Interactive 3D storytelling for planetary exploration

Abstract

Der Planetary Robotics 3D Viewer (PRo3D) ist ein interaktives Tool zum Durchführen von geologischen Analysen an Planetenoberflächen. Das Hauptziel ist es, Geologen und Geologinnen der NASA und ESA dabei zu unterstützen, Leben auf dem Mars nachzuweisen, indem Analysen an einem hochauflösendem 3D-Modell der Marsoberfläche durchgeführt werden können. PRo3D erleichtert explorative Analysen von großen Datensätzen, jedoch gibt es keine Funktionalitäten, die das Kommunizieren von neuen Entdeckungen ermöglicht. In dieser Diplomarbeit erörtern wir den Entwurf und die Implementierung von Storytelling-Mechanismen in PRo3D, welche eine einfache, schnelle und interaktive Kommunikation von Ergebnissen erlauben. Außerdem zeigen wir wie der Analyseprozess selbst, der zu den Ergebnissen führte, mittels Provenance in geologische Stories eingearbeitet werden kann. Dadurch können die einzelnen Schritte der Analyse erläutert und begründet werden, wodurch die Verifizierbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erleichtert wird. Wir geben einen Überblick über Storytelling und Provenance im Kontext von Visualisierung. Weiters untersuchen wir verschiedene Ansätze beim Entwurf von Provenance-basiertem Storytelling im Rahmen von geologischen Untersuchungen, welche in PRo3D durchgeführt werden. Schließlich präsentieren wir unseren Prototypen, der auf diese Überlegungen aufbaut.

The Planetary Robotics 3D Viewer (PRo3D) is an interactive visualization tool that allows for geological analyses of planetary surfaces. The primary goal is to support geologists at NASA and ESA in their mission to find signs of life on Mars by enabling them to perform analyses on a high-resolution 3D surface model. While PRo3D facilitates an exploratory workflow to gain new insights, there is a lack of support to communicate new findings. In this thesis, we discuss the design and implementation of storytelling mechanisms into PRo3D that allow for an easy, fast, and interactive communication of results. Moreover, we show how provenance information can be incorporated into stories, enabling geoscientists to present how they arrived at a certain discovery or interpretation. Provenance includes the individual steps in the analysis process that lead to a given finding, supporting its verification and reproducibility. We present a broad overview about storytelling and provenance in visualization, and discuss the design space of a provenance-based storytelling approach in the context of geological analyses as conducted in PRo3D. Finally, we present a prototype as a proof of concept based on these deliberations.