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Cartography and Maps beyond Disciplines

Kartographie und Karten jenseits von Disziplinen

Liqiu Meng, Munich (Germany)

Based on a retrospective view of the research activities conducted at Department of Cartography of Technische Universität München (TUM) in the recent decade and an analysis of emerging challenges and opportunities for professional cartographers, the author presents a perspective of cartographic research in the next decade. The research highlights in more than a dozen accomplished doctoral theses are synoptically demonstrated. The involved international research team shares an interdisciplinary knowledge profile that covers geodetic engineering, geography, electrical engineering and communication technology, environmental engineering, transportation engineering, and computer sciences. The conducted research works were essentially driven by the media revolutions, the exponentially growing geodata and the changing behaviour of map users. The addressed research topics  range from geospatial data integration, spatio-temporal data modelling and  event detection, routing and navigation services, and 3D visualisation to user-centred design of map services. These seemingly diverse grass-root  efforts have prototypically mirrored the mainstreams in cartographic science, technology and art. For upcoming years, the two related new driving forces - big data and crowdsourcing will likely dominate the cartographic research agenda, forcing cartographers to think big and think outside the box. A shift of map production and updating workflow from coverage-orientation to feature-orientation is anticipated. Map services will be increasingly created from evolving data streams that are neither complete nor certain. Some of the long-lasting research gaps in usability studies may be bridged by means of controlled crowdsourcing.

Ausgehend von einem Überblick über die Forschungsaktivitäten am Lehrstuhl für Kartographie der Technischen Universität München (TUM) im letzten Jahrzehnt sowie einer Analyse der bevorstehenden Herausforderungen und Gelegenheiten für Berufskartographen stellt die Autorin eine Perspektive der Kartographie für das kommende Jahrzehnt dar. Die wesentlichen  Forschungsergebnisse aus einem Dutzend Dissertationen werden synoptisch demonstriert. Das involvierte internationale Forschungsteam ist durch ein  interdisziplinäres Wissensprofil aus Geodäsie, Geographie, Elektrotechnik und Kommunikationstechnologie, Umweltingenieurswesen, Verkehrstechnik und Informatik ausgeprägt. Die vorgestellten Forschungsarbeiten werden vor allem von Medienrevolutionen, den exponentiell wachsenden Daten und dem  veränderten Verhalten der Kartennutzer betrieben. Die adressierten  Forschungsthemen umfassen fünf Hauptbereiche: georäumliche  Datenintegration, raum-zeitliche Datenmodellierung und Event-Entdeckung, Routing- und Navigationsservices, 3D-Visualisierung sowie nutzerzentrierte  Gestaltung der Kartenservices. Die berichteten Tätigkeiten finden zwar auf Grasswurzelebene statt, sie haben aber die Mainstreams in der  kartographischen Wissenschaft, Technologie und Kunst prototypisch  widergespiegelt. Für die kommenden Jahren wird die kartographische Forschungsagenda zunehmend von den zwei einander zusammenhängenden  Antriebskräften – Big Data und Crowdsourcing – dominiert. Kartographen  müssen weiterhin über den Tellerrand schauen und außerhalb ihrer eigenen Disziplin handeln. Ein Paradigmenwechsel der Kartenproduktion von der  Flächendeckung zur Inhaltsbetonung könnte stattfinden. Kartenservices  werden zunehmend aus sich entfaltenden Datenströmen generiert, die weder vollständig noch sicher sind. Einige andauernde Forschungslücken bzgl. der  Gebrauchstauglichkeit der Karten dürften sich anhand des kontrollierten Crowdsourcing schließen.

Geovisualisation and Geovisual Analytics: The Interdisciplinary Perspective on Cartography

Geovisualisierung und Geovisuelle Analytik: Die interdisziplinäre Sicht auf die Kartographie

Jochen Schiewe, Hamburg

Motivated by the different understanding of the term Geovisualisation this contribution starts with a brief summary of the historic development towards the notions of Geovisualisation and Geovisual Analytics, working out the missing definiteness of the sub-term “visualisation”. A short review on current research topics on Geovisualisation reveals that the narrow and strict focus on the exploratory function within Geovisualisation (i.e. the hypothesisfree approach) is not pursued in many cases. Instead, analysis processes in its  general sense (i.e. based on a given hypothesis) are dominating. Based on  these findings, the interdisciplinary interplay between Geovisualisation, Cartography and other domains will be pointed out and an alternative terminology will be proposed. 

Motiviert durch das unterschiedliche Verständnis des Begriffes Geovisualisierung beginnt dieser Beitrag mit einer kurzen Darstellung der Entwicklung hin zu den Konzepten von Geovisualisierung und Geovisual  Analytics. Hierbei wird fehlende Eindeutigkeit des Teilbegriffes „Visualisierung“  herausgearbeitet. Ein Abriss der aktuellen Forschungsthemen innerhalb der Geovisualisierung zeigt, dass der enge bzw. strikte Fokus auf die explorative Funktion innerhalb der Geovisualisierung (d. h., das hypothesenfreie Herangehen) oft gar nicht verfolgt wird. Stattdessen dominieren Analysen im generellen Sinne (d. h., mit gegebenen Hypothesen). Basierend auf diesen Erkenntnissen wird zum einen der interdisziplinäre Charakter zwischen Geovisualisierung, Kartographie und anderen Bereichen hervorgehoben, zum anderen eine alternative Terminologie vorgeschlagen.

The Third Dimension in Cartography: Recent and Future Developments

Die dritte Dimension in der Kartographie: rezente und zukünftige Entwicklungen

Manfred F. Buchroithner, Claudia Knust; Dresden (Germany)

The importance of three-dimensional representations in cartography is expanding appreciably with the development of modern visualisation techniques. In the present article, the classical three-dimensional visualisations, such as pseudo three-dimensional depictions on flat displays and solid landscape embodiments, are briefly presented. Primarily the state-of-the-art developments of truly three-dimensional (auto-)stereoscopic visualisations are set forth and described by means of some selected research activities.  Essential characteristics of these very diverse methods are pointed out in  comparison with the “classical” presentation methods and some prospects for future developments are given.

Die Bedeutung dreidimensionaler Darstellungen in der Kartographie erweitert sich zusehends mit der Entwicklung moderner Visualisierungsmöglichkeiten. In vorliegendem Beitrag werden kurz die klassischen dreidimensionalen Visualisierungsformen, wie pseudo-3D-Darstellungen auf flachen Displays und körperliche Landschaftmodelle, betrachtet. Primär werden die State-ofthe-Art- Entwicklungen der echt-dreidimensionalen (auto-)stereoskopischen Darstellung vorgestellt und anhand ausgewählter Forschungen beschrieben.  Hauptmerkmale dieser recht unterschiedlichen Methoden werden im Vergleich zu „klassischen“ Darstellungsweisen aufgezeigt und anschließend ein Ausblick in zukünftige Entwicklungen gegeben.

Digital Landscape Models and Topographic Maps – Providing a Quality Proofed Primary Supply by the Official Surveying and Mapping Authorities of Germany

Landschaftsmodelle und Topographische Karten – infrastrukturelle Grundversorgung durch das amtliche deutsche Vermessungswesen

Hansjörg Kutterer, Frankfurt am Main; Ulrich Püß, Erfurt (Germany)

This article has been created as a joint venture of the Federal Agency for Cartography and Geodesy (BKG) and the Working Committee of the Surveying Authorities of the Länder of the Federal Republic of Germany (AdV). It points out successes in building technical and organizational infrastructure for geospatial  data and information management and provision across administrative boundaries, comprising digital landscape models and digital topographic maps, as well as successes in technical standardization methods. The AdV provides common documentation of and makes available the geodetic and geospatial  reference data as well as a pricing and data collection policy. The BKG supports the federal administrations and the Länder as a competence centre for geodesy and geospatial data. Both institutions safeguard the relevant German interests for all issues related to geodesy or geospatial information at the European and international level.

Dieser Artikel wurde gemeinsam vom Bundesamt für Kartographie und  Geodäsie (BKG) sowie der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) erstellt. Er stellt die Erfolge bei der Standardisierung und der länderübergreifenden Bereitstellung von Geobasisdaten bzw. Georeferenzdaten, insbesondere von Digitalen  Landschaftsmodellen und Digitalen Topographischen Karten heraus. Die  Bereitstellung der amtlichen Geodaten erfolgt über ein Geodatenmanagement mit der notwendigen technischen und organisatorischen Infrastruktur über die Grenzen der Bundesländer hinweg. Die AdV erarbeitet Empfehlungen und verbindliche Regelungen für ein einheitliches Vorgehen bei der Erstellung und Bereitstellung der geodätischen Grundlagen und der amtlichen  Geodatenbestände. Das BKG unterstützt die Bundesverwaltung und die Länder als Kompetenzzentrum für Geodäsie und Geoinformation. Beide Organisationen vertreten in diesen Bereichen die deutschen Interessen gemeinsam in Europa und in internationalen Institutionen.

Thematic Mapping between Individual Issue and Mass Media Product

Die Thematische Karte zwischen Unikat und infografischem Massenprodukt

Jürgen Schweikart, Immelyn Domnick; Berlin (Germany)

Maps that are used for orientation, already appeared early in the history of human civilisation. The first cartographic references stem from the early historical times of Mesopotamia and Turkey. Maps, that portray a specific topic in their message, emerged much later, approximately at the beginning of the 17th century. These maps represented more than merely geographic locations whereby new graphical forms were used to visualise other information. Towards the end of the 18th century, the thematic charting of maps containing geological, economical and medical content was undertaken and proliferated.  The thematic processing of subject matter in maps rapidly found its way into the mass media and into the era of web 2.0 and locations based applications (LBA).

Karten für Orientierungszwecke tauchten schon früh in der Geschichte der menschlichen Zivilisation auf. Die ersten kartographischen Belegstücke aus den Frühzeiten Mesopotaniens und der Türkei. Karten, die in ihrer Aussage ein  spezielles Thema behandeln, traten aber viel später in Erscheinung, etwa zu Beginn des 17. Jahrhunderts. Diese Karten beinhalteten mehr als bloß  geographische Orte, wobei neue graphische Formen zur Visualisierung weiterer Informationen benutzt wurden. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts setzten die Herstellung und Verbreitung thematischer Karten mit geologischen, wirtschaftwissenschaftlichen und medizinischen Inhalten ein. Schließlich fand die Verarbeitung von Sachthemen in Karten ihren Weg in die Massenmedien und in die Web-2.0-Ära und ortsbezogene Anwendungen.

Atlas Information Systems – Current Developments at ETH Zurich

Atlasinformationssysteme – laufende Entwicklungen an der ETH Zürich

Lorenz Hurni, Hans Rudolf Baer, Christian Haeberling, Barbara Piatti, René Sieber;
Zurich (Switzerland)

The Institute of Cartography and Geoinformation at ETH Zurich has a long tradition in the design of classic printed atlases. These experiences enabled the Institute to successfully develop and implement various projects of interactive Atlas Information Systems in the last two decades. The Atlas of Switzerland,  the national multimedia atlas, the Web-based Swiss World Atlas interactive as the Swiss school atlas, and the interdisciplinary Literary Atlas of Europe are proofs of successful technical innovations and high-level cartographic design.

Seit Jahrzehnten ist das Institut für Kartografie und Geoinformation der ETH Zürich für klassische gedruckte Atlaswerke redaktionell verantwortlich. Diese Atlastradition ermöglichte es, diverse interaktive Atlasinformationssysteme erfolgreich zu entwickeln und einzuführen. Der multimediale Atlas der Schweiz, der Web-basierte Schweizer Weltatlas interaktiv für Schulen sowie der  interdisziplinäre Literarische Atlas Europas stehen für vielbeachtete technologische Innovation und gestalterische Qualität.

The National Atlas of Germany – Knowledge Transfer via Maps

Der Nationalatlas Bundesrepublik Deutschland – Wissenstransfer mit Karten

Sebastian Lentz and Jana Moser, Leipzig (Germany)

Thematic atlases are a specific kind of storages for knowledge: On the one hand series of thematic maps are a very suitable instrument to represent a complex world in a clearly depicted way as their production entails steps of selection of information and their visual condensation. On the other hand the making as well as the reading of maps is a cultural technique, requiring certain experience. Therefore knowledge transfer by atlases has to take into consideration in a communication model technical requirement, capabilities and expectations from the side of the users. The article reflects on challenges and on the transfer-strategy via cartographic products of Leibniz Institute for Regional Geography. The exemplification is given through the National Atlas Federal Republic of Germany and follow-up products which were derived from the original.

Thematische Atlanten sind Wissensspeicher der besonderen Art: Einerseits sind gerade Serien thematischer Karten ein geeignetes Instrument, um komplexe Inhalte übersichtlich darzustellen, weil sie Informationen selektieren und visuell verdichten. Andererseits ist das Machen ebenso wie das Lesen von Karten eine Kulturtechnik, die gewisse Erfahrungen voraussetzt. Deshalb sind im  Wissenstransfer mit Hilfe von Kartenwerken in einem Kommunikationsmodell technische Voraussetzungen, Fähigkeiten und Erwartungshalten bei den angezielten Nutzergruppen zu berücksichtigen. Der Artikel stellt die  Herausforderungen und Strategien des Wissenstransfers mittels  kartographischer Produkte durch das Leibniz-Institut für Länderkunde dar.  Konkrete Beispiele sind der Nationalatlas Bundesrepublik Deutschland und  daraus abgeleitete Folgeprodukte.

On-line Services for Visualisation and Navigation

Online-Dienste für Visualisierung und Navigation

Wolfgang Kainz, Karel Kriz, Alexander Pucher and Andreas Riedl; Vienna (Austria)

The Working Group on Cartography and Geographic Information Science of the Department of Geography and Regional Research, University of Vienna, focuses on several topics among which tactile hyperglobes, cartographic web applications and uncertainties in the handling of spatial data. This paper presents three projects in the mentioned domains, on-line services for tactile hyperglobes, communicating space and time in a historical context, and navigation of senior citizens in towns.

Die Arbeitsgruppe Kartographie und Geoinformation des Institutes für Geographie und Regionalforschung der Universität Wien konzentriert sich auf mehrere Forschungsthemen, worunter taktile Hypergloben, kartographische Webapplikationen und Anwendungen von Unschärfe in der Verarbeitung von  raumbezogenen Daten. Dieser Aufsatz präsentiert drei Projekte aus den genannten Schwerpunkten: on-line Dienste für taktile Hypergloben, das Kommunizieren von Raum und Zeit im historischen Kontext sowie Navigation für ältere Mitbürger in Städten.

Geosensor Networks: Decentralised Processing and Spatio-temporal Data Analysis

Geosensornetze: dezentralisierte Verarbeitung und raum-zeitliche Datenanalyse

Monika Sester, Hanover (Germany)

The paper gives a brief overview over Geosensor networks and their potential to measure and interpret spatial phenomena at an unprecedented resolution both in time, geometry, and thematic variability. Geosensor networks are composed of miniaturized computers with sensing and communication capabilities, which allow them to not only measure, but also perform analyses in a local, decentralised way. This is an advantage, as it prevents that all  measured information have to be transferred to a central server, where it is be  processed; instead, the sensors themselves perform a pre-computing and thus  only deliver aggregated information. The availability of miniature sensors with  computing and communication capability, such as smartphones, leads to new data and thus to new challenges for spatial data processing and visualisation. In the paper, first the principles of geosensor networks are explained, followed by some research challenges posed by the availability of large quantities of  sensor data. Then, two examples are given, which underpin the research  challenges. The paper finishes with conclusions and with a vision of its potentials.

Im Beitrag wird eine kurze Einführung in Geosensornetze und ihr Potential gegeben, räumliche Phänomene in einer nie da gewesenen Auflösung in Raum, Zeit und thematischer Variabilität zu erfassen. Geosensornetze setzen sich aus miniaturisierten Computern zusammen, die über Kommunikationsund Messfunktionalität verfügen und sie in die Lage versetzen, nicht nur zu messen, sondern auch dezentral eine Datenanalyse durchzuführen. Mit dieser Eigenschaft wird ermöglicht, dass nicht alle Messdaten an eine zentrale Stelle gesandt werden müssen, wo sie erst prozessiert werden können, sondern dass sie bereits lokal (vor-) verarbeitet werden können und nur aggregierte Information weitergeleitet werden muss. Die zunehmende Verfügbarkeit von kleinen Sensoren mit Mess- und Kommunikationsfähigkeit – wie sie mit heutigen Mobiltelefonen besteht – führt zu neuen Daten und damit auch zu Herausforderungen für die räumliche Datenverarbeitung und Visualisierung. Im Beitrag werden zunächst die Prinzipien von Geosensornetzen dargelegt, gefolgt von Herausforderungen für die Forschung. Anschließend werden zwei Ansätze exemplarisch gezeigt, die auf diese Herausforderungen eingehen. Der Beitrag endet mit einer kurzen Zusammenfassung und einer Vision über die zukünftigen Möglichkeiten.

Location-based Services and the Role of Modern Cartography

Location-based Services und die Rolle der modernen Kartographie

Georg Gartner, Vienna (Austria)

This paper provides a general overview of research activities related to location-based services. These activities have emerged over the last years, especially around issues of positioning, sensor fusion, spatial modelling,  cartographic communication as well as in the fields of ubiquitous cartography. Whilst contemporary cartography aims at looking at new and efficient ways for communicating spatial information the development and availability of technologies like mobile networking, mobile devices or short-range sensors lead to interesting new possibilities for achieving this aim.

In diesem Beitrag werden ausgewählte aktuelle Entwicklungen im Bereich der Location-based Services vorgestellt. Anhand ausgewählter Anwendungsfelder werden Forschung und Entwicklung in Bereichen wie Positionierung,  Modellierung und kartographische Kommunikation beleuchtet. Die Bedeutung der Interdisziplinarität im Kontext von LBS und die Rolle der modernen Kartographie werden analysiert.

Spatial Distortions in Cognitive Maps – a Chance and Challenge to Enrich the Principles of Map Design

Räumliche Verzerrungen in kognitiven Karten – Eine Chance und Herausforderung zur Erweiterung der Prinzipien der Kartenkonstruktion

Frank Dickmann, Dennis Edler, Anne-Kathrin Bestgen, Lars Kuchinke;
Bochum (Germany)

Cognitive maps have been dealt with in a remarkable number of studies. By today, it has been shown that spatial judgements based on information learned from maps are systematically distorted. These findings of cognitive psychology, however, have not been taken on board in the theory of map design. The aim of a current interdisciplinary DFG-funded project is to identify and optimise the design of specific map features in order to reduce the perception-based distortion errors people learn from cartographic maps and store in their cognitive maps. This paper presents the approach of this project after giving a brief overview of the most relevant spatial distortions identified by today. In addition, the results of a first empirical study are shared and discussed.

Forschungsprojekte zu kognitiven Karten haben gezeigt, dass räumliche  Aussagen, die auf zuvor gelernten Karteninformationen beruhen, systematisch verzerrt sind. Diese Erkenntnisse aus der Wahrnehmungspsychologie wurden jedoch bis heute nicht verwendet, um die Theorie der kartographischen Gestaltungslehre auszubauen. Das Ziel eines aktuellen interdisziplinären  DFGProjekts an der Ruhr-Universität Bochum ist es, die Gestaltung spezifischer Kartenelemente zu identifizieren und optimieren, um wahrnehmungsbasierte Verzerrungsfehler, die Menschen über kartographische Darstellungen  aufnehmen und in ihren kognitiven Karten speichern, minimieren zu können. Ausgehend von den wichtigsten räumlichen Verzerrungen, welche die Kognitionswissenschaft bis heute feststellen konnte, werden der  Forschungsansatz des Projekts vorgestellt und erste Ergebnisse einer  empirischen Studie diskutiert.

Training Paths in Cartography and Geomatics in Germany, Austria, and Switzerland

Ausbildungswege in Kartographie und Geomatik in Deutschland, Österreich und der Schweiz

Wolf Günther Koch, Dresden (Germany)

The traditionally demanding training of specialists of cartography and geomatics is gaining importance worldwide. Training content is now dominated by digital methods for cartographic information processing, the findings of information  and communication theory, and by innovative products and user requirements.  Training in cartography has a long tradition and similar structures in Germany, Austria and Switzerland. One must distinguish three training paths. As basis  training, there are vocational training for geomatics in Germany and  Switzerland. In Austria there is presently no real possibility for vocational  training. Furthermore, courses are available at universities of applied sciences and academic universities (Bachelor and Master). The current situation are  presented and reviewed.

Die traditionell anspruchsvolle Ausbildung von Fachleuten für Kartographie und Geomatik gewinnt heute weltweit mehr und mehr an Bedeutung. Die  Ausbildungsinhalte werden von digitalen Methoden kartographischer
Informationsverarbeitung, den Erkenntnissen der Informations- und  ommunikationstheorie und von innovativen Produkten und   Nutzeranforderungen dominiert. Die Ausbildung in der Kartographie hat eine lange Tradition und ähnliche Strukturen in Deutschland, Österreich und der  Schweiz. Man muss drei Ausbildungswege unterscheiden. Als Basisausbildung  gibt es in Deutschland und der Schweiz die Berufsausbildung zum Geomatiker, während in Österreich gegenwärtig eine Berufsausbildung nicht möglich ist. Weiterhin sind Studiengänge an Fachhochschulen und Universitäten (Bachelor und Master) möglich. Im Folgenden wird die gegenwärtige Situation dargestellt
und kritisch hinterfragt.