Advanced user interfaces for spatial information

Abstract

For 6000 years, humans have used maps to navigate through space and complete other spatial tasks. These depictions of the Earth or other phenomenon (e.g the Moon and cognitive maps) as a set of symbols and at a scale, whose representative fraction was less than 1:1, were created by humans to support daily activities. For nearly all of these 6000 years, maps were drawn or printed on a piece of paper or on material like stone or papyrus. In the 1960s, the digital map arrived. At the beginning of the digital map revolution, the desktop terminal had an effective monopoly on the display and interaction with digital maps. Recently, devices spanning the entirety of Mark Weiser's ubiquitous computing spectrum { from tiny cell phones to enormous wall-sized displays { are beginning to be used for digital mapping activities. However, as this transition has occurred, it has become obvious that the map user interfaces implemented on desktop computers fail to function in these new ubiquitous computing contexts. In this PhD thesis, we investigate new user interfaces that allow intuitive interaction with digital spatial information on a wide range of ubiquitous computing devices. We identify user interfaces (UI) problems, design and build innovative new UIs, and test whether these new UIs contributed solutions to the problems. All different sizes of devices are considered, from mobile augmented reality interfaces to mobile projection interfaces to largescale interactive multi-touch surfaces. New ndings about how people interact with analogue spatial information in combination with digital spatial information are derived. All interfaces follow the core design principle of simple is fun. Digital spatial information will play an increasingly larger and larger role in many of our day-to-day and longer-term decisions. Therefore, good user interfaces are needed to interact with this information.

Seit über 6000 Jahren benutzen Menschen Karten um sich zu orientieren. Diese Darstellungen der Erde oder anderer Phänome (z. B. die Darstellung des Mondes oder kognitive Karten) als eine Zusammenstellung von Symbolen und mit einem Maßstab von weniger als 1:1, wurden von Menschen geschaffen, um tägliche Aktivitäten zu unterstützen. Fast die gesamten 6000 Jahre bestanden Karten aus Papier, Papyrus oder Stein. Ab den 1960ziger hatten digitale Karten ihren Anfang. Am Begin der "digitalen Revolution" wurden diese allein auf Desktop- Computer dargestellt. Der Technologie Trend "Ubiquitous Computing", von Mark Weiser in den 1990zigern skizziert, und die damit verbundene Miniaturisierung von Computertechnologie erlaubt es heute, Nutzern eine Vielzahl von oft unterschiedlich großen Geräten für die Kartendarstellung bereitzustellen. An diesem Wendepunkt ist es offensichtlich, dass die Benutzerschnittstellen von Desktop Computern nicht auf diesen neuen Gerätenklassen übertragen werden können. In dieser Doktorarbeit werden neue Benutzerschnittstellen für diese Geräteklassen betrachtet, die es erlauben intuitive mit räumlichen Daten zu interagieren. Es werden Probleme der heutigen Benutzerschnittstellen aufgezeigt, neue und innovative Benutzerschnittstellen gestaltet und entwickelt. Es wird getestet ob diese die Probleme beheben können. Dabei werden Benutzerschnittstellen für alle Gerätegrößen betrachtet, angefangen von mobilen Augmented Reality Benutzerschnittstellen über mobile Projektion Benutzerschnittstellen, zu großen und interaktiven multi-touch Oberflächen. Alle vorgestellten Benutzerschnittstellen folgen der Grundidee "simple is fun".