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Datenvisualisierung

Vom Diagramm zur Virtual Reality

von Fischer-Stabel, Peter Fach: Mathematik/ Statistik/ Informatik;

Techniken der Datenvisualisierung werden mittlerweile in allen Disziplinen eingesetzt. Mit ihnen kann einerseits die effiziente Aufbereitung und Analyse einer exponentiell gewachsenen Informationsmenge gewährleistet werden. Andererseits lassen sich so komplexe Informationsinhalte in einem visuellen Umfeld angemessen kommunizieren.

Der Autor präsentiert die wesentlichen Felder der Computervisualistik und illustriert diese durch Anwendungsbeispiele: Das Spektrum reicht von elementaren Methoden zur Erstellung von Diagrammen, Infografiken und Kartenwerken, über geometrische Modellierung und Bildbearbeitung, bis hin zur Augmented- und Virtual Reality. Das Buch vermittelt so die Grundlagen der computergestützten Datenvisualisierung.
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Details
ISBN 9783825250287
UTB-Titelnummer 5028
Auflagennr. 1. Aufl.
Erscheinungsjahr 2018
Erscheinungsdatum 16.07.2018
Einband Kartoniert
Formate UTB S (12 x 18,5 cm)
Originalverlag UVK
Umfang 210 S.
Inhalt
Vorwort 5
Hinweise zum Buch 7
Abbildungsverzeichnis 15
Tabellenverzeichnis 19
1 Einführung 21
1.1 Raster- und Vektorgrafik 25
1.1.1 Rastergrafik 27
1.1.2 Vektorgrafik 31
1.2 Anwendungsfelder der Visualisierung 34
1.3 Literatur 36
2 Computervisualistik 37
2.1 Qualität einer Visualisierung 39
2.2 Wahrnehmungskapazitäten des Menschen 41
2.2.1 Visuelle Wahrnehmung und graphische Mindestgrößen 45
2.2.2 Barrierefreiheit 47
2.3 Der Visualisierungsprozess 49
2.4 Hinweise zum Visualisierungsdesign 53
2.5 Literatur 54
3 Diagrammtechniken 55
3.1 Business-Charts 56
3.2 Piktogramme 61
3.3 Infografiken 62
3.4 Literatur 63
4 Geovisualisierung und Kartographie 65
4.1 Geodaten 67
4.2 Kartographische Grundlagen 69
4.2.1 Grundsätze guter Kartengraphik 71
4.3 Kartogramme 72
4.3.1 Nicht-zusammenhängende Kartogramme 73
4.3.2 Zusammenhängende Kartogramme 74
4.3.3 Dorling-Kartogramm 74
4.4 Extrudierte Karten 75
4.5 Literatur 77
5 Generative Computergrafik 79
5.1 Geometrische Modellierung 80
5.1.1 Objekte in der Szene 81
5.2 Modellierungsmethoden 82
5.2.1 Kantenmodelle 83
5.2.2 Flächenmodelle 83
5.2.3 Volumenmodelle 86
5.3 Oberflächeneigenschaften 87
5.4 Bildsynthese (Rendering) 88
5.5 Anwendungsbeispiel: 3D - Stadtmodelle 90
5.5.1 Airborne Laser Scanning (ALS) 90
5.5.2 Ableitung eines 3D-Stadtmodells aus ALS -Daten 97
5.6 Photogrammetrie 100
5.6.1 Stereophotogrammetrie 101
5.6.2 Nahbereichs-Photogrammetrie 102
5.7 Haptischer Ausdruck / 3D-Druck 103
5.8 Literatur 105
6 Bildbearbeitung 107
6.1 Datenerfassung Rasterdaten 109
6.2 Workflow der Bildbearbeitung 113
6.2.1 Punktoperatoren 115
6.2.2 Lokale Operatoren / Filterung im Ortsbereich 119
6.2.3 Globale Operatoren 122
6.3 Bildanalyse 123
6.4 Bildanalyse am Beispiel von Daten der Fernerkundung 125
6.4.1 Pixelbasierte Klassifikation multispektraler Daten 128
6.4.2 Grundprinzip der Klassifikationsverfahren 129
6.4.3 Überwachte Klassifikation 132
6.4.4 Anwendungsbeispiel: Erfassung von versiegelten Flächen 134
6.5 Weitere ausgewählte Operationen mit Bildern 141
6.5.1 Stitching 141
6.5.2 Mosaicing 142
6.5.3 High Dynamic Range (HDR)-Fotografie 143
6.5.4 Morphing 146
6.6 Weiterführende Literatur 146
7 Augmented Reality 147
7.1 Begriffsklärung 148
7.2 Historische Entwicklung und Anwendungsbereiche 150
7.3 Grundlagen 152
7.3.1 AR-Systeme 152
7.3.2 Darstellung 153
7.3.3 Interaktion 155
7.3.4 Tracking 156
7.4 Trackingverfahren 157
7.4.1 Markerbasiert 157
7.4.2 Natürliche Marker (merkmalsbasiert) 158
7.4.3 Dreidimensionale Marker 159
7.4.4 Markerloses Tracking mit SLAM 160
7.4.5 Nicht-optisches Tracking 161
7.4.6 Kombination verschiedener Verfahren 162
7.5 Entwicklerwerkzeuge 162
7.5.1 Android 162
7.5.2 iOS 163
7.5.3 Facebook AR Studio 163
7.5.4 Windows Mixed Reality 164
7.5.5 Software-Bibliotheken 164
7.5.6 Unity 166
7.6 Ausblick 166
7.7 Literatur 167
8 Virtual Reality (VR) 169
8.1 Begriffserklärung 169
8.2 Historische Entwicklung 171
8.3 Anwendungsbeispiele 175
8.4 Erstellung von VR-Anwendungen 178
8.4.1 Allgemeines zu Erstellung von Inhalten 179
8.4.2 Beispiel: Interaktive Historytainment-Anwendung 181
8.5 Aktuelle Marktübersicht 183
8.5.1 Mobile VR 184
8.5.2 High-End-VR 185
8.6 Was bringt die Zukunft? 188
8.7 Literatur 190
9 Visualisierung und Manipulation 191
9.1 Stichproben mit systematischem Fehler 192
9.2 Auswirkungen der Wahl des Lokationsmaßes 194
9.3 Manipulation mit Diagrammen 196
9.4 Manipulation mittels Piktogrammen 199
9.5 Manipulation mit Karten 200
9.6 Manipulation mittels Bildbearbeitung 201
9.7 Anmerkungen 202
9.8 Weiterführende Literatur 204
Index 205
Pressestimmen
Aus: ekz-Informationsdienst – Klaus Barckow – 10.9.2018
Das Buch behandelt schwerpunktmäßig die Ergänzung von Bildern und Videos durchcomputergenerierte Zusatzinformationen und damit wesentliche Themen des Studiengangs Computervisualistik, der an den Hochschulen in Magdeburg, Koblenz-Landau und Hamm-Lippstadt angeboten wird. Ziel ist, Studieninteressierten, aber auch die Allgemeinheit mit den wesentlichen Inhalten dieses Studiengangs vertraut zu machen. […]

Autoreninfo

Fischer-Stabel, Peter

Fischer-Stabel, Peter

Prof. Dr. Peter Fischer-Stabel ist Professor für Angewandte Informatik, Umwelt- & Geoinformatik am Umweltcampus der Hochschule Trier.

Weitere Titel von Fischer-Stabel, Peter

Leserbewertungen

Bewertungen

Dozentenbewertung: Ein gutes Überblickbuch

Bewertung

Kundenmeinung von S.G.

Wie andere Rezensenten schon angemerkt haben, ist das Buch aufgrund seiner Kürze nicht für vertiefte Studien, sondern für einen guten Überblick geeignet. Dabei ist der Einsatz in der Lehre auch sehr gut kapitelweise möglich, da diese auch alleinstehend gut funktionieren. Außerhalb der fachlichen Zielgruppe können diese den Studierenden schnell weiterhelfen, ohne dass sich diese durch mehrere andere aufeinander aufbauende Kapitel lesen müssen.
Ich habe so einige Kapitel, jedoch nicht das ganze Buch, verwendet. Dies war durch einen Online Zugang innerhalb der Uni Bibliothek möglich und macht dieses Buch zu einem guten Tipp für alle DozentInnen, die eine Seminareinheit zur Datenvisualisierung machen.

Ein sehr guter Einstieg in die Visualisierung von Daten

Bewertung

Kundenmeinung von cho

Für meinen späteren Beruf als Ingenieur und aktuell meine Projektarbeit ist die richtige und geübte Darstellung von Daten essentiell. Um mein in diesem Bereich schwach aufgestelltes Studium um Grundlagen und einen Überblick der Möglichkeiten zu erweitern, habe ich die Chance genutzt und diese Buch als Leseprobe beim UTB Verlag bestellt.
Meiner Meinung nach liefert es einen exzellenten Überblick über Grundlagen, Formen und Methoden der Datenvisualisierung. Es liest sich leicht und zieht auch relativ neue Techniken wie z.B. LIDAR als Beispiele heran. Aufgrund der Kürze (knapp 200 Seiten) kann es jedoch viele Gebiete nur anschneiden. Die Autoren liefern hier jedoch stets ergänzende Literaturvorschläge.
Für bereits Erfahrene empfehle ich dieses Buch daher maximal zur leicht leserlichen Rekapitulation und Ordnung bereits erreichten Wissens, allen anderen bietet es einen guten Einstieg. Die herangezogenen Anwendungen finden sich oft im Bereich der Geovisualisierung und Kartographie (zum Beispiel dem Erstellen von dreidimensionalen Stadt-Modellen). Dies hat zum einen den Vorteil der einfachen Verständlichkeit, jedoch mag dies für Fachfremde aufgrund fehlenden Bezugs etwas langweilig werden.

Zusammengefasst:
+ Sehr guter Einstieg und Überblick
+ Aktuelle Beispiele
+ sehr gut zu lesen

Hinweis: In der vorliegenden Ausgabe ist ein Druckfehler auf der 7. Seite. Hier soll es wohl http://www.uvk-lucius.de/ heißen. Dann ist auch die Website des eigentlichen Verlages zu erreichen. Einen Service oder weiteres Material wie Übungsaufgaben lassen sich hier jedoch auch nicht wie versprochen finden. Hier besteht Verbesserungsbedarf.

Sehr gutes theoretisches Lehrbuch mit einem großen Schwachpunkt

Bewertung

Kundenmeinung von Benjamin Ronneburg

Das Buch Datenvisualisierung von Peter Fischer-Stabel bietet den LeserInnen einen Einstieg in sämtliche Visualisierungstechniken, wobei die Spannweite von traditionellen Diagrammtechniken bis hin zu modernen Formen der Augmented und Virtual Reality reicht. Dabei bleibt der Autor am Anfang jedes Kapitels auf der deskriptiven Ebene, er beschreibt theoretische Hintergründe, die für ein erweitertes Verständnis der jeweiligen Thematik sehr sinnvoll sind. Gleichzeitig liefert er eine Auflistung verschiedener Softwareprogramme, mit denen sich die jeweils dargestellten Visualisierungstechniken anwenden lassen.
Dies ist dabei gleichzeitig die größte Stärke als auch die größte Schwäche des Buches: Auf knapp 200 Seiten erfahren LeserInnen alles Wichtige rund um das Thema Datenvisualisierung, ohne jedoch praktische Tipps zur Umsetzung zu erhalten. Jeder muss für sich beurteilen, ob ein theoretisches Werk genügt, mir jedenfalls waren die Verweise auf die entsprechenden Softwareprogrammen ausreichend, um mich bei Interesse weiter einzuarbeiten.
Ein besonderes Augenmerk möchte ich auf das letzte Kapitel legen, dass sich mit Manipulation von Visualisierungen beschäftigt. Dieses Kapitel fand ich besonders spannend und sei jedem empfohlen, der im beruflichen oder bildungsspezifischen Kontext mit Visualisierungen zu tun hat.

Alles in allem ein sehr gutes Buch, dass schnell einen Überblick und Ressourcen zur weiteren Lektüre liefert.
Im Buch ist die Rede von Übungsaufgaben sowie von einem Web-Service. Beide waren am Tage der Rezension (27.08.18) nicht über die angegebene Adresse erreichbar, was sich hoffentlich mit der Neuerscheinung des Buches erklären lässt. Deshalb muss ich leider einen Stern Abzug geben.

Rezipientenmeinung - Student

Bewertung

Kundenmeinung von J. Krasemann

Die Ausführungen von Fischer-Stabel zu den Prinzipen der Datenvisualisierung mögen hin und wieder etwas langatmig erscheinen. Die detaillierte Ausführung zu den Grundlagen ist jedoch förderlich, um Referenzen im Verlauf des Buches zu verstehen und deuten zu können. Die zahlreichen Beispiele und Grundlagendefinitionen sind hilfreich, wenn im Leseprozess unklare Elemente auftreten. Ein Rückblick auf die vorangegangenen Ausführungen sowie Visualisierungen und die fachlichen Erörterungen lassen sich einfach und logisch durchdringen. Auch vermittelt das Buch die grundlegenden Merkmale der Wahrnehmung und des Sehens, sowie deren Einfluss auf die Deutung der Wahrnehmung, sodass ein Verständnis für die Möglichkeiten der Verarbeitung und Auswertung entsteht. Als Grundlagenbuch sehe ich es daher als durchaus geeignet, da es dem Leser eine Art des interaktiven Lesens ermöglicht. Die Elemente sind für sich abgeschlossen, der Bezug untereinander so deutlich, dass es möglich ist, Elemente zu überspringen und bei späterem Klärungsbedarf auf diese zurückzukommen. Den Wehmutstropfen an diesem Buch bilden eindeutig seine Darstellungen. Auch wenn diese völlig ausreichen, um die Ausführungen nachzuvollziehen und eigene Überlegungen zu tätigen, sind doch einige unscharf oder wirken verschwommen. Der Kontrast von einigen Beschriftungselementen führt dazu, dass einige Elemente der Darstellungen nur schwer zu lesen sind. Da es sich um Grafiken handelt, deren Inhalt weniger relevant ist, sondern deren Zweck die Verdeutlichung ist, stellt dies keinen Hinderungsgrund dar, wirkt im Kontext jedoch irritierend.
Alles in allem ist das Buch Datenvisualisierung empfehlenswert. Das Buch eignet sich gut dazu, in die Thematik einzusteigen, die Abgrenzungen und Voraussetzung der einzelnen Fachbereiche nachzuvollziehen, und ermöglicht ein späteres Nachschlagen der bedingenden Parameter für Visualisierungsformen sowie deren Einsatzbereiche.

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