Taakanalyse ... 98
5.2.2.2 Database Paalgelden Europa ... 99
5.2.3 Het maken van een interactieve versie ... 100
5.3 Ontwikkeling ... 101
5.3.2 Querying van de database ... 101
5.3.3 Thematic Mapping Engine en KML ... 105
5.3.4 Formhandler en webinterface ... 105
6
R
ESULTATEN
... 106
6.1 Het HTGIS ... 106
6.2 Interface Paalgelden Europa ... 106
6.3 Visualisatie in Google Earth ... 108
6.3.1 Hout export 1742 en 1786‒ enkel jaar ... 108
6.3.2 Houtexport 1780 en 1781 ‒ tijd serie ... 109
6.3.3 Houtexport met behulp van dynamic querying ... 110
7
C
ONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
... 111
7.1 Algemeen ... 111 7.2 De applicatie ... 112 7.2.1 Flowmap ... 112 7.2.2 Tijdsdimensie ... 112 7.2.3 Cartografie ... 112 7.2.4 Informatievisualisatie ... 1137.2.5 Historisch temporeel informatiesysteem ... 113
7.3 Evaluatie en aanbevelingen ... 113 7.3.1 Gebruikerstest ... 113 7.3.2 Verder onderzoek ... 113 7.3.3 Meerdere variabelen ... 114 7.3.4 Andere visualisatietechnieken ... 114 7.4 Overige aanbevelingen ... 115
7.4.1 Kaartlagen in Google Earth ... 115
7.4.2 Projectiemethode plaatsen/havens ... 115
7.4.3 Tijdschuif ... 115
L
ITERATUUR
... 116
B
IJLAGEN
... 119
Pagina - 9
1 I
NLEIDING
1.1 P
ROBLEEMSTELLING
Hedendaagse technologieën openen allerlei deuren die leiden tot geavanceerde oplossingen voor problemen. Een probleem is het presenteren en visualiseren van grote hoeveelheden geografische data op een kaart. Er bestaan verschillende methodes, regels en technieken om een goede kaart te maken en te ontwerpen voor een doel. Dit vergt expertise van een cartograaf die allerlei belangrijke besluiten moet nemen op het gebied van kaartontwerp. Hierbij moet er ook rekening worden gehouden met een specifieke doelgroep. Dit proces is vooral manueel ingesteld en is daardoor tijdrovend. Er bestaan weliswaar geautomatiseerde methodes die het kaartontwerp ondersteunen maar omdat elke kaart voor een specifiek doel wordt ontworpen, moet er manueel ingegrepen worden omdat bij elke verschillende kaart andere variabelen en instellingen benodigd zijn.
Dit onderzoek focust op methodes en technieken om reeds vastgelegde historische data zodanig in een nieuw jasje te steken dat computationele en statistische analyses mogelijk zijn en dat men hierbij nieuwe kennis kan opdoen. Hierbij speelt de vierde dimensie, tijd, een belangrijke rol. Deze eigenschap geeft de kaart een dynamische rol, omdat deze te allen tijde aangepast moet kunnen worden aan gewenste analyses. Het uiteindelijke doel is een applicatie die geschikt is voor het doen van tijdsanalyses en waarnemingen in verschil van tijd met als input historische data en output via een kaart die geschikt is voor de genoemde waarnemingen. Verder speelt cartografie een belangrijke rol in dit onderzoek omdat het de basis is voor het ontwerpen van kaarten die als referentiekader gebruikt wordt voor de lokalisatie van plaatsen. De werkelijke invulling hiervan ‒ de visualisatie- maakt het mogelijk om grote hoeveelheden data bruikbaar te maken voor de gebruiker. De combinatie cartografie en (informatie)visualisatie vormen hiermee samen een sterk geheel die uiteindelijk als basis dient voor de uiteindelijke applicatie, een geografisch informatie systeem. Dit systeem kan vervolgens worden gebruikt als wetenschappelijk gereedschap in het kader van Informatiekunde. Bij het opleveren van de visualisatie kunnen aan de hand van de opgeleverde dynamische kaart nieuwe trends en nieuwe onderwerpen ter discussie worden gesteld die anders vooralsnog onzichtbaar waren in een database.
De probleemstelling die hierbij hoort is als volgt gedefinieerd:
Welke methode en techniek is het meest geschikt voor het visualiseren van historische data in de vorm van een vierdimensionale kaart?
Pagina - 10 Wat is de huidige stand van de bestaande technieken met betrekking tot cartografie?
Wat is de huidige stand van de bestaande technieken met betrekking tot visualisatie en cartografie?
Wat is de huidige stand van de bestaande technieken met betrekking tot geografische informatie systemen in combinatie met de tijdsfactor en historische informatie?
De antwoorden en conclusies van de hierboven genoemde deelvragen vormen de theoretische benadering van dit onderzoek, wat uiteindelijk als leidraad zal worden gebruikt voor de applicatie.
Dit onderzoek behandelt de basisprincipes voor het vervaardigen van geografische kaarten, de cartografische wetenschap, informatievisualisatie op historisch- en geografisch gebied in combinatie met een temporeel geografisch informatiesysteem. De combinatie van de genoemde basisprincipes zal leiden tot het gewenste resultaat en aanleiding geven tot het doen van een vervolgonderzoek met betrekking tot dit onderwerp.
1.2 O
NDERZOEKSMETHODE
Voor dit onderzoek wordt er gebruik gemaakt van een database met maritieme historische gegevens. Hierin staan grote hoeveelheden historische data waarin onder andere scheepsladingen, belastingen, plaatsen en havens zijn opgeslagen. De basis voor deze data zijn microfilms van originele handelsregisters die zijn gedigitaliseerd waardoor verdere toepassingen mogelijk zijn, zonder het origineel onnodig te beschadigen. In de database zijn de volgende gegevens opgeslagen:
Het Lastgeld 1744-1748;
Het Paalgeld West-Indië 1742, 1771-1817; Het Paalgeld Europa 1742, 1771-1787; De Sonttolregisters, 1784-1795.
Figuur 1: F De inhou S S B S H S D Het doel van onde en have plaatsvo onderwe flowmap wijnexpo laat in éé stroming Fragment van ud van de his Scheepsnam Scheepsladin Belastingen ( Schippersnam Haven- en pl Standaardisa Data van vers
l van de uite er andere sch ens geduren nden. Die ve erp. Een uitg p, waarbij ve ort uit het jaa én oogopslag g hangt same een handelsre storische data men; ngen; (=Paalgeld, La men; aatsnamen; tie-tabellen; schepingen. indelijke app heepsroutes nde een be erschuivingen angspunt vo eranderingen ar 1864 te zie g zien welke en met de ho egister (Sontto tabase bestaa astgeld en So plicatie is om en goederen epaalde tijd n kunnen aa oor het visua of stroming en die gema routes er be oeveelheid ex ol) t onder mee onttol); vanuit data nstromen. Hie speriode be nleiding gev lisatieproces gen in data akt is door C estonden én xport. r uit: van de hand eruit kan wor elangrijk wa ven tot verde
is om gebru gemakkelijk Charles Minar welke het m delsregisters rden afgeleid ren en we er onderzoek uik te maken zijn af te le rd. Deze kaar eest belangr patronen te d welke hand lke verschu k in het desb
Figuur 2: F Deze vo worden w
1.3
De opbo probleem theoretis en geog beantwo met de hoofdstu aanbeve Flowmap doo rm van visua waargenomeL
EESWIJZE
ouw van dez mstelling van sch gedeelte rafische info oording van d totstandkom uk 7 de conc lingen genoe r Charles Mina alisatie is gew en, waardoor
ER
e masterscrip n dit onderz waarin de v rmatiesystem de hoofdvraa ming van de lusies getrok emd die geldrd, wijn export wenst omdat r bewegingen ptie is als vo oek wordt b volgende ond men. Deze on ag. Vervolgen applicatie e kken door an den voor de i t in 1864 (Tufte t in één oog n en verande lgt. Hoofdstu beschreven. derdelen aan nderwerpen ns wordt hoo en een weerg twoord te ge mplementat e, The visual di opslag data eringen in dat uk 1 vormt d Hoofdstuk 2 n bod komen dienen als th fdstuk 5 en 6 gave van de even op de h ie van een so splay of quant
Pagina - 13
2 C
ARTOGRAFIE
2.1 I
NLEIDING CARTOGRAFIE
De cartografische wetenschap is de basis voor alle zaken die te maken hebben met het presenteren van geografische data. Wat, hoe en welke data moeten gepresenteerd worden en welke technieken spelen hierbij een belangrijke rol? Dit hoofdstuk gaat dieper op deze zaken in. Cartografische informatieanalyse is een methode die ervoor zorgt dat geografische data op een verantwoordelijke manier worden gepresenteerd.
2.2 D
EFINITIES CARTOGRAFIE
Cartografie is een techniek en wetenschap die toestaat kaarten te vervaardigen met als hoofdfunctie: het weergeven van geografische en ruimtelijke informatie. Hiervan bestaan meerdere definities die elk vanuit een andere invalshoek zijn bepaald. Dit heeft ermee te maken dat technieken meer mogelijkheden bieden wat cartografie betreft. Techniek speelt dan ook een grote rol en heeft invloed op de verschillende definities. (De Maeyer, De Vliegher, & Brondeel, 2004). De meest relevante definitie voor dit onderzoek is gedefinieerd door de Encyclopedic Dictionary of Cartography in 25 languages:
The art, science and technology of making maps, together with their study as scientific documents and works of art. In this context maps may be regarded as including all types of maps, plans, charts and sections, three-dimensional models and globes, representing the Earth or any celestial body at any
scale.
Alle definities zeggen iets over het vervaardigen van kaarten (voor de definiëring hiervan wordt verwezen naar §2.8). Alle definities hebben overeenkomsten die overlappend zijn: de gedateerde definities leggen meer nadruk op de artistieke kunst van het maken van kaarten terwijl de modernere definities meer zeggen over technieken. Hierbij valt te denken aan verschillende modelleringstechnieken zoals 2d, 3d, 4d, maar ook weergavetechnieken als dynamisch of statisch of gebruik van virtual-reality.
2.2.1 D
IMENSIESPagina - 14 wordt de tijdsdimensie weergegeven. Het is dan mogelijk om een kaart in tijdsperioden weer te geven. (x, y, x, t) (Langram, 1993). Meer over tijd en de vierde dimensie is te lezen in §4.4.
Het probleem dat algemeen geldt bij cartografie is zo concreet mogelijk een doelgerichte voorstelling van de wereld te produceren die interpreteerbaar is door een groep gebruikers binnen het kader van een doel. Een plattegrond is hierbij een goed voorbeeld. Het doel hiervan is dat de gebruiker zich kan oriënteren op waar zij zich bevindt in een gebied, en tevens om een route van A naar B te bepalen. Alle straten, paden, stoepen enzovoorts zijn van belang voor de doelgroep want daardoor kan zij zich immers oriënteren. Wetenschappelijk gezien is een plattegrond een schematische representatie van de werkelijke wereld op schaal. De cartograaf zal dan keuzes moeten maken welke elementen te zien zullen zijn op de plattegrond. Dit proces wordt kaartgeneralisatie genoemd. Op de stadsplattegrond van Groningen bijvoorbeeld zullen zaken als toeristische attracties, winkelstraten en voorzieningen belangrijk zijn en hoogteverschillen of bodeminformatie niet, omdat er in dit geval nauwelijks sprake van is. Verdere zaken die van belang zijn in het kader van cartografie zijn (MacEachren, 1995):
De keuze van kaartprojectie; Communicatie naar de gebruiker; Minimale complexiteit.
Een kaart moet altijd voor een specifieke doelgroep ontworpen worden. Er kan rekening gehouden worden met bijvoorbeeld de informatiebehoefte en de leeftijd en locatie waar de kaart gebruikt moet worden. Voor een stadsplattegrond voor toeristen bijvoorbeeld is het van belang om toeristische plaatsen extra te accentueren op de kaart en wandelroutes duidelijk weer te geven. Andere niet-relevante informatie - zoals bijvoorbeeld de locatie van nutsbedrijven - zal een verstoring in het communicatieproces betekenen wat resulteert in een kaart die niet meer doelgroepspecifiek is ontworpen.
2.3 H
ISTORIE CARTOGRAFIE
Pagina - 15 Andere publicaties zoals (Krygier & Wood, Making maps : a visual guide to map design for GIS , 2005; Gregory I. , 2003; Tufte, Envisioning information, 2001; MacEachren, 1995) hebben hier andere denkbeelden over, en vinden dat een kaart een werkelijkheid van de omgeving moet representeren en dat het ergens getekend moet zijn. Het is dus niet de bedoeling om met stokken in de modder te schetsen, maar ervoor te zorgen een redelijk duidelijke kaart op te leveren die enigszins duurzaam is.
Uitgangspunt van dit onderzoek is dat cartografie in ieder geval wetenschappelijk toegepast kan worden, dus dat er bepaalde aannames, analyses en veranderingen etc. kunnen worden waargenomen van wat gepresenteerd wordt.
Een andere functie van de kaart in vroegere tijden was dat de kaart werd gezien als kunstobject. Kaarten werden met de hand in detail geschilderd en waren in die tijd erg kostbaar. Om zo veel mogelijk details op een kaart te verwerken werden kaarten steeds groter waardoor ze niet meer handzaam werden maar aan de muur tentoongesteld . Als een soort kunstobject werd de kaart dan opgehangen zodat iedereen het kon zien. Als resultaat hiervan werden de kaarten steeds duurder en konden alleen de rijken een kaart laten maken. De kaart werd een teken van rijkdom en adel; degenen met een grote kaart aan de muur hadden een belangrijke status (Barber & Harper, 2010).
Kaarten kregen hierdoor ook een maatschappelijke status. Onderdelen als stadsschilden en defensieplekken kregen een prominente plaats op de kaart (zoals de kaart op figuur 3 laat zien). Op deze kaart zijn duidelijk de defensiemuren te zien, dit had een specifiek doel: men gaf hiermee aan dat er niet met Amsterdam gesold moest worden . De kaart is een soort reclame-uiting geworden op een propagandistische manier. Men wil de indruk wekken dat Amsterdam een zeer belangrijke status heeft; er is duidelijk te zien dat er veel handel wordt gedreven door het afbeelden van vele schepen, en dat er plannen zijn voor wat betreft stadsuitbreiding. Wie aan de andere kant van de wereld deze kaart zag, kreeg hierdoor dit beeld van Amsterdam en niet eventueel een andere - dit was immers op geen elk andere manier te bezichtigen dan door zelf af te reizen naar Amsterdam.
Figuur 3: O
2.4 T
De techn allereerst en verf, h nieuwe meetapp te versp waarbij m met beh Verder verantwo coördina hierover 1 http://wOude kaart van
T
ECHNOLO
nologieën die te weergave handmatig o hulpmiddel paratuur, wer reiden. Tege met speciale ulp van de n bedachten oorde mani atenstelsels g is te lezen in www.de-tour n AmsterdamOGIEËN EN
e achter carto van geograf op een stuk p en of gere rd het makke enwoordig k software de odige vakken wetenschap er weer te geïntroducee paragraaf § rist.nl/stadska in het jaar 169N TRENDS
ografie schui fische en ruim papier of per eedschappen lijker om een unnen met e foto s kunne nnis (Gregory pers projec e geven op erd om zo e 2.8.2. aart1692.htm 21len gaan heb mtelijke infor kament; het n zoals een n schets van d hulp van sa en worden o y & Ell, 2007). tiemethoden p een plat lk geografisc bben zich in d rmatie werd begin van d n sextant, de wereld te tellieten foto omgezet tot n om de r vlak. Hierm ch object op de loop der ja uiteengezet e landkaart. kompas, te maken en d o s van de a een digitale ronde aarde mee samenh aarde te ku
Pagina - 17 De nieuwste technieken hebben ervoor gezorgd dat cartografie binnen handbereik ligt van elk individu. Door middel van bijvoorbeeld Google Earth kan iedereen met een internetaansluiting een overzicht van (bijna) elke locatie op aarde bezichtigen en tevens zelfs verder dan de aarde, zoals de maan.
2.4.1 W
EBCARTOGRAFIEDe meest opkomende trend binnen cartografie, is cartografie die via het internet wordt ontsloten, ook wel webcartografie genoemd. Doordat de techniek steeds geavanceerder wordt, is het mogelijk het web te gebruiken als platform voor cartografie en visualisatie van data. Visualisatie in combinatie met interactieve en dynamische functies maakt webcartografie een zeer krachtig hulpmiddel bij het inzichtelijk maken van (lokatiespecifieke) data. Zeker ook omdat deze informatie tegenwoordig beter verkrijgbaar is (met name dankzij het internet (Sandvik, Using KML for thematic mapping, 2008; Sandvik, Thematic mapping engine, 2008)) wat resulteert in meer interesse in het vakgebied. Men maakt in toenemende mate gebruik van kaarten. Dankzij het web, en de meegroeiende technologieën, is het mogelijk om geavanceerdere applicaties te ontwerpen en te bouwen. Uitleg over het vervaardigen van kaarten volgt in de komende hoofdstukken en paragrafen.
2.5 C
ARTOGRAFIE IN WETENSCHAPPELIJKE CONTEXT
In de wetenschap wordt cartografie voornamelijk toegepast om willekeurige data in kaart te brengen. Cartografie maakt het voor wetenschappers mogelijk om veranderingen in data te kunnen waarnemen. In de aardwetenschappen kunnen wetenschappers bijvoorbeeld de winning van aardolie in kaart brengen om op die manier de wereldvoorraad aardolie van over 30 jaar te voorspellen. Cartografie is dan ook een handig hulpmiddel dat gebruikt kan worden op dit gebied, het maakt analyses, prognoses en interpretaties van data mogelijk.
Een andere wetenschappelijke vorm van cartografie is hoe een cartografische projectie tot stand komt. Er worden bijvoorbeeld wiskundige formules en algoritmes gebruikt die ervoor zorgen dat de ronde vorm van de aarde op een plat vlak weergegeven kan worden, in de juiste proporties. Hiervoor worden verschillende projectiemethoden gebruikt, zoals cilindrisch, kegelvormig en azimuthaal (zie §2.9.2). Wiskundige cartografie is de wetenschap achter deze methoden. (De Maeyer, De Vliegher, & Brondeel, 2004).
2.5.1 C
ARTOGRAFIE IN MEDISCHE CONTEXTPagina - 20
2.5.2 C
ARTOGRAFIE ALS REPRESENTATIEMacEachren (MacEachren, 1995) beschrijft dat visuele representatie hét kernelement is van cartografie. Onder representatie vallen de volgende vier subelementen:
Functionaliteit Symbolen (het gaat om de functionaliteit en niet om het design); Communicatie Als boodschapper (zie ook §2.6);
Kunst Als schoonheid van het geheel;
Wetenschap Een wetenschappelijke benadering voor het bepalen van kleurwaarden, licht, schaduwen en typografie op de kaart.
Functionaliteit
De boodschap van een kaart is bijvoorbeeld het weergeven van ruimtelijke informatie. Overige irrelevante onderdelen worden niet op prijs gesteld. Wanneer een kaart werd ontworpen, werd dit te vaak vanuit een artistiek oogpunt gedaan. Als gevolg hiervan dat dit ten koste ging van de functionaliteit van de kaart. Men zou zich beter aan de regels moeten houden van het cartografisch ontwerpproces.
Communicatie
Net als bij functionaliteit is een kaart een communicatiemiddel (boodschapper). Bij communicatie is het meest van belang dat er geen ruis ontstaat wanneer een boodschap wordt verzonden en ontvangen. Cartografie als representatie kan alleen goed gaan, wanneer de boodschap duidelijk en helder overkomt tot de gebruiker.
Kunst
De kaart zelf -wanneer het juist is ontworpen- kan gezien worden als een schoonheid op zich, zonder dat het ze ontworpen is vanuit een artistiek oogpunt.
Wetenschap
In het cartografisch ontwerpproces bestaan algoritmes die bijvoorbeeld bepalen welk lettertypegrootte of kleurwaarde van een symbool het meest optimaal is voor een specifieke kaart. MacEachren beschrijft bijvoorbeeld de PowerLaw, een algoritme die beschrijft wanneer de mens lettertypegroottes van elkaar kunnen onderscheiden.
Pagina - 21
2.6 C
ARTOGRAFIE ALS COMMUNICATIE MIDDEL
De Maeyer, maar ook anderen, hebben bepaald dat cartografie ook wordt gezien als een communicatiemiddel - er wordt ten slotte een boodschap doorgegeven en er is een zender en een ontvanger (De Maeyer, De Vliegher, & Brondeel, 2004). De zender encodeert de boodschap in de vorm van een kaart en haar elementen. Op een routekaart bijvoorbeeld is een lijn de route die verwijst van punt a naar punt b. De ontvanger decodeert de boodschap door de desbetreffende lijn als route te interpreteren. De interpretatie kan via een legenda ondersteund worden (communicatiecode). Wanneer het decoderen misgaat, spreken we van ruis; de boodschap komt niet over.
Figuur 5: Het communicatieproces
Het coderen van de juiste informatie is vakwerk; hedendaagse moderne GIS-applicaties hebben ertoe geleid dat vrij onervaren mensen kaarten hebben geproduceerd die niet volgens de juiste richtlijnen zijn gerealiseerd. In figuur 5 is een schematische weergave van het communicatieproces te zien. Een goede kaart vergt op de eerste plaats een juist uitgewerkte informatieanalyse:
Figuur 6: M Figuur 6 tussen d vakdesku van de (kaartont uitgangs gebruike genome commun betekeni tussen ka Conclusi ontstaat cartograa Model, informa
geeft het sta drie groepen undige is dat werkelijkheid twerp). Er wo spunt. Dit on ersklaar kan w n en de nicatieproces isvolle inform kaart en gebru e: cartografie in het comm af hebben ge atieanalyse (De appenplan aa n: vakdeskun ze de werke d. De cartog ordt bekeken ntwerp word worden gem gebruiker k s ligt het v matie (inzicht uiker. e is een grafi municatieproc edefinieerd e e Maeyer, De V an voor het to ndige, carto lijke omgevin graaf bepaalt n welke bood dt eveneens maakt. De la kan beginn visualisatiepro telijk maken) fische manier ces, en dat d en gemodelle
Vliegher, & Bro
ot stand kom graaf en de ng vertaalt na t vervolgens dschap de ka door de ca atste stap is en met ka oces. Tijdens ), wat in prin van commu e gebruiker d eerd. ndeel, 2004)
men van een k e gebruiker. aar een mode s welke elem aart moet do rtograaf vert s dat de kaa aartlezen (ru s het visua ncipe gezien unicatie waar de kennis kan kaart; er word De verantw el. Dit kan in menten van oorgeven me taald naar de art daadwerk uimtelijke p liseren word kan worden
Pagina - 23
2.7 C
ARTOGRAFISCHE PRODUCTEN
Zoals in de vorige paragrafen genoemd, is een kaart een product van de cartografie. Vervolgens bestaan er verschillende gebieden waarop cartografie en kaarten toegepast kunnen worden.
topografische- en chorografische kaarten; thematische kaarten;
navigatie- en oriëntatiekaarten; kaartverwante afbeeldingen.
2.8 D
EFINITIE KAART
Kaarten maken ruimtelijke informatie die afgebeeld kan worden op de wereldbol of een deel ervan, inzichtelijker. Dankzij de kaart wordt ruimtelijke informatie globaal gelokaliseerd en vastgelegd. Door feiten om te zetten in data, kunnen nieuwe patronen worden ontdekt in bijvoorbeeld natuurlijke uitbreidingen van bosgebieden. Door alleen specifieke informatie weer te geven op een kaart, kan ze ook als een model worden gebruikt. Een kaart kan gedefinieerd worden als:
Een grafisch model van de werkelijkheid waarin ruimtelijke informatie opgeslagen worden. (Black, 2003; Krygier & Wood, Making maps : a visual guide to map design for GIS , 2005)
Pagina - 25
2.8.1 D
OEL VAN DE KAARTEen doel van een kaart in algemene zin is het lokaliseren en presenteren van objecten die zich ergens bevinden. Het in kaart brengen van alle GSM-masten van Vodafone , betekent dat de locaties van alle GSM-masten worden gepresenteerd en gevisualiseerd op een kaart die daar speciaal voor ingericht is. Informatie over bijvoorbeeld inwonersaantallen van steden tellen dus niet mee. Verdere voorbeelden zijn:
bouwkundige plannen; zeewaterstromingen; populaties per land / plaats; welzijn / welvaart;
oliewingebieden; kolenmijnen.
2.9 E
LEMENTEN VAN EEN KAART
Een kaart verkrijgt haar waarde door meta-informatie die de gebruiker ondersteunt bij het kaartlezen, anderzijds dient het voor de cartograaf als gereedschap om extra informatie toe te voegen als ondersteuning voor het gebruik ervan. Deze meta-informatie kan worden opgesplitst in twee delen: directe en indirecte informatie. Directe informatie op de kaart zijn: schaal, symbolisatie en de projectie van de kaart zelf. Indirecte informatie zijn ondersteunde factoren als legenda en titel.
2.9.1 K
AARTSCHAALEen belangrijk gereedschap van een kaart is de schaaleenheid. Een kaartschaal is de verhouding tussen de afstand op de kaart en de overeenkomstige afstand in werkelijkheid (De Maeyer, De Vliegher, & Brondeel, 2004). Een kaart is verkleind afgebeeld om een duidelijk en hanteerbaar idee van de werkelijkheid weer te geven voor de gebruiker. Wanneer de kaart op schaal is afgebeeld, vertelt het in welke verhouding de kaart is verkleind. De term kaartschaal wordt meestal aangeduid als schaal. Er worden niet alleen afstanden op schaal gebracht maar ook andere onderdelen zoals oppervlakten, hoogten, symbolen en karteerschalen (De Maeyer, De Vliegher, & Brondeel, 2004). Op figuur 9 worden drie typen kaartschalen weergegeven, deze zijn het meest gangbaar (Monmonier, 1991):
ratio; verbaal; grafisch.
Ratioschaal (Monmonier, 1991)
op de ka worden o Een scha met elka groter d Kaarten o meestal waarvan Figuur 9: S Verbale s Verbale s weer we ratioscha worden, Grafische Van alle Hierbij w de werke die over gebruike wegenka aart is 100.00 opgebouwd aal is altijd op aar vergelijke an een scha op grote sch 1 x 500.000 de kaart wor Schaalsysteme schaalsystem schalen zijn s elke afstand alen (die he zodat de geb e schaalsyste schaalsoorte wordt er door elijkheid. Dan eenkomstig er makkelijker aart wanneer 00 cm in wer , afgestemd o pgezet in de n en bepale aal van 1 x 2 aal hebben m of kleiner. D rdt gemaakt.
en: ratio, verba
Pagina - 27 Verder is een grafische schaal ook veilig in gebruik. Bij hergebruik van kaarten in bijvoorbeeld kranten en tijdschriften worden soms kaarten van externe bronnen gebruikt. Meestal wordt zonder tussenkomst van een cartograaf een kaart gekopieerd en geplakt en aangepast aan de lay-out van het desbetreffende artikel. Bij een grafische schaal wordt -omdat de schaal zich op de kaart bevindt - het dus automatisch aangepast aan de gewenste vorm, waardoor de schaalverhouding gelijk blijft. Immers de schaalstok die
rekt mee . Bij bijvoorbeeld een ratioschaal moet de fysieke schaalverhouding worden aangepast.
2.9.2 P
ROJECTIEOm de bolvormige aarde weer te kunnen geven op een plat oppervlak moet de 3D-vorm geconverteerd worden naar 2D. De methode hiervoor wordt kaartprojectie genoemd: een systematische transformatie van een bol object naar een plat oppervlak (Furuti, 2008). Verder zorgt kaartprojectie ervoor dat de aarde op een juiste schaal wordt weergegeven. Het probleem bij deze transformatie is dat bepaalde delen van de aarde (of bol) worden uitgerekt of ingekort. Hierdoor ontstaan verdraaiingen van de weergave in vergelijking met de werkelijkheid.
Er bestaan verschillende methoden en modellen - afhankelijk van het uiteindelijke doel van de kaart- die de aarde kunnen weergeven. Er bestaat helaas geen enkele projectiemethode die de bolle aarde helemaal correct kan weergeven op een vlak oppervlak; er zullen altijd compromissen gemaakt moeten worden wat projectiemethoden betreft. Door middel van een globe is het wel mogelijk om een projectie te maken. Projectiemethoden van de aarde worden beredeneerd vanuit de oorsprong van de projectie zelf, dit wordt ook wel de bron genoemd. Hierna volgt de weergave; wat men wil weergeven is een model van de aarde, het projectievlak. Dit kan worden gezien als een lamp die vanuit het midden van de aarde schijnt, naar een platte vorm waar het beeld van de aarde op wordt afgebeeld. In feite wordt er een foto van de aarde genomen die vervolgens methodisch wordt verwerkt door middel van een projectie. Voor het projecteren zijn er vier verschillende standpunten mogelijk waaruit geprojecteerd kan worden:
Gnomonische projectie vanuit het middelpunt van de aarde;
Stereografische projectie waarbij de bron exact vanuit het midden van het projectievlak aan de overkant van de aarde is;
Orthografische projectie de bron is vanaf een bepaalde afstand van de aarde; Perspectiefprojectie de bron is van buiten de aarde.
Gevolg van het gebruik van verschillende projectiemethoden is dat er verschillende soorten coördinatenstelsels ontstaan.
Tevens bestaan er verschillende projectievlakken waarop de aarde kan worden afgebeeld: Azimutaal plat;
Figuur 10 Zoals ee uiterlijk v voor de v O w A n e R K p H Het is aa of het do
2.9.3 S
Symbole Krygier & represen Symbole worden. simpel va : Stappen in ka erder genoem van de 2-dim vorm: Oppervlakte waarheidsge Afstand w nauwelijks af een plat gehe Richting d Kortste afstan punten; Hoek waa n de cartogra oel afstandsgS
YMBOLISATI en worden a & Wood, Ma ntationele afb en worden ge Deze symb an aard zijn, z aartprojectie (F md - en te z ensionale aa de schaa trouw; wanneer de sc fstandsgetrou eel; e kompasrich nd de kort rbij de hoekeaaf welke pro etrouw, oppe
E
ls hulpmidde aking maps : beelding, laat ezien als fysie olisatie kan zoals cirkels d
Furuti, 2008)
zien op figuu rde kan versc
l van de kaa
chaal van een uw worden g htingen op d tste afstand o en op de kaar ojectie gesch ervlaktegetro el gebruikt o : a visual gu t het alle loc eke gegevens ook wel gez die middels d ur 10 - hebb chillende vor rt mag variër n lijn in een sp gemaakt omd de kaart zijn g op de kaart is rt gelijk zijn aa ikt is voor he ouw of hoekg om een kaart uide to map caties, aspect sopslag omd zien worden e radiusgrote en kaartproje men aannem ren, maar de pecifieke rich dat de bollin gelijk als de bo s in werkelijk an de bolling et doel van de getrouw moe t beter te ku design for ten en allerle at kwantitatie als een gra e het inwone ecties zowel men. De volge e oppervlakte hting constan ng van de Aa olling van de k ook de korts g van de Aard e kaart. Hierb et zijn. nnen begrijp GIS , 2005). ei andere spe eve informat fische code. ersaantal wee voor- als na ende variabe es van gebied
nt is, een platt arde wordt u
Aarde; ste afstand tu
de.
bij gaat het om
geglooid symbole (punt-, lij Figuur 11 De bove steden e de lijnen die i n kwantitatie jn-, en vorms : Kaartsymboli nstaande sym en topografisc
Pagina - 30
2.9.4 Indirecte informatie
Titel
Elke kaart heeft een titel. Om tot een goede keuze van de titel te komen moet deze aan de volgende voorwaarden voldoen (Monmonier, 1991; Krygier & Wood, Making maps : a visual guide to map design for GIS , 2005):
wat het onderwerp van de kaart; waar het geografisch gebied;
wanneer informatie van de tijdsperiode.
Kaartoriëntatie
Wanneer de kaart niet naar het noorden wijst, is het nodig om het kaartnoorden aan te geven door middel van een pijl. Vroeger moest men een ijkpunt hebben wanneer ze in combinatie met een kompas routes moesten uitstippelen. Moderne technologieën hebben ervoor gezorgd dat het kaartnoorden min of meer overbodig wordt.
Coördinatenstelsel
Figuur 12
Latitude Bij dit sys is een vo evenaar Greenwi Een locat L L p 5 http://ww de.html% : Eerste orde v / longitude steem worde oorbeeld te z als nulpunt chlijn als nulp tie wordt als Longitude br Latitude leng positie in noo ww.kadaster. %3Fscript%3D an de Rijksdrie en twee lijne zien op figuu t fungeert. D punt fungeer volgt bepaal reedtegraad: gtegraad: va order -of zuid
.nl/index_fram D1 ehoeksmeting5 n gebruikt (le ur 13. De len De breedtelij rt. d: positie op oo nuit het mid derbreedte w mes.html?inh 5 engte ‒en br gtelijnen lop jnen lopen
Figuur 13 UTM Grid Het Univ van de a van 6 gr baan; die letters C tussenru er locatie 6 http://m : Lat/long coö d versal Transve arde wordt o raden. Iedere e baan wordt t/m X, zond imte; het grid es worden be makingmaps. rdinaatstelsel6 erse Mercato overspannen e zone wordt t weer onde der de O ) d id is ontstaan epaald. Op fig .files.wordpre or Grid (UTM . Hierbij word t aangeduid rverdeeld do die van oost , en door het guur 14 is hie
ess.com/2008
Grid) is een dt de aarde in
met een get oor middel va naar west lo t combineren ervan een voo
Figuur 14 Legenda Een lege gebruikte commun 2005). Di de kaart w Overige En tot kaartproj
2.10 V
2.10.1 V
Er bestaa inzichtel objecten om werk vorm. Hi bouwen 7 http://w : UTM Grid7 a enda bevat u e symbolen nicatieprocesit kan als gev wordt niet ge kenmerken slot bevat jectiemethod
V
ORMEN V
V
ERSCHILLEN an verschille ijk maken va n betreft: rep kelijke realisti eraan valt te gebouw. Ve www.gisnote itleg over de n op de s wordt versto volg hebben ehaald. t een kaar de(s).VAN VISUA
NDE VORMEN V nde typen d an data (Stal resentatieve-ische beelde denken aan rder vallen on es.com/wordp e gebruikte sy kaart. Een oord (Krygier dat de gebr t overigeALISATIE EN
VAN VISUALIS data waarop ey, 2003). Ve - en abstracte en van het g bouwtekeni nder represe press/wp-con ymbolen op foute leg r & Wood, Ma ruikers de kaa gegevens aN KAARTEN
SATIE visualisatie m erder gelden e visualisaties gebied én de ingen of sche ntatieve visu ntent/upload de kaart, het genda kan aking maps, A art niet kunnals copyrigh
NSOORTEN
methoden to n er twee ca s. Bij represen e representatPagina - 34 Creatieve visualisatie; Stroming-visualisatie; Geo-visualisatie; Informatie-visualisatie; Interactieve visualisatie.
Abstracte visualisatie is een manier van visualiseren waarbij de visualisatie tot stand komt door middel van een proces van het transformeren van data, naar een visualisatie waarbij de gebruiker de mogelijkheid heeft de data te observeren en te begrijpen. Het is een vertaling van losse onbegrijpelijke data naar een vorm waaruit informatie van af te lezen is. Voor dit onderzoek is een abstracte visualisatie van toepassing, immers de dataset die gebruikt wordt komt overeen met de hierboven genoemde definitie die Staley benoemt, het gaat immers om betekenisvolle informatie. Staley vergelijkt abstracte visualisaties met het schrijven van zinnen. Bij schrijven van woorden en zinnen gaat het om het ordenen van chaotische data naar informatie met een specifieke betekenis. Bij abstract visualiseren is er sprake van een vergelijkbaar proces. Voorbeelden van abstracte visualisaties zijn: grafieken en diagrammen maar ook hersenscans en hartfilmpjes.
Het is belangrijk voor de ontwerper in welke vorm de data gevisualiseerd moeten worden. Immers bij representatieve visualisaties is het uitgangspunt bekend. Bij abstracte visualisatie moet eerst onderzocht worden welk visueeluitgangspunt gebruikt kan worden als platform. Dit platform kan van alles zijn; een grafiek, kaart of een boom, maar helaas heeft dit platform invloed op de begrijpbaarheid van de data. Voorafgaand aan visualisatie moet er een uitgebreid ontwerpproces plaatsvinden, waarbij wordt gekeken welke kwaliteiten, van elke visualisatievorm, van toepassing kunnen zijn op de gewenste visualisatie.
2.10.2 G
EO-
VISUALISATIEDit onderzoek valt dus in beide visualisatiecategorieën, enerzijds representatief (geo-, interactieve- en informatievisualisatie, waarbij geo-visualisatie het meest belangrijkste is); een wereldkaart die gebruikt wordt om data te lokaliseren, en anderzijds abstracte visualisatie waarbij data vanuit de database getransformeerd moeten worden naar een visuele weergave waaruit de gebruiker kwantitatieve informatie kan halen, begrijpen en analyseren.
Geo-visualisatie is tevens een methode voor het wetenschappelijk analyseren van data, volgens MacEachren (MacEachren, Gahegan, William, & Brewer, 2004, p. 1):
Een geo wetensc onderste
2.10.3 K
Een kaar routekaa Het geef bevindt. vetter le afstande Figuur 15 informatie ografisch info happelijk be euning.K
AARTSOORT rt verkrijgt h art voor de m ft een globa De belangrij ttertype, of n gemeten w 5: Routekaart v e (Metrolijnen, formatiesyste naderen van TEN:
GEOGRA haar waarde metro van Rot le schets van jkste elemen door special worden tusse van de Rotterd 2010)eem kan als data, geo-vi
FISCH
&
SCHEals ze is on tterdam is te n de omgev nten worden e iconen op en de haltes, e damse metro, wetenschap isualisatie wo EMATISCH ntworpen vo zien op figuu ing zodat de opvallender p de kaart. W en zijn de rou belangrijke ov ppelijk instru ordt hierbij al
oor het doel ur 15, een vo e gebruiker z r weergegev Wetenschapp utes en hoeke verstappunten ument gebr ls een soort f waarvoor z oorbeeld van zich kan orië ven door mid pelijk gezien en afgeleid v n, routelijnen e uikt worden fundament g ze gebruikt w een geograf nteren op w ddel van een kunnen de van de werkel en haltes; allee Pagina - 35 n voor het gebruikt ter wordt. Een fische kaart. waar zij zich n groter en onderlinge lijkheid.
Figuur 16 Figuur 1 Rotterda oriëntere zijn weg belangrij van a n aangege van elkaa dat daar voor een : Schematische 6 toont een mse metro i en op het me gelaten. Bij d jke plaatsen naar b willen even met (lijn ar worden on mee de reizi n praktisch vo e kaart (Metrol voorbeeld v s ontworpen etronet. Het deze kaart is de metro aa gaan . Verd n)kleuren. Do nderscheiden iger iedere v oorbeeld waa lijnen, 2010)
van een sche n met als doe
kernverschil het alleen va ndoet. De ex der is het oo or het gebru n. Bijkomend vorm van reis arbij kleuren w hematische ka el de reiziger met de geog an belang w xacte route w ok belangrijk ik van contra voordeel hie sinformatie k worden geas aart. Het is e informatie te grafische kaar aar overgest wordt niet w welke lijnen asterende kle ervan is dat el kan associëre socieerd met een routekaa e verstrekken rt is dat alle g apt kan word eergegeven n op welke r euren kunnen
Pagina - 38
2.11.1 A
NALOGE KAARTENDe betekenis van analoog in de cartografie is dat de uitvoering niet wordt weergegeven via een digitaal formaat. Dat betekent dus dat het een kaart in gedrukte of geprinte vorm kan zijn (op papier). Dit betekent daarentegen niet dat de vervaardiging van kaarten ook analoog gebeurt; het is gebruikelijk dat kaarten op een digitale manier worden vervaardigd.
De definitie voor analoge kaarten is als volgt:
Een bron van informatie voor geografische databases, een analoog product van een geografisch informatie systeem (GIS), en een effectieve communicatiemethode.
(De Maeyer, De Vliegher, & Brondeel, 2004)
2.11.2 D
IGITALE KAARTENDigitale kaarten worden in tegenstelling tot analoge kaarten meestal getoond via een beeldscherm (beeldschermcartografie). Hierin kan onderscheid gemaakt worden tussen: statisch / dynamisch en passief en interactief en de combinatie van deze digitale kaartsoorten. In tabel 1 is een overzicht te zien tussen de verschillende soorten digitale kaarten.
Statisch Dynamisch
Passief Landkaarten Flashfilm met een vooruitgang (verloop van aswolk, IJsland) Interactief Klikbare kaarten Gebruiker kan zelf variabelen instellen (Google Earth,
Routeplanner)
Tabel 1: Verschillende soorten digitale kaarten
Pagina - 39
2.12 G
ENERALISATIE EN KAARTOPBOUW
Generalisatie betekent het weglaten van onnodige gegevens die ruis kunnen veroorzaken (Kraak & Brown, 2001). Dit is vooral van toepassing bij kaarten op kleine schaal waar meestal grote gebieden op worden afgebeeld en waarbij kleine details uit voorzorg worden weggelaten, óf bij kaarten die voor een specifiek doel worden ontworpen. Bij de routekaart van de Rotterdamse metro is generalisatie toegepast; alle niet-metroroute specifieke elementen zijn weggelaten, zoals busroutes, wegen en gebouwen. Wanneer deze elementen wel waren toegevoegd op de kaart, zou het voor de gebruiker lastig te interpreteren zijn welke precieze metroroutes zijn en welke niet; het zou ruis veroorzaken. Generalisatie maakt een kaart dus geschikter voor het doel waarvoor ze gebruikt zal worden. Verder speelt de schaalratio een belangrijke rol, een kaart op grote schaal laat een relatief klein gebied zien, waardoor ze meer opties biedt qua details en hoeveelheid informatie. In dit geval past men minder generalisatie toe. Voor kaarten op kleine schaal (groter gebied, minder detail) geldt het tegendeel: meer generalisatie.
Te veel detail op de kaart kan leiden tot afleiding van de boodschap (=ruis), verder kan generalisatie voor betere zichtbaarheid van belangrijke objecten zorgen. Het overlappen van grafische elementen wordt tevens ook vermeden.
Er bestaan verschillende soorten generalisatiemethoden die een kaart beter interpreteerbaar kunnen maken: Selectie; Simplificatie; Smoothing; Verplaatsing; Verbetering; Dimensieconversie. Selectie
Kenmerken die niet relevant zijn voor de desbetreffende kaart worden weggelaten om de interpreteerbaarheid te vergroten. Andersom: de benodigde kenmerken / elementen worden vanuit de werkelijkheid geselecteerd om op de kaart te worden getoond. Deze selectie hangt af van het doel van de kaart.
Simplificatie
Hierbij worden onnodige details weggelaten van bijvoorbeeld kustlijnen of gemeentegrenzen waarbij de belangrijkste contouren van die lijnen of grenzen zichtbaar blijven.
Smoothing
Pagina - 40 het bijzonder toegepast bij rivieren en wegen die veel bochten bevatten. Het verschil tussen selectie en smoothing is in dit geval dat bij selectie details en / of elementen worden weggelaten en bij smoothing worden details versimpeld en vloeiender gemaakt.
Verplaatsing
Bij verplaatsing worden belangrijke overlappende elementen uit elkaar geplaatst zodat ze beter te onderscheiden en te begrijpen zijn. Wegen of spoorlijnen kunnen naast elkaar lopen waardoor de gebruiker ze moeilijk uit elkaar kan halen. Voor een wegenkaart is het van belang dat de gebruiker verschillende elementen kan onderscheiden.
Verbetering
Bij kaartverbetering geldt dat er details worden toegevoegd aan de kaart, dit in tegenstelling tot de andere generalisatiemethodes waarbij juist elementen worden verwijderd en/of weggelaten. Verbetering voegt extra zwaarte toe aan het doel van de kaart. Bij bochtige wegen worden bijvoorbeeld extra bochten toegevoegd of extra bochtig gemaakt, zodat de kaartlezer een beter idee krijgt van de omgeving en de wegen zelf; zij interpreteert het als een bochtige weg en zal hierbij extra alert zijn. Verbetering kan dus van belang zijn op psychologische factoren die invloed hebben op het gedrag van de kaartlezer in de desbetreffende omgeving.
Dimensieconversie
Bij het in- of uitzoomen van kaarten ten behoeve van het doel, kan er dimensieconversie plaatsvinden op de elementen van de kaart. Bij uitzoomen worden bijvoorbeeld steden (ruimtelijke vormen) geconverteerd naar stippen (symbolen). In de meeste gevallen gaat het om het converteren van gebieden naar punten of lijnen.
Generalisatie zorgt dus voor betere perceptie, interpretatie en een afgestemd detailniveau , toegespitst op het doel en consistentie van een kaart.
2.13 K
AARTGENERALISATIEMODELLEN
Pagina - 41
2.13.1 S
ELECTIE VAN STEDENModellen voor het automatiseren van kaarten zijn: Settlement spacing ratio (Langram, 1993) en het Circle growth model (Van Kreveld, Van Oostrum, & Snoeyink, 1997). Deze worden gebruikt bij de selectie van steden die worden gefilterd bij het in- en uitzoomen van de kaart. Hierbij kan er onderscheid gemaakt worden tussen een oud- en nieuw algoritme.
Oud: Settlement spacing ratio
Bij overlappende steden worden de belangrijkste geselecteerd, dus grote steden die binnen een straal van een nog grotere (of belangrijkere) stad vallen, worden niet geselecteerd. Kleinere steden die vrij geïsoleerd qua ligging zijn, worden daarentegen wel geselecteerd.
Nieuw: Circle growth model
De eerste stap is dat om elke stad een cirkel wordt getekend die het belang ervan aangeeft; des te groter de diameter van de cirkel, des te belangrijker de stad. De volgende stap is om alle cirkels te laten groeien totdat ze in contact komen met andere cirkels die uiteindelijk elkaar volledig overlappen. De stad die uiteindelijk de kleinste cirkel heeft (in diameter) wordt gezien als de minst belangrijkste stad. Vervolgens wordt het uit die selectie gehaald. Door dit proces te herhalen behoudt men de belangrijkste stad in een regio.
2.13.2 R
OAD SELECTION METHODDe Road selection method is een methode die bepaalt welke verbindingen (=wegen) op de kaart worden getoond in een bepaald gebied en op welke plaatsen knooppunten liggen van die verbindingen (Gulgen & Gokgoz, 2008; Thompson & Richardson, 1995). Zodoende kunnen de meest efficiënte verbindingen worden berekent tussen twee punten. Efficiënt wordt in dit geval gezien als de snelst mogelijke verbinding qua tijd en afstand tussen twee punten.
Bepaal de snelste en langzaamste verbinding tussen twee punten;
Bepaal voor ieder stukje verbinding of deze ligt op het snelste of langzaamste stuk; Bepaal een drempelwaarde van de verbindingen die het vaakst worden geselecteerd; Selecteer de belangrijkste verbindingen.
Voorwaarden zijn dat de wegen al geclassificeerd zijn op bijvoorbeeld type weg en dat belangrijke plaatsen zijn gedefinieerd.
2.14
Door ter werkelijk overzicht onnodig wereld, w nergens het doel werkelijk gedesori cartograa of wegg instinct v geval ho van de w Figuur 18 9 http://wI
S EEN KAA
rug te koppe kheid, is er o t wordt do e details we wat niet cont te vinden op van de kaart kheid, misschiënteerd raak af kan zijn eig
elaten. Plaats vertelt aan on oeft te zijn. Hi wereld. Is een : Spoorkaart Pr www.prorail.n
ART WERKE
elen naar de ontdekt dat e or het doel eggelaten. D troleerbaar is p een kaart. G t. Een kaart k ien zelfs in e kt; de gebruik gen interpret sen worden nze hersenen ieruit ontstaa kaart die 100 rorail (Spoortne nl/Publiek/SpELIJK EEN W
definitie van er een belan van de kaa e definitie g . In de Vereni Generalisatie kan dus in th extreme geva ker weet niet tatie geven aaverplaatst z n dat die plaa at de discuss 0% juist is nog etbeheerder v poorkaart/Do
WERKELIJKH
n een kaart, n ngrijk detail o rt bepaald. geeft aan da igde Staten b e zorgt ervoo eorie een to allen een ge t wat wel en an een kaart, zodat ze ond atsen ook daa ie in welke m g bruikbaar? van Nederland) cuments/ProHEID VAN
namelijk: een ontbreekt. N Bij schemati t alle kaarten bestaat bijvoo or dat details taal andere i heel onjuiste wat niet wor en niet alle i derling beteradwerkelijk v mate een kaa
)9 oRail_Spoorka
DE WEREL
n grafisch ov Namelijk, de sche kaarten n een werke orbeeld Area worden weg ndruk geven e kijk omdat rdt toegevoe nformatie wo te ondersch ver uit elkaarFiguur 19 Op de b spoorlijn sprake v liggingen op deze tegende een gelij 10 http:// : Spoorkaart N bovenste twe en in Nederla van eenzelfd n van station lfde horizont el te zien, er ke afstand va /www.johnhu S reizigers10 ee figuren w and, waarbij de kaart, ma s. De kaart op tale hoogte l r is geen spra an elkaar. uizer.nl/spoor wordt het be de geografis aar hier is e p figuur 19 su iggen en dat ake van deze
Pagina - 44
2.15 C
ONCLUSIES EN RICHTLIJNEN
Dankzij cartografie kunnen data inzichtelijk gelokaliseerd worden door middel van een kaart. Men kan de kaart hierdoor ook zien als een communicatiemiddel. Om ruis te voorkomen tijdens het communicatieproces is het van belang dat je als cartograaf weet wie je publiek is, wat je je publiek wilt laten zien, en op welke wijze. Verder komt er nog bij dat de kaart zelf de boodschap moet doorgeven en daarom is het van belang geen elementen te presenteren die niet bestemd zijn voor het publiek; deze stap kan gezien worden als het kaartgeneralisatieproces: de kaart wordt geschikt gemaakt voor publicatie, waarbij er zoveel mogelijk wordt getracht dat het publiek de kaart kan begrijpen en lezen.
Pagina - 45
3 I
NFORMATIEVISUALISATIE
3.1 I
NLEIDING VISUALISATIE
Visualisatie is een alledaagse methode waar iedereen mee te maken krijgt. Zoals bij het typen van deze masterscriptie, visualiseert de auteur zijn gedachten door middel van het alfabet. Dankzij het alfabet kunnen anderen begrijpen wat ik bedoel en wordt het doel van dit onderzoek inzichtelijk. Dit hoofdstuk beschrijft de term visualisatie, onderzoekt de visuele perceptie vanuit de mens en welke visualisatietechnieken zich lenen voor historisch onderzoek; de mens snapt dingen beter door het te zien.
3.2 D
EFINITIE VISUALISATIE
Volgens Staley is een visualisatie niet zomaar een plaatje of een decoratieve tekstuele representatie, maar is het een wetenschappelijke drager van informatie (Staley, 2003). De definitie die hij vervolgens heeft opgesteld luidt als volgt:
Een visualisatie is een grafisch object dat betekenisvolle informatie presenteert in een multi-dimensionale ruimtelijke vorm.
(Staley, 2003)
Visualisaties kunnen in verschillende formaten worden opgeleverd. Men kan hierbij denken aan kaarten, diagrammen, schema s, grafieken en tijdsreeksen, maar bijvoorbeeld ook 3D-filmpjes of animaties. Dankzij een visualisatie kan men (Ware, 2004):
Grote hoeveelheden data begrijpen;
De perceptie van nieuwe eigenschappen analyseren die niet eerder waren voorzien; Problemen met data verduidelijken;
Makkelijker data op klein- en grootschalige functies begrijpen; Makkelijker hypotheses vormen.
3.3
3.3.1 G
De ouds heeft te expressie vruchtba dagboek archeolo als basis in elkaar opmaken ter besch commun Figuur 20 11 http://H
ISTORIE V
G
ROTSCHILD st bekende h maken met eve functie; aarheid en de k. Tegenwoo ogen en histo gebruikt voo r zat. In figuu n op welke w hikking staan nicatie gewo: Jagers die jag
/upload.wikim
VAN VISUA
DERINGEN
historische vo het feit dat d onze vooro e dood: het w ordig heeft d orici heeft he or onderzoeke ur 20 is te z wijze onze vo . De grotschi rden. gen op dieren: media.org/wi
ALISATIE
3.3.2 L
Leonardo wetensc Als wete gedetaill van de m de juiste bevindin en heeft Figuur 21 In figuur lichaams lichamel praat gro 12 http://L
EONARDO D o da Vinci w happer, anat nschapper v eerd mogelij meest bekend e lichaamsve ngen van Vitr daardoor de : Vitruvius man r 21 is de tek sdelen weer ijke anatomie otendeels ove /www.eenjaa DAV
INCIwas een beroe omist en kun errichtte hij v jk beschreef e de tekeninge erhoudingen, ruvius, maar h e tekening na n, door Da Vinc kening van d die wiskun e van de men er een tekeni rinvenetie.nl/ emde man m nstenaar (Nic vooral onderz en tekende -en van Da Vin , gedefinieer hijzelf deed v ar eigen inzic ci12 de Vitruviusm ndig gezien ns. Opmerke ing van de m /wp-content met verschille holl, 2004). H zoek op basis als kunstena nci is de Vitru rd door Vitru verder anato cht verbeterd man te zien. D exact zijn, lijk is dat het menselijke ana
t/da-vinci2_th
ende experti ij leefde van s van experim
ar had hij hie uviusman . H uvius. Leonar misch onder d en aangepa De tekening gebaseerd o onderschrift atomie, maar he_vitruvian_
menselij van een de gesch Visualisat getekend zorgen te & Ell, 200
3.4
Er besta visualisat (Ware, 20 H D b E D Deze sta Figuur 22 ke anatomie visualisatie e hiedenis op h ties werden v d kon worde egenwoordig 07; MacEachreH
ET VISUA
aan verschille tieproces da 004): Het verzame De transform begrijpelijk w Een methode De menselijkppen zijn dan
: Schema van . Het geeft im n heeft daard het gebied va vroeger gem en (Curtis, 20 g voor geava en, 1995).
ALISATIEPR
ende visies t bestaat uit len en opslaa matie van da worden; e om data om ke perceptuel n ook gevisu het visualisatie mmers betek door geen di an informatie aakt door mi 006; De Mae nceerdere teOCES
die het vis t vier versch
an van de dat ata moet als
m te zetten n le en cognitie aliseerd in fig eproces (Ware, kenisvolle info recte beteke visualisatie. iddel van pen eyer, De Vlieg echnieken om ualisatieproc hillende stap ta zelf; s zodanig w
aar een beeld eve capacitei guur 22 hiero 2004) ormatie wee nis. Da Vinci i n, potlood, p gher, & Bron m informatie
ces onderbo pen, andere
worden uitge
d op een bee iten (de waar
nder:
Pagina - 49 In figuur 22 zijn ook feedbackloops te zien, dit zijn in feite de processen die manueel worden uitgevoerd. De langste loop (data gathering) is het verzamelen van data. Hierbij gaat het om het vinden van relevante data die kunnen leiden tot interessante vraagstukken op diverse gebieden. Met andere woorden, welke data zullen interessant zijn om te visualiseren. De volgende loop (data exploration) controleert de computationele voorbehandeling die voor het visualisatieproces plaatsvindt; degene die de data analyseert kan het gevoel hebben dat de data niet juist is; oftewel het is mogelijk om eventueel een andere betekenis eraan te koppelen. De laatste loop (data manipulation) kan op zich een vrij interactief proces zijn. Bij 3D-visualisaties kan de gebruiker de data bijvoorbeeld vanuit verschillende invalshoeken bekijken, waardoor het verband tussen de variabelen beter te onderscheiden is. Verder kunnen door middel van de muis de meest interessante variabelen worden geselecteerd (Ware, 2004).
3.5 H
ET WOORD EN VISUALISATIE
Het visualiseren van data heeft pas zin als het duidelijk is hoe de mens omgaat met visualisatie. Een basisvoorbeeld zijn de interpretatie van woorden.
3.5.1 W
OORDENWoorden zijn een lineaire, multi-dimensionale, complexe vorm van informatie (Staley, 2003). Hij beschrijft dat de syntax met betrekking tot schrijven lineair is, de semantiek is in principe dynamisch en niet-lineair. Betekenissen van woorden kunnen dus op andere manieren geïnterpreteerd worden dan op de wijze waarop de woorden zijn geschreven. Het Chinese gezegde: Een plaatje zegt meer dan duizend woorden , beaamt dat woorden een inefficiënte manier zijn van communicatie, alhoewel andere critici vinden dat de semantiek die samenhangt met woorden niet te onderschatten is. De kracht van het woord zit in de generalisatie en de grote hoeveelheid data in één woord. Woorden als renaissance, crisis en industriële revolutie zijn moeilijk te visualiseren. Een woord kan dus duizend plaatjes waard zijn (Staley, 2003).
3.5.2 V
ISUALISATIEDankzij visualisatie is het mogelijk om informatie tegelijkertijd, multi-dimensionaal en niet-lineair, herhaaldelijk en efficiënt weer te geven, iets wat niet mogelijk is met woorden. Het is niet dé ultieme manier op het gebied van communicatie, maar het wordt gezien als een alternatief om denkbeelden en ideeën op een andere manier weer te geven (Staley, 2003).
verschille het tuinh het orga hoeveelh
3.6
3.6.1 D
Het visua de visua omdat d diegene informat wat ten k Een goed of quant de verho gedefinie volgorde Data in Verdere b M Figuur 23 visual dis ende manier huisje moet aniseren van heden informP
ERCEPTIE
D
ATA INKT aliseren van d lisatie tot ziceze geen wa de getoond ion, 2001). H koste gaat va d uitgangspu titative inform ouding is va eerd als: de e . De verhou nktratio 1 belangrijke p Maximaliseer
3: Data inkt rat play of quantit en kunnen w precies lijken n informatie matiestroming
E VAN VISU
data moet de h kan nemen aarde toevoe de gegevens et gebruik va n de attentieunt voor data mation, 2001) an de gebr niet-uitwisb ding is als vo t hoeveelhei 1.0-proportie principes bij h r de data-inkt tio, weergave tative informat worden gebo n op de bouw , terwijl ges gen te verwe
ALISATIES
e gebruikers n en niets an gen. Verder z niet goed t an teveel inkt e van de gebr apresentatie i ). Tufte heeft uikte inkt d bare kern van olgt: totale inktho id inkt die geb e van de afbee het gebruik va t ratio;voor het opti tion, 2001)
ouwd. Bij een wtekening. E schreven tek erken over de
EN INTERF
attentie op z ders. Esthetis zal het de ge ot zich kan n t zou de geb ruiker. s: Laat de da hiervoor een ie moet wo n een afbeel data eveelheid geb bruikt moet w elding dat gew an inkt zijn: maalst gebrui n visualisatie Een visualisat kst te log e e elektronischFACES
zo n manier k sche toevoeg bruiker kunn nemen (Tufte bruiker bijvooata zien, beha n Data-inkt r orden gebru ding, de nie inkt bruikt voor d worden voor wist kan word
ik van inkt ten
daarentegen tie van data en te langza he snelweg (S unnen leiden gingen word en afleiden, w e, The visual rbeeld ook te alve de rest ( ratio gedefin ikt als data et-redundante e afbeelding de niet redun den zonder ve n behoeve van n ligt de bete geeft de voo am is om d Staley, 2003).
n dat hij of zij den niet op p wat als gevol display of q e veel af kun
(Tufte, The vis nieerd, die aa a-inkt . Data-e inkt is gData-es
ndante data erlies van dat
n een kaart (Tu
Pagina - 51 Wis non-data inkt;
Wis redundante data-inkt;
Reviseer de afbeelding regelmatig.
3.6.2 G
ESTALT-
PRINCIPES EN-
WETTENMax Wetheimer, Kurt Koffka en Wolfgang Köhler hebben de wetten van de menselijke waarneming onderzocht en beschreven (Meutgeert, 2006). Deze zogenoemde Gestalt-psychologen onderzochten vraagstukken als:
Hoe kunnen we voor- en achtergronden identificeren van elkaar? Waardoor is het mogelijk om vormen te herkennen?
Hoe kunnen we samenhang constateren tussen objecten en lijnen?
Welke onderdelen van een object kunnen onderscheiden worden van een ander?
Tijdens het beantwoorden van deze vraagstukken kwamen de psychologen tot een aantal wetten en principes die beschrijven hoe mensen waarnemen, de Gestalt-principes en -wetten. De Gestalt-principes helpen ons bij het identificeren van objecten en het herkennen van voor- en achtergronden en de Gestalt-wetten zorgen ervoor dat we objecten kunnen groeperen. Beiden zijn van toepassing op het gebied van perceptie en visualisatie. Mensen nemen objecten waar door de totaliteit en samenhang van het geheel van objecten. Door het naleven van deze wetten kan het visualisatieproces op een goede manier worden geoptimaliseerd op het gebied van perceptie en uiteindelijk in het opleveren van een goede kaart. In de volgende subparagrafen worden de belangrijkste Gestalt-principes en -wetten beschreven.
3.6.2.1 G
ESTALT-
PRINCIPESDoor Gestalt-principes kunnen objecten geïdentificeerd worden, de volgende principes worden hiervoor als hulpmiddel gebruikt. Deze principes zijn in wezen ingrediënten voor de Gestalt-wetten (zie §3.6.2.2) die hierop zijn gebaseerd (Meutgeert, 2006; Chang, Dooley, & Tuovinen, 2002):
Nabijheid;
Gelijkenis van vorm; Gelijkenis van grootte; Gelijkenis van tint (kleur); Gelijkenis van lichtheid; Connectie tussen elementen; Mate van rechte lijnen;
Mate van gemeenschappelijke ruimtes; Mate van parallelle lijnen;
