Visualizing Multi-Variate Process Data: Concepts, Applications, and Evaluation

Due to the steadily growing flood of data, the appropriate use of visualizations for efficient data analysis is as important today as it has never been before. In many application domains, the data flood is based on processes that can be represented by node-link diagrams. Within such a diagram, nodes may represent intermediate results (or products), system states (or snapshots), milestones or real (and possibly georeferenced) objects, while links (edges) can embody transition conditions, transformation processes or real physical connections. Inspired by the engineering sciences application domain and the research project “SinOptiKom: Cross-sectoral optimization of transformation processes in municipal infrastructures in rural areas”, a platform for the analysis of transformation processes has been researched and developed based on a geographic information system (GIS). Caused by the increased amount of available and interesting data, a particular challenge is the simultaneous visualization of several visible attributes within one single diagram instead of using multiple ones. Therefore, two approaches have been developed, which utilize the available space between nodes in a diagram to display additional information. Motivated by the necessity of appropriate result communication with various stakeholders, a concept for a universal, dashboard-based analysis platform has been developed. This web-based approach is conceptually capable of displaying data from various data sources and has been supplemented by collaboration possibilities such as sharing, annotating and presenting features. In order to demonstrate the applicability and usability of newly developed applications, visualizations or user interfaces, extensive evaluations with human users are often inevitable. To reduce the complexity and the effort for conducting an evaluation, the browser-based evaluation framework (BREF) has been designed and implemented. Through its universal and flexible character, virtually any visualization or interaction running in the browser can be evaluated with BREF without any additional application (except for a modern web browser) on the target device. BREF has already proved itself in a wide range of application areas during the development and has since grown into a comprehensive evaluation tool.Durch die stetig wachsende Datenflut nimmt die Bedeutung von Visualisierungen zur effizienten Datenanalyse kontinuierlich zu. Vielen Anwendungsgebieten liegen dabei Prozesse zugrunde, die sich mittels repräsentativen Knoten-Kanten Netzwerken abbilden lassen. So können Knoten beispielsweise Zwischenergebnisse (oder -produkte), Systemzustände (Snapshots), Meilensteine oder reale Objekte repräsentieren, während Kanten Übergangsbedingungen, Transformationsprozesse zwischen einzelnen Knoten oder reale, physische Verbindungen verkörpern. Inspiriert von der ingenieurswissenschaftlichen Anwendungsdomäne und dem Forschungsprojekt „SinOptiKom: Sektorübergreifenden Prozessoptimierung in der Transformation kommunaler Infrastrukturen im ländlichen Raum“ wird unter Verwendung eines geographischen Informations-Systems (GIS) eine Plattform zur Analyse der Transformationsprozesse, ausgehend von georeferenzierter Knoten-Kanten Netzwerken, präsentiert. Eine besondere Herausforderung hierbei ist die Visualisierung von mehreren, gleichzeitig sichtbaren Attributen. Hierzu werden zwei Ansätze ausgearbeitet, welche sich den verfügbaren Platz zwischen den einzelnen Knoten in einem Netzwerk zu Nutze machen um zusätzliche Informationen anzuzeigen. Durch die Notwendigkeit der zielorientierten Ergebniskommunikation mit verschiedensten Stakeholdern wurde ein Konzept für eine universelle, Dashboard-basierte Analyse-Plattform entwickelt. Dieses web-basierte Dashboard-Konzept ist als Ausblick ausgearbeitet und konzeptionell dazu in der Lage, Daten aus verschiedensten Datenquellen anzuzeigen und wurde ergänzt um Kollaborationsmöglichkeiten zur verteilten Analyse, Zusammenarbeit und Präsentation. Um die Anwendbarkeit von neu entwickelten Applikationen und Visualisierungen nachweisen zu können, sind in der Regel umfangreiche Evaluierungen notwendig. Zur Reduzierung von Komplexität und Aufwand (inklusive dem gesamten Overhead für Erstellung, Durchführung und Auswertung der Evaluierung) wurde ein browserbasiertes Evaluierungs-Framework (BREF) entwickelt. Durch dessen universellen Charakter können neben individuellen, interaktiven Visualisierungen auch Benutzerbefragungen und Single- / Multiple-Choice Tests durchgeführt werden. Schon während des Entwicklungsprozesses konnte sich BREF bereits in verschiedensten Anwendungsgebieten beweisen und ist bereits trotz seines prototypischen Charakters zu einem umfangreichen Evaluierungstool herangewachsen