Förderung der Navigational Map-Reading Kompetenz – in der Realität oder in VR

Die Fähigkeit, sich zu orientieren und Karten zu lesen, ist grundlegend für eine erfolgreiche Navigation in unbekannten Umgebungen. Es ist bekannt, dass sich die Kartenlesekompetenz von Person zu Person stark unterscheidet. Während zahlreiche Navigationssysteme entwickelt wurden, um uns beim Finden des Weges zu unterstützen, gibt es bisher nur wenige Ansätze, Geoinformationstechnologien gezielt zur Förderung von Orientierungs- und Kartenlesefähigkeiten einzusetzen und individuelle Unterschiede zu überwinden.

GeoGami ist ein ortsbezogenes Spiel, das digitale Karten nutzt, um systematisch die Kompetenz im navigationalen Kartenlesen zu vermitteln. Ziel der Arbeit ist es, Trainingskonzepte zu entwickeln, die diese Kompetenzen mit Hilfe digitaler Karten fördern. Erfolgreiches Kartenlesen setzt insbesondere die Fähigkeit voraus, die eigene Position auf der Karte zu bestimmen, Objekte auf der Karte zu lokalisieren und die Karte mit der realen Umgebung in Deckung zu bringen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden Sie Aufgaben entwerfen, die diese Teilkompetenzen auf unterschiedlichen Schwierigkeitsstufen trainieren. Die Trainings können sowohl in der realen Welt als auch in eigens dafür gestalteten virtuellen Umgebungen durchgeführt werden. Im Rahmen der Arbeit soll eine Studie durchgeführt werden, um die Trainings zu evaluieren und die effizientesten Ansätze zur Förderung der navigationalen Kartenlesekompetenz zu identifizieren.

Literaturhinweise:

  • Lobben, A. K. (2007). Navigational map reading: Predicting performance and identifying relative influence of map-related abilities. Annals of the Association of American Geographers, 97(1), 64–85. https://doi.org/10.1111/j.1467-8306.2007.00524.x

  • Bistron, J., & Schwering, A. (2023). Assessing navigational map reading competencies with the location-based GeoGame “GeoGami”. Journal of Geoscience Education, 72(1), 73–85. https://doi.org/10.1080/10899995.2023.2190830

Fostering Navigational Map Reading Competence

The ability to orient oneself and read maps is essential to successfully navigate in unfamiliar environments. It is well known that the ability to orient oneself with maps varies from person to person. While there are numerous navigation systems to help us find our way, very few efforts have been made to use GI technologies to promote orientation and map reading skills and overcome the individual differences. GeoGami is a location-based game using digital maps to systematically teach navigational map reading competence.

The thesis will investigate how to design trainings to promote people’s navigational map reading competence with digital maps. Successful map reading relies on the ability to localize yourself on the map, to localize objects on the map and to align the map with your environment. You will design tasks to practise these competences at different levels of difficulty. These trainings can be either conducted in the real world or in virtual worlds explicitly designed for these trainings. You will run a study testing your trainings to identify the most efficient ways to teach navigational map reading.

Literature:

Lobben, A. K. (2007). Navigational map reading: Predicting performance and   identifying relative influence of map-related abilities. Annals of the Association of American Geographers, 97(1), 64–85. https://doi.org/10.1111/j.1467-8306.2007.00524.x

J Bistron, A Schwering (2023): Assessing navigational map reading competencies with the location-based GeoGame “GeoGami”, Journal of Geoscience education 72 (1), 73-85, https://doi.org/10.1080/10899995.2023.2190830

Interpreting Spatial Movement Behaviour

Every day, humans move through space and time. Traditionally, performance in navigation tasks has been assessed primarily by measuring the time or distance required to reach a destination. With the use of mobile sensors such as GPS and digital compasses, it is now possible to record spatio-temporal movement data in great detail and even capture contextual information about the surrounding environment. However, such spatio-temporal trajectories alone do not provide direct insights into actual movement behaviour. For example: does a decrease in speed indicate disorientation, or is it simply a reaction to environmental factors? Conversely, does high speed reflect confidence in wayfinding?

In this thesis, you will investigate spatial trajectories of participants performing wayfinding tasks. Your objectives will be to identify suitable measures for analysing and interpreting trajectories – e.g. how to determine wayfinding confidence and getting lost based on speed, viewing direction and trajectory – , to develop algorithms that extract relevant information from trajectory data, and to test your approach using existing datasets.

You will have access to trajectories collected during wayfinding studies with our research software GeoGami (www.geogami.org respectively https://app.geogami.ifgi.de/)

Measures for wayfinding performance measures (not technology supported):

Hölscher et al (2006): Up the down staircase: Wayfinding strategies in multi-level buildings, https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2006.09.002

Ruddle et al (2006): Three Levels of Metric for Evaluating Wayfinding, https://doi.org/10.1162/pres.15.6.637

Interpretation von räumlichem Bewegungsverhalten

Jeden Tag bewegen sich Menschen durch Raum und Zeit. Traditionell wurde die Leistung bei Navigationsaufgaben vor allem anhand der benötigten Zeit oder der zurückgelegten Distanz bis zum Ziel gemessen. Durch den Einsatz mobiler Sensoren wie GPS und digitale Kompasse ist es inzwischen möglich, raum-zeitliche Bewegungsdaten sehr detailliert zu erfassen und sogar kontextuelle Informationen über die Umgebung aufzunehmen. Solche raum-zeitlichen Trajektorien liefern jedoch allein keine direkten Einsichten in das tatsächliche Bewegungsverhalten. Beispielsweise: Weist eine langsamere Geschwindigkeit bei der Navigation auf Desorientierung hin, oder handelt es sich lediglich um eine Reaktion auf Umweltfaktoren (z.B. Verkehr)? Umgekehrt – spiegelt hohe Geschwindigkeit tatsächlich ein hohes Vertrauen in die eigene Wegfindung wider?

In dieser Arbeit untersuchen Sie räumliche Trajektorien von Teilnehmenden, die Wegfindungsaufgaben bearbeiten. Ziel ist es, geeignete Maße zur Analyse und Interpretation von Trajektorien zu identifizieren – z. B. wie sich Wegfindungssicherheit oder das “Getting-List” anhand von Geschwindigkeit, Blickrichtung und Trajektorienverlauf bestimmen lassen –, Algorithmen zu entwickeln, die relevante Informationen aus Trajektoriendaten extrahieren, sowie den Ansatz anhand bestehender Datensätze zu testen.

Sie erhalten Zugang zu Trajektorien, die in Wegfindungsstudien mit unserer Forschungssoftware GeoGami (www.geogami.org bzw. https://app.geogami.ifgi.de/) erhoben wurden.

Literatur zu Maßen für die Wegfindungsleistung (nicht technologiegestützt):

Hölscher et al (2006): Up the down staircase: Wayfinding strategies in multi-level buildings, https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2006.09.002

Ruddle et al (2006): Three Levels of Metric for Evaluating Wayfinding, https://doi.org/10.1162/pres.15.6.637