Detection, Modelling and Visualisation of Georeferenced Emotions from User-Generated Content

In recent years emotion-related applications like smartphone apps that document and analyse the emotions of the user, have become very popular. But research also can deal with human emotions in a very technology-driven approach. Thus space-related emotions are of interest as well which can be visualised cartographically and can be captured in different ways. The research project of this dissertation deals with the extraction of georeferenced emotions from the written language in the metadata of Flickr and Panoramio photos, thus from user-generated content, as well as with their modelling and visualisation. Motivation is the integration of an emotional component into location-based services for tourism since only factual information is considered thus far although places have an emotional impact. The metadata of those user-generated photos contain descriptions of the place that is depicted within the respective picture. The words used have affective connotations which are determined with the help of emotional word lists. The emotion that is associated with the particular word in the word list is described on the basis of the two dimensions ‘valence’ and ‘arousal’. Together with the coordinates of the respective photo, the extracted emotion forms a georeferenced emotion. The algorithm that was developed for the extraction of these emotions applies different approaches from the field of computer linguistics and considers grammatical special cases like the amplification or negation of words. The algorithm was applied to a dataset of Flickr and Panoramio photos of Dresden (Germany). The results are an emotional characterisation of space which makes it possible to assess and investigate specific features of georeferenced emotions. These features are especially related to the temporal dependence and the temporal reference of emotions on one hand; on the other hand collectively and individually perceived emotions have to be distinguished. As a consequence, a place does not necessarily have to be connected with merely one emotion but possibly also with several. The analysis was carried out with the help of different cartographic visualisations. The temporal occurrence of georeferenced emotions was examined detailed. Hence the dissertation focuses on fundamental research into the extraction of space-related emotions from georeferenced user-generated content as well as their visualisation. However as an outlook, further research questions and core themes are identified which arose during the investigations. This shows that this subject is far from being exhausted.:Statement of Authorship I Acknowledgements II Abstract III Zusammenfassung V Table of Contents VII List of Figures XI List of Tables XIV List of Abbreviations XV 1 Introduction 1 1.1 Motivation 1 1.2 Research Questions 3 1.3 Thesis Structure 4 1.4 Underlying Publications 4 2 State of the Art 6 2.1 Emotions 6 2.1.1 Definitions and Terms 6 2.1.2 Emotion Theories 7 2.1.2.1 James-Lange Theory 9 2.1.2.2 Two-Factor Theory 9 2.1.3 Structuring Emotions 9 2.1.3.1 Dimensional Approaches 10 2.1.3.2 Basic Emotions 11 2.1.3.3 Empirical Similarity Categories 12 2.1.4 Acquisition of Emotions 14 2.1.4.1 Verbal Procedures 14 2.1.4.2 Non-Verbal Procedures 14 2.1.5 Relation between Emotions and Places 15 2.1.6 Emotions in Language 17 2.1.7 Affect Analysis and Sentiment Analysis 20 2.2 User-Generated Content 22 2.2.1 Definition and Characterisation 22 2.2.2 Advantages and Disadvantages 23 2.2.3 Tagging 24 2.2.4 Inaccuracies 28 2.2.5 Flickr and Panoramio 29 2.2.5.1 Flickr 30 2.2.5.2 Panoramio 31 2.3 Related Work on Georeferenced Emotions 32 2.3.1 Emotional Data Resulting from Biometric Measurements 33 2.3.1.1 Bio Mapping 33 2.3.1.2 EmBaGIS 34 2.3.1.3 Ein emotionales Kiezportrait 35 2.3.2 Emotional Data Resulting from Empirical Surveys 35 2.3.2.1 EmoMap 35 2.3.2.2 WiMo 36 2.3.2.3 ECDESUP 37 2.3.2.4 Map of World Happiness 38 2.3.2.5 Emotional Study of Yeongsan River Basin 39 2.3.3 Emotional Data Resulting from User-Generated Content 40 2.3.3.1 Emography 40 2.3.3.2 Twittermood 40 2.3.3.3 Tweetbeat 42 2.3.3.4 Beautiful picture of an ugly place 42 2.3.4 Visualisation in the Related Work 43 3 Methods 45 3.1 Approach for Extracting Georeferenced Emotions from the Metadata of Flickr and Panoramio Photos 45 3.2 Implemented Algorithm 45 3.3 Grammatical Special Cases 47 3.3.1 Degree Words 48 3.3.2 Negation 52 3.3.2.1 Syntactic Negation in English Language 55 3.3.2.2 Syntactic Negation in German Language 57 3.3.3 Modification of Words Affected by Grammatical Special Cases 60 4 Visualisation and Analysis of Extracted Georeferenced Emotions 62 4.1 Data Basis 62 4.2 Density Maps 67 4.3 Inverse Distance Weight 71 4.4 3D Visualisation 73 4.5 Choropleth Mapping 74 4.6 Point Symbols 78 4.7 Impact of Considering Grammatical Special Cases 80 5 Investigation in Temporal Aspects 85 5.1 Annually Occurrence of Emotions 85 5.2 Periodic Events 87 5.3 Single Events 91 5.4 Dependence of Georeferenced Emotions on Different Periods of Time 93 5.4.1 Seasons 95 5.4.2 Months 96 5.4.3 Weekdays 98 5.4.4 Times of Day 99 5.5 Potentials and Limits of Temporal Analyses 99 6 Discussion 100 6.1 Evaluation 100 6.2 Weaknesses and Problems 102 7 Conclusions and Outlook 105 7.1 Answers to the Research Questions 105 7.2 Outlook and Future Work 107 8 Bibliography 112 Appendices XVIIn den letzten Jahren sind emotionsbezogene Anwendungen, wie Apps, die die Emotionen des Nutzers dokumentieren und analysieren, sehr populär geworden. Ebenfalls in der Forschung sind Emotionen in einem sehr technologiegetriebenen Ansatz ein Thema. So auch ortsbezogene Emotionen, die sich somit kartographisch darstellen lassen und auf verschiedene Art und Weisen gewonnen werden können. Das Forschungsvorhaben der Dissertation befasst sich mit der Extraktion von georeferenzierten Emotionen aus geschriebener Sprache unter Verwendung von Metadaten verorteter Flickr- und Panoramio-Fotos, d.h. aus nutzergenerierten Inhalten, sowie deren Modellierung und Visualisierung. Motivation hierfür ist die Einbindung einer emotionalen Komponente in ortsbasierte touristische Dienste, da diese bisher nur faktische Informationen berücksichtigen, obwohl Orte durchaus eine emotionale Wirkung haben. Die Metadaten dieser nutzergenerierten Inhalte stellen Beschreibungen des auf dem Foto festgehaltenen Ortes dar. Die dafür verwendeten Wörter besitzen affektive Konnotationen, welche mit Hilfe emotionaler Wortlisten ermittelt werden. Die Emotion, die mit dem jeweiligen Wort in der Wortliste assoziiert wird, wird anhand der zwei Dimensionen Valenz und Erregung beschrieben. Die extrahierten Emotionen bilden zusammen mit der geographischen Koordinate des jeweiligen Fotos eine georeferenzierte Emotion. Der zur Extraktion dieser Emotionen entwickelte Algorithmus bringt verschiedene Ansätze aus dem Bereich der Computerlinguistik zum Einsatz und berücksichtigt ebenso grammatikalische Sonderfälle, wie Intensivierung oder Negation von Wörtern. Der Algorithmus wurde auf einen Datensatz von Flickr- und Panoramio-Fotos von Dresden angewendet. Die Ergebnisse stellen eine emotionale Raumcharakterisierung dar und ermöglichen es, spezifische Eigenschaften verorteter Emotionen festzustellen und zu untersuchen. Diese Eigenschaften beziehen sich sowohl auf die zeitliche Abhängigkeit und den zeitlichen Bezug von Emotionen, als auch darauf, dass zwischen kollektiv und individuell wahrgenommenen Emotionen unterschieden werden muss. Das bedeutet, dass ein Ort nicht nur mit einer Emotion verbunden sein muss, sondern möglicherweise auch mit mehreren. Die Auswertung erfolgte mithilfe verschiedener kartographischer Visualisierungen. Eingehender wurde das zeitliche Auftreten der ortsbezogenen Emotionen untersucht. Der Fokus der Dissertation liegt somit auf der Grundlagenforschung zur Extraktion verorteter Emotionen aus georeferenzierten nutzergenerierten Inhalten sowie deren Visualisierung. Im Ausblick werden jedoch weitere Fragestellungen und Schwerpunkte genannt, die sich im Laufe der Untersuchungen ergeben haben, womit gezeigt wird, dass dieses Forschungsgebiet bei Weitem noch nicht ausgeschöpft ist.:Statement of Authorship I Acknowledgements II Abstract III Zusammenfassung V Table of Contents VII List of Figures XI List of Tables XIV List of Abbreviations XV 1 Introduction 1 1.1 Motivation 1 1.2 Research Questions 3 1.3 Thesis Structure 4 1.4 Underlying Publications 4 2 State of the Art 6 2.1 Emotions 6 2.1.1 Definitions and Terms 6 2.1.2 Emotion Theories 7 2.1.2.1 James-Lange Theory 9 2.1.2.2 Two-Factor Theory 9 2.1.3 Structuring Emotions 9 2.1.3.1 Dimensional Approaches 10 2.1.3.2 Basic Emotions 11 2.1.3.3 Empirical Similarity Categories 12 2.1.4 Acquisition of Emotions 14 2.1.4.1 Verbal Procedures 14 2.1.4.2 Non-Verbal Procedures 14 2.1.5 Relation between Emotions and Places 15 2.1.6 Emotions in Language 17 2.1.7 Affect Analysis and Sentiment Analysis 20 2.2 User-Generated Content 22 2.2.1 Definition and Characterisation 22 2.2.2 Advantages and Disadvantages 23 2.2.3 Tagging 24 2.2.4 Inaccuracies 28 2.2.5 Flickr and Panoramio 29 2.2.5.1 Flickr 30 2.2.5.2 Panoramio 31 2.3 Related Work on Georeferenced Emotions 32 2.3.1 Emotional Data Resulting from Biometric Measurements 33 2.3.1.1 Bio Mapping 33 2.3.1.2 EmBaGIS 34 2.3.1.3 Ein emotionales Kiezportrait 35 2.3.2 Emotional Data Resulting from Empirical Surveys 35 2.3.2.1 EmoMap 35 2.3.2.2 WiMo 36 2.3.2.3 ECDESUP 37 2.3.2.4 Map of World Happiness 38 2.3.2.5 Emotional Study of Yeongsan River Basin 39 2.3.3 Emotional Data Resulting from User-Generated Content 40 2.3.3.1 Emography 40 2.3.3.2 Twittermood 40 2.3.3.3 Tweetbeat 42 2.3.3.4 Beautiful picture of an ugly place 42 2.3.4 Visualisation in the Related Work 43 3 Methods 45 3.1 Approach for Extracting Georeferenced Emotions from the Metadata of Flickr and Panoramio Photos 45 3.2 Implemented Algorithm 45 3.3 Grammatical Special Cases 47 3.3.1 Degree Words 48 3.3.2 Negation 52 3.3.2.1 Syntactic Negation in English Language 55 3.3.2.2 Syntactic Negation in German Language 57 3.3.3 Modification of Words Affected by Grammatical Special Cases 60 4 Visualisation and Analysis of Extracted Georeferenced Emotions 62 4.1 Data Basis 62 4.2 Density Maps 67 4.3 Inverse Distance Weight 71 4.4 3D Visualisation 73 4.5 Choropleth Mapping 74 4.6 Point Symbols 78 4.7 Impact of Considering Grammatical Special Cases 80 5 Investigation in Temporal Aspects 85 5.1 Annually Occurrence of Emotions 85 5.2 Periodic Events 87 5.3 Single Events 91 5.4 Dependence of Georeferenced Emotions on Different Periods of Time 93 5.4.1 Seasons 95 5.4.2 Months 96 5.4.3 Weekdays 98 5.4.4 Times of Day 99 5.5 Potentials and Limits of Temporal Analyses 99 6 Discussion 100 6.1 Evaluation 100 6.2 Weaknesses and Problems 102 7 Conclusions and Outlook 105 7.1 Answers to the Research Questions 105 7.2 Outlook and Future Work 107 8 Bibliography 112 Appendices XV