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The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems Vol.11 No.5 pp.56-61
DOI : https://doi.org/10.12815/kits.2012.11.5.56

Multiple Interactive Visualization Techniques for Information

Sang-Goo Kang*, Doohee Nam**
*Author: Hansung University, Graduate School of Information Systems Engineering
**Corresponding author: Professor, Department of Information System Engineering, Hansung University
20120828 │ 20120910 │ 20120917

Abstract


Several Visualization techniques have been applied in traffic information area. This work is the basic research for applying of interactive visualization techniques when the traffic information is provided to users. Design of interactive visualization techniques were applied to traffic information services. Previous studies for information visualization with interactive visualization techniques were investigated, and the traffic information services currently provided were analyzed. There are many types of interactive visualization techniques, but this study is mainly focused on selecting, querying, linking, filtering and rearranging techniques. The users can obtain the proper and more suitable information for theie needs, because each interactive visualization techniques support interaction between information and users. The traffic information which has one of interactive techniques can be more effective for decision making and utilization. More attention is given to interactive visualization of data and information techniques in transportation field. By this research, it is expected that traffic information services is more effective and can be a foundation work for various interactive visualization techniques in traffice inforamtion.



복합상호작용 시각화기법을 통한 정보 표출

강 상 구*, 남 두 희**
*주저자 : 한성대학교 정보시스템공학과 대학원생
**교신저자 : 한성대학교 정보시스템공학과 교수

초록


교통정보를 운영자와 사용자에게 제공할 때 시각화 방법이 사용된다. 데이터 및 정보시각화 기법을 적용하기 위한 기초연구와 상호작용 시각화 기법을 적용한 교통정보 서비스의 디자인 기법을 연구하였다. 먼저 데이터 시각화, 정보 시 각화에 대해 기존 연구 사례를 정리하고, 상호작용 시각화 기법의 정의와 현재 제공되고 있는 교통정보 서비스를 분석하 였다. 상호작용 시각화 기법의 종류는 다양하지만 이번 연구에서는 상호작용 시각화 기법 중 선택, 질의, 연결, 필터링, 재정리에 대해서 각각이 교통정보를 제공하는 서비스에서 활용할 수 있는 방안과, 복합적 사용 방안에 대해서 연구하였 다. 이러한 상호작용 시각화 기법은 정보와 사용자간의 상호작용을 제공함으로써, 사용자는 일방적으로 제공되는 정보를 보는 것이 아닌 능동적으로 정보 획득이 가능해진다. 교통정보의 경우 사용자가 정보를 효율적으로 이해하고, 이를 의사 결정에 반영하는 과정이 빠르게 이루어지는 것이 중요하기 때문에, 상호작용 시각화 기법을 교통정보 제공 서비스에 적 용함으로써 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다. 이번 연구를 통해서 다양한 상호작용 시각화 기법이 교통정보 제공 서비스에 적용 될 수 있는 기초연구가 될 수 있기를 기대한다.



    Ⅰ. 서 론

    정보기술의 발전과 더불어, 점차 많은 데이터가 수집되거나 생성되고 있다. 의사결정 및 정보 활용 을 위한 정보 시각화 연구 중요한 문제 중에 하나 라고 할 수 있다. 본 연구에서는 교통정보를 시각 화함에 있어서, 정보와 일반 사용자간의 상호작용 기법 적용 방안에 대한 연구를 수행하였다. 먼저, 정보 및 데이터 시각화와 상호작용에 대한 관련 연 구를 조사하고, 상호작용 기법에 대해 정리하였다. 이를 기반으로 기존 교통정보 시각화 사례에 비해 서 다양한 상호작용 기법을 적용한 시각화 예시를 시험적으로 디자인하였다. 또한 복합적인 상호작용 기법 적용에 관해서 기존 사례를 조사하고, 시험적 으로 복합 상호작용 기법 적용을 디자인하였다. 본 연구에서는 교통 데이터에 대한 분석부터 수행하는 것이 아닌, 데이터로부터 분석된 결과인 정보를 시 각화하는 것과 관련된 것에 대해서 연구하는데 주 안점을 두고 있고, 특히 상호작용이 가능한 교통정 보 제공에 관해서 주목하였다.

    Ⅱ. 데이터 및 정보 시각화

    시각화는 데이터 또는 정보를 더 자세히, 혹은 빠 르게 인지하기 위한 그래픽적인 표현으로 정의할 수 있고, 이러한 시각화는 <표 1>과 같이 데이터 시각화, 정보 시각화, 개념 시각화 등으로 분류할 수 있다[4].

    이러한 시각화의 목적은 데이터 또는 정보를 효 율적으로 전달하거나, 정확하게 사용 가능하도록 일관성 있고, 간단하게 표현하는 것이다[4]. Siirtola 는 시각화의 특징을 상호작용과 움직임이라는 측면 에서 <그림 1>과 같이 나타내었다[5]. 정보기술의 발전에 따라 시각화는 정적이고, 상호작용이 없는 형태에서, 동적이고 여러 상호작용이 가능한 형태 로 발전되고 있다.

    1. 데이터 시각화

    Ben은 데이터 시각화의 단계를 7단계로 분류하 였다[6]. 7단계는 데이터를 획득하고, 획득된 데이 터를 의미에 따라 분류하고, 중요하거나 관심 있는 데이터를 필터를 통해 걸러내고, 데이터 마이닝을 적용하고, 시각화 기법을 통해 데이터를 사용자에 게 제시하고, 시각화 표현을 개선하고, 시각화된 데 이터와 사용자간의 상호작용 할 수 있도록 하는 단 계로 이루어져 있으며, 각 단계는 피드백이 가능하 다. 데이터 시각화의 종류로는 테이블(Table), 라인 차트(Line chart), 파이차트(Pie chart), 막대차트(Bar Chart) 히스토그램(Histogram), 산점도(Scatter plot), 버블차트(Bubble chart) 등과 같은 것이 있다.

    2. 정보 시각화

    Chittaro는 정보 시각화의 일반적인 단계를 매핑 (Mapping), 선택(Selection), 프레젠테이션(Presentation), 상호작용(Interactivity), 인적요소(Human Factor), 평 가(Evaluation)로 정의했다[7].

    정보 시각화의 종류는 데이터 시각화와 마찬가 지로 매우 다양하고, 앞서 <표 2>에서 정리한 것처 럼, 트리맵(Tree map), 클러스터링(Clustering), 시맨 틱 네트워크(Semantic network), 타임라인(Time line), 벤다이어그램(Venn diagram), 태그구름(Tag cloud), 매쉬업(Mashup) 등과 같은 시각화 기법이 있다.

    트리맵 시각화 기법은 계층적인 구조를, 클러스 터링 시각화 기법은 유사한 정보를 군집화하여 시 각화하는 것이다. 시맨틱 네트워크는 개념간의 논 리적인 관계를 표현하는데 사용되고 있다. 타임라 인 시각화 기법은 순차적인 시간의 흐름을, 벤다이 어그램은 수많은 데이터의 관계를 설명하는데 사용 되어 각 데이터가 속하는 상위 정보 또는 데이터의 특징 들을 쉽게 표현할 수 있다. 태그구름은 문서, 웹 포스트, 뉴스 등 여러 텍스트의 메타데이터 또는 주요 키워드를 시각적으로 표현하는 것이다. 매쉬 업은 관련 있는 정보를 통합하여 시각화하는 것으 로 주로 오픈 API(Application Program Interface)를 통하여 주로 이루어지고 있다.

    Ⅲ. 교통정보 상호작용 시각화

    1. 상호작용 시각화

    Daniel은 상호작용 시각화와 관련된 기법 다섯 가지 (Dynamic Projections, Interactive Filtering, Interactive Zooming, Interactive Distortion, Interactive Linking and Brushing)를 정리했다[8]. Siirtola는 여러 연구논 문을 바탕으로 상호작용 시각화 기법으로 선택과 강조(Select and highlight), 브러쉬와 링크(Brush and link), 재정리(Reorder), 질의(Query), 필터(Filter), 줌 (Zoom), 개요(Abstract)를 정리하였다[5]. Khan은 상 호작용 시각화를 위한 전략으로 선택(Selecting), 연 결(Linking), 필터링(Filtering), 재배열(Rearranging) 및 재매핑(Remapping)에 대한 정리하였다[4]. 이러한 상호작용 기법은 대부분 그래픽 유저 인터페이스 (GUI, Graphic User Interface)를 통하여 필요한 연관 정보를 한 번에 시각화 할 수 있다.

    2. 상호작용 시각화 기법의 적용

    교통정보를 제공하는 웹 사이트와 스마트폰 앱은 사용자에게 교통정보를 여러 시각화 기법을 통해서 유의미한 결과를 제공하고 있지만, 제공되는 정보와 사용자간의 상호작용이 다양하게 적용된 사례는 많지 않다. <표 2>는 교통정보에 적용사례를 정리하였다.

    선택(Selecting)은 시각화된 여러 정보 중에서 사 용자가 원하는 것을 선택하거나, 특정 정보를 선택 했을 때, 선택된 정보에 대한 더 자세한 정보를 제 공하는 것으로 요약된다. 이러한 선택 기능은 검색 시간, 검색구역, 교통수단, 시각화 방법 선택 등과 같이 다양화 될 수 있다.

    질의(Querying)는 DB(database)에서 원하는 정보 를 추출하는 곳에 사용된다. 관련된 정보를 시각화 하거나, 검색을 통해 빠르게 정보를 시각화 하는데 있어서 유용하게 사용될 수 있다.

    연결(Linking)은 관련된 다른 정보 공급원을 안내하는 것을 말한다. 관련 부가 정보, 추가 정보 같은 것을 교통 정보와 같이 제공할 수 있어 비교적 많이 사용하고 있다.

    필터링(Filtering)은 시각화할 정보를 걸러내어 필요 로 하는 정보만을 시각화 할 수 있고, 필터링 상호작 용 기법은 이용자 맞춤형 또는 상황인지와 결합하여 위치기반, 개인화, 키워드, 추가정보를 이용하여 지도 를 이동하고 필요한 정보만을 시각화 할 수 있다.

    재정렬(Reordering)는 시각화된 여러 정보를 사용 자가 원하는 방식으로 다시 정리하여 시각화하는 것으로 이미 시각화한 정보를 시간 순으로, 도로의 교통 상태 순으로, 사용자의 위치와 가까운 순 등으 로 재정리 될 수 있다.

    3. 복합 상호작용 시각화

    앞서 정리한 5개의 상호작용 기법은 독립적으로 사용될 수 있지만, 서로 연계되거나 복합적으로 사 용될 때 정보와 사용자의 더욱 큰 상호작용을 이끌 어 낼 수 있다. 하지만 많은 단계에 걸쳐서 상호작 용을 제공하는 것은 바람직하지 않다. 적절한 수의 상호작용 시각화 기법을 적용하고, 교통정보 제공 형태 또는 제공되는 기기에 맞는 상호작용 메뉴를 통해서, 사용자가 효율적으로 정보를 획득할 수 있 도록 하는 것이 필요하다.

    <그림 7>는 복합적으로 상호작용 기법을 적용하 여 교통정보를 시각화하는 예시로, 지도와 도로가 시각화되고 있는 영역에서 특정 영역을 선택하고, 선택된 영역 안에서 질의를 통해서 관련 정보를 데 이터베이스에 찾아 시각화하고, 연관된 정보를 연 결하는 것을 나타내고 있다.

    교통분야 복합상호작용 시각화 기법 적용 사례 로 ‘Traffic.com’의 경우 질의, 선택의 상호작용 기법 을 적용하여 사용자가 원하는 정보를 시각화하고 있다. <그림 8>에서 질의 상호작용 시각화 기법이 적용된 것으로(A), 출발 지점과 도착 지점을 선택할 수 있는 메뉴를 통해서 이루어진다. 질의 결과는 시 각화(B)되고 사용자는 선택 요소들을 각각 선택함 으로써 상세 정보를 시각화(C) 하는 것이 가능하다.

    교통정보를 제공하는 웹 사이트의 복합적인 상 호작용 시각화 기법 적용 사례에서는 상호작용 시 각화 기법을 많게는 3개를 연속적으로 활용하여, 사용자에게 유용한 정보를 직관적으로 정보와 상호 작용 할 수 있도록 돕고 있는 것을 알 수 있다.

    많은 기법의 무질서한 적용은 오히려 부작용을 유발한다. 그러므로 직관적, 일관성, 관습, 다양성의 원칙이 필요하다.

    Ⅳ. 결 론

    정보기술의 발전과 수집되는 데이터의 증가로, 데 이터를 분석하고 분석된 데이터를 시각화하는 것은 이전에 비해 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 본 연구에 서는 교통정보를 제공하는 서비스에 상호작용 시각화 기법을 적용하기 위한 기초 연구로 기존의 사례를 분 석하고, 상호작용 시각화 기법 적용 예시 디자인을 제 안하였다. 적용을 고려한 상호작용 기법으로는 선택, 질의, 연결, 필터링, 재정리로 각각은 사용자가 교통 정보 서비스를 활용할 때 정보를 용의하게 획득하는 데 있어서 사용이 가능하고, 복합적으로 사용함으로 써 효과가 증가한다. 효율적인 상호작용 시각화 기법 의 적용을 통해서 사용자가 교통정보와 관련된 정보 를 정확하고 편리하게 사용할 수 있다. 향후 상호작용 시각화 기법을 적용함에 있어서 고려되어야 하는 사 항으로, 정보가 제공되는 다양한 기기에 최적화된 상 호작용 시각화 기법 적용과, 사용자 특성에 따른 개인 화된 적용 방안에 대한 연구가 필요하다.

    Figure

    KITS-11-5-56_F1.gif

    Characterization of visualizations

    KITS-11-5-56_F2.gif

    Information visualization examples.

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    Examples of interaction selecting and querying

    KITS-11-5-56_F4.gif

    visualization case of interaction filtering: Linking, Filtering, Rerdering

    KITS-11-5-56_F5.gif

    Examples of interaction filtering and reordering in traffic information visualization

    KITS-11-5-56_F6.gif

    Connection examples of interaction visualization methods.

    KITS-11-5-56_F7.gif

    Multiple interaction visualization example

    KITS-11-5-56_F8.gif

    Interaction visualization case of traffic.com, Mi Drive

    Table

    Classification of visualization methods

    Interactive methods for traffic information visualization

    Reference

    1. Robert, N., Elder, J. and Miner, G., “Handbook of Statistical Analysis and Data Mining Applications”, Academic Press, 864p, 2009.
    2. García-Ortiz A., Amin S., Wootton J., “Intelligent transportation systems-Enabling technologies”, Mathematical and Computer Modeling, vol. 22, no. 4-7, pp.11-81, 1995.
    3. Lee, W. H., S. S. Tseng, W. Y. Shieh, “Collaborative real-time traffic information generation and sharing framework for the intelligent transportation system”, Information Sciences, vol. 180, no. 1, pp.62-70, January. 2010.
    4. Khan, M., S. S. Khan, “Data and Information Visualization Methods, and Interactive Mechanisms: A Survey”, International Journal of computer Applications, vol. 34, no. 1, pp.1-12, November. 2011.
    5. Siirtola, H., “Interactive Visualization of Multidimensional Data, PhD thesis, University of Tampere”. Available form: http://acta.uta.fi/pdf/978- 951-44-6939-8.pdf. 2007.
    6. Ben, F., “Visualizing Data”, O'Reilly Media, 384p, 2007.
    7. Chittaro, L., “Visualizing Information on Mobile Devices”, IEEE Computer, vol. 39, no. 3, pp.40-45, March. 2006.
    8. Deniel, A. K., “Information Visualization and Visual Data Mining”, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 7, no. 1, pp.100-107, January-March. 2002.

    저자소개

    • 강 상 구 (Sang-Goo Kang)
    • 2011년 3월 ~ 현 재 : 한성대학교 박사과정
    • 2010년 3월 ~ 2012년 2월 : 한성대학교 공학석사
    • 2003년 3월 ~ 2010년 2월 : 한성대학교 공학사

    • 남 두 희 (Doohee Nam)
    • 1997년 : Univ. of Washington 교통공학 박사
    • 1997년 ~ 2000년 : Univ. of Washington 선임연구원
    • 1998년 ~ 2000년 : 미국 워싱턴주 교통계획 감독관
    • 2001년 ~ 2006년 : 한국교통연구원 ITS연구센터/도로교통연구실 책임연구원
    • 2006년 ~ 현 재 : 한성대학교 정보시스템공학과 교수

    Footnote