Data Collection in AR: Exploring Thermal Perception in Public Spaces using Augmented Reality

Abstract

Um die Auswirkungen des Klimawandels zu bewältigen, sind innovative Strategien für eine nachhaltige Stadtentwicklung erforderlich. In bestehenden städtischen Gebieten fehlen oft umfassende Konzepte zur Eindämmung des Klimawandels. Das führt zu einem städtischen Energieungleichgewicht und einem erhöhten Risiko der städtischen Hitze.Entscheidende Herausforderungen auf dem Weg zu globaler Nachhaltigkeit sind die Stärkung des Umweltbewusstseins und die Förderung des öffentlichen Engagements.Zur Bewältigung dieser Herausforderungen erweisen sich ortsbezogene Visualisierungen, die auf Augmented Reality (AR) basieren, als effiziente Werkzeuge. Sie ermöglichen die Einbettung von Umweltdaten und damit zusammenhängenden Umständen direkt in die städtischen Räume, Objekte und Gemeinschaften, die sie betreffen. Solche Lösungen helfen, die Kluft zwischen abstrakten Informationen und gelebter Erfahrung zu überbrücken und befähigen die Menschen so, auf lokaler Ebene Maßnahmen gegen den Klimawandel zu ergreifen.Diese Masterarbeit beginnt mit einem Überblick über aktuelle Praktiken bei der Gestaltung und Entwicklung von situierten AR-Visualisierungen für Umweltbewusstsein und öffentliches Engagement.Anschließend werden repräsentative Anwendungen in den Bereichen Umweltmonitoring, Bildung und Citizen Science vorgestellt, wobei Designrahmen und Engagementtechniken hervorgehoben werden.Darüber hinaus werden technische und menschenzentrierte Herausforderungen analysiert: von Echtzeit-Kontextbewusstsein und Benutzerfreundlichkeit bis hin zur Überwindung von Kommunikationsbarrieren und der Gewährleistung von Inklusivität.Schließlich werden ethische Erwägungen, einschließlich Datenschutz, Datentransparenz, Zugänglichkeit und Vermeidung von Fehlinformationen, kritisch behandelt.Anschließend werden zukünftige Entwicklungen zur Steigerung der Effektivität und sozialen Verantwortung von AR-basierten situierten Visualisierungen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Empfehlungen für die Entwicklung partizipatorischer und gerechter Systeme gegeben, die informierte Umweltmaßnahmen fördern.Aufbauend darauf wird in dieser Masterarbeit ein mobiler AR-Prototyp zur Datenerfassung geografischer subjektiver thermischer Wahrnehmungen vorgestellt. Das AR-System wird es den Nutzern ermöglichen, die wahrgenommenen thermischen Daten in der tatsächlichen städtischen Umgebung, auf die sie sich beziehen, zu sammeln. Dadurch wird das Engagement der Nutzer erhöht und ihr Verständnis für die Parameter, die den thermischen Komfort beeinflussen, verbessert. Mithilfe von Unity wird die AR-Applikation die ortsspezifische Datenerfassung erleichtern und Nicht-Experten in den Prozess einbeziehen. Die Methodik nutzt auch Umweltsensoren und eine User Study in einem städtischen Gebiet in Wien, um die Wirksamkeit des Systems zu bewerten.Durch die Integration von AR-Tools in die städtische Klimaforschung zielt dieses Projekt darauf ab, die Datenerfassung vor Ort (hier Wetter- und Wärmekomfortdaten) zu verbessern und die Beteiligung der Bevölkerung an Klimamaßnahmen zu fördern. Es bietet einen neuartigen Ansatz, um die Nutzer\_innen in das Verständnis und die Bewältigung der Herausforderungen des Stadtklimas einzubinden.

Addressing the repercussions of climate change requires innovative strategies for sustainable urban development. Existing urban areas often lack comprehensive approaches to climate change mitigation, leading to urban energy imbalance and increased urban heat risks. Critical challenges in the pursuit of global sustainability are raising environmental awareness and promoting public engagement. To address these challenges, augmented reality (AR)-based situated visualizations are emerging as powerful tools for embedding environmental data and related narratives directly within the urban spaces, objects, and communities they concern. Such solutions help bridge the gap between abstract information and lived experience, thus empowering people to take action on climate change on a local level. This master's thesis starts with a review of current practices in designing and developing situated visualizations in AR for environmental awareness and public engagement. Following, it surveys representative applications across environmental monitoring, education, and citizen science, highlighting design frameworks and engagement techniques. Furthermore, it analyzes technical and human-centered challenges, from real-time context awareness and usability to overcoming communication barriers and ensuring inclusivity. Ethical considerations, including privacy, data transparency, accessibility, and prevention of misinformation, are critically addressed.This is followed by future directions for enhancing both the effectiveness and social responsibility of AR-based situated visualizations, offering recommendations to guide the development of participatory and equitable systems that promote informed environmental action.Building upon this, this master's thesis proposes a mobile-based AR prototype for data collection of geospatial subjective thermal perceptions. The AR system will enable users to collect perceived thermal data inside the actual urban environment it refers to, enhancing user engagement and understanding the parameters that influence thermal comfort. Using Unity, the AR application will facilitate location-specific data collection, involving non-experts in the process. The methodology also leverages environmental sensors and a user study in a sample urban domain in Vienna to evaluate the system’s effectiveness.By integrating AR tools with urban climate research, this project aims to improve in situ data collection (here, weather and thermal comfort data) and foster community participation in climate action. It offers a novel approach to engage users in understanding and addressing urban climate challenges.