一个基于经验获得的关于制图学和地理空间可视化的交互元素分类(An Empirically-Derived Taxonomy of Interaction Primitives for Interactive Cartography and Geovisualization)

在可视化领域,交互是一种重要的人与数据交流的方式。在制图学和地理空间可视化的工作中,由于数据具有的时空特性,对用户来说,需要感知基于地理空间、时间空间与树形控件的信息,在具体的任务中,交互会扮演十分重要的角色。因此这篇论文,他们的采访对象是十几个地理、制图、基于地图的可视化等方面的专业领域人士。设计了两轮实验,获得了一手的实践经验,并且从中总结得出了基于不同任务的交互分类。

首先,我们先来看看已有工作对交互步骤的描述。通常的交互是由确认目的开始的,用户需要明确他需要解决的大的问题,然后将大问题进行分成子问题(objective),通过应用不同的交互方法(operator)来执行任务、以完成具体的目的。交互动作之后,用户会获得系统的状态、理解并最后评估交互的结果。如下图流水线所示。

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他们的用户研究主要分为两个部分,首先邀请所有的专家进行一个半结构化的访谈,通过与他们的交流过程中,总结出目标(objective)和交互方法(operator)的不同的需求,通过总结、筛选、并包括添加一些已有文献上的工作,他们总共获得了200个左右的目标与交互方法。然后将每个方法做成一个卡牌card,第二个部分就是让用户对这些所有的卡牌进行分类、整理。比如将操作类型相同的、目标相似的归位一类,最后得出了如下图所示的矩阵。每一行代表一个类型的操作,颜色的深浅代表被认为俩俩是同一类的程度。

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对这些结果的分析,其中这篇文章涉及到的,主要是三个部分的分类:目标分类(Objective),操作分类(Operator)以及对象类型分类(Operand)。主要分类如下表所示,对象类型共分为三种,对每个对象类型,我们有5中不同的目标,并且最后总结出17种交互方式用于完成这些问题。

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这15中它都涉及到了具体的例子,我们就以其中比较(Compare)这一个特征,用一个已有的例子进行说明。下图是我们所做的禽流感疫情可视化(http://vis.pku.edu.cn/birdflu) 。其中这个工作的描述可以参考另一篇博客。在这里我们要说明的问题是,对于比较任务,在空间域、时间域与属性域三个方面是什么样的。

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首先我们可以看空间视图,我们可以提出问题1(Q1),上海和浙江哪个地方禽流感人数多?和问题2(Q2),中国北方和南方哪里感染疫情多?对于这两个问题,就是空间上的比较任务,我们可以通过例如空间缩放操作,定位到上海和浙江,观察他们的感染人数(圈的大小和数字显示)。对于南方和北方,我们需要对视图进行缩放至中国国家层面,通过密度图的分布,可以很明显地看出疫情主要集中在南方,有其是上海一带的长三角地区。

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对于属性空间,我们关心的问题3(Q3)是比如禽流感患者中,死亡和治愈的比例是如何的,哪个多?那我们可以通过属性视图,通过选定空间的区域,观察某一时间范围内,治愈和死亡的比值。我们可以清楚地看出,在疫情爆发前期,死亡人数高于治愈,而后慢慢地治愈人数多了起来,与死亡人数持平,并有超越趋势。

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第三个问题是在时间维度,问题4(Q4)江西省6个患病者他们是何时患病的,何时确诊,先后顺序如何?对于这样的问题,用户需要首先在空间中点击(过滤)出江西的病例,然后通过连接视图(Linked View)看到时间轴上高亮的病例,在时间分布在爆发的中期,并且有6名疑似都确诊了,其中一人死亡。更进一步,我们可以通过鼠标悬浮点击具体案例看到细节的患者信息。

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以上的例子只是从一个方法(比较)对应不同的三个问题层面(空间、属性、时间)以一个简单的例子来说明问题。还有许多细节的问题请参考这篇很有价值的论文【1】。此外它同时也整理出许多交互的设计方法,这对我们今后的研究工作也十分有借鉴意义的。

[1] Robert E. Roth. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 19(12):2356-2365, Dec. 2013.

 

 

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