Intuitive visualization of temporal uncertainty

Abstract

Datensätze, die aus der „echten Welt“ stammen, enthalten meist verschiedene Arten inhärenter Unsicherheiten. In den letzten Jahren gab es Bemühungen, diesen Aspekt der Daten in Visualisierungen zu berücksichtigen und sichtbar zu machen. Dasselbe gilt für die Darstellung von zeitlichen Daten. Wie dies am besten auf eine möglichst intuitive Art bewerkstelligt werden kann, ist in Bezug auf die Visualisierung von zeitlichen Unsicherheiten noch eine von vielen offenen Fragestellungen. In dieser Arbeit werden zwei aufeinander aufbauende Nutzerstudien präsentiert, welche darauf abzielen, Erkenntnisse in diesem Bereich offenzulegen. In der ersten Studie, bezeichnet als Drawing Study, wurden 32 Teilnehmer darum gebeten, basierend auf gegebenen Szenarien und Aufgabenstellungen, eigene Visualisierungsdesigns zu entwickeln und zu zeichnen. Diese Zeichnungen wurden mit einem sogenannten Open Coding-Ansatz ausgewertet. Das Ergebnis dieser Analyse ist eine Liste von Hypothesen in Bezug auf die intuitive Darstellung von zeitlichen Unsicherheiten. In der Folge wurden aus dieser Liste Hypothesen ausgewählt, welche zu genauer definierten Forschungsfragen führten. Diese Fragen bilden die Basis für die zweite Nutzerstudie, welche als User Survey bezeichnet wird. In dieser Onlineumfrage wurden 60 Teilnehmer gebeten, jeweils zwei Visualisierungstechniken in gegebenen Szenarien zu vergleichen und zu bewerten. Diese Bewertung der Intuitivität der Techniken führte zu Erkenntnissen, welche für die Entwicklung von zukünftigen Visualisierungen wichtig sein könnten. So weisen die Resultate unter anderem darauf hin, dass symbolische Darstellungen unerwarteterweise nicht intuitiv wahrgenommen werden. Ein Grund dafür könnte sein, dass solche Darstellungen speziell auf bestimmte Einsatzgebiete zugeschnitten werden müssen, um intuitiv zu sein. Außerdem deuten die Studienergebnisse darauf hin, dass die Visualisierung von Unsicherheiten von den meisten Menschen bevorzugt wird, auch wenn die Unsicherheiten selbst nicht von Bedeutung für die vorliegende Aufgabe sind. Diese Erkenntnis könnte wichtige Implikationen auf die Entwicklung von zukünftigen Visualisierungen haben.

Information retrieved from the real world often contains some kind of inherent uncertainty. In recent years there has been an effort to incorporate this aspect of data into visualizations. This is also true for the representation of temporal data. How this can be done in an intuitive way is still one of many open questions regarding temporal uncertainty visualization. This thesis presents two subsequent user studies, which aim at providing insights into this matter. In the first study, called the Drawing Study, 32 participants are asked to draw their own visualization designs, based on predefined scenarios and tasks. These drawings are analyzed through an open coding approach. The analysis yields a list of hypotheses regarding the intuitiveness of temporal uncertainty visualization. From this list a selection of hypotheses leads to more concrete research questions, which form the basis for the second study, called the User Survey. In this online survey 60 participants compare and rate different visualization approaches in several scenarios. This rating of intuitiveness yields valuable insights for future visualization design. The results indicate that icon representations are not considered intuitive, even though they might seem to be at first glance. It can be argued that icons just need to be designed specifically for certain tasks and scenarios to be perceived intuitive. Furthermore, the results suggest that most people prefer to have uncertainty presented to them, even if it is not relevant for the task at hand. This finding could have important implications for the design of future visualizations.