Analysing landmarks in nature and elements of geospatial images to support wayfinding

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorSarjakoski, Tiina, Prof., Finnish Geodetic Institute, Department of Geoinformatics and Cartography, Finland
dc.contributor.authorKettunen, Pyry
dc.contributor.departmentMaankäyttötieteiden laitosfi
dc.contributor.departmentDepartment of Real Estate, Planning and Geoinformaticsen
dc.contributor.labFinnish Geodetic Institute, Department of Geoinformatics and Cartography, Finlanden
dc.contributor.labGeodeettinen laitos, Geoinformatiikan ja kartografian osastofi
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Engineeringen
dc.contributor.supervisorVirrantaus, Kirsi, Prof., Aalto University, Department of Real Estate, Planning and Geoinformatics, Finland
dc.date.accessioned2014-09-25T09:00:11Z
dc.date.available2014-09-25T09:00:11Z
dc.date.dateaccepted2014-08-06
dc.date.issued2014
dc.description.abstractThis dissertation applies the research and methods of spatial cognition in order to contribute to the development of wayfinding support in geospatial applications. The design and development of geospatial applications, such as interactive maps and mobile navigation applications, has been typically founded on the expertise of surveying, cartography and geoinformatics. This has often led to relatively complex expert tools that many users find difficult to use. The research of spatial cognition can provide elementary understanding about human thinking in the use situations of these applications and supplement the knowledge gained using the usability research. Perception of landmarks along routes in nature was studied in season and time-of-day studies with participants who walked nature trails in summer, winter, day and night while thinking aloud about the surroundings. The recall of the route was measured afterwards using sketch-map drawing and photo recognition tasks. The think-aloud protocols were analysed using classification of propositions and natural language processing. The importance of landmarks for the human route perception in nature was confirmed. "Structures", "Passages" and "Waters" were the most perceived landmark groups. Season and time-of-day significantly affected landmark perception and, based on the results, the adaptivity of geospatial applications in the studied conditions can be improved. The transfer of the empirically acquired knowledge of the landmark perception to geoinformatics was illustrated with a formal landmark ontology for hiking in nature. The measures of landmark recall were found unexpectedly similar in all the studied conditions. The similarity was explained by the salience of landmarks in nature and the structure of route-like sketch maps but also by the participants' conceptions on what should be drawn on maps. "Passages" and "Structures" were the most-often drawn landmark groups on the sketch maps. Support of geospatial images for wayfinding was evaluated using a literature-based evaluation framework. Visualisation of elevation was experimented with by rendering a 3D map, a derivative of which was compared to 2D elevation visualisations in an eye-tracking study. Vertical elements and elevation were found to be central wayfinding elements in geo-images and the aerial oblique vantage point the most effective image parameter for transferring spatial knowledge. The rendered 3D map was evaluated as cognitively demanding to look at but, however, showed potential in representing the terrain relief. The dissertation also considers challenges in the application of the methods of spatial cognition research and identifies directions for future studies.en
dc.description.abstractTämä väitöskirja hyödyntää spatiaalisen kognition tutkimusta ja menetelmiä tavoitteena vaikuttaa geospatiaalisten sovellusten kehittämiseen reitinkulun tukemisen osalta. Geospatiaalisten sovellusten, kuten vuorovaikutteisten karttojen ja mobiilien navigointisovellusten, suunnittelu ja kehittäminen on tyypillisesti pohjautunut syvälliseen maanmittauksen, kartografian ja geoinformatiikan asiantuntijuuteen. Tämä on usein johtanut monimutkaisiin sovelluksiin, jotka monet kokevat vaikeiksi käyttää. Spatiaalisen kognition tutkimus voi tarjota tietoa ihmisen spatiaalisesta ajattelusta sovellusten käyttötilanteissa ja täydentää käytettävyystutkimuksilla saavutettua tietämystä. Maamerkkien havaitsemista luonnossa tutkittiin eri vuoden- ja vuorokaudenaikoina. Koehenkilöt kävelivät luontoreitit kesällä, talvella, päivällä ja yöllä ajatellen ääneen ympäristön maamerkeistä. Maamerkkien muistamista tutkittiin karttaluonnoksin ja valokuvantunnistuksella. Ääneenajattelu analysoitiin ilmaisujen luokittelulla ja luonnollisen kielen käsittelyllä. Maamerkit todettiin tärkeiksi reitin hahmottamiselle luonnossa. "Rakennukset", "kulkuväylät" ja "opasteet" olivat eniten havaitut maamerkkiryhmät. Vuodenajan ja vuorokaudenajan todettiin vaikuttavan maamerkkien hahmottamiseen. Tulosten perusteella voidaan parantaa geospatiaalisten sovellusten mukautuvuutta tutkituissa olosuhteissa. Saavutettua kokeellista tutkimustietoa voidaan hyödyntää geoinformatiikan sovelluksissa käyttäen luotua formaalia maamerkkiontologiaa. Maamerkkien muistaminen oli vastoin odotuksia hyvin samankaltaista tutkittujen olosuhteiden kesken. Samankaltaisuus selittyi maamerkkien havaittavuudella luonnossa ja karttaluonnosten reittikeskeisyydellä, mutta myös koehenkilöiden käsityksellä kohteista, jotka on tarpeen piirtää kartalle. "Kulkuväylät" ja "rakennukset" olivat karttaluonnosten piirretyimmät maamerkkiryhmät. Geospatiaalisten kuvien tukea reitinkululle tutkittiin käyttäen kirjallisuuteen perustuvaa arviointikehystä. Korkeuden esittämistä tutkittiin koostamalla kokeellinen 3D-kartta, josta johdettua karttaa verrattiin silmänliiketutkimuksessa kaksiulotteisiin korkeudenesitystapoihin. Tutkimukset vahvistivat geokuvien korkeusesityksen ja pystysuorien kohteiden tärkeyden reitinkulun tukemisessa. Yläviisto katselukulma havaittiin yhdeksi tehokkaimmista kuvaparametreista spatiaalisen tiedon välittämisessä. Koostettu 3D-kartta osoittautui kognitiivisesti kuormittavaksi lukea, mutta ilmensi kehitysmahdollisuuksia maaston korkeuserojen esittämisessä. Väitöskirja käsittelee myös haasteita spatiaalisen kognition tutkimusmenetelmien soveltamisessa ja esittää tulevaisuuden tutkimusaiheita.fi
dc.format.extent136 + app. 145
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.isbn978-951-711-312-0 (electronic)
dc.identifier.isbn978-951-711-311-3 (printed)
dc.identifier.issn0085-6932 (printed)
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14049
dc.identifier.urnURN:ISBN:978-951-711-312-0
dc.language.isoenen
dc.programme.majorGeoinformaticsen
dc.programme.mcodeM3002
dc.publisherFinnish Geodetic Instituteen
dc.publisherGeodeettinen laitosfi
dc.relation.haspart[Publication 1]: Kettunen P., Putto K., Gyselinck V., Krause C. M. and L. T. Sarjakoski, 2014. Perception and recall of landmarks by day and night along a route in nature. In: Vondrakova A., Brus J., Voženilek V. (eds.) CARTOCON 2014. Modern trends in Cartography. Lecture Notes in Geoinformation and Cartography. Springer, Cham, Switzerlanden
dc.relation.haspart[Publication 2]: Kettunen P., Irvankoski K., Krause C. M. and L. T. Sarjakoski, 2013. Landmarks in nature to support wayfinding: effects of seasons and experimental methods. Cognitive Processing 14(3): 245–253. DOI:10.1007/s10339-013-0538-4en
dc.relation.haspart[Publication 3]: Sarjakoski L. T., Kettunen P., Flink H.-M., Laakso M., Ronneberg M. and T. Sarjakoski, 2012. Analysis of Verbal Route Descriptions and Landmarks for Hiking. Personal and Ubiquitous Computing 16(8): 1001–1011. DOI:10.1007/s00779-011-0460-7en
dc.relation.haspart[Publication 4]: Sarjakoski L. T., Kettunen P., Flink H.-M., Laakso M., Ronneberg M., Stigmar H. and T. Sarjakoski, 2013. Landmarks and a hiking ontology to support wayfinding in a national park during different seasons. In: Raubal M., Frank A. U. and D. M. Mark (eds.) Cognitive and Linguistic Aspects of Geographic Space. Lecture Notes in Geoinformation and Cartography. Springer, Berlin, Germany, pp. 99–119. DOI:10.1007/978-3-642-34359-9_6en
dc.relation.haspart[Publication 5]: Kettunen P., Irvankoski K., Krause C. M., Sarjakoski T. and L. T. Sarjakoski, 2012. Geospatial images in the acquisition of spatial knowledge for wayfinding. Journal of Spatial Information Science 5: 75–106. DOI:10.5311/JOSIS.2012.5.85en
dc.relation.haspart[Publication 6]: Kettunen P., Sarjakoski T., Sarjakoski L. T. and J. Oksanen, 2009. Cartographic Portrayal of Terrain in Oblique Parallel Projection. In: Proc. of the 24th International Cartographic Conference. Nov 15–21, Santiago, Chileen
dc.relation.haspart[Publication 7]: Putto K., Kettunen P., Torniainen J., Krause C. M. and L. T. Sarjakoski, 2014. Effects of cartographic elevation visualizations and mapreading tasks on eye movements. The Cartographic Journal 51(3): 225–236. DOI:10.1179/1743277414Y.0000000087en
dc.relation.ispartofseriesSuomen Geodeettisen laitoksen julkaisujafi
dc.relation.ispartofseriesN:o 155
dc.subject.keywordwayfindingen
dc.subject.keywordlandmarken
dc.subject.keywordspatial knowledgeen
dc.subject.keywordrouteen
dc.subject.keywordnatureen
dc.subject.keywordgeospatial imageen
dc.subject.keywordelevationen
dc.subject.keywordeye trackingen
dc.subject.keywordreitinkulkufi
dc.subject.keywordmaamerkkifi
dc.subject.keywordspatiaalinen tietofi
dc.subject.keywordreittifi
dc.subject.keywordluontofi
dc.subject.keywordgeospatiaalinen kuvafi
dc.subject.keywordkorkeusfi
dc.subject.keywordsilmänliikkeetfi
dc.subject.otherGeoinformaticsen
dc.subject.otherGraphic designen
dc.subject.otherLinguisticsen
dc.subject.otherPsychologyen
dc.titleAnalysing landmarks in nature and elements of geospatial images to support wayfindingen
dc.titleLuonnon maamerkkien ja geospatiaalisten kuvien analyysi reitinkulun tukemiseksifi
dc.typeG5 Artikkeliväitöskirjafi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotDoctoral dissertation (article-based)en
dc.type.ontasotVäitöskirja (artikkeli)fi
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_64300
Files
Original bundle
Now showing 1 - 8 of 8
No Thumbnail Available
Name:
isbn9789517113120.pdf
Size:
32.62 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
article1.pdf
Size:
738.98 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
accepted author manuscript / post-print version
No Thumbnail Available
Name:
article2.pdf
Size:
493.42 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
publishers version
No Thumbnail Available
Name:
article3.pdf
Size:
959.22 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
publishers version
No Thumbnail Available
Name:
article4.pdf
Size:
691.5 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
publishers version
No Thumbnail Available
Name:
article5.pdf
Size:
6.39 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
publishers version
No Thumbnail Available
Name:
article6.pdf
Size:
1.01 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
publishers version
No Thumbnail Available
Name:
article7.pdf
Size:
1.4 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
submitted/preprint version