OVĚŘENÍ PLATNOSTI VYBRANÝCH KARTOGRAFICKÝCH KONVENCÍ POMOCÍ EYE–TRACKINGU

Úvod

Kartografie si od doby svého vyčlenění jako samostatné vědy prošla výraznou technologickou proměnou. Z vědní disciplíny založené na peru, papíře a inkoustu se vyvinula ve vědu opírající se o moderní technologie. Zmíněná digitální revoluce přinesla do kartografie značné změny ve způsobech své realizace a také došlo ke změně struktury subjektů činných v této oblasti. Data a nástroje pro tvorbu map se staly všudypřítomnými, takže tvorba map již dávno není privilegiem vyškolených kartografů, nýbrž činností volně přístupnou libovolným uživatelům disponujícím elektronickým zařízením. Bez ohledu na to, jestli je tvůrcem mapy profesionál či laik, musí být i nadále vytvářeny se záměrem tak, aby v konečném důsledku byly efektivní.

Jedním z hlavních faktorů, který posouvá kartografii ve své vlastní revoluci a evoluci je značný vzestup poptávky po kartografických produktech. Kaňok (1999) zmiňuje, že současné GIS se z velké části využívají výhradně pro tvorbu tematických map. Zatímco zmíněné technologie umožnily rychlejší a jednodušší tvorbu map, ke zvýšení efektivity map nedošlo, jelikož pohotově zhotovená mapa nutně neznamená efektivní mapa. Jak tedy eficience v mapách docílit?

Mimo jiné je potřeba znát a při tvorbě map aplikovat kartografické zásady. Ty ale nebyly do GISu implementovány, tudíž uživatelům nic nebrání vytvářet vlastní mapy bez respektování daných zásad. Neexistuje tedy záruka efektivity. Tento přesun odpovědnosti vytvořil potřebu rozšíření kartografické vzdělávací základny zejména o mimoškolské instituce, díky čemuž se začaly názory autorit rozcházet a kartografická gramatika nabyla v různých částech světa různých podob. Je proto důležitější než kdy dřív položit si otázku: Jsou námi zažité konvence stále platné nebo dnes pouze zastávají funkci přehnaného formalismu?

Cíle práce

Hlavním cílem diplomové práce bylo ověřit platnost vybraných kartografických konvencí pomocí technologie eye–tracking. Realizace a úspěšného splnění zásadního cíle práce bylo dosaženo pomocí cílů dílčích, které byly stanoveny jak pro teoretickou, tak praktickou část práce.

V teoretické části práce byly tedy stanoveny následné dílčí cíle:

• zpracovat rešerši relevantní domácí a zahraniční literatury,
• zvolit relevantní konvence vhodné pro testování.

Praktická část byla tvořena níže uvedenými cíli:

• vytvořit stimuly v rámci konvencí a v rozporu s konvencemi,
• připravit a realizovat eye–tracking experiment na respondentech bez kart. vzdělání,
• vytvořit a realizovat doplňující subjektivní metodu (dotazník a rozhovor),
• vyhodnotit zjištěné poznatky, odůvodnit výsledky a vyvodit závěry o platnosti či neplatnosti vybraných konvencí.

Realizace a naplnění cílů práce přinese vhled a nová poznání do akademické sféry. Nekartografům tvořící mapy práce zprostředkuje stěžejní poznatky z oblasti kartografické gramatiky nezbytné pro efektivní tvorbu map a pro odborníky z dané oblasti se může stát vznesením dotazu, zda není na čase přehodnotit dosavadní paradigmata.

Použité metody a postup zpracování

V této části jsou blíže představeny jednotlivé metody, data a programy, které byly během tvorby práce využity.

Použité metody

Rešerše a zvolení konvencí pro testování byly výsledkem podrobného studia domácí a zahraniční literatury, odborných publikací, případových studií a jiných odborných příspěvků uvedených v seznamu literatury.

Hlavní využívanou metodou byla metoda eye–tracking. Tato moderní a objektivní technologie je založená na principu sledování pohybu očí během vnímání vizuálního vjemu či stimulu. Subjektivní stránku uživatelského hodnocení zajistily dotazníkové šetření a individuální rozhovor.

Použitá data

Pro účely experimentu byly vytvořeny stimuly sestávající z map, zadání úkolů a fixačních křížů. Podkladovými daty pro tvorbu mapových stimulů byly vrstvy ve formátu shapefile z Digitální vektorové geografické databáze České republiky ArcČR® 500 (ObcePolygony, ObceBody a OkresyPolygony z geodatabáze AdministrativniCleneni_v13 a Silnice_2015, VodniToky a Zeleznice z geodatabáze ArcCR500_v33). Dalším zdrojem dat byly výstupy eye–tracking testování naměřené pomocí bezkontaktního přenosného eye–trackeru GP3 HD Eye Tracker s frekvencí 150 Hz, dotazníkového šetření a rozhovoru.

Použité programy

Tvorba stimulů probíhala v prostředí ArcGIS Pro ve verzi 2.7.1 a také v grafickém softwaru Adobe Illustrator CS6. Za účelem vytvoření mapových stimulů bylo využito on-line nástroje pro tvorbu barevných stupnic (Hohnová, 2016). Veškeré stimuly byly exportovány a následně v programu IrfanView 4.57 upraveny na požadovanou velikost 1920 × 1080 px, což je rozlišení monitoru, jenž byl používán při testování. Úhlopříčka displeje je 68,6 cm (27").

Eye–tracking experiment a pilotáž byly provedeny v softwaru Gazepoint Analysis a Gazepoint Control, z nichž byla data exportována a pomocí nástroje gp2ogama 1.0 převedena do softwaru OGAMA 5.1, kde probíhaly analýzy. Statistické zpracování dat probíhalo v tabulkovém procesoru Microsoft Excel 2016 a v softwaru RStudio v. 4. 0. 5.

On-line dotazník byl vytvořen v prostředí Microsoft Forms a statisticky zpracován v tabulkovém procesoru Microsoft Excel 2016. Rozhovory byly se souhlasem respondentů zaznamenávány mobilním telefonem IPhone 8 a přepsány do dokumentu vytvořeného pomocí textového procesoru Microsoft Word 2016

Postup zpracování

Výsledky

V průběhu praktické části práce byla pomocí statistické analýzy dat získaných z provedeného dotazníkového šetření, eye–tracking experimentu a závěrečného individuálního rozhovoru, ověřována hlavní hypotéza, že práce s mapami splňujícími kartografické konvence je efektivnější než práce s mapami, kde jsou tyto konvence porušeny. Tohoto cíle bylo dosaženo na základě ověření osmi dílčích hypotéz, které záležely ve zjištění rozdílné efektivity u map dodržujících a porušujících konvence zvolené v teoretické části práce. Každá z dílčích hypotéz odpovídala jedné z metrik, jež byly zvoleny pro hodnocení experimentu.

Při pohledu na matici obsahující ověření dílčích nulových hypotéz lze konstatovat, že v případě první konvence zabývající využitím barev pro kvantitativní rozlišení jevů a druhé konvence, která se věnuje využití rastru pro kvantitativní rozlišení jevů byly všechny dílčí nulové hypotézy zamítnuty, což znamená, že rozdíl mezi výsledky správných a špatných variant stimulů byly statisticky významné. Jinými slovy byla prokázána vyšší efektivita práce s mapou v případě, kdy jsou dodrženy konvence č. 1 a 2, což bylo následně také podpořeno subjektivními názory respondentů.

U třetí konvence věnující se použití divergentní stupnice pro zobrazení dvoukoncových dat byla zamítnuta pouze polovina hypotéz, což znamená, že se prokázal rozdíl mezi výsledky správných a špatných variant jednotlivých stimulů pouze v souvislosti s celkovým časem do odpovědi, celkovým počtem fixací, počtem fixací v mapě a délkou trajektorie oka. Při komparaci v rámci ostatních metrik nebyl prokázán statisticky významný rozdíl, což bylo částečně způsobeno charakterem úlohy spočívajícím v pouhém porovnávání vyznačených areálů, který zmírňoval obtížnost interpretace stimulu obsahujícího porušení třetí konvence. Poslední poznatek, který byl v souvislosti se třetí konvencí zjištěn byl rozdíl ve výsledcích mezi tematickými mapami využívajícími pro negativní hodnoty studené barvy a barvy teplé pro pozitivní hodnoty a mapami využívající barvy v opačném směru.

V případě čtvrté konvence zaobírající se správným umístěním střední hodnoty na divergentní stupnici bylo zamítnuto šest z osmi dílčích hypotéz, což z velké části potvrzuje, že u mapy, která dodržuje tuto konvenci je dosaženo vyšší efektivity práce. Opět zde bylo možno pozorovat negativní vliv charakteru úlohy, při jejímž řešení byli respondenti sledováni. I díky subjektivní doplňující metodě lze konstatovat, že má-li být docíleno vyšší efektivity mapy, měla by být tato konvence dodržena.

Dílčí hypotézy u páté konvence věnující se uspořádanosti legendy byly opět zamítnuty pouze z části. Ovšem díky autorově reflexi narušení výsledků v důsledku různého umístění hledaných figurálních znaků do mapového pole a také díky interpretaci subjektivní metody byl dovozen závěr, že i v případě páté konvence byla prokázána vyšší efektivita práce s mapou dodržující tuto konvencí.

Závěr

Diplomová práce byla věnována tvorbě tematických map a zejména kartografickým konvencím s tvorbou spojeným. Hlavním cílem práce tedy bylo ověřit platnost pěti vybraných konvencí, čehož bylo dosaženo naplněním dílčích cílů rozdělených do teoretické a praktické části práce.

K teoretickým cílům práce lze uvést, že spočívaly ve zpracování rozsáhlé rešerše relevantní domácí i zahraniční literatury a na základě této zvolení pěti konvencí vhodných k otestování. V rešeršní části bylo nejdříve v rámci zasazení problematiky do širší teoretické roviny rozebráno ukotvení pojmů tematická kartografie a tematická mapa v současné literatuře, dále byl charakterizován komunikační proces probíhající skrz mapu a zbylý prostor byl již věnován detailnímu popisu jednotlivých zásad tvorby tematických map tak, jak jsou pojímány odborníky zabývajícími se touto problematikou.

Naplnění cílů praktické části spočívalo nejprve ve tvorbě deseti stimulů pro každou konvenci tvořených pěti dvojicemi obsahujícími mapu dodržující danou konvenci a jí odpovídající mapu, jež konvenci porušuje způsobem zvoleným na základě nejčastějších chyb objevujících se v praxi. Dále spočívalo naplnění cílů v přípravě a realizaci eye–tracking experimentu na 30 respondentech bez kartografického vzdělání v domácích prostorách autora s pomocí přenosného eye–trackeru GP3 HD s frekvencí 150 Hz. Následující cíl byl naplněn pomocí vytvoření a realizování doplňujících subjektivních metod, konkrétně dotazníku a rozhovoru. Dotazníkové šetření bylo provedeno za účelem zjištění dat ohledně pohlaví, věku, nejvyššího dosaženého vzdělání, činnosti (student/pracující) a zkušenosti respondentů s mapami a individuální rozhovor byl zaměřen na zjištění subjektivního názoru respondentů ohledně srozumitelnosti vytvořených a testovaných mapových stimulů. Naplnění posledního dílčího cíle spočívalo ve vyhodnocení zjištěný ch výsledků s pomocí metod statistické analýzy, odůvodnění zjištěných poznatků, jemuž napomohla interpretace doplňujících metod, a vyvození patřičných závěrů o platnosti vybraných konvencí.

Na základě výše uvedeného byly zjištěny poznatky, jejichž podrobný popis a interpretace byla shrnuta v kapitole výsledky. Vyšší efektivita map dodržujících vybrané konvence oproti mapám tyto konvence porušující byla v práci potvrzena pomocí zamítnutí většiny dílčích nulových hypotéz, přičemž důvody částečně způsobivší nemožnost zamítnutí některých nulových hypotéz byly reflektovány jak při analýze výsledků, tak následně blíže v diskusní části práce.

Summary

Thanks to the ever-expanding process of digitization, the process of mapping is no longer the prerogative of professional cartographers, but a common activity of lay people with electronic equipment, but not cartographic education. This thesis responds to the necessary need to verify the validity of the principles for the creation of thematic maps in connection with the aforementioned digital revolution. Therefore, the research part first characterized the basic concepts in the field of thematic cartography, described the communication process through the map and then described in detail the principles of creating thematic maps in the concept of experts on the issue. The main goal of the practical part of the thesis was to verify the validity of five selected cartographic conventions using an experiment consisting of an online questionnaire survey, eye-tracking testing and subsequent individual interview. A total of 30 respondents without cartographic education of various sexes, ages as well as the highest level of education were tested. The obtained results were processed using appropriate statistical methods and interpreted in the context of the subjective opinion found through the interview. The conclusions were made on the basis of verification of eight partial hypotheses corresponding to the observed experimental metrics.

Kontakt

Elements

i = 0;

while (!deck.isInOrder()) {
    print 'Iteration ' + i;
    deck.shuffle();
    i++;
}

print 'It took ' + i + ' iterations to sort the deck.';