People in unfamiliar environments often need navigation guidance to reach a destination. Research has found that compared to outdoors, people tend to lose orientation much more easily within complex buildings, such as university buildings and hospitals. This paper proposes a category-based method to generate landmark-based route instructions to support people's wayfinding activities in unfamiliar indoor environments. Compared to other methods relying on detailed instance-level data about the visual, semantic, and structural characteristics of individual spatial objects, the proposed method relies on commonly available data about categories of spatial objects, which exist in most indoor spatial databases. With this, instructions like "Turn right after the second door, and use the elevator to go to the second floor" can be generated for indoor navigation. A case study with a university campus shows that the method is feasible in generating landmark-based route instructions for indoor navigation. More importantly, compared to metric-based instructions (i.e., the benchmark for indoor navigation), the generated landmark-based instructions can help users to unambiguously identify the correct decision point where a change of direction is needed, as well as offer information for the users to confirm that they are on the right way to the destination.

Die vorliegende Arbeit widmet sich den Möglichkeiten, Nutzer bei der touristischen Navigation besser zu unterstützen. Dabei werden zum einen Methoden einer nutzerorientierten thematischen Routenplanung aufgezeigt und zum anderen kartographische Anamorphoten als visuelle Navigationshilfe diskutiert. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit Methoden zur nutzerorientierten semantischen Filterung themenrelevanter Gebiete im Allgemeinen und zur individuellen thematischen Rou-tenplanung im Besonderen. Derzeit existieren verschiedene technische Ansätze für Routenplanungen, die touristisch relevante Orte zu einem spezifischen Thema auf Basis nutzergenerierter Webinhalte bestimmen und zu Themenrouten kombinieren. Es existiert jedoch, nach Auffassung des Autors, kein Ansatz für eine wirklich individuelle Routenplanung, bei der Nutzer frei das Thema und den Start- und Endpunkt einer Route definieren können. Die erste Methode, Kontinuummethode, basiert auf der Generierung eines thematischen Pseudokontinuums. Hier werden Daten der Plattformen Wikipedia, Flickr und Panoramio kombiniert und mittels der Kerndichteschätzung zu Pseudodichtekontinua transformiert. Mithilfe der Explicit Semantic Analysis (ESA) als Methode der semantischen Ähnlichkeitsbestimmung werden dann den Pseudodichtekontinua Themenrelevanzwerte zugeordnet und so relevante geographische Gebiete zu einem nutzerdefinierten Thema gefiltert. Für eine thematische Routenplanung werden diese Themenrelevanzwerte auf ein Wegenetz übertragen. Die zweite Methode, Sequenzmethode, baut auf der semantischen Ähnlichkeitsbestimmung auf und ordnet georeferenzierte Wikipedia-Artikel entsprechend ihrer Themenrelevanz. Diese werden dann sequenziell in die Routenberechnung integriert. Eine durchgeführte Nutzerbefragung bestätigt, dass beide Methoden geeignet sind, um themenrelevante Routen zu bestimmen. Der zweite Teil der Arbeit widmet sich der Eignung anamorphotischer Darstellungen als Navigationshilfe. Navigation als Problemlösungsprozess lässt sich hierarchisch-sequenziell in Teilprozesse unterteilen, die je nach Aufgabe bzw. Problemstellung unterschiedliche Visualisierungsformen fordern. Anamorphoten können das Kartenbild hinsichtlich eines bestimmten Sachbezuges verzerren und so die Karteninterpretation bei diesen unterschiedlichen Navigationsprozessen erleichtern. In der Arbeit wird zum einen eine umfassende deutschsprachige Taxonomie zu Anamorphoten eingeführt und zum anderen eine empirische Untersuchung zur Nutzung epizentrisch-gerichteter Distanzwertanamorphoten für die Navigation vorgestellt. Dabei liegt der Fokus der Studie auf dem Einfluss der Egozentrizität und Verzerrung bei der Karteninterpretation in einzelnen Navigationsprozessen und inwieweit zeitbe-schreibende Darstellungen bei der Navigation und Wegfindung hilfreich sind.:Erklärung I Kurzfassung III Abstract V Danksagung VI Inhaltsverzeichnis VII Abbildungsverzeichnis X Tabellenverzeichnis XIII Formelverzeichnis XIV Abkürzungs- und Symbolverzeichnis XV 1 Einleitung 1 1.1 Motivation 1 1.2 Forschungsfragen 2 1.3 Gliederung der Arbeit 2 2 Navigation und Wegfindung 4 2.1 Definition von Navigation und Wegfindung 4 2.1.1 Navigationskontext 6 2.1.1.1 Navigationsaufgaben und -strategien 8 2.1.1.2 Mentale Karte und räumliche Vorstellung 11 2.1.1.2.1 Räumliches Wissen und Elemente der mentalen Vorstellung 12 2.1.1.2.2 Modelle räumlichen Wissens 13 2.1.1.3 Navigations- und Wegfindungshilfen 15 2.1.1.3.1 Karten und kartenähnliche Darstellungen als Navigationshilfe 17 2.1.1.3.2 Mobile Karten 18 2.1.1.3.3 Adaption in der mobilen Kartographie 19 2.1.1.3.4 Empirische Untersuchungen zu Karten als Navigationshilfe 22 2.1.1.3.5 Empirische Untersuchungen zu kartenähnlichen Darstellungen als Navigationshilfe 22 2.1.1.4 Entfernungs- und Zeitschätzung in der Navigation 24 2.1.2 Navigation als Problemlösungsprozess 24 2.2 Navigationsmodell des Autors 25 3 Semantische Ähnlichkeitsbestimmung nutzergenerierter Daten für touristische Routenplanungen 29 3.1 Stand der Wissenschaft 29 3.1.1 Individuelle Routengenerierung und themenbezogene Ortsidentifikation 29 3.1.2 Semantische Ähnlichkeitsbestimmung im Kontext von Wikipedia 30 3.1.3 Generierung von thematischen Oberflächen und Dichtebestimmung von verteilten Daten 33 3.2 Räumliche Präsenz von Geoobjekten 34 3.3 Methodik 35 3.3.1 Datenaufbereitung 35 3.3.1.1 Datenextraktion und Ähnlichkeitsbestimmung 35 3.3.1.2 Navigationsgraph aus OpenStreetMap 36 3.3.2 Routenbestimmung und Kostenwertermittlung 39 3.3.2.1 Routenberechnung auf Basis eines semantischen Pseudokontinuums 39 3.3.2.2 Routenberechnung auf Basis eines Rankings der semantischen Ähnlichkeiten 44 3.3.2.3 Routenberechnung auf Basis eines Hybridalgorithmus 46 3.4 Methodenvergleich 46 3.5 Nutzerbefragung zu themenbezogenen Routen 50 3.5.1 Aufbau der Nutzerbefragung 50 3.5.2 Nutzerbewertung 51 3.5.2.1 Klassifizierung der Teilnehmer 51 3.5.2.2 Vergleich der Benutzerbewertungen und semantischen Ähnlichkeiten 51 3.5.2.3 Vergleich berechneter Themenrouten mit Nutzervorstellungen 53 4 Anamorphoten als Navigationshilfe 56 4.1 Begriffsbestimmung zu Anamorphoten 56 4.1.1 Abgrenzung Kartogramm und Anamorphote 59 4.1.2 Taxonomie für anamorphotische Darstellungen 60 4.1.2.1 Einteilung nach dem Fokus der Verzerrung 60 4.1.2.2 Einteilung nach dem Sachwertbezug 62 4.1.2.3 Einteilung nach dem Grad der Abstraktion 66 4.1.2.4 Einteilung nach dem visuellen Zusammenhang/Kontinuität 67 4.1.2.5 Einteilung nach der Art der Zentrizität und Ausrichtung 68 4.2 Empirische Untersuchung zu Distanzwertanamorphoten als Navigationshilfe 69 4.2.1 Ziel, Aufbau und Forschungshypothesen 69 4.2.2 Kartendarstellungen 72 4.2.2.1 Darstellungen ohne Weginformationen 73 4.2.2.2 Darstellungen mit Wegdistanzinformationen 73 4.2.2.3 Darstellungen mit Wegzeitinformationen 75 4.2.3 Analyse und Auswertung der Testergebnisse 77 4.2.3.1 Planungsprozess auf globaler Ebene 79 4.2.3.2 Evaluierungsprozess auf globaler Ebene 83 4.2.3.3 Planungsprozess auf lokaler Ebene 85 4.2.3.4 Evaluierungsprozess auf lokaler Ebene 88 4.2.4 Diskussion 91 5 Zusammenfassung und Ausblick 95 5.1 Beantwortung der Forschungsfragen 95 5.2 Fazit 103 6 Literaturverzeichnis 107 7 Anhang 117 / This thesis deals with means of a better support to touristic navigation processes. Methods for a user-orientated thematic route planning are presented on the one hand and, on the other hand, the usabilty of distorted cartograms as visual navigation aids are discussed. In the first part of the thesis, two methods are presented for a user-orientated semantic selection of theme-relevant areas in general and for an individual thematic routing in particular. Several technical approaches to a touristic tour planning, which connects popular locations to specific theme routes based on user-generated web content have been published in the recent years. However, no approach exists to the author’s knowledge, which allows truly individual theme route planning in a way that a user can define a theme as well as a starting and end point of the route. The first method, continuum method, is based on the generation of a thematic pseudo continuum. Here, data of the web platforms of Wikipedia, Flickr and Panoramio are combined and transformed to a pseudo continuum by using the kernel density estimation. A semantic similarity analysis based on the Explicit Semantic Analysis (ESA) is carried out to predict thematic-relevance values, which are matched to the pseudo continuum and, thus, to select relevant geographic areas concerning a specific theme. These thematic-relevance values are transferred to a road network for the purpose of a thematic routing. The second method, sequence method, is based on a semantic similarity analysis as well and ranks Wikipedia articles according to their thematic relevance. These ranked articles are sequentially integrated into the routing. A completed user survey confirms the suitability of both methods to generate theme-relevant routes for touristic purposes. The second part of the thesis deals with the usability of distorted visualisations as navigation aids. Navigation as a problem-solving process can be hierarchically-sequentially divided into subtasks, whereas visualisation can be optimised for a certain task or problem. Cartograms in forms of distorted visualisations can adapt to a certain semantic focus and effectively support users in the navigation process. Within the scope of this thesis, an extensive German-language taxonomy of distorted cartograms has been compiled. Moreover, an empirical study on the usability of epicentrically directed distance cartograms in navigation processes is covered. The focus of this study is set on the influence of distortion and egocentricity of visualisations in the map interpretation and how time-describing representations can help the user in navigation and wayfinding processes.:Erklärung I Kurzfassung III Abstract V Danksagung VI Inhaltsverzeichnis VII Abbildungsverzeichnis X Tabellenverzeichnis XIII Formelverzeichnis XIV Abkürzungs- und Symbolverzeichnis XV 1 Einleitung 1 1.1 Motivation 1 1.2 Forschungsfragen 2 1.3 Gliederung der Arbeit 2 2 Navigation und Wegfindung 4 2.1 Definition von Navigation und Wegfindung 4 2.1.1 Navigationskontext 6 2.1.1.1 Navigationsaufgaben und -strategien 8 2.1.1.2 Mentale Karte und räumliche Vorstellung 11 2.1.1.2.1 Räumliches Wissen und Elemente der mentalen Vorstellung 12 2.1.1.2.2 Modelle räumlichen Wissens 13 2.1.1.3 Navigations- und Wegfindungshilfen 15 2.1.1.3.1 Karten und kartenähnliche Darstellungen als Navigationshilfe 17 2.1.1.3.2 Mobile Karten 18 2.1.1.3.3 Adaption in der mobilen Kartographie 19 2.1.1.3.4 Empirische Untersuchungen zu Karten als Navigationshilfe 22 2.1.1.3.5 Empirische Untersuchungen zu kartenähnlichen Darstellungen als Navigationshilfe 22 2.1.1.4 Entfernungs- und Zeitschätzung in der Navigation 24 2.1.2 Navigation als Problemlösungsprozess 24 2.2 Navigationsmodell des Autors 25 3 Semantische Ähnlichkeitsbestimmung nutzergenerierter Daten für touristische Routenplanungen 29 3.1 Stand der Wissenschaft 29 3.1.1 Individuelle Routengenerierung und themenbezogene Ortsidentifikation 29 3.1.2 Semantische Ähnlichkeitsbestimmung im Kontext von Wikipedia 30 3.1.3 Generierung von thematischen Oberflächen und Dichtebestimmung von verteilten Daten 33 3.2 Räumliche Präsenz von Geoobjekten 34 3.3 Methodik 35 3.3.1 Datenaufbereitung 35 3.3.1.1 Datenextraktion und Ähnlichkeitsbestimmung 35 3.3.1.2 Navigationsgraph aus OpenStreetMap 36 3.3.2 Routenbestimmung und Kostenwertermittlung 39 3.3.2.1 Routenberechnung auf Basis eines semantischen Pseudokontinuums 39 3.3.2.2 Routenberechnung auf Basis eines Rankings der semantischen Ähnlichkeiten 44 3.3.2.3 Routenberechnung auf Basis eines Hybridalgorithmus 46 3.4 Methodenvergleich 46 3.5 Nutzerbefragung zu themenbezogenen Routen 50 3.5.1 Aufbau der Nutzerbefragung 50 3.5.2 Nutzerbewertung 51 3.5.2.1 Klassifizierung der Teilnehmer 51 3.5.2.2 Vergleich der Benutzerbewertungen und semantischen Ähnlichkeiten 51 3.5.2.3 Vergleich berechneter Themenrouten mit Nutzervorstellungen 53 4 Anamorphoten als Navigationshilfe 56 4.1 Begriffsbestimmung zu Anamorphoten 56 4.1.1 Abgrenzung Kartogramm und Anamorphote 59 4.1.2 Taxonomie für anamorphotische Darstellungen 60 4.1.2.1 Einteilung nach dem Fokus der Verzerrung 60 4.1.2.2 Einteilung nach dem Sachwertbezug 62 4.1.2.3 Einteilung nach dem Grad der Abstraktion 66 4.1.2.4 Einteilung nach dem visuellen Zusammenhang/Kontinuität 67 4.1.2.5 Einteilung nach der Art der Zentrizität und Ausrichtung 68 4.2 Empirische Untersuchung zu Distanzwertanamorphoten als Navigationshilfe 69 4.2.1 Ziel, Aufbau und Forschungshypothesen 69 4.2.2 Kartendarstellungen 72 4.2.2.1 Darstellungen ohne Weginformationen 73 4.2.2.2 Darstellungen mit Wegdistanzinformationen 73 4.2.2.3 Darstellungen mit Wegzeitinformationen 75 4.2.3 Analyse und Auswertung der Testergebnisse 77 4.2.3.1 Planungsprozess auf globaler Ebene 79 4.2.3.2 Evaluierungsprozess auf globaler Ebene 83 4.2.3.3 Planungsprozess auf lokaler Ebene 85 4.2.3.4 Evaluierungsprozess auf lokaler Ebene 88 4.2.4 Diskussion 91 5 Zusammenfassung und Ausblick 95 5.1 Beantwortung der Forschungsfragen 95 5.2 Fazit 103 6 Literaturverzeichnis 107 7 Anhang 117

The aim of this PhD thesis was to investigate traffic safety and mobility for individuals with hearing loss (HL). Three studies were conducted: 1. a questionnaire survey aimed to evaluate differences in choice of transportation that might be related to HL, 2. a driving simulator study that looked into compensatory strategies and evaluated the efficiency of a tactile signal to alert the driver, and 3. a field study to evaluate these effects in real traffic and to evaluate a navigation system with a supportive tactile signal. The effects of HL discovered in this thesis add to the knowledge and understanding of the influence of HL on traffic safety and mobility. Differences found consistently point to a generally more cautious behavior. Compensatory and coping strategies associated with HL are bound to driving complexity and appear when complexity increases. These strategies include driving at lower speeds, using a more comprehensive visual search behavior and being less engaged in distracting activities. Evaluation of a tactile signal showed that by adding a tactile modality, some driver assistance systems can also be made accessible to drivers with HL. At the same time, the systems might be more effective for all users, since the driver can be more focused on the road. Based on the results in this thesis, drivers with HL cannot be considered an increased traffic safety risk, and there should be no need for adjustments of the requirements of hearing for a license to drive a car. / Syftet med den här doktorsavhandlingen var att undersöka trafiksäkerhet och mobilitet för individer med hörselnedsättning (HN). Tre studier har genomförts: 1. en enkätstudie för att undersöka skillnader i transportvanor relaterade till HN, 2. en körsimulatorstudie for att titta på kompensatoriska strategier och utvärdera effektiviteten i en taktil signal för att påkalla förarens uppmärksamhet och 3. en fältstudie för att undersöka effekterna i riktig trafik samt utvärdera ett navigationssystem med en taktil signal som stöd för navigering. Effekterna av HN som kom fram i denna avhandling bidrar till kunskapen och förståelsen för hur HN påverkar trafiksäkerhet och mobilitet. De funna skillnaderna pekar konsistent mot ett generelltmera försiktigt beteende. Kompensatoriska - och copingstrategier förknippade med HN beror på körkomplexitet och observeras när komplexiteten ökar. Dessa strategier innebär körning med lägre hastighet, mera heltäckande visuell avsökning och mindre engagemang i distraherande uppgifter. Utvärdering av en taktil signal visade att genom att lägga till en taktil modalitet kan vissa förarstödsystem bli tillgängliga även för förare med HN. Samtidigt kan systemen bli mera effektiva för alla användare eftersom föraren då kan fokusera mera på vägen. Baserat på resultaten i den här avhandlingen kan inte förare med HN betraktas som någon förhöjd risk och det bör därmed inte finnas något behov av att justera hörselkraven när det gäller körkortsinnehav.

Der Aufenthaltsort eines mobilen Benutzers stellt eine wichtige Information für Anwendungen aus den Bereichen Mobile Computing, Wearable Computing oder Ubiquitous Computing dar. Ist ein mobiles Endgerät in der Lage, die aktuelle Position des Benutzers zu bestimmen, kann diese Information von der Anwendung berücksichtigt werden -- man spricht dabei allgemein von ortsbezogenen Anwendungen. Eng verknüpft mit dem Begriff der ortsbezogenen Anwendung ist der Begriff des ortsbezogenen Dienstes. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Dienst, der Informationen über den aktuellen Standort übermittelt. Mittlerweile werden solche Dienste kommerziell eingesetzt und erlauben etwa, dass ein Reisender ein Hotel, eine Tankstelle oder eine Apotheke in der näheren Umgebung findet. Man erwartet, nicht zuletzt durch die Einführung von LTE, ein großes Potenzial ortsbezogener Anwendungen für die Zukunft. Das jährlich stattfindende Fachgespräch "Ortsbezogene Anwendungen und Dienste" der GI/ITG-Fachgruppe Kommunikation und Verteilte Systeme hat sich zum Ziel gesetzt, aktuelle Entwicklungen dieses Fachgebiets in einem breiten Teilnehmerkreis aus Industrie und Wissenschaft zu diskutieren. Der vorliegende Konferenzband fasst die Ergebnisse des neunten Fachgesprächs zusammen. / The location of a mobile user poses an important information for applications in the scope of Mobile Computung, Wearable Computing and Ubiquitous Computing. If a mobile device is able to determine the current location of its user, this information may be taken into account by an application. Such applications are called a location-based applications. Closely related to location-based applications are location-based services, which for example provides the user informations about his current location. Meanwhile such services are deployed commercially and enable travelers for example to find a hotel, a petrol station or a pharmacy in his vicinity. It is expected, not least because of the introduction of LTE, a great potential of locations-based applications in the future. The annual technical meeting "Location-based Applications and Services" of the GI/ITG specialized group "Communication and Dsitributed Systems" targets to discuss current evolutions in a broad group of participants assembling of industrial representatives and scientists. The present proceedings summarizes the result of the 9th annual meeting.