"Sponge Maps” : using the concept of Value By Area Maps for avoiding the area size bias in choropleth maps

GND
1022555103
VIAF
180149294077080520280
ORCID
0000-0002-6717-0923
Affiliation
Lab for Geoinformatics and Geovisualization (g2lab), HafenCity University Hamburg
Schiewe, Jochen

A well-known problem with choropleth maps is the cognitively induced effect that larger regions are perceived as more dominant. Consequently, unsatisfactory detection rates for small areas can result, which becomes relevant when important spatial features or patterns are explored (e.g., regions with maximum values). One possible approach to avoiding the area size bias is the use of cartograms. While there is already some work on Equal Are Unit Maps, little or no research has been done on the possibility of applying the concept of Value By Area Maps to transform the reference area maps. One goal of this article is to introduce the concept of so-called “Sponge Maps”, which distort the base maps independently of thematic attributes, but depending on the need to show or emphasize certain areas of interest. The second goal of the article is to answer the overall research question whether Sponge Maps actually reduce the area size bias and improve the detectability of maximum value regions. A user study was able to verify the effectiveness of the Sponge Map approach in particular. However, it also became clear that not only the area size bias plays a role in the detection of important regions—dependencies on the absolute position (top-down bias), compactness or conspicuous shape (shape bias), the familiarity (awareness bias), the color intensity (darkness bias) and not least by the distortions in the Sponge Maps as such (distortion bias) are shown. Furthermore, special aspects of detecting minimum value regions are revealed (including the so-called inverse area size bias).

Ein bekanntes Problem bei Choroplethenkarten ist der kognitive Effekt, dass größere Regionen als dominanter wahrgenommen werden. Folglich können unbefriedigende Erkennungsraten für kleine Regionen resultieren - dies hat große Relevanz, wenn wichtige räumliche Merkmale oder Muster exploriert werden sollen (z. B. Regionen mit Maximalwerten). Ein möglicher Ansatz zur Vermeidung des Flächengrößen-Effektes (engl.: area size bias) ist die Verwendung von Kartogrammen. Während es bereits einige Arbeiten zu Äquiflächen-Darstellungen (engl.: Equal Are Unit Maps) gibt, gab es wenig oder gar keine Forschung zu den Möglichkeiten, das Konzept der Proportionalflächen-Darstellungen (engl.: Value By Area Maps) zur Transformation der Bezugsflächenkarten anzuwenden. Ein Ziel dieses Artikels ist es, das Konzept der sogenannten „Sponge Maps“ vorzustellen, die die Basiskarten unabhängig von thematischen Attributen verzerren, aber je nach Bedarf der zugrunde liegenden räumlichen Muster bestimmte Interessensgebiete zeigen oder hervorheben. Das zweite Ziel des Artikels ist die Beantwortung der allgemeinen Forschungsfrage, ob Sponge Maps tatsächlich die Flächengrößen-Effekte reduzieren und die Erkennbarkeit von Regionen mit Maximalwerten verbessern. Eine Anwenderstudie konnte insbesondere die Wirksamkeit des Sponge-Map-Ansatzes verifizieren. Es wurde aber auch deutlich, dass nicht nur der Flächengrößen Effekt bei der Erkennung wichtiger Regionen eine Rolle spielt - es werden auch Abhängigkeiten von der absoluten Position (engl.: top-down bias), der Kompaktheit oder auffälligen Form (engl.: shape bias), der Vertrautheit (engl.: awareness bias), der Farbintensität (engl.: darkness bias) und nicht zuletzt durch die Verzerrungen in den Sponge Maps als solchen (engl.: distortion bias) aufgezeigt. Darüber hinaus werden Besonderheiten bei der Erkennung von Regionen mit Minimalwerten herausgearbeitet (u. a. der sog. inverse area size bias).

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