Zeitraum
ab 01.Jan.2008
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Projektleiter
Zusammen-
fassung
In den letzten Jahren wurden mehr und mehr raumbezogene Daten über das World Wide Web zur Verfügung gestellt. Karten und Luftbilder bekannter Anwendungen (z.B. Google Maps) lassen sich direkt nutzen oder mit Daten anderer Angebote verknüpfen und in ihrem Informationsgehalt erweitern. Jedermann hat so die Möglichkeit, unabhängig von Ort und Zeit, zu einer aktuellen Fragestellung beliebige Daten zu integrieren und eigene Karten zu erstellen (Mapping on demand). Benötigte Daten werden zunehmend im Zusammenhang mit Diensten – Funktionen, die den Zugriff auf Daten und deren sachgerechte Verwendung unterstützen – zur Verfügung gestellt. Diese Web Services lösen Daten aus dem Kontext spezifischer Anwendungen und machen sie über definierte Schnittstellen verfügbar (z.B. Web Map Services des Open Geospatial Consortiums).

Daten verfügbarer Web Services liegen dabei nicht nur als fertige Karten vor, sondern auch als Kartenbausteine in Form raumbezogener Objekte oder thematischer Layer. Bei der Integration der graphischen Ausgaben wird schnell offensichtlich, dass die graphische Repräsentation, die jedes Angebot von sich aus mitbringt, isoliert von anderen Angeboten festgelegt ist. Die Kombination beliebiger Quellen führt damit häufig zu Darstellungen, die schon den Mindestanforderungen graphischer Gestaltungsregeln und erst recht den Erfordernissen der Prägnanz nicht genügen, so dass der Inhalt schwer erfassbar ist. Nur eine prägnante Darstellung gibt dem Nutzer die Möglichkeit, Objekte visuell zu differenzieren und effektiv Wesentliches von Unwesentlichem zu unterscheiden. Dies ist durch den Einsatz visuell gut unterscheidbarer Farben erreichbar.

Die Bestimmung solcher Farben kann als Optimierungsproblem formuliert und mit mathematischen Methoden on demand gelöst werden. Dies erfordert eine objektivierte Beschreibung des subjektiven Vorgangs der Farbwahrnehmung in einem Bezugssystem (Farbraum), auf dem eine geeignete, der menschlichen Wahrnehmung entsprechende, Metrik definiert ist. Ein solches System steht bspw. mit dem CIELUV-Farbraum zur Verfügung: Wenn darin der Abstand zweier Farben ein gewisses Minimum überschreitet, ist die Verschiedenheit dieser Farben für einen (normalsichtigen) Menschen klar erkennbar. Das Optimierungsproblem besteht dann darin, die minimale Distanz in einem dreidimensionalen Raum zu maximieren. Es handelt sich dabei um ein nichtlineares Problem, das durch eine Vielzahl lokal optimaler Lösungen gekennzeichnet ist. Klassische gradientenbasierte Verfahren berechnen zwar eine lokale, in der Regel aber nicht die global optimale Lösung. Probleme der globalen Optimierung sind im Allgemeinen schwer lösbar (NP-vollständig). Effiziente Verfahren wurden für diskrete Problemstellungen entwickelt, sind aber wegen der spezifischen Randbedingungen auf das vorliegende Problem nicht übertragbar.

Es wird eine Methode entwickelt, die mehrere Standardverfahren und Lösungsparadigmen integriert. Ausgangspunkt ist ein randomisierter Algorithmus zur Bestimmung geeigneter Start-punkte. Dieser Algorithmus basiert auf der Beobachtung, dass sich Punkte auf dem Rand der konvexen Hülle des Farbraums in besonderer Weise als Startpunkte eignen. Die Lage dieser Punkte wird durch Anwendung eines Verfahrens der lokalen Optimierung verbessert. Ein dreidimensionales Voronoi-Diagramm wird genutzt, um eine suboptimale Nutzung des verfügbaren Farbraums zu identifizieren und Verbesserungsmöglichkeiten herzuleiten. Das Szenario geht zunächst von einem Standardnutzer und Standardbedingungen aus. Die Methode kann aber ohne weiteres auch auf davon abweichende Randbedingungen, z.B. Farbsehschwächen eines Nutzers, Qualität der Farbwiedergabe eines Anzeigegeräts oder Umgebungsbedingungen (abgedunkelter Raum oder helles Sonnenlicht), angepasst werden. In ihrer Auswirkung führen diese Bedingungen zu einer Einschränkung des verfügbaren Farbraums.
Publikationen zum Projekt
Steinrücken, Jörg / Plümer, Lutz:
Identification of Optimal Colours for Maps from the Web
In: The Cartographic Journal, 50. Jg. 2013, Heft 1, S. 19-32.
[ BibTeX ]

Extern
Steinrücken, Jörg:
Automatisierte Erzeugung personalisierter ad-hoc-Karten in einem Service-basierten GIS (Mapping on Demand)
Dissertation, 2009.

6.8 M
Steinrücken, Jörg / Plümer, Lutz:
Ein Web Service zur personalisierten Farbdarstellung in Karten
In: Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, 2009.

487 K
Steinrücken, Jörg / Plümer, Lutz:
A Web Service to personalise Map Colouring
In: Proceedings of the 24th International Cartographic Conference. Santiago de Chile 2009.

426 K