Making 21st Century Maps Legible - Methods for Measuring and Improving the Legibility and Usability of Real-Time Maps

Abstract

The research presented in this thesis has focused on methods for improving the legibility and usability of maps in real-time map services. The aim has been threefold: to create methods to increase the cartographic quality of maps in map services, to develop methods to measure the legibility, as perceived by the user, and to evaluate the quality of maps.

Map services are becoming increasingly common. This is a result of improved technology and an increasing number of ideas and requests for map applications. Some examples of map applications are: positioning services, navigation services and services for searching, viewing and downloading geospatial information. However, it is a challenge to produce good maps without the input of a cartographer. Therefore, in order to increase the cartographic quality in map services, we need to improve the automatic methods. In this thesis, a framework consisting of appropriate methods, which need to be established, are presented. The methods are divided into five categories: semantic, conflation, generalization, label placement and symbolization methods. This thesis presents studies of the last four categories.

Conflation is required for map services that display related information from several sources to avoid inconsistencies. In the work presented in this thesis, conflation methods have been developed in order to integrate routes into topographic maps. The datasets have been merged into one in order to improve the quality of the representation of objects and to resolve geometric inconsistencies.

Generalization methods are performed in order to reduce or avoid clutter. In order to guide generalization and achieve legible maps for real-time map services, we need analytical descriptions, or constraints, that describe the legibility of maps. In the work presented in this thesis, map legibility measures have been divided into four types: amount of information, spatial distribution, object complexity and graphical resolution. A number of measures of each category, and methods for describing synthesis of measures, have been evaluated. The results showed that legibility measures and syntheses of these can provide valuable help in describing map legibility.

Label placement methods concerns text and icons. In the work presented in this thesis a method for performing icon placement in real-time has been developed. With this method, icons are placed in positions where they obscure as little map information as possible. Good label placement like this aids the map reader in interpreting information provided by the map.

Symbolization methods are essential to ensure good representation of geographic data from different sources. In the work presented in this thesis different symbolizations have been evaluated in order to find the most appropriate type to use for maps in map services. Map services require symbolization methods that can provide appropriate colours and good contrast between symbols from different datasets in real-time. The correct use of symbology allows visual hierarchies to be created, more detailed geometric information to be discerned and different object types to be discriminated.

The work presented in this thesis has been performed with the overall aim to increase the usability of the maps in map services. A number of different user tests have been performed in order to evaluate the legibility and usability of maps. Usability focuses on the user rather than the product, arguing that not only is it important that the product itself functions well, but it must function well in its interaction with the user. In order to achieve this, a user-centred approach is invaluable, also concerning the design and development of maps and map services.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Populariteten av karttjänster, t.ex. på Internet, ökar ständigt. Detta beror till stor del på en hela tiden förbättrad teknik och ett ökande antal idéer för kartapplikationer. Exempel på kartapplikationer är: positioneringstjänster, navigationstjänster, och tjänster för att söka efter, titta på och ladda ner geografiska data och kartor. Kartorna i dessa tjänster skapas ofta i realtid, d.v.s. på förfrågan av avvändaren. Tyvärr har tekniken hittills inte gjort det möjligt att ge dessa kartor samma höga kartografiska kvalitet som tidigare papperskartor har haft. Detta beror på att användaren själv väljer vilken data som ska ingå i kartan, samtidigt som det inte längre finns en kartograf som granskar den färdiga kartan.

Forskningen som presenteras i denna avhandling har syftat till att utveckla metoder för att förbättra läsbarheten, och därmed användbarheten, av kartor i karttjänster. Syftet har varit tredelat: att utveckla metoder för att öka den kartografiska kvaliteten på kartor i karttjänster, att utveckla metoder för att mäta läsbarheten för kartorna, och att utvärdera deras kvalitet. Ett ramverk bestående av lämpliga metoder för att säkerställa en kartografisk kvalitet föreslås också. Ramverket består av fem kategorier av metoder: semantiska metoder, sammanslagningsmetoder, generalisering, text- och ikonsättning, och symboliseringsmetoder. Avhandlingen presenterar studier för till de sista fyra kategorierna.

Sammanslagningsmetoder används för att slå samman olika dataset för att få fram den bästa representationen och innehållet av dem, i ett lager. I det forskningsarbete som presenteras i avhandlingen har sammanslagnings-metoder utvecklats för att integrera rutter med annan kartdata. Genom att slå samman dem förbättrar man kvaliteten och undviker tvetydigheter som annars kan leda till svårigheter att tolka kartan.

Generaliseringsmetoder har traditionellt använts för att förenkla och förtydliga informationen i kartor. För karttjänster måste även detta göras i realtid. Vi behöver därför ha mått som beskriver läsbarheten i kartan. Dessa kan då leda generaliseringsprocessen och se till att den färdiga kartan är läsbar. I forskningsarbetet som presenteras i avhandlingen har ett antal läsbarhetsmått utvecklats och utvärderats. Måtten beskriver: mängden information i kartan, hur kartobjekten är distribuerade i kartan, hur komplexa de enskilda kartobjekten är, och hur de symboliseras. Resultaten av studierna visade att måtten, liksom sammanslagningar av dem, kan användas för att beskriva läsbarheten i en karta.

Text- och ikonsättningsmetoder används för att se till att texter och ikoner hamnar på lämpliga platser i kartan, och att överlapp förhindras. I det forskningsarbete som presenteras i avhandlingen har en ikonsättningsmetod som fungerar i realtid utvecklats. Med denna metod är det möjligt att placera texter och ikoner där de stör övrig kartinformation så lite som möjligt. Genom att placera texter och ikoner på detta sätt hjälps kartläsaren att tolka informationen i kartan.

Symboliseringsmetoder är också viktiga för att se till att data som kommer från olika ställen ändå presenteras bra tillsammans. I det forskningsarbete som presenteras i avhandlingen har olika symboliseringar utvärderats för att hitta den som är mest lämplig att använda.

Forskningsarbetet som presenteras i avhandlingen har utförts med det övergripande målet att öka användbarheten av kartor i karttjänster. Ett antal olika användartester har genomförts för att utvärdera denna användbarhet och kartornas läsbarhet. Användbarhet fokuserar på användaren snarare än produkten, och gör gällande att det inte bara är viktigt att produkten i sig fungerar på ett bra sätt, den måste dessutom fungera bra i sitt samspel med användaren. För att uppnå detta är ett förhållningssätt som sätter användaren i centrum ovärderligt, även då det gäller utformning och utveckling av kartor och karttjänster.

• author: Stigmar, Hanna
• supervisor: Lars Harrie
• opponent: Prof. Weibel, Robert, Department of Geography, University of Zurich, Switzerland
• organization: Real Estate Science
• publishing date: 2010
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Civil Engineering
• pages: 281 pages
• defense location: Room E:1406, E-building, Ole Römers väg 3
• defense date: 2010-11-23 10:15:00
• ISBN: ISBN 978-91-7473-039-5
• language: English
• LU publication?: yes
• id: eec78967-e7da-4e67-a92a-d86696870f6c (old id 1702178)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:04:24
• date last changed: 2018-11-21 20:56:34