3. Visuelle Wahrnehmung

3. Visuelle Wahrnehmung

Die im 2. Kapitel dargestellten Faktoren und Prozesse der Farb- und Helligkeitswahrnehmung bilden einen wichtigen Aspekt der Aufnahme und Verarbeitung von Informationen aus kartographischen Medien. Neben Farb- und Helligkeitstöne müssen geometrische bzw. georäumliche Elemente, Eigenschaften und Relationen, die Kartographischen Zeichen zugeordnet sind bzw. aus denen diese bestehen, visuell erfasst und gedanklich verarbeitet werden. Dazu sind Merkmalsysteme erforderlich, die entweder natürlich angelegt sind oder deren gedankliche Verfügbarkeit sich u.a. im Rahmen der Raum- und Kartenwahrnehmung entwickelt. Diese Informationsaneignung aus kartographischen Zeichen wird durch formale Erkenntnisse der Topologie, der euklidischen Geometrie, der projektiven Geometrie und Perspektive sowie der visuellen Zeichentheorie vorbereitet und unterstützt, ohne dass dieser Zusammenhang allgemein reflektiert wird oder bekannt sein muss. Die Informationsaneignung aus Karten wird durch Erkenntnisse aus

– Topologie,
euklidischer Geometrie,
projektiver Geometrie und Perspektive,
visueller Zeichentheorie

vorbereitet und unterstützt.

Eingerahmt werden diese Vorgänge durch natürliche Fähigkeiten, die die gedankliche Ausrichtung im Raum oder in der Horizontalen und Vertikalen sowie zum Sonnenstand und damit auch zur Himmelsrichtung ermöglichen. Diese Fähigkeiten bilden nicht nur die Grundlagen der Raumwahrnehmung oder des Agierens in der räumlichen Umwelt, sondern sie unterstützen gleichfalls die gedankliche räumliche Einordnung kartographischer Zeichenszenarien und die visuelle und gedankliche Positionierung und Orientierung im abgebildeten Raum. Die Informationsgewinnung wird eingerahmt durch die gedankliche Ausrichtung

– im Raum,
– in der Horizontalen und Vertikalen,
– zum Sonnenstand und
– als Folge: zur Himmelsrichtung.

3.1 Funktions- und Bedeutungsstruktur von Zeichen

Die elementare georäumliche Wahrnehmung von visuellen Zeichen (oder Bildern) bildet die Grundlage und häufig die Voraussetzung für abstraktere und komplexere Prozesse der sensorischen und kognitiven Informationsverarbeitung. Die für diese Prozesse erforderlichen Wissens- und Merkmalsysteme sowie mentalen Fähigkeiten sind in der Regel nur eingeschränkt allgemein gedanklich verfügbar und müssen daher explizit angeeignet und erlernt werden. Voraussetzungen und Erkenntnisbasis sind fachliche Systeme und visuelle Fähigkeiten, die auf bewertende Merkmale, Eigenschaften und Prozesse des Georaumes ausgerichtet sind und die häufig im Rahmen von raumbezogenen Handlungen zu Erhaltung bzw. Veränderung der Umwelt führen sollen. Die in der Praxis am häufigsten verwendeten fachlichen Merkmalsysteme stammen vor allem aus den natur-, sozial- und kulturwissenschaftlichen Disziplinen der Geowissenschaften, der Umweltwissenschaften sowie der Raumordnung und Raumplanung. In Karten genutzte fachliche Merkmalsysteme stammen besonders aus

– den Geowissenschaften,
– den Umweltwissenschaften
– der Raumordnung und Raumplanung.

Im Wahrnehmungsprozess werden die extrahierten Informationen dieser Merkmalsystemen fachlich verknüpft, klassifiziert und handlungsorientiert ausgerichtet. Beispielsweise werden aus Gelände- und Siedlungsformen, aus Verkehrsnetzen und Flusssystemen sowie vor allem aus Verbreitungs- und Bestandsflächen georäumliche Eigenschaften und Relationen abgeleitet und diese häufig zu aufwendigen theoretischen Daten- und Erkenntniskonstrukten verarbeitet. Erkenntnissen werden in Karten besonders aus
– Gelände- und Siedlungsformen,
– Verkehrsnetzen und Flusssystemen
– Verbreitungs- und Bestandsflächen
abgeleitet.
Die reale Umwelt besteht aus komplexen raumbezogenen Konstrukten. In georäumlichen Repräsentationen – vor allem in inhaltlich spezialisierten Karten – wird diese Struktur auf nur wenige modellhaft ausgewählte Objekte und Merkmale reduziert und danach durch geometrisch-graphische Transformationen auf bestimmte Abbildungs- und Präsentationsformen ausgerichtet. Aufgrund dieser Situation ergeben sich entscheidende Differenzen zwischen den Prozessen der Raumwahrnehmung und denen der Wahrnehmung in Karten (vgl. auch Kap. 4.): In Prozessen der Kartenwahrnehmung müssen perspektivische Veränderungen in der räumlichen Sicht, Veränderungen in der Raumdimension und die Verschlüsselung materieller oder gedanklicher Merkmale in graphische Strukturen visuell wahrgenommen, gedanklich mit nicht medial geprägten Wissenskonstrukten abgeglichen sowie handlungsorientiert oder kommunikativ in Situationen der Realität eingebunden werden. Ausrichtung von kartographischen Repräsentationen auf
– modellhafte Reduzierung von Objekten,
– geometrisch-graphische Transformationen,
– Berücksichtigung von Präsentationsformen.
Probleme bei der Wahrnehmung kartographischer Präsentationen resultieren daher wohl weniger aus zu hohen Anforderungen an die für das tägliche Leben erforderlichen und wahrscheinlich schon sehr früh verfügbaren raumbezogenen Wahrnehmungsfähigkeiten, sondern vielmehr daraus, dass vom Kartenbild zusätzlich eine häufig ungewohnte projektive und geometrisch-graphische Situation gedanklich erfasst und verarbeitet werden muss, wozu u.a. visuell-geometrische und graphische Abstraktionsleistungen erforderlich sind. Im Kartenbild muss eine häufig ungewohnte projektive und geometrisch-graphische Situation gedanklich erfasst und verarbeitet werden.
Hinzu kommt, dass die graphische Elementstruktur, die im Kartenbild zu präsentieren ist, in der Regel auf der Basis zeichentheoretischer, gestalterischer und technologischer Überlegungen und Regeln modelliert wird. Die Modellation muss dabei direkt auf die Struktur der abgebildeten Daten bzw. den Konstruktionsprozess der Kartenherstellung ausgerichtet sein. Die Regeln können allerdings – vor allem aufgrund individuell auftretenden, georäumlicher und graphischer Bedingungen in der Abbildungsebene – nicht immer eingehalten werden, was zu Einschränkungen bei der Wahrnehmung und Informationsgewinnung führen kann. Die Kartenmodellierung ist auf die Struktur der abgebildeten Daten bzw. die Konstruktionsprozesse der Kartenherstellung ausgerichtet.

3.1.1 Ansätze empirischer Wahrnehmungsforschung

Die Faktoren und Prozesse der Raum- und Medienwahrnehmung sind bisher in der Wahrnehmungspsychologie und den Neurowissenschaften sowie in Anwendungsbereichen wie z.B. der visuellen Kommunikation, den Erziehungswissenschaften und der Didaktik, den Sprachwissenschaften, der Mediengraphik sowie der Kartographie untersucht worden. Schwierigkeiten bestehen generell darin, dass die komplexe Situation der Wahrnehmung empirisch nur bedingt zugänglich ist, das heißt nicht vollständig oder nachvollziehbar durch Parameter beschrieben werden kann. So existieren zum einen aus dem Bereich der Mental-Map-Forschung heuristisch geprägte Aussagen zu Wahrnehmungs- und Verhaltenseffekten in der realen Umwelt (vgl. z.B. Downs et al. 1982; Tversky 1993). Zum anderen werden in der neuronalen und psychologischen Kognitionsforschung (vgl. z.B. Schumann-Hengsteler 1995, Goldstein 2007 und Anderson 2007) sowie in Forschungsbereichen der Empirischen Kartographie (vgl. z.B. Heidmann 1999, Servatius 2009 und Diekmann-Boubaker 2010) überwiegend elementare und relativ einfache Mechanismen der Raum- und Kartenwahrnehmung untersucht, ohne dass daraus bisher ein schlüssiges und übertragbares Erkenntnismodell entstanden ist. Schwierigkeiten für die Forschung bestehen generell darin, dass die komplexe Situation der Wahrnehmung nicht vollständig oder nicht nachvollziehbar durch Parameter beschrieben werden kann.
Untersuchungen in der Kognitionsforschung zur Wahrnehmung von figurativen Strukturen des zweidimensionalen Raumes sind in der Regel auf globale Prozesse oder auf die Wirkung elementarer Elemente und Relationen konzentriert. So bilden die Prinzipien der Gestaltpsychologie (vgl. Kap.3.4.2.2 und Metzger 1975) häufig den allgemeinen Hintergrund für psychologische und physiologische Untersuchungen. Bei diesen Untersuchungen wird – wenn auch nur implizit – vorausgesetzt, dass im natürlichen Wahrnehmungsprozess zuerst elementare Merkmale verarbeitet werden und davon ausgehend eine sukzessive gedankliche Ausrichtung auf Operationen mit komplexen Muster- und Objektstrukturen erfolgt – was allerdings gerade für den Ansatz der Gestaltpsychologie nicht zutrifft. Das gesamte Muster dieser theoretischen Ausrichtung ist allerdings umstritten, da noch nicht ausreichend geklärt ist, welche Rolle solchen elementaren Elementen und Relationen – deren Definitionen vorwiegend aus der Mathematik, Geometrie oder Graphik abgeleiteten sind – beim sensorischen und kognitiven Objektaufbau oder bei räumlichen Verteilungen zukommt, also welche Rolle sie beispielsweise im komplexen Prozess der fachlich orientierten Raum- und Informationsverarbeitung spielen. Die Prinzipien der Gestaltpsychologie bilden häufig den allgemeinen Hintergrund für physiologische und psychologische Untersuchungen.

3.1.2 Wahrnehmung und Kognitionsleistungen

Nach den Ausführungen im 2. Kapitel zur Farbwahrnehmung werden im folgenden Kapitel vorwiegend elementare sensorische Vorgänge der Figurationswahrnehmung dargestellt und danach im Abschnitt B der Arbeit auf höhere kognitive Vorgänge geschlossen.
Generell besteht dabei das schon angedeutete Problem, dass bei Forschungsergebnissen zu elementaren visuellen Vorgängen höhere Wissensleistungen, wie z.B. Aspekte des Raumerfahrung, einfließen können, ohne dass diese Sachverhalte explizit in den Untersuchungen berücksichtigt werden. Die Betrachtung und Untersuchung beispielsweise des sensorischen Wahrnehmungsverlaufs bei geometrisch-linearen oder zwei- und dreidimensionalen graphischen Elementen impliziert, dass dabei individuelles Wissen bzw. momentane Vorstellungen über vergleichbar strukturierte Objekte der Realität oder der Graphik sowie formale Elemente der euklidischen Geometrie den sensorischen und kognitiven Prozess mit bestimmen und damit isolierte sensorische Aspekte der Wahrnehmung – wie dies bei der Farbwahrnehmung möglich ist – nur bedingt erfasst werden können. Untersuchungen zur Wahrnehmung von graphischen Elementen impliziert, dass dabei individuelles Wissen oder momentane Vorstellungen den Wahrnehmungsprozess mitbestimmen.

3.1.3 Zeichen oder Figurationen?

In den oben genannten Disziplinen sind bisher noch keine einheitlichen Systematiken und damit Begriffe für räumliche Erscheinungen bzw. für die visuelle Präsentation zwei- oder dreidimensionaler geometrisch-graphischer Szenerien entstanden. Dies liegt u.a. daran, dass mit diesen Elementen ein weites Aufgabenspektrum  verbunden ist und damit bei empirischen Untersuchungen unterschiedliche Fragestellungen berücksichtigt werden müssen (vgl. dazu beispielsweise die Ausführungen in Albertz (1997) und Weidenmann (1994a)). Es existiert noch keine einheitlichen Systematik zu räumlichen und bildlichen Erscheinungen.
Aus diesem Grund wird für die vorliegende Arbeit die Struktur kartographischer Figurationen definiert, die im Gegensatz zu kartographischen Zeichen mit explizierter Bedeutungszuordnung stehen:
„Eine Kartographische Figuration besteht aus einer Menge geometrischer Elemente und Relationen, aus der unmittelbar die sich daraus ergebenden Wirkungskonstrukte als geometrische Informationen abgeleitet werden können“.
Bei dieser, auf eine elementare und vor allem sensorische Stufe der Verarbeitung ausgerichteten Abgrenzung von graphischen Elementen und Relationen wird zwar erwartet, dass Prozesse, die zur Gewinnung von Informationen führen, im Wesentlichen komplexer strukturiert sind als Prozesse, die zur Helligkeits- und Farbwahrnehmung führen, dass sie aber insgesamt relativ geringe kognitive Leistungen erforderlich machen. Die Definition von Figuren ist auf eine elementare und vor allem sensorische Stufe der Verarbeitung ausgerichtet.
Bei der obigen Abgrenzung werden definitorisch graphische Elemente, Merkmale und Eigenschaften von Farben, Grautönen, und Texturen vernachlässigt, da deren Wirkung besonders zu expressiven Reaktionen (vgl. Kap. 4.1.2) führt, die mit Bedeutungsaspekten verbunden sein können, was bei der Wirkung von Figurationen – wie oben betont wurde – zumindest nur eingeschränkt möglich ist. Es werden expressive Wirkungseigenschaften von Farben, Grautönen, und Texturen vernachlässigt.