Interaction and visualization methods in teaching spatial algorithms and analyzing spatial data

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Virrantaus, Kirsi, Professor
dc.contributor.author Nikander, Jussi
dc.date.accessioned 2012-11-20T09:30:05Z
dc.date.available 2012-11-20T09:30:05Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.isbn 978-952-60-4827-7 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-4826-0 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/6083
dc.description.abstract This thesis investigates the benefits of using interactive techniques and visualization in GIS. The thesis consists of two studies: in the first study the topic is teaching spatial data algorithms, and in the second performing spatial analysis. In the first study, the main research question was how software visualization can be used to help geoinformatics students learn spatial data structures and algorithms. In order to test this question, the TRAKLA2 learning environment for data structures and algorithms was expanded to include spatial data algorithms. Using the system, the students practice how spatial algorithms and data structures work by simulating the modifications an algorithm does to a data structure. The system has been used in an actual spatial data algorithms course, and its effect on the students' learning results has been evaluated using both quantitative and qualitative methods. Quantitative methods were used to compare the students' learning results in the system to their results in exams; qualitative methods were used for content analysis and analyzing student interviews using semi-structured interview method. The results gained indicate that visual learning environments can be used to help teaching spatial data algorithms. The topic of the second study is exploratory methods, their use in solving suitability problems, and the new information that can be gained by using them. In a suitability problem the goal is to categorize locations based on how well they fit the criteria for some activity. To test these questions a prototype for a flexible spatial analysis was implemented. The prototype is based on the ideas of exploratory analysis and visual analytics, and contains simple analysis tools. The developed system has been used to analyse the off-road mobility of vehicles using an armored personnel carrier as the example vehicle. The results have been evaluated by comparing them to an existing mobility model created by Finnish Defense Forces, and by expert evaluation of the analysis results. The results indicate that exploratory methods work just as well as traditional model-based approaches. en
dc.description.abstract Väitöskirja käsittelee vuorovaikutteisten menetelmien ja havainnollistamisen käyttöä geografisen datan käsittelyssä. Väitöskirja koostuu kahdesta tutkimuksesta, joista ensimmäisen aihe on sijaintitietorakenteiden opetus, ja toisen aihe paikkatietoanalyysi. Ensimmäisen tutkimuksen aihe oli ohjelmistojen havainnollistamisen käyttö auttaa sijaintitietorakenteiden ja -algoritmien opetuksessa. Kysymystä tutkittiin tuottamalla TRAKLA2 oppimisympäristöön sijaintitietorakenteita käsittelevä laajennus. Ympäristön avulla opiskelijat saattoivat harjoitella algoritmien toimintaa simuloimalla algoritmin tietorakenteeseen tuottamia muutoksia. Ympäristöä käytettiin opetuksessa ja sen vaikutus opiskelijoiden oppimistuloksiin arvioitiin sekä määrällisiä että laadullisia menetelmiä käyttäen. Määrällisenä menetelmänä oli opiskelijoiden oppimisympäristössä saamien tulosten tilastollinen vertaaminen heidän tenttituloksiinsa; laadullisena menetelmänä olivat sisältöanalyysi ja puolistrukturoidut haastattelut. Tutkimuksen mukaan vuorovaikutteisista oppimisympäristöistä on hyötyä sijaintitietorakenteiden opetuksen tukena. Toisessa tutkimuksessa aiheena oli tutkivan havainnollistamisen käyttö paikan soveltuvuusanalyysin tekemiseen. Tutkimuksessa toteutettiin ja testattiin analyysityökalun prototyyppi. Prototyyppi sisälsi vuorovaikutteisten havainnollistamismenetelmien lisäksi yksinkertaisia laskennallisen analyysin työkaluja. Prototyyppiä käytettiin ajoneuvojen maastoliikkuvuuden tutkimiseen, käyttäen esimerkkiajoneuvona panssaroitua miehistönkuljetusajoneuvoa. Tuloksia analysoitiin vertaamalla niitä puolustusvoimien olemassaolevaan maastoliikkuvuusmalliin, sekä käyttämällä asiantuntija-arvioita. Tutkimuksen mukaan tutkivan havainnollistamisen menetelmillä voidaan saada tuloksia, jotka ovat vertailukelpoisia perinteisen mallipohjaisen analyysin tuloksiin. fi
dc.format.extent 255
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 134/2012
dc.relation.haspart [Publication 1]: Jussi Nikander, Ari Korhonen, Eiri Valanto, and Kirsi Virrantaus. Visualization of Spatial Data Structures on Different Levels of Abstraction. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, Vol 178: the Proceedings of the Fourth Program Visualization Workshop (PVW 2006), pp. 89-99, July 2006.
dc.relation.haspart [Publication 2]: Jussi Nikander and Juha Helminen. Algorithm Visualization in Teaching Spatial Data Algorithms. In 11th International Conference Information Visualization IV2007, Zürich, Switzerland, July 2007.
dc.relation.haspart [Publication 3]: Jussi Nikander, Juha Helminen, and Ari Korhonen. Experiences on Using TRAKLA2 to Teach Spatial Data Algorithms. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, Vol 224: the Proceedings of the Fifth Program Visualization Workshop (PVW 2008), pp. 77-88, July 2008.
dc.relation.haspart [Publication 4]: Jussi Nikander, Juha Helminen, and Ari Korhonen. Algorithm Visualization System for Teaching Spatial Data Algorithms. Journal of Information Technology Education, vol 9, pp. 201-225, 2010.
dc.relation.haspart [Publication 5]: Jussi Nikander and Kirsi Virrantaus. A New Exploratory White Box Method for Spatial Data Analysis. In Cartography and Geoinformatics for Early Warning and Emergency Management: Towards Better Solutions, Prague, Czech Republic, January 2009.
dc.relation.haspart [Publication 6]: Jussi Nikander, Tanja Kantola, and Kirsi Virrantaus. Exploratory vs. Model-Based Mobility Analysis. Accepted for publication in Nordic Journal of Surveying and Real Estate Research, August 2012.
dc.subject.other Computer science en
dc.title Interaction and visualization methods in teaching spatial algorithms and analyzing spatial data en
dc.title Vuorovaikutus ja havainnollistaminen sijaintitietoalgoritmien opetuksessa ja paikkatiedon analyysissä fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Tietotekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Computer Science and Engineering en
dc.subject.keyword education en
dc.subject.keyword interaction en
dc.subject.keyword information visualization en
dc.subject.keyword software visualization en
dc.subject.keyword spatial analysis en
dc.subject.keyword spatial data en
dc.subject.keyword opetus fi
dc.subject.keyword vuorovaikutus fi
dc.subject.keyword tiedon havainnollistaminen fi
dc.subject.keyword ohjelmistojen havainnollistaminen fi
dc.subject.keyword paikkatieto fi
dc.subject.keyword paikkatietoanalyysi fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-4827-7
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Malmi, Lauri, Professor
dc.opn Robinson, Anthony, Dr., Pennsylvania State University, USA
dc.rev Schaffer, Clifford A., Professor, Virginia Tech., USA
dc.rev Dykes, Jason, Professor, City University London, UK
dc.date.defence 2012-11-09


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account