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Donnerstag, 23.03.2017
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Landkarten: Zoomen soll schöner werden

Neue Programmierung macht Ausschnittvergrößerungen von Karten übersichtlicher

Straßenkarten und Stadtpläne im Internet könnten bald noch schöner und nutzerfreundlicher sein. Informatiker der Universität Würzburg arbeiten Karten, deren Maßstab sich beim Ein- und Auszoomen nicht ruckartig, sondern gleitend verändert. Dabei bleibt der Überblick erhalten und die Nutzer könen sich besser orientieren.
Verzerrung beim Zoom-Out (links) und neue Technik ohne Verzerrung

Verzerrung beim Zoom-Out (links) und neue Technik ohne Verzerrung

Ein Tagesausflug mit der Bahn soll nach Bamberg führen. Zur Vorbereitung bietet sich im Internet ein Blick auf die Karten von Google oder Bing an. Wo ist in Bamberg der Bahnhof, in welche Richtung muss man zur Innenstadt laufen, wie kommt man zum Dom? Immer tiefer zoomt man sich in den Stadtplan hinein, entdeckt dies und das – und hat irgendwann den Bahnhof nicht mehr auf dem Schirm. Wo war der gleich noch mal?

„Wer im Internet die Zoomfunktion von Landkarten benutzt, bekommt nicht verschiedene Ansichten ein- und derselben Karte gezeigt, sondern immer wieder andere Karten, so dass sich die Darstellungen sprunghaft ändern“, erklärt Alexander Wolff vom Institut für Informatik der Uni Würzburg. Dadurch verlieren die Nutzer leicht die Orientierung. Wolff und sein Mitarbeiter Jan-Henrik Haunert wollen das ändern – durch Karten mit gleitendem Maßstab.

Einzelne Stellen aus Stadtplänen vergrößern


Gleitender Maßstab – dabei denken die Würzburger Informatiker unter anderem an interaktive Karten, auf denen sich einzelne Regionen vergrößert darstellen lassen. Beispiel: Ein Tourist will auf dem Internet-Stadtplan von Würzburg die Straßen genauer ansehen, die zur Löwenbrücke führen. Er markiert die Stelle und bekommt den gewünschten Bereich vergrößert präsentiert. Der restliche Kartenausschnitt, den er am Bildschirm sieht, wird weiterhin angezeigt, so dass der Gesamtüberblick über die Innenstadt erhalten bleibt.


Alexander Wolff (links) und Jan-Henrik Haunert tüfteln an neuen Algorithmen

Alexander Wolff (links) und Jan-Henrik Haunert tüfteln an neuen Algorithmen

Diese Art der Darstellung lässt sich am Computer schon seit Längerem realisieren, und zwar mit der so genannten Fischaugen-Technik. Jan-Henrik Haunert und Informatikstudent Leon Sering haben nun aber eine deutlich verbesserte Lösung erarbeitet. Denn bisher wird bei der Fischaugen-Technik der Rest der Karte stark verzerrt, wenn man eine bestimmte Region herauszoomt. Bei der Methode der Würzburger Informatiker fällt diese Verzerrung viel geringer aus – um rund 75 Prozent. Bei einer noch besseren Variante braucht der Computer nur halb so lange, um den Zoom-Vorgang zu berechnen: Dabei wird nur die direkte Umgebung der vergrößerten Region verzerrt. Und auch hier ist die Deformation immer noch um 65 Prozent geringer als bei der Fischaugen-Technik.

Rechenzeit muss noch kürzer werden


A propos Rechengeschwindigkeit: Mehrere Sekunden sind zurzeit nötig, um beispielsweise den Stadtplan von Würzburg mit einer gewünschten Ausschnittsvergrößerung neu zu berechnen. Das mag akzeptabel sein für jemanden, der einmalig eine Karte für einen Ausdruck erstellen will. Deutlich zu langsam ist das aber für Nutzer, die im Internet durch einen Stadtplan surfen – und natürlich für Echtzeit-Anwendungen in Navigationssystemen. Für Smartphones eignet sich die Technik bislang ebenfalls nicht: „Noch steht hinter ihr eine umfangreiche Konvexe Programmierung, die für Smartphones zu mächtig ist“, sagt Professor Wolff.

Das und mehr möchten die Informatiker in den kommenden drei Jahren in ihrem DFG-Projekt erreichen. Sie wollen auch weitere Effekte beseitigen, die den Nutzer interaktiver Landkarten verwirren – etwa, dass beim Zoomen in einem Stadtplan sich die Beschriftung und die Art der Darstellung ruckartig ändern. Dass zum Beispiel der Bahnhof, der zuerst als Punkt dargestellt ist, urplötzlich zu einem großen Gebilde aus Schienensträngen und Gebäuden wird.

„Dazu wollen wir Animationen gestalten, die fließende Übergänge zwischen einzelnen Karten und verschiedenen Maßstäben möglich machen“, sagt Jan Haunert. „Die Generalisierung der Daten ist dabei das Grundproblem.“ Generalisierung heißt in diesem Fall: Für die Animation muss eine detailreiche Karte mitsamt Beschriftung schrittweise vereinfacht werden. Am Ende sollte der Nutzer beim Zoomen den Eindruck bekommen, stufenlos in einer einzigen Karte hin und her zu gleiten statt von Karte zu Karte und von Maßstab zu Maßstab zu ruckeln. Die Planung eines Tagesausflugs nach Bamberg sollte dann wesentlich komfortabler sein. (IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 2011, DOI 10.1109/TVCG.2011.191)
(Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 15.02.2012 - NPO)
 
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