Reasoning in Spatio-Temporal Analysis - Theory, Provenance, and Applications

Tämän väitöskirjan tavoitteena on lisätä ymmärrystä siitä, miten ihminen päättelee spatio-temporaalisessa (S-T) analyysissä karttojen ja muiden visualisointien avulla. Tutkimuksen lähestymistapana oli kognitiotieteen ja psykologian teorioiden soveltaminen, päättelyn tutkiminen S-T-analyysin tehtävissä ja keskittyminen spatiaalisten ja temporaalisten relaatioiden rooliin. Paremman ymmärryksen avulla voidaan johtaa suuntaviivoja, joiden avulla on mahdollista luoda esitystapoja, työvälineitä ja -menetelmiä, jotka tukevat päättelyä S-T-analyysin eri vaiheissa. Erityisesti tämä väitöskirja motivoitui tarpeesta dokumentoida ja kommunikoida analyysin tulokseen johtanutta päättelyä; tämä tarve liittyy alkuperään eli provenienssiin visuaalisen analytiikan tutkimusalueella. Työn tieteellinen panos on kolmiosainen. Ensiksi väitöskirja esittää ihmisen päättelyä S-T analyysissä kuvaavan viitekehyksen. Tämä viitekehys painottaa sekä alhaalta ylös että ylhäältä alas tapahtuvaa tiedon prosessointia, mentaalimalleina esiintyvän tietämyksen käyttämistä, ihmisen päättelyn kvalitatiivista luonnetta ja S-T-datan spatiaalista, temporaalista ja temaattista aspektia. Toiseksi työssä esitetään neljä suuntaviivaa päättelyä kommunikoivien visualisointien luomiseksi perustuen viitekehykseen ja liittyen provenienssiin. Suuntaviivojen lähtökohtana on, että päättelyn tulosten kommunikointi ei riitä vaan koko ajatteluprosessi näiden tulosten takana täytyy kommunikoida. Kaksi suuntaviivojen mukaisesti luotua visualisointia esitellään. Kolmanneksi tämä väitöskirja sisältää kolme soveltavaa tutkimusta, joista kaksi koskee keinoja parantaa kartta-animaation tehokkuutta S-T-analyysin työkaluna ja yksi sovellusalan tietämyksen kommunikointia agenttipohjaisessa mallintamisessa. Tulokset viittaavat siihen, että sonifikaatio voi olla hyödyllinen lisä animaation käytössä ja tapahtumien visuaalinen luokittelu perustuen niiden temporaaliseen intensiteettiin edesauttaa päättelyä animaatioissa. Agenttimallin tietämyksen visualisointi puolestaan edesauttaa mallintamisen ja sovellusalan asiantuntijoiden kommunikaatiossa. Viitekehys antaa keinon ymmärtää ihmisten päättelyä S-T-analyysissä ja muodostaa vankan pohjan, jolle voidaan perustaa uusien esitystapojen, työvälineiden ja menetelmien kehittäminen. Annetut suuntaviivat ovat uusi lähestymistapa, ei pelkästään S-T-analyysissä vaan myös provenienssin tutkimuksessa yleensä. Tulosten luotattavuus riippuu pääasiassa kognitiotieteen teorioiden luotettavuudesta, kuten päättelyn mentaalimalli-teoriasta. Intuitiivisen päättelyn merkitys S-T-analyysissä tunnistettiin jatkotutkimustarpeeksi.