Die Navigationssysteme für Autos werden seit mehreren Jahren in der Praxis eingesetzt. Sie sind keine Neuigkeit mehr. Die Technik ist ausgereift und Systeme sind stabil. Sie benutzen GPS für die Positionserkennung und Tracking sowie Straßenkarten für die Navigation selbst.
Seit kurzem gewinnt auch die Fußgänger-Navigation immer mehr Aufmerksamkeit der Forschung und der Wirtschaft. Das kommt einerseits daher, dass die Technologien sich weiterentwickelt haben und eine neue Generation von mobilen Geräten auf dem Markt erschienen ist. Die modernen Handys sind kleine Multimediageräte. Die Bildschirmauflösung wird immer höher, die Farbpalette größer und der Klang natürlicher. Des Weiteren werden mobile Geräte immer mächtiger, was die Verarbeitungsgeschwindigkeit und besonders den (Arbeits-)
Speicher betrifft. Das alles erlaubt erst die Entwicklung mobiler Navigationssysteme für Fußgänger. Andererseits gibt es immer mehr öffentliche Einrichtungen und Bauten, die große Flächen besitzen und von komplexer Struktur sind. Als Beispiel können Flughäfen, große Bahnhöfe oder Messehallen genannt werden. Um sich in solchen Einrichtungen zurecht zu finden, braucht man Hilfe eines Navigationssystems. Ein anderer Grund für die Entwicklung der
Navigationssysteme für Fußgänger ist die wachsende Tourismusbranche. Immer mehr Menschen verreisen in andere Länder und besuchen fremde Städte. Ein Navigationssystem kann Menschen in einer unbekannten Umgebung helfen, schnell die POIs (points of interest) zu finden, und Routen anbieten, die interessante Stellen mit einbinden und sogar zusätzliche Informationen dazu liefern.
Die ersten Fußgänger-Navigationssysteme basierten auf Auto-Navigation. Es gibt aber eine Menge Merkmale, die Fußgänger-Navigation von Auto-Navigation unterscheiden. Als erstes ist GPS für die Positionsbestimmung von Personen ungeeignet, da es viel zu ungenau ist. Außerdem sind Fußgängerwege nicht klar definiert wie die Autostraßen. Es gibt eher große Plätze, Messehallen oder Flughäfen mit nur implizit vorhandenen Wegen und vielen Ein- und Ausgängen. Wenn man sich zu Fuß bewegt, gelten andere Regeln. Die Aussagen, wie „in 50m nach links“ gelten nicht, da man als Fußgänger nicht weiß, wann man
die fünfzig Meter zurückgelegt hat. Fußgänger verhalten sich auch anders. Für sie gibt es keine strengen Vorgaben, wie auf der Straße (Verkehrsregeln).
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
1.1. Motivation
1.2. Ziel dieser Arbeit
1.3. Gliederung der Arbeit
2. Grundlagen
2.1. Menschliches Orientieren
2.2. Landmarken
2.2.1. Eigenschaften von Landmarken
2.2.2. Bedeutung von Landmarken für die Navigation
2.3. Linguistische Beschreibung des Weges
2.4. Vergleichbare Arbeiten
2.4.1. Active Landmarks
2.4.2. Bum Bag Navigator
2.4.3. Navigon 7100
2.4.4. City Maps
2.5. Zusammenfassung
3. Analyse
3.1. Beispielszenario Frankfurter Flughafen
3.2. Ergonomie und ihre Anforderungen an die Fußgängerführung
3.2.1. Multimodale Navigation
3.3. Funktionale Anforderungen
3.4. Nicht funktionale Anforderungen
3.5. Zusammenfassung
4. Design
4.1. Gebäudemodell
4.1.1. CityGML
4.2. Entwurf der Anwendungsarchitektur
4.3. Entwurf der Client-Server-Architektur
4.4. Framework für die Entwicklung mobiler Anwendungen
4.5. Realisierung des Software-Prototyps für die Evaluation
4.5.1. Hardware
4.5.2. Software
4.5.3. Realisierung der Karte
4.6. Zusammenfassung
5. Evaluation
5.1. Test-Szenario: Informationstage an der HAW Hamburg
5.1.1. Durchführung des Tests
5.2. Auswertung
5.3. Zusammenfassung
6. Methodische Abstraktion
7. Zusammenfassung
A. Anhang
A.1. Anwendungsfälle
A.2. Gebäudemodell in CityGML
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Rolle von Landmarken bei der natürlichen menschlichen Orientierung zu untersuchen und herauszufinden, wie diese zur Verbesserung der Benutzbarkeit mobiler Navigationssysteme für Fußgänger eingesetzt werden können.
- Grundlagen der natürlichen menschlichen Orientierung und Wegfindung.
- Einfluss von Landmarken auf die einfache und intuitive Navigation.
- Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Fußgänger-Navigationssystemen.
- Entwurf einer Systemarchitektur basierend auf dem CityGML-Standard.
- Evaluierung der Nützlichkeit von Landmarken mittels eines Software-Prototyps.
Auszug aus dem Buch
2.2.1. Eigenschaften von Landmarken
Ein Objekt, sei es ein Gebäude, ein Denkmal oder ein Schild, wird zu einer Landmarke durch bestimmte Eigenschaften, die dieses Objekt von den anderen hervorheben. Landmarken können anhand ihrer individuellen Eigenschaften in visual, structural und cognitive unterteilt werden. Visual-Landmarken sind visuell auffällige Gegenstände und Einrichtungen wie z.B. ein großes Werbeplakat oder ein buntes Schild. Strukturelle-Landmarken sind an erster Stelle Bauwerke besonderer Bedeutung: Museen, Denkmäler, Brücken. Objekte, die leicht zu erkennen sind und allen bekannt sind, gehören in die Kategorie kognitiver Objekte. Beispiel ist: McDonalds. Einige Quellen beschreiben mehr als 40 Unterkategorien für Landmarken [19]. In [29] werden folgende Eigenschaften als Maße für das Hervorheben der Objekte als Landmarken genannt:
• Visuelles Hervorheben: Landmarken werden als visuell anziehend qualifiziert, wenn sie bestimmte visuelle Eigenschaften besitzen, wie starken Kontrast zu ihrer Umgebung, oder besondere Positionierung (z.B. am Hügel). Es gibt vier wichtige Merkmale, nach denen Landmarken als visuell attraktive bestimmt werden.
– Größe der Fassade oder Fassadenumfang: Fassadenumfang ist eine wichtige Eigenschaft für den Vergleich eines Objektes mit seinen Nachbarn. Objekte, die wesentlich größer oder kleiner sind als ihr Umfeld, werden von Personen leichter gemerkt. Im einfachsten Fall, wenn das Gebäude eine rechteckige Form hat, wird der Fassadenumfang durch Multiplikation der Höhe und Breite bestimmt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Es wird die Relevanz der Fußgänger-Navigation diskutiert und die Forschungsfrage hinsichtlich der Bedeutung von Landmarken für die Benutzbarkeit solcher Systeme formuliert.
2. Grundlagen: Dieses Kapitel erläutert die psychologischen Aspekte der menschlichen Orientierung, definiert den Begriff der Landmarke und stellt existierende Navigationsansätze sowie Vergleichssysteme vor.
3. Analyse: Anhand eines Beispielszenarios am Frankfurter Flughafen werden funktionale und nicht funktionale Anforderungen abgeleitet, mit einem besonderen Fokus auf ergonomische Aspekte der Fußgängerführung.
4. Design: Hier wird die Systemarchitektur spezifiziert, inklusive der Modellierung von Gebäudedaten in CityGML und der Entwicklung eines Frameworks für einen mobilen Prototyp.
5. Evaluation: Ein praktischer Testlauf unter Verwendung eines Eyetrackers an der HAW Hamburg untersucht, wie Testpersonen auf die Einbindung von Landmarken reagieren.
6. Methodische Abstraktion: Es werden weitere potenzielle Einsatzgebiete für landmarkenbasierte Navigationssysteme diskutiert, wie etwa in Rettungsszenarien oder für das Militär.
7. Zusammenfassung: Die Arbeit rekapituliert die Ergebnisse, wonach Landmarken einen wesentlichen Beitrag zu einer natürlicheren und benutzerfreundlicheren Navigation leisten.
A. Anhang: Enthält detaillierte Anwendungsfälle und den Quellcode für das Gebäudemodell in CityGML.
Schlüsselwörter
Fußgänger-Navigation, Landmarken, Wegsuche, mobile Systeme, Software-Ergonomie, Orientierung, mentale Karte, Indoor-Navigation, CityGML, Benutzerfreundlichkeit, menschliche Navigation, Navigationstaktik, Routenbeschreibung, Systemarchitektur, Evaluation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie ein mobiles Navigationssystem für Fußgänger durch die Einbindung von Landmarken natürlicher und benutzerfreundlicher gestaltet werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die kognitive Psychologie der Wegfindung, die Software-Ergonomie, Systemdesign für mobile Endgeräte sowie die Nutzung von Landmarken als Orientierungshilfe.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist es, den Einfluss von Landmarken auf die Benutzbarkeit von Navigationssystemen zu analysieren und zu validieren, ob diese eine intuitivere Navigation ermöglichen als rein distanzbasierte Systeme.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine theoretische Analyse der menschlichen Orientierung durchgeführt, gefolgt von einer Konzeption und Implementierung eines Software-Prototyps, der mittels einer Eyetracking-Studie empirisch evaluiert wurde.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine Analyse der Anforderungen, einen Entwurf der technischen Systemarchitektur und eine detaillierte Auswertung der durchgeführten Evaluationstests.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär über die Begriffe Fußgänger-Navigation, Landmarken, mentale Karte, Software-Ergonomie und Benutzerfreundlichkeit definieren.
Warum wurde CityGML für das Gebäudemodell gewählt?
CityGML wurde gewählt, da es ein standardisiertes, semantisches Datenformat ist, das eine präzise Darstellung von Innenräumen und Objekten für hohe Genauigkeitsanforderungen bietet.
Welche Erkenntnis ergab der Evaluationstest?
Der Test bestätigte, dass die Einbindung von Landmarken die Orientierung wesentlich erleichtert und die Darstellung solcher Landmarken als Icons von Benutzern gut akzeptiert wird.
Warum ist das GPS für die Fußgänger-Navigation oft ungeeignet?
GPS ist für Fußgänger, insbesondere im Indoor-Bereich oder in dicht bebauten Gebieten, häufig zu ungenau, da es keine kleinteiligen Informationen über Wege, Eingänge oder individuelle Landmarken bietet.
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- Alewtina Schumann (Author), 2008, Ein einfach benutzbares mobiles Navigationssystem für Fußgänger, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/119630
