Forschungsfelder

Geovisualisierung von nutzergenerierten, raumbezogenen Informationen:

In den vergangenen Jahren hat sich mit Volunteered Geographic Information (VGI) eine neue Form nutzergenerierter Inhalte etabliert, welche sowohl die aktive Erfassung von Geodaten umfasst beispielsweise im Rahmen von „Citizen Science“ Projekten als auch deren passive Erzeugung durch mobile Endgeräte mit Lokalisierungsfunktion. Zusätzlich sind mehr und mehr Sensoren verfügbar, welche die Beobachtung der Umwelt mit immer größerem Detaillierungsgrad und hohen Aktualisierungsraten ermöglichen. Die Interpretation und Visualisierung dieser Information stellt eine große Herausforderung dar aufgrund der starken Heterogenität der zugrunde liegenden Daten, sowie der notwendigen Berücksichtigung sozialer Kontextfaktoren. Die Visualisierung raumbezogener nutzergenierter Daten besitzt große Bedeutung für Analysezwecke, wenn einerseits wenig über Einflussfaktoren, sowie deren Zusammenwirken bekannt ist oder andererseits Hypothesen vorliegen und diese bestätigt werden sollen. Insbesondere große Datenmengen können durch sinnvolle Kombination von automatisch-statistischen Verfahren und interaktiver visueller Steuerung erschlossen werden. Da nutzergenerierte Daten vielfach auch in Form unregelmäßiger Datenströme zur Verfügung stehen, spielen Echtzeitvisualisierung und dynamische Darstellungen eine zunehmend größere Rolle in der Geovisualisierung.

Web- und Mobile Kartographie:

Die Nutzung von Karten auf digitalen Medien in Form von Web- und mobilen Karten bringt zahlreiche Unterschiede zur klassischen Kartographie mit sich. Der Hauptunterschied besteht in der möglichen Interaktion mit der Karte, welche stark durch das Endgerät beeinflusst wird, sowie in der Zoombarkeit und der damit einhergehenden Abstraktion. Web- und mobile Karten sind in verschiedenem Umfang adaptierbar, d.h. durch den Nutzer anpassbar, oder adaptiv, d.h. sich selbst anpassend. Für eine solche Adaption können verschiedene Kontextfaktoren berücksichtigt werden, wie die aktuelle Position des Nutzers, Tag/Nacht, der soziale Kontext (z.B. ist der Nutzer Einheimischer oder Tourist), Nutzerpräferenzen etc. Sensoren, speziell solche mobiler Endgeräte, helfen, die Kontextmodellierung zu realisieren. Web- und mobile Karten ermöglichen zudem eine hybride Kartennutzung durch die Verknüpfung der Karte mit Texten, Bildern, Audio, Video; sowie die Darstellung von Echtzeitdaten, z.B. der aktuellen Position von Verkehrsmitteln. Des Weiteren gestatten mobile Endgeräte die computergestützte Erweiterung der Realität, auch genannt Augmented Reality, durch Überlagerung oder Einblendung virtueller Objekte.

Automatische Generalisierung:

Die Herstellung topographischer und thematischer Karten in analoger und digitaler Form wird zunehmend durch automatische Verfahren und unter Nutzung von webbasierten Prozessierungs- und Generalisierungsdiensten realisiert. Abhängig von Anwendung und Qualitätsanforderungen werden diese noch durch manuelle, interaktive Vor- und Nachbearbeitung unterstützt. Aktuelle Forschungsarbeiten haben deshalb zum Ziel automatische Generalisierungsverfahren weiterzuentwickeln, insbesondere Ansätze für die Bearbeitung von gruppierten kartographischen Objekten. Notwendig hierfür sind u.a. eine Berücksichtigung struktureller, semantischer und topologischer Beziehungen. Weitere Forschungsschwerpunkte liegen in der bedarfsangepassten Generalisierung (on-demand) und der Generalisierung in Echtzeit (on-the-fly).

Umweltmonitoring:

Umweltmonitoring impliziert eine Beobachtung des geographischen Raumes in aufgabenabhängigen Dimensionen und Maßstäben mit geeigneter Sensorik. Ein Anspruch auf flächendeckende Beobachtung ist dabei oft nur mit Daten von Fernerkundungssensoren zu befriedigen. Die zu beobachtenden Phänomene und Prozesse erschließen sich häufig erst nach erfolgter Synthese mit weiteren Geodaten, wofür primär Geoinformationssysteme genutzt werden. In der Hypothesenfindung, in der Prozessbeschreibung, Evaluierung und der Dokumentation und Dissemination der Ergebnisse des Umweltmonitoring sind qualifizierte Visualisierungstechniken ebenso erfolgsentscheidend. Dynamischen Modellen kann durch dynamische Visualisierungstechniken wie Animationen entsprochen werden. Zahlreiche kooperative Projekte des Institutes können dem Forschungsfeld zugerechnet werden. Beispiele sind das Ökologische GIS des Russischen Altai, die Dokumentationen der Flutereignisse 2002 und 2013 für die Stadt Dresden oder der umfangreiche Forschungskomplex zur Dynamik der Kryosphäre in Hochgebirgen unter Rahmenbedingungen des „Climate Change“.

3D-Visualisierung:

Information zu Landschaften und ihnen zugehörigen Geoobjekten wird zunehmend dreidimensional, dynamisch und interaktiv vermittelt. Zahlreiche digitale Endgeräte erlauben heute die Darstellung von gerenderten 3D-Modellen. Dynamik kann das Modell betreffen (z.B. Darstellung einer zeitlichen Entwicklung), aus einer Bewegung durch ein statisches Modell resultieren oder Veränderung mit Bewegung kombinieren. Virtuelle Kameras können auch stereoskopisch aufzeichnen und somit Ausgabemedien speisen, die stereoskopisches Sehen ermöglichen. Anwendungsfelder der 3D-Visualisierung sind äußerst vielfältig. Ob in der Erkundung und Beurteilung neuer baulicher Entwicklungen, der Vermittlung von Naturprozessen, ob im Tourismus oder der Arbeit mit Elementen des materiellen Kulturerbes, überall kommt diese Technik zum Einsatz. Hierbei ist nicht nur eine Ansicht von Objekten vermittelbar. Modellobjekte können als „Points of Interest“ auf weiterführende textliche, akustische oder grafische Quellen verlinkt werden und auf diese Weise Kontextinformation nahezu beliebiger Tiefe tragen.  Hinsichtlich der  Gestaltung von 3D-Modellen existieren große Freiheitsgrade. Je nach dominanter Anwendung haben sowohl Fotorealismus, wie auch stark abstrahierte Modelle sowie nicht-fotorealistische Rendering-Techniken ihre Berechtigung.