4. Kartographische Daten und Zeichen
| Wie im Kapitel 3.1.1 angedeutet wurde, existieren in der Psychologie und in den Neurowissenschaften sowie in verschiedenen Anwendungsbereichen wie der Informatik, der Wissenschaftlichen Visualisierung, dem Grafikdesign, den Sprachwissenschaften und den Erziehungswissenschaften eine große Anzahl von Untersuchungen zur sensorischen und kognitiven Verarbeitung visueller raumbezogener Informationen im Rahmen von graphischen Präsentationen. Allerdings ist es bisher nicht gelungen, einheitliche Grundlagen für einen umfassenden Ansatz der visuellen Informationsverarbeitung zu entwickeln. Ein Grund liegt wahrscheinlich darin, dass es bisher nicht möglich war, graphische Elemente und Strukturen als umfassendes System der Kommunikation und Informationsverarbeitung zu beschreiben, das heißt, die wichtigsten potenziellen Wirkungsmerkmale graphisch-räumlicher Figurationen, Zeichen oder Bilder zu erfassen (vgl. dazu die Diskussion bei Schumann-Hengsteler 1995, S.84ff Schumann-Hengsteler, R. (1995): Die Entwicklung des visuell-räumlichen Gedächtnisses. Göttingen). | Es existiert eine große Anzahl von Untersuchungen zur sensorischen und kognitiven Verarbeitung raumbezogener Informationen im Rahmen von graphischen Präsentationen. |
| Außerdem fehlt dazu ein einheitlicher Begriffsapparat, was sich auch in vielen Anwendungsbereichen oder Wissenschaftsdisziplinen bis hin zu künstlerischen Disziplinen wie der Graphischen Gestaltung zeigt (vgl. dazu Arnheim 2001 Arnheim, R. (2001): Anschauliches Denken, Köln.). Zum anderen wird bei der Definition räumlich-graphischer Konstrukte oder informationsverarbeitender Prozesse häufig nicht berücksichtigt, dass zwischen der visuellen Wahrnehmung von Merkmalen der natürlichen Realität einerseits und Abbildungen oder Zeichen andererseits ein struktureller Unterschied besteht, zumindest in den Bedingungen der perzeptiven Aufnahme des optischen Reizangebotes (vgl. Schumann-Hengsteler 1995, S. 136ff Schumann-Hengsteler, R. (1995): Die Entwicklung des visuell-räumlichen Gedächtnisses. Göttingen). | Dabei wird häufig nicht berücksichtigt, dass zwischen der visuellen Wahrnehmung von Merkmalen der natürlichen Realität und graphischen Abbildungen oder Zeichen ein struktureller Unterschied besteht. |
4.1 Reizstruktur und Wirkung kartographischer Zeichen
| Auch in der Kartographie stellt sich für empirische Untersuchungen diese Situation als Problem dar, so dass im Folgenden der Versuch unternommen wird, einige grundlegenden Begrifflichkeiten anzuführen, die eine Basis für empirische Wahrnehmungsuntersuchung bieten sollen. | Einheitliche Begriffe für empirische Wahrnehmungsuntersuchung in der Kartographie. |
| Für die Definition kartographischer Präsentationen werden die in der Wahrnehmungspsychologie oder den Neurowissenschaften selten genannten Phänomene expressiver Graphik- und Kontrastwirkung berücksichtigt (vgl. Bollmann et al. 2001 Bollmann, J. u. Schumann, H. (2001): Expressivität. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik. 1, Heidelberg). Die Phänomene ergeben sich aus Gestalterscheinungen, Helligkeitsabstufungen, Farbtonreihen verbunden mit Größen-, Form- und Texturmerkmalen und repräsentieren semantische Merkmale oder kategorialen Ordnungsreihen. Im vorgestellten Konzept wird neben Primärreizen, die separat und unmittelbar wirken, diese zweite expressive Wirkungsebene hervorgehoben, durch die sich die Ableitung von spezifischen Zeichenbedeutungen ergeben kann (vgl. Tab. 41.1). |
Neben Primärreizen kann eine zweite Wirkungsebene, die der Expressiven Reize, unterschieden werden, bei der Gestalt-,Kontrast- und Nachbarschaftsrelationen zu zusätzlichen Informationen führen.
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| Aus kybernetischer oder systemtheoretischer Sicht kann nach Klix (1971) Klix, F. (1971): Information und Verhalten. Kybernetische Aspekte der organismischen Informationsverarbeitung. Einführung in naturwissenschaftlichen Grundlagen der Allgemeinen Psychologie. Bern konstatiert werden, „dass unterschiedliche Frequenzbestandteile eines Prozesses als informationstragende Größen anzusehen sind“ ( S.53 Klix, F. (1971): Information und Verhalten. Kybernetische Aspekte der organismischen Informationsverarbeitung. Einführung in naturwissenschaftlichen Grundlagen der Allgemeinen Psychologie. Bern). Das zugrundeliegende Signal kann dabei nicht nur von der Zeit, sondern von Koordinaten eines Ortes abhängig sein, so dass dann von einem sogenannten Ortsfrequenzspektrum gesprochen wird. Sollen dazu ein-, zwei- oder dreidimensionale Strukturen analysiert werden, kann das Ortsfrequenzspektren ein-, zwei- oder dreidimensional sein und sowohl einen kontinuierlichen, als auch einen diskreten Definitionsbereich aufweisen. (vgl. Hauske 2003Hauske, G. (2003): Systemtheorie der visuellen Wahrnehmung. Herzogenrath). Entscheidend für die folgenden Überlegungen ist die Ausgangslage, dass der Unterschied von „Frequensbestandteilen“ zu Informationen führt. Dieser Unterschied wird aber u.a. von der Bedeutungs- und Bewertungsseite bestimmt ( Klix, 1971, S. 58Klix, F. (1971): Information und Verhalten. Kybernetische Aspekte der organismischen Informationsverarbeitung. Einführung in naturwissenschaftlichen Grundlagen der Allgemeinen Psychologie. Bern), das heißt, dass dann aus Reizunterschieden spezifische graphische und inhaltliche Informationen abgeleitet werden. | Entscheidend für die folgenden Überlegungen ist, dass der Unterschied von „Frequensbestandteilen“ zu Informationen führt. |
| So wirken auf dieser Informationsebene Kontrasterscheinungen und Nachbarschaftsrelationen im Zusammenhang mit assoziativen gedanklichen Wissenskonstrukten, die zum Teil zu durch Aufmerksamkeit geleitete Vorstellungen führen. Das Konzept wird in den Abschnitten B und C der Arbeit weiter differenziert und ist insgesamt für die theoretischen und empirischen Untersuchungen dieser Arbeit relevant. |
4.1.1 Primary stimuli
| A primary stimulus is understood to be a stimulus that is received directly by the eye as a reflection or light beam, converted into electrical impulses according to its stimulus potential and then distinguished primarily as a color tone, as a brightness value or gray tone, as an edge contrast, as a linear or flat “spot” (cf. Bertin 1974, p. 183f). Each of these optical stimuli is identified in a spatial scene so that it is processed not only in terms of its graphic substance, but also in terms of its position in the visual field. This “graphical position” does not have the characteristics of a geospatial location, i.e. not the values of a coordinate system, but rather geometric-topological positions and relationships in the visual field and to its neighbors and is also processed neurally accordingly. | |
| In cartographic presentations, a large number of both similar and different graphic elements are usually offered (see, for example, Fig. 34.3). Without a specific question, the stimulus structures are essentially processed preattentively (see Chapter 3.3.1) and are therefore only stored for a short time. However, it can be expected that the generally more ordered (content-wise) element structure in cartographic presentations leads to attention effects and that patterns that are compared, for example, have to be stored for a longer period of time. When attention is intensified, e.g. due to “salient” stimulus patterns or features that are of contextual interest, element structures are mentally represented in such a way that comparative or evaluative operations are possible. Overall, at this level, visual operations, including eye movements, are influenced by the stimulus template, that is, the processes are predominantly bottom-up. | |
| Patterns are derived from primary stimuli, which arise directly from the optical characteristics of the stimulus structures involved and which can relate to individual pairs of elements or large quantities of elements. An elementary type of operation is the identification of the spatial distribution of identical elements in visual fields or through eye movements in the entire visual field. However, the extracted elements and derived information can only be mentally retained and remembered to a very limited extent. Processes of visual demarcation or categorical comparison of quantities between several clusters also lead to relatively limited results that can usually only be mentally represented and remembered in an abstract form. | |
| The approach of Brainerd et al. is particularly useful for the memorability of primary graphic stimuli or patterns. 1990 with his distinction between verbatim (literal, exact) and fuzzy traces (fuzzy, superordinate) of interest (see Chapter 3.2.2). This consideration is an “imagined” continuum of “exactness” (cf. Schumann-Hengsteler 1995; Nieding 2006). At one end of the continuum there are graphical elements that are encoded in verbatime, i.e. h. in all details, at the other end, higher-level structures and pattern properties, which are encoded as fuzzy traces, which results in different requirements for the process of pattern discovery and for the ability to remember elements. | . |
| It is interesting to note that Schumann-Hengsteler (1995, p. 91f) suggests that it is possible that, to varying degrees, structures of the quality verbatim and fuzzy trace are encoded together and these, e.g. B. for comparison with other samples, can be further processed together “as required”. This assumption is supported by the fact that these visual operations can generally be assumed to be influenced by different design principles (design laws – cf. Anderson 2007, p. 58f), such as the principle of closure or proximity and similarity (see Chapter 3.4.2.2; Metzger 1975), which would correspond to the quality of fuzzy traces structures. |
4.1.2 Expressive stimuli
| Der Begriff „Expressivität“ („expressiver Reiz“) findet – anders, als er im Folgenden definiert wird – vor allem im Sinn von „Ausdrucksfähigkeit“ Verwendung, also im Zusammenhang mit Empfindungen und Emotionen und spielt z.B. in den Bereichen „Informationsvisualisierung“ oder „Info-Graphik“ eine Rolle (vgl. Weber et al. 2013Weber, W., Burmester, M. u Tille, R. (Hrsg.) (2013): Interaktive Infografiken. Berlin, Heidelberg). Für die Bereiche Wissenschaftliche Visualisierung und Kartographie wird der Begriff im Lexikon der Kartographie und Geomatik in zweierlei Hinsicht verstanden (Bollmann et al. 2001 Bollmann, J. u. Schumann, H. (2001): Expressivität. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik. 1, Heidelberg): Für die Wissenschaftliche Visualisierung ist Expressivität ein „Kriterium zur Beschreibung der Eigenschaft einer visuellen Repräsentation, die in den Daten enthaltenen Informationen (und nur diese) darzustellen“ (S. 213). Für die Kartographie wurde die Bedeutung im Sinn von „besondere Ausdrucksfähigkeit“ gewählt. | Der Begriff „Expressivität“ („expressiver Reiz“) findet vor allem im Sinn von „Ausdrucksfähigkeit“ Verwendung, also im Zusammenhang mit Empfindungen und Emotionen.
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| In der vorliegenden Arbeit steht der Begriff Expressiver Reiz für eine „über elementare visuelle Reize hinausgehende Empfindung oder Bedeutung“, die sich ergibt, wenn spezifische positions- und intensivitätsdifferenzierte Relationen von (Primär-) Reizen durch gedankliche Filterungen und Erweiterungen zu entsprechenden Repräsentationen führen. Dies ist in etwa vergleichbar mit Bezeichnungen aus dem Bereich der „Klassischen Konditionierung“, wo mit „neutralen“, „bedingten“ und „unbedingten“ Reizen der Einflusscharakter oder die Reaktionsform von Reizen bezeichnet wird (vgl. z.B. Mazur et al. 2006 Mazur, J.E. u. Steinweg-Fleckner, E. (2006): Lernen und Verhalten. Halberg Moos). Die für Expressive Reize genannte Definition berührt zwar die grundlegenden Vorstellungen als „Eigenschaft einer visuellen Repräsentation“, betrachtet diesen Ansatz allerdings nicht nur funktional, sonders als spezifischen Vorgang und spezifische Wirkung der visuellen Reizverarbeitung. |
In der vorliegenden Arbeit steht der Begriff Expressiver Reiz für eine „über elementare visuelle Reize hinausgehende Empfindung oder Bedeutung“, die sich ergibt, wenn spezifische positions- und intensivitätsdifferenzierte Relationen von (Primär-) Reizen durch gedankliche Filterungen und Erweiterungen zu entsprechenden Repräsentationen führen. |
| Ein Beispiel für die Wirkung expressiver Reize im Rahmen von empfindungsgemäßen Bezugssystemen lässt sich mit dem Vergleich von verwandten Reizen, also beispielsweise von zwei unterschiedlich großen Kreisen als Primärreize, verdeutlichen. Dabei kann sich die Relation “größer“ (oder kleiner) und gegebenenfalls „etwas größer“ usw. ergeben. Nach Klix 1971 Klix, F. (1971): Information und Verhalten. Kybernetische Aspekte der organismischen Informationsverarbeitung. Einführung in naturwissenschaftlichen Grundlagen der Allgemeinen Psychologie. Bern kann der genannte „wertende Zusammenhang“ auch mit dem Begriff „Ankerreiz“ verbunden werden. Dieser Bezugsreiz wird als Primärreiz in einen Bezugsrahmen gestellt oder als Adaptationsniveau zur Reizanpassung genutzt. Von Helson 1947 Helson, H. (1947): Adaptation-level as a frame of reference for prediction of psychophysical data. American Journal of Psychology, 60, 1-29. wurde in der Psychophysik ein definiertes Adaptationsniveau als das gewichtete geometrische Mittel aus den aktuell zu beurteilenden Reizen angenommen. Nach Sarris 1975 Sarris, V. (1975): Wahrnehmung und Urteil. Göttingen werden darüber hinaus komplexere Beziehungen als Kontrasteffekte angenommen, wenn sich z. B. ein Ankerreiz zur Reizumgebung stark unterscheidet. |
Expressive Reize resultieren aus dem Vergleich und der Differenz von verwandten Reizen, also beispielsweise aus der Relationswirkung von zwei unterschiedlich großen Kreisen als Primärreize. |
4.1.2.1 Bedeutungskategorien
| Für die visuell-kognitive Ableitung von Bedeutungen aus graphischen Zeichen können drei bzw. vier expressive Reizstrukturen unterschieden werden (vgl. Tab. 41.1). Die Reizstruktur ergibt sich aus der Beziehung von optisch wirksamen Merkmalen von Objekten oder Klassen und deren gedanklich zugehörigen Bedeutungen – zeichentheoretisch als ikonische Referenz bezeichnet. Weiterhin können symbolische Referenzen und indexikalische Reverenzen unterschieden werden, die als kartographische Zeichenformen in ihren Beziehungen zu Bedeutungen in der Regel auf Konventionen beruhen: | Es lassen sich ikonische, symbolische und indexikalische Referenzen unterschieden, die als kartographische Zeichen in ihren Effekten zum großen Teil auf Konventionen beruhen. |
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4.1.2.2 Ordnungskategorien
| Als expressiver Ordnungeffekt gilt die Verknüpfung gedanklich repräsentierter Merkmale von Gliederungskategorien mit wahrgenommenen abgestuften Reizwirkungen von Graphikelementen. Die Reizwirkung resultiert aus Form-, Farb-, Textur-, Helligkeits- und Größenreihen, die neben ihren Primärreizen aufgrund einer bestimmten relationalen Reizwirkung zu gedanklichen Ordnungsformen führen (vgl. Bertin 1974Bertin, J. (1974): Graphische Semiologie. Diagramme, Netze, Karten. Berlin, New York, Bollmann 1987 Bollmann, J. (1987): Computer-based modelling of thematic mapping. In: Nachrichten aus dem Karten- und Vermessungswesen, II, 46, 71-81, Frankfurt, Tainz 2001Tainz, P. (2001): Graphischen Variablen. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik. 1, Heidelberg). | Als expressive Ordnungseffekt gilt die Verknüpfung gedanklich repräsentierter Merkmale von Gliederungskategorien mit wahrgenommenen abgestuften Reizwirkungen von Graphikelementen. |
| Angeboten werden Elemente von Ordnungsreihen, die durch ihre verschiedenen primären Reizstrukturen unterschieden werden und aus denen gemeinsam, aufgrund ihrer expressiven Effektes, ihr Ordnungscharakter abgeitet wird: | |
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4.1.2.3 Bewertungskategorien
| Die expressive Effekt von Bewertungskategorien kann sowohl aus der Wirkung von einzelne Elementen (Objekten oder Begriffen) – also lokal und regional begrenzt – oder auch aus der von mehreren bzw. sämtlichen Elementen einer Präsentation resultieren.
Für die oben bei den Ordnungskategorien genannte visuell-gedankliche Bildung von Reihenqualitäten wird ein relativ hohes Abstraktionsniveau und ein großer Selektionsaufwand vorausgesetzt. Ein vereinfachter Zusammenhang ergibt sich durch die Gegenüberstellung von extremen Positionen in einer Reihe, also z.B. das Minimum und/oder das Maximum, die visuell-gedanklich vermutlich „bevorzugt“ für eine Musterbildung genutzt werden. Eine solche Priorisierung und Bevorzugung von Polaritäten als Wertverteilungstendenz entspricht Entscheidungen, die auch im Rahmen von normalen Problemlösungsvorgängen spontan gewählt werden, in dem das Merkmalangebot reduziert oder konzentriert wird. Für diesen Auswahlprozess existieren für das betriebswirtschaftliche und rechnergestützte Zeitmanagements Beispiele, bei dennen durch sogenannte „Prozess-Scheduler“ (Scheduler = Steuerprogramme) mit Hilfe der Arbitrationslogik die zeitliche Priorisierung mehrerer Prozesse in Betriebssystemen geregelt und damit gedanklichen Formen von Problemlösungsprozessen nachgestellt werden. |
Bei Bewertungskategorien werden expressive Effekte mit „extremer“ oder „gegensätzlicher“ Ausprägung ermittelt, beispielsweise als erste und letzte Position in einer Folge sich verstärkender primärer Reize. |
| Die genannten Reizwirkungen müssen nicht eindeutig sein, dass heißt, es entstehen Widersprüche zwischen graphischem Angebot und gedanklichen Zielvorstellungen. Ein wichtiger Faktor ist dabei der sognannte Pop-Out-Effekt, bei dem eine bestimmte Reizausprägung oder Reizrelation „ins Auge springt“ und für die Gesamtbewertung prägend sein kann. Die im Folgenden aufgeführten Beziehungstypen, die überwiegend aus der Reizwirkung gegensätzlich wirkender Ausprägungen von Farbsättigung, Helligkeit und Größe oder aus der örtlichen oder mengenmäßigen Verteilung von Elementen resultieren können, spielen in Prozessen der Muster- und Objektbildung häufig eine wichtige Rolle: | Die aufgeführten Beziehungstypen resultieren aus der Reizwirkung gegensätzlich wirkender Ausprägungen von Farbsättigung, Helligkeit und Größe sowie aus der örtlichen oder mengenmäßigen Verteilung von Elementen. |
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4.1.2.4 Tiefenkategorien
| Expressive Tiefeneffekte entstehen, wenn sich Vorstellungen oder im Gedächtnisbesitz befindliche vertikale Raumpositionen assoziativ mit ähnlich wirkenden graphischen Merkmalen verbinden. Die Tiefenwirkung von graphischen Elementen wird zum einen für die Abbildung dreidimensionaler Geländeoberflächen und zum andern für die optische Schichtung von Inhaltselementen (Kartenschichten) verwandt. Unterscheiden lassen sich folgenden Wirkungstypen: | Expressive Tiefeneffekte entstehen, wenn sich Vorstellungen oder im Gedächtnisbesitz befindliche vertikale Raumpositionen assoziativ mit ähnlich wirkenden graphischen Merkmalen verbinden. |
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| Mit den aufgeführten graphischen und geometrisch-topologischen Merkmalen werden die wichtigsten Faktoren und Bedingungen Kartographischer Abbildung und Repräsentation erfasst und führen, wie angedeutet wurde, zu differenzierten Reizkonstellationen, die sich aus gezielt modellierten Präsentationen ergeben. | Mit den aufgeführten graphischen Merkmalen werden die wichtigsten Faktoren kartographischer Abbildung erfasst. |

