Hierarchische Informations- und Lernräume und ihre Visualisierung

Über die Vor- und Nachteile ausgewählter Arten


Seminararbeit, 2018
7 Seiten, Note: 2.0

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Grundlagen
2.1 Informations- und Lernraume
2.2 Aufgaben und Probleme
2.3 Ziel der Visualisierung

3 Arten von hierarchischen Visualisierungen
3.1 TreeMap
3.2 Sunburst
3.3 Rings
3.4 Space-optimized Tree

4 Vergleich der verschiedenen Arten
4.1 Knotenstruktur
4.2 Platzausnutzung
4.3 Tiefe der Hierarchie

5 Fazit und Ausblick

Literatur

Abkiirzungen

1. Einleitung

Die vorliegende Arbeit thematisiert vier verschiede- ne Visualisierungsarten, welche dazu dienen den Nut- zern eine Struktur in verschiedenen Themengebieten auf- zuweisen. Visualisierung im Allgemeinen behandelt ab- strakte Sachverhalte mit optischen Mitteln. Beispielswei- se werden durch solche Darstellungen die Hierarchien der Ressourcen bildlich zur Verfugung gestellt, um dem Betrachter einen besseren Einblick zu verschaffen, die Analyse der Struktur zu vereinfachen, sowie deren Zu- sammenhange zu verdeutlichen. Zugrunde gelegt werden TreeMaps, Sunburst, Ring und Space-Optimized Tree. Der Grund fur die Auswahl der Visualisierungsarten liegt in der Eignung fur groBe hierarchische Ressourcen. Ausge- schlossen ist hierbei das Sunburst Layout, das vor allem fur den effizienteren Vergleich dient, um die Vor- und Nachteile besser hervorzuheben. Der erste Teil widmet sich den Aufgaben und Problemen und andererseits den allgemeinen Zielen der Visualisierung. Im Fokus des drit- ten Kapitels stehen anschlieBend die vier Visualisierungs­arten. Hierbei werden je Visualisierungsart allgemeine Informationen dargelegt, die schlieBlich mit Beispielen unterstutzt werden. AbschlieBend wird im letzten Punkt auf die Vor- und Nachteile eingegangen, welche dazu dienen, Gemeinsamkeiten aber auch Unterschiede der verschiedenen Arten aufzuzeigen und dem Nutzer eine Ubersicht uber die Visualisierungsart zu verleihen. Im Fol- genden werden die Visualisierungsarten gegenubergestellt und anhand folgender drei wichtiger Merkmale vergli- chen. Zunachst werden die Knotenstrukturen der Visua- lisierungsarten miteinander verglichen. Im weiteren Ver- lauf wird die Platzausnutzung analysiert. Als letztes wer- den die Tiefen der Hierarchien miteinander verglichen. Mittels der Gegeniiberstellung wird eine ubersichtliche Abgrenzung der einzelnen Visualisierungarten angestrebt. Ein Fazit und ein Ausblick schlieBen letztendlich diese wissenschaftliche Arbeit ab.

2. Grundlagen

Im Folgenden werden die Grundlagen erlautert, die fur das Verstandnis dieser wissenschaftlichen Arbeit dienen.

2.1. Informations- und Lernraume

Digitale Resourcen sind Inhalte, die digital vorliegen und miteinander verknupft sind. Solche Resourcen sind Texte, Audio, Bilder oder Videos und stammen z.B. von sozialen Medien, Blogs oder von Lehrbuchern. Klieman- nel beschreibt auBerdem den Resourcenraum, der aus mehreren Ressourcen entsteht, die in Verbindung zueinan- der stehen und gegebenenfalls auf verschiedene Quellen beruhen [4].

Metainformationen sind Eigenschaften, die das Objekt beschreiben. Bei einem Lehrbuch ist es beispielsweise der Autor, der Titel oder das Erscheinungsjahr [4]. Mit Hilfe dieser Daten ist es moglich die Sammlung mehrere Ressourcen zu strukturieren.

Kliemannel postuliert, dass bei steigender Menge der digitalen Ressourcen, die Dichte der Daten zunehmnen und es somit zu einer Informatiotsuberflutung fuhrt .

2.2. Aufgaben und Probleme

In den letzten Jahren hat die Menge der digitalen Res­sourcen zugenommen und wird in der Zukunft weiterhin steigen. Das Internet beinhaltet eine riesige Sammlung an frei zuganglichen Daten. Es entstehen immer weitere Quellen, die diese Ansammlung kontinuierlich wachsen lassen. Der Grund dafur ist die Digitalisierung, welche zur starken Ausbreitung des Internets fuhrt. Das Problem hierbei ist die Ubersichtlichkeit der Datenmengen bei- zubehalten. Umso mehr Daten es gibt, die miteinander verknupft sind, desto schwieriger wird es, die Zusam- menhange nachzuvollziehen und zu verstehen. Hadlak [2] beschreibt, dass bei funftausend Knoten, die Struktur, der Sammlungen nicht mehr zu erkennen ist und somit die Hierarchie der Ressourcen nicht eindeutig identifizier- bar ist. Um Ressourcenraume zu visualisieren, werden Metainformationen benotigt. Diese Informationen liegen meist in verschiedenen Arten vor, die zur Folge haben, dass die Daten an Komplexitat gewinnen und es zu einer Informationsuberflutung kommt [4].

2.3. Ziel der Visualisierung

Das Ziel der Visualisierung ist es Daten, Modelle oder Konzepte wiederzugeben, um dem Nutzer die Analyse, die Kommunikation und das Verstandnis zu vereinfachen

[7] . Die Representation gibt dem Nutzer die Moglichkeit, die visualisierten Daten im Vergleich zu den nicht vi- sualisierten einfacher wahrzunehmen und zu analysieren. Ebenso wird durch die Darstellung die Hierarchie der Ressourcen besser erkannt. Somit wird dem Nutzer das Erkennen der Zusammenhange vereinfacht. AuBerdem be- steht die Moglichkeit die Visualisierungen mit anderen Reprasentationen zu vergleichen, um neue Erkenntnisse zu erhalten.

Es gibt viele Arten der Visualisierung, um dieses Problem der Informationsuberflutung zu losen und die bereits hierarchisch strukturierten Ressourcen zu veran- schaulichen. Jedoch ist das Problem, dass bei steigender Menge an Ressourcen, die Darstellung unubersichtlich und komplex wird.

3. Arten von hierarchischen Visualisierungen

Um bereits hierarchisch strukturierte Informations- und Lernraume zu visualisieren, gibt es beispielsweise die Visualisierungsarten: Treemaps, Sunburst, Rings und Spaced-optimezd Tree auf die im Folgenden naher einge- gangen wird.

3.1. TreeMap

Im Folgenden wird die Visualisierungsart Treemap naher erklart.

Allgmeines. Eines der beliebtesten und altesten Visua- lisierungsarten ist die Treemap. Dies kann man daran erkennen, dass in vielen wissenschaftlichen Arbeiten [2], [3], [4], und [8] darauf eingegangen wird.

Johnson und Shneidermann [3] stellen die TreeMap vor und sagen, dass der ganze Raum fur den vorgesehenen Austellungsraum abgedeckt wird. AuBerdem ermoglichen interaktive Steuerungen dem Nutzer, sowohl strukturelle als auch inhaltliche Informationen zu bestimmen. Des Weiteren wird in [8] beschrieben, dass zur Darstellung der Baumstruktur TreeMaps den Anzeigebereich in eine Sammlung von rechteckigen Rahmen teilen.

AuBerdem erlautern Johnson und Shneidermann, dass hierarchische Informationsstrukturen zwei verschiedene Arten von Informationen enthalten:

- strukturelle (Organisations-) Information, die mit der Hierarchie verbunden sind und
- inhaltliche Informationen, die mit jedem Knoten verbunden sind.

Die TreeMap ermdglicht die Abbildung der Struktur als auch den Inhalt der Hierarchie. Ebenso machen die Au- toren, die Aussage, dass dieser Ansatz sich am besten fur Hierarchien eignet, in denen der Inhalt der Knoten und die Hierarchiestruktur von wichtiger Bedeutung sind. Die mit den internen Knoten verbundenen Inhaltsinformationen werden weitgehend von deren Kinderknoten abgeleitet [3].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1. Modell einer TreeMap

Beispiel. Steffen Hadlak beschreibt [2] die TreeMap an- hand des Beispiels in Abbildung 1. Die gesamte Flache der Visualisierung wird dem Wurzelknoten zugeordnet. Anhand der GroBe der Seite, wird entschieden, ob das Dia- gramm vertikal oder horizontal zerlegt wird. Hier im Bei- spiel wird die TreeMap horizontal aufgeteilt. Des Weiteren gibt es fur die Zerlegung verschiedene Moglichkeiten. Bei Verzeichnisstrukturen bietet sich die DateigroBe an. Hierbei wird berechnet, wie viel Platz der Teilbaum pro- zentual gesehen vom Gesamtbaum einnimmt. Ferner wird beschrieben, dass groBtenteils als MaB fur die Zerlegung, die Anzahl der Knoten genommen werden.

In der Abbildung 1 wird die Zerlegungsart ’’Slice and Dice”verwendet. Hierbei wird horizontal begonnen (schwarze Linien), vertikal fortgefuhrt (blaue Linien) und erneut horizontal (hellblaue Linien) zerlegt.

In der Abbildung 2 kann man drei verschiedene Bei- spiele mit variierenden steigenden Knotenzahlen der Tree- map sehen, der den Unterschied bildet. Es ist deutlich zu erkennen, dass bei hoher Anzahl die U¨ bersicht der Struktur beeintr¨achtigt wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2. Beispiele aufsteigend nach Knoten

Vor- und Nachteile. Das Nutzen von TreeMaps zur Visualisierung von hierarchisch strukturierten Ressourcen eignet sich fur die maximale Platzausschopfung [3]. Mit Hilfe dieser Visualisierungsart ist es insbesondere moglich groBere Hierarchien ubersichtlich darzustellen.

Die maximale Platzausschopfung bringt jedoch mit sich, dass die Struktur des Wurzelbaumes nicht erkenn- bar ist. Das heiBt, dass nur die Blatter mit Hilfe dieser Visualisierungsart abgebildet werden konnen. Folglich ist die Knotenanzahl nur bedingt abschatzbar.

Bei der Verwendung von TreeMaps muss beracksichtigt werden, dass beim Nutzen maximaler Platzausschopfung wichtige Strukturinformation verloren geht [2].

3.2. Sunburst

Im weiteren Fortgang werden Informationen zu dem Sunburst Diagramm gegeben.

Allgmeines. Neben der TreeMap gibt es die radiale, raumfullende Sunburst Visualisierungsart, die in den wis- senschaftlichen Arbeiten [1], [10], [13] und [2] naher erlautert wird. Stasko beschreibt dieses Verfahren als ein neu entiwickeltes Verfahren [10].

Im Sunburst werden die Knoten als Kreisabschnitte ausgegeben [2]. Im Zentrum des Layouts befindet sich der Wurzelnknoten. Die Zerlegung des ersten Kreises folgt anhand der Anzahl der Knoten aus den jeweiligen Teilbaumen. Auf diese Weise entstehen mehrere Kreis- schnitte mit unterschiedlichen Winkeln.

Da die Darstellung aus gefullten Flachen besteht, wird dem Nutzer das Abschatzen der GroBenverhaltnisse, der dazugehorigen Teilbaume untereinander, erleichtert [2].

Im Beispiel Abschnitt wird eine andere Ansicht des Sunburst Diagrammes naher vorgestellt. Der sogenannte InterRing. Hierbei gibt es Interaktionsmoglichkeiten um eine Detailansicht zu gewinnen um somit Beziehungen besser zu erkennen.

AuBerdem wird durch die Labels, die nicht angezeigt wer­den, die Komplexitat der Ansicht verringert. Smith, Haves und Myers beschreiben auBerdem die Anwendungen, die ein Chart haben muss, um hierarchisch strukturierte Res­sourcen zu visualisieren [9]. Hierbei werden folgende drei Anwendungsfalle genannt:

- Genauigkeit - die Ebenen anzeigen ohne die hier- archische Struktur zu verzerren
- Granularitat - in der Visualisierung interagieren, um die Hierarchie zu erkunden
- Zuganglichkeit - die verschiedene Ebenen errei- chen

Aufgrund dieser drei Falle entscheiden sich die Autoren fiir die Sunburst Visualisierung.

Des Weiteren gibt es eine Erweiterung der Interaktion fiir die Visualisierungsart. Diese nennt sich wie bereits schon erwahnt: InterRing. Es ist moglich die jeweiligen Teilbaume zu verzerren, um die Visualisierung groBer und detaillierter zu betrachten [13]. In der folgenden Abbil­dung kann man die verschiedenen Verzerrungen erkennen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4. Techniken zur Verzerrung beim InterRing

Durch die Verzerrung der Ansicht wird dem Nutzer ermoglicht die jeweiligen Hierarchien zu vergroBern und dadurch die Informationen effizienter und ubersichtlicher zu lesen.

Beispiel. In der Abbildung 3 ist eine Top-Level Ansicht eines Sunburst Charts dargestellt ohne die hierarchische Struktur zu verstecken und zu verzerren. Die einzel- nen Halbkreise stellen einen neuen Teilbaum dar. Die Teilbaume werden von innen nach auBen in den jeweiligen Stufen abgebildet. Umso tiefer die hierarchische Struktur geht, desto groBer wird der Durchmesser des Kreises.

Anhand der unterschiedlichen Farben in den jeweili- gen Ebenen wird dem Nutzer die Lesbarkeit vereinfacht.

Vor- und Nachteile. Trotz der Erweiterung mit dem InterRing, bleiben die Vor- und Nachteile der Visualisie- rungsart gleich. Die Visualisierung anhand von Sunburst ermoglicht eine klare definierte und abgegrenzte Struktur, welche die Tiefe der Hierarchie sehr gut ablesen lasst. AuBerdem bietet die Darstellung dem Nutzer eine Detail- ansicht der einzelnen Teilbaume [2].

[...]

Ende der Leseprobe aus 7 Seiten

Details

Titel
Hierarchische Informations- und Lernräume und ihre Visualisierung
Untertitel
Über die Vor- und Nachteile ausgewählter Arten
Hochschule
Hochschule Mannheim
Note
2.0
Autor
Jahr
2018
Seiten
7
Katalognummer
V458118
ISBN (eBook)
9783668898486
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Charts, Diagramm, Visualisierung
Arbeit zitieren
Hamza Polat (Autor), 2018, Hierarchische Informations- und Lernräume und ihre Visualisierung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/458118

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