Studienarbeit

Uwe Rauschenbach: Entwicklung eines interaktiven Werkzeugs zur Auswahl geeigneter Visualisierungstechniken. Studienarbeit, Universität Rostock, Fachbereich Informatik, 1994.

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Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit beinhaltet Entwurf und Implementation einer interaktiven Visualisierungshilfe, das den Anwender bei der Auswahl geeigneter Visualisierungstechniken für sein Visualisierungsproblem unterstützt. Für die Spezifizierung des Visualisierungsproblems wird ein in der AG Computergrafik entwickelter funktionaler Ansatz für Multiparameterdaten benutzt und weiterentwickelt. Die Benutzeroberfläche des Systems zeichnet sich durch einen Dependency-Mechanismus aus, der die Darstellung der Ausschnitte aus der Datenmenge in den einzelnen Fenstern konsistent hält und unnöige Neuberechnungen vermeidet. Eine Online-Kopplung mit dem Visualisierungssystem IRIS-Explorer erlaubt das unmittelbare Starten der Visualisierung der ausgewählten Datenmenge aus der Visualisierungshilfe heraus.

Schlüsselwörter

Wissenschaftliche Visualisierung, Visualisierungshilfe, User Interface, Multivariate Daten, netCDF, tcl/tk, IRIS-Explorer, Automatische Konfliktlösung, Dependency Management, Online Kopplung

Einleitung

Mit der stürmischen Entwicklung der Computerhardware in den letzten Jahren wurde es möglich, leistungsfähige Systeme zur grafischen Darstellung von Daten zu implementieren, sogenannte Visualisierungssysteme. Diese enthalten eine Vielzahl von Visualisierungstechniken, die nicht-grafische Daten in grafischer Form darstellen. Meist sind sie um weitere Techniken erweiterbar. Parallel dazu wurden immer bessere Meßverfahren und automatische Meßgeräte für eine Vielzahl wissenschaftlicher Anwendungsgebiete entwickelt. Diese liefern täglich gigantische Datenmengen, deren grafische Auswertung eine der wenigen Möglichkeiten ist, die Daten überhaupt sinnvoll zu interpretieren und zu überschauen.

Jedoch sind die Wissenschaftler bei der Auswahl einer Darstellungsart für die Visualisierung einer Datenmenge weitgehend auf sich gestellt. Wünschenswert ist somit eine Möglichkeit, den Wissenschaftler bei der Auswahl einer geeigneten Visualisierungstechnik zu unterstützen. In den letzten Jahren wurden dazu verschiedene Ansätze entwickelt.

In Erweiterung verschiedener vorliegender Arbeiten wurde am FB Informatik der Universität Rostock ein formaler Ansatz zur Ermittlung geeigneter Visualisierungstechniken für multivariate Daten entwickelt . Dieser wird in Abschnitt 2.1 kurz vorgestellt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, auf der Grundlage der in diesem Ansatz entwickelten Kriterien ein System zu entwerfen und zu implementieren, das den Benutzer bei der Auswahl einer geeigneten Visualisierungstechnik für sein Visualisierungsproblem unterstützt.

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde ein interaktives Werkzeug vorgestellt, das den Benutzer bei der Auswahl geeigneter Visualisierungstechniken unterstützt. Es wurde auf der Grundlage des von Lukoschek vorgestellten Expressivitätskriteriums erstellt. Zur Zeit wird an einer Einbindung des Effektivitätskriteriums gearbeitet.

Das Werkzeug ermöglicht die interaktive Spezifizierung der Komponenten eines Visualisierungsproblems, die Anzeige von Widersprüchen und den Start des Visualisierungsproblems IRIS-Explorer mit einer geeigneten Visualisierungstechnik. Der Benutzer wird durch eine direktmanipulative, fensterorientierte Oberfläche mit automatischem Dependency-Management, Erklärungs- und Hilfefunktion unterstützt.

Das größte Problem des Nutzers bei der Arbeit mit der Visualisierungshilfe ist nach Meinung des Autors die Spezifizierung der Interpretationsziele. Es scheint relative schwierig zu sein, ein konkretes Interpretationsziel in eine gewichtete Kombination abstrakter Ziele zu transformieren. Das z.Zt. von Theisel entwickelte mathematische System von Interpretationszielen ist noch bedeutend schwerer zu handhaben als das in der gegenwärtigen Version der Visualisierungshilfe implementierte heuristisch ermittelte. Auf diesem Gebiet einerseits und bei der Wahl der für die Eignungsberechnung eingesetzten Funktionen andererseits liegen die größten Schwachstellen der Visualisierungshilfe, hier besteht Bedarf für weitere Forschungen. Auch eine Erweiterung der Schnittstelle zum IRIS-Explorer um weitere Visualisierungssysteme oder an eine Erweiterung der Datenklasse über die multivariaten Daten hinaus wären lohnenswerte Forschungsgebiete.

Einordnung

Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des DFG-Projektes "Visualisierungssystem und -hilfe", das als Folgeprojekt "Intelligente Visualisierungssysteme" weitergeführt wird.