Zoomless Maps: Modelle und Algorithmen für die Exploration von Karten mit hoher Informationsdichte und festem Maßstab

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan-Henrik Haunert
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408056693

Interaktive Karten finden eine weite Verbreitung in Navigationssystemen und standortbasierten Diensten. Aufgrund der geringen Bildschirmgröße mobiler Geräte müssen Nutzer jedoch häufig zwischen kleinen und großen Maßstäben zoomen, um auf Kontextinformation einerseits und Detailinformation andererseits zuzugreifen. Die bisherige Forschung hat sich oft damit befasst, maßstabsübergreifende Konsistenzkriterien bei der automatischen Generalisierung und Schriftplatzierung zu berücksichtigen, um sprunghafte Änderungen in einer Karte beim Zoomen zu vermeiden. Dennoch werden Nutzer abgelenkt, wenn sie zur Lösung einer Aufgabe den Kartenmaßstab mehrfach ändern müssen. In diesem Projekt geht es daher darum, den Zugriff auf detaillierte Information in interaktiven Karten so zu erleichtern, dass typische Aufgaben der Exploration von Karten vermehrt ohne die Änderung des Kartenmaßstabs gelöst werden können. Beispielsweise behandeln wir die Suche nach einem Hotel oder Restaurant anhand nutzerspezifischer Kriterien, die den geographischen Kontext einbeziehen. Wir streben Karten an, deren Maßstab zwar fest ist, in denen jedoch manche Information zunächst verborgen und durch Nutzerinteraktion zugreifbar ist. Solche Karten bezeichnen wir als Zoomless Maps. Ein einfaches Beispiel ist eine Karte, die aus mehreren Seiten besteht, auf denen jeweils eine andere Auswahl von Objekten vor einem festen Kartenhintergrund zu sehen ist. Durch Navigation von Seite zu Seite erhält der Nutzer Zugriff auf alle Objekte, ohne zoomen oder den Kartenhintergrund ändern zu müssen. Bereits bei dieser einfachen Art von Karte stellen sich offene algorithmische Fragen. Insbesondere müssen die Objekte den Seiten der Karte zugeordnet werden, sodass jede Seite eine hohe kartographische Qualität aufweist, wichtige Objekte auf vorderen Seiten erscheinen und die Anzahl der Seiten möglichst klein ist. Wir werden auf dieses einfache Modell einer Zoomless Map aufbauen, um mehr Flexibilität einzuführen. Beispielsweise sollen die Objekte einer Karte zu Clustern zusammengefasst werden, die erst durch Nutzerinteraktion expandiert werden.Das Projekt zielt darauf ab, mathematische Modelle aus Zwängen und Qualitätskriterien zur Formalisierung von Zoomless Maps zu bilden sowie Algorithmen für deren Berechnung zu entwickeln. Dabei streben wir algorithmische Rahmenwerke an, die allgemein genug sind, um verschiedene Modellvarianten zu lösen. Wir werden einerseits effiziente exakte Algoritmen und exakte Ansätze mittels mathematischer Programmierung einsetzen, um Karten zu erzeugen, die hinsichtlich vorgegebener Modelle optimal sind. Andererseits werden wir effiziente Heuristiken entwickeln, um hinreichend gute Karten in Echtzeit zu berechnen. Wir werden sowohl optimale Karten mithilfe von Nutzern evaluieren, um Aussagen über die Qualität unserer Modelle zu gewinnen, als auch unsere Heuristiken bewerten, indem wir mit ihnen erzeugte Lösungen mit optimalen Lösungen unserer exakten Verfahren vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen