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Professor Alexander Wolff (links) und Jan-Henrik Haunert tüfteln an neuen Algorithmen, um interaktive Landkarten im Internet noch besser zu machen (c) Julius-Maximilians-Universität WürzburgDas ruckartige Ein- und Auszoomen aus digitalen Kartenangeboten wie von Google oder Bing könnte bald der Vergangenheit angehören: So arbeiten Informatiker der Universität Würzburg daran, dass ich der Kartenmaßstab nicht ruckartig, sondern gleitend verändert. Erste Ergebnisse stellen die Forscher in einer Zeitschrift für Visualisierung und Computergrafik vor.

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„Wer im Internet die Zoomfunktion von Landkarten benutzt, bekommt nicht verschiedene Ansichten ein- und derselben Karte gezeigt, sondern immer wieder andere Karten, so dass sich die Darstellungen sprunghaft ändern“, erklärt Professor Alexander Wolff vom Institut für Informatik der Uni Würzburg. Dadurch verlieren die Nutzer leicht die Orientierung. Wolff und sein Mitarbeiter Jan-Henrik Haunert wollen das ändern – durch Karten mit gleitendem Maßstab. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt.


Gleitender Maßstab – dabei denken die Würzburger Informatiker unter anderem an interaktive Karten, auf denen sich einzelne Regionen vergrößert darstellen lassen. Beispiel: Ein Tourist will auf dem Internet-Stadtplan von Würzburg die Straßen genauer ansehen, die zur Löwenbrücke führen. Er markiert die Stelle und bekommt den gewünschten Bereich vergrößert präsentiert. Der restliche Kartenausschnitt, den er am Bildschirm sieht, wird weiterhin angezeigt, so dass der Gesamtüberblick über die Innenstadt erhalten bleibt.

Diese Art der Darstellung lässt sich am Computer schon seit Längerem realisieren, und zwar mit der so genannten Fischaugen-Technik. Jan-Henrik Haunert und Informatikstudent Leon Sering haben nun aber eine deutlich verbesserte Lösung erarbeitet, die sie im Fachblatt „IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics“ vom Dezember 2011 vorstellen.

Ein Nachteil der Fischaugen-Technik: Beim Herauszoomen einer bestimmten Region wird der Rest der Karte stark verzerrt. Bei der Methode der Würzburger Informatiker fällt diese Verzerrung viel geringer aus – um rund 75 Prozent. Bei einer noch besseren Variante braucht der Computer nur halb so lange, um den Zoom-Vorgang zu berechnen: Dabei wird nur die direkte Umgebung der vergrößerten Region verzerrt. Und auch hier ist die Deformation immer noch um 65 Prozent geringer als bei der Fischaugen-Technik.


A propos Rechengeschwindigkeit: Mehrere Sekunden sind zurzeit nötig, um beispielsweise den Stadtplan von Würzburg mit einer gewünschten Ausschnittsvergrößerung neu zu berechnen. Das mag akzeptabel sein für jemanden, der einmalig eine Karte für einen Ausdruck erstellen will. Deutlich zu langsam ist das aber für Nutzer, die im Internet durch einen Stadtplan surfen – und natürlich für Echtzeit-Anwendungen in Navigationssystemen. Für Smartphones eignet sich die Technik bislang ebenfalls nicht: „Noch steht hinter ihr eine umfangreiche Konvexe Programmierung, die für Smartphones zu mächtig ist“, sagt Professor Wolff.

Schneller muss die Sache mit dem gleitenden Maßstab also noch werden. Das und mehr möchten die Informatiker in den kommenden drei Jahren in ihrem DFG-Projekt erreichen. Sie wollen auch weitere Effekte beseitigen, die den Nutzer interaktiver Landkarten verwirren – etwa, dass beim Zoomen in einem Stadtplan sich die Beschriftung und die Art der Darstellung ruckartig ändern. Dass zum Beispiel der Bahnhof, der zuerst als Punkt dargestellt ist, urplötzlich zu einem großen Gebilde aus Schienensträngen und Gebäuden wird.

„Dazu wollen wir Animationen gestalten, die fließende Übergänge zwischen einzelnen Karten und verschiedenen Maßstäben möglich machen“, sagt Jan Haunert. „Die Generalisierung der Daten ist dabei das Grundproblem.“ Generalisierung heißt in diesem Fall: Für die Animation muss eine detailreiche Karte mitsamt Beschriftung schrittweise vereinfacht werden. Am Ende sollte der Nutzer beim Zoomen den Eindruck bekommen, stufenlos in einer einzigen Karte hin und her zu gleiten statt von Karte zu Karte und von Maßstab zu Maßstab zu ruckeln. Die Planung eines Tagesausflugs nach Bamberg sollte dann wesentlich komfortabler sein.

Das DFG-Projekt von Alexander Wolff und Jan-Henrik Haunert ist im Internet-Forschungszentrum der Universität Würzburg angesiedelt. Informatiker, Psychologen und Juristen befassen sich darin unter anderem mit innovativen Web-Anwendungen und einer zeitgemäßen Architektur des weltweiten Netzes.


Bild: Professor Alexander Wolff (links) und Jan-Henrik Haunert tüfteln an neuen Algorithmen, um interaktive Landkarten im Internet noch besser zu machen (c) Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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