Preference-based visual interaction : spatial decision support in tourist information systems

Abstract

Many of today's information systems consist of large databases.<br />Users, due to the graphical representation of the database, might face two different scenarios:<br />* It is not possible to decide which information among an overwhelming amount of information is suitable to a specific problem.<br />* It is not possible for the user to find any relevant information at all.<br />Reasons for being confronted with either of those two scenrios are, * the user does not know the structure of the information system, * the user did not clearly define his preferences, and * the user is not familiar with the limits of the database of the information system. Thus, the user might not know how to improve the result of his query. The present thesis addresses the issue of determining what information is necessary for a user in a spatial decision situation. A model of relevant information retrieval through visual feedback is developed.<br />This model reveals the relevant data sets for a decision situation. A tourist who wants to go on vacation is used as a case study example.<br />He accesses an information system with partially defined preferences. He is an infrequent user of the information system and wants to clarify his preferences supported by the information system.<br />The model of the thesis investigates the emerging interaction process between the tourist and the tourist information system. Following rational decision rules, the user is able to state his preferences. He communicates them to the information system through a user interface that provides direct manipulation interface elements. This interactive user interface is a prerequisite for the established preference-based visual interaction process. In this process, the user preferences are encoded through a utility function. This function indicates what is relevant for a user in a certain decision situation and evaluates the data in the database. The preference-based visual interaction process consists of three parts.<br /> * A user who, in a feedback loop, manipulates interface elements and evaluates the displayed result. The direct feedback indicates the impact of the user's action on the result. * A database whose structure is conveyed through a preference impact analysis. This analysis visualizes the limits of the database in relation to the user's input. The user and the information system's database are functionally described using the functional programming language Haskell. * A user interface which is created using the GUI library wxHaskell.<br />This makes the formal model directly accessible through a graphical user interface. There are three scientific contributions from this research. The first contribution is a conceptual model focusing on the user's decision process and his preferences. The second contribution is a formal model of the preference-based visual interaction process. The thrid contribution refers to the suggestion of a method where the user is able to clarify his preferences supported by the information system.<br />

Viele Informationssysteme bestehen heutzutage aus einer enorm großen Menge an Daten. Durch die graphische Representation dieser Datenbanken in Form von Benutzeroberflächen können Benutzer von Informationssystemen, abgesehen von einer gelungenen Abfrage, mit zwei unterschiedlichen Resultaten konfrontiert sein.<br />* Das Resultat der Abfrage besteht aus einer unüberschaubaren Fülle von Informationen. Für den Benutzer ist es nicht möglich zu entscheiden, welche Information für ein spezifisches Problem nützlich ist.<br />* Der Benutzer findet keine relevante Information. Das heißt: Die Abfrage führt zu keinem Resultat.<br />Dafür gibt es verschieden Gründe, welche die Verbesserung der Anfrage des Bentuzers an das Informationssystem erschweren:<br />* Der Benutzer kennt die Struktur des Informationssystems nicht.<br />* Der Benutzer hat seine Präferenzen nicht klar definiert.<br />* Der Benutzer ist mit den Grenzen der Daten in der Datenbank des Informationssystems nicht vertraut.<br />Das macht eine Verbesserung der Anfrage des Benutzers an das Informationssystem schwierig. Die vorliegende Arbeit untersucht welche Informationen für eine räumliche Entscheidungssituation notwendig sind und damit Teil des Resultats einer Abfrage sein sollen. In dieser Arbeit wird ein Modell der Relevanten Informationsabfrage durch visuelles Feedback" vorgeschlagen. Mit Hilfe dieses Modells können die relevanten Datensätze für eine Entscheidung aus einer Datenbank abgerufen werden.<br />Als Beispiel dient dieser Arbeit ein Tourist, der seinen Urlaub mit Hilfe eines Tourismusinformationssystems plant. Der Tourist hat zu Beginn des Interaktionsprozesses seine Präferenzen für seinen Urlaub nur partiell definiert. In dem vorgeschlagenen Modell folgt der Benutzer einem rationalen Entscheidungsmodell und ist in der Lage seine Präferenzen, durch eine Benutzeroberfläche, die mit Elementen der Direkten Manipulation ausgestattet ist, zu kommunizieren. Diese interaktive Benutzeroberfläche ist die Voraussetzung für den entwickelten Präferenz-basierten Inateraktionsprozess. In diesem Prozess sind die Benutzerpräferenzen in einer Nutzenfunktion kodiert. Die Nutzenfunktion gibt an, was für einen Benutzer in einer bestimmten Situation relevant ist und evaluiert dadurch die Daten in der Datenbank des Tourismusinformationssystems.<br />Der Präferenz-basierte visuelle Interaktionsprozess besteht aus drei Teilen. * Einem Benutzer, der innerhalb einer Feedback Schleife die Elemente der Benutzeroberfläche und die dort abgebildeten Resultate evaluiert. Das direkte Feedback gibt dem Benutzer Auskunft über die Auswirkungen seiner Aktionen auf das Resultat. * Einer Datenbank, deren Struktur durch die "Preference Impact Analysis" visualisiert wird. Diese Analyse visualisiert die Grenzen der Daten in Relation zum Input des Benutzers. Sowohl der Benutzer als auch die Datenbank werden in dieser Arbeit durch die funktionale Programmiersprache Haskell beschrieben. * Einer Benutzeroberfläche, die mit der GUI (Graphical User Interface) Bibliothek wxHaskell entworfen wird. Das ermöglicht es das formale Modell direkt über die graphische Benutzeroberfläche anzusprechen.<br />Aus dieser Arbeit lassen sich drei wesentliche wissenschaftliche Beiträge ableiten. Der erste Beitrag ist ein konzeptionelles Modell in dessen Mittelpunkt der Entscheidungsprozess des Benutzers steht. Der zweite Beitrag ist ein formales Modell des Präferenz-basierten visuellen Interaktionsprozesses. Der dritte Beitrag dieser Arbeit ist der Vorschlag einer Interaktionsmethode bei der der Benutzer in den Mittelpunkt gestellt wird. Untersützt durch das Informationssystem wird es dem Benutzer ermöglicht seine partiell definierten Präferenzen zu verdeutlichen und zur vollständig zu ermitteln.<br />