090917 岡部篤行東京大学名誉教授退職記念シンポジウム「明日の空間情報科学と都市解析」地理空間情報の表現と人間の空間認知若林芳樹（首都大学東京・都市環境学部）アウトライン 1. 2. 3. 4. 5. 2 地理空間情報の多様な表現デジタル化による地図表現の変化地図の知覚・認知とデザイン地理空間情報の効果的表現地理的視覚化と空間的思考１.地理空間情報の多様な表現 ToblerとGouldの実験  1980年代の後半，アメリカの地理学者 Waldo ToblerがPeter Gouldと共同で地理的符号化の多様性を調べる実験を実施した。  その方法は，世界の友人34人に緯度経度で宛先を表記した手紙をTobler宛に投函してもらうというもので，結果的に4通が届いた。 3 GouldがToblerに宛てた手紙（グールド＆ピッツ編, 2008, p.328) Toblerたちの実験結果の解釈と含意解釈1：「1割しか届かなかった」    人間に対する地理空間情報の伝達に緯度経度はなじまない緯度経度の宛先を識別して配送する仕組み（ex.緯度経度を所番地に変換する逆アドレスマッチング）がなければ郵便は届かない cf.)インターネットのIPアドレス：コード化されたサイバースぺースの住所解釈2：「1割も届いた」   ユーモアのセンスと地理的知識を持ち合わせた郵便局員が緯度経度で宛先を推理した？（宛名の”Professor”が手がかりになる）  緯度経度だけで正確に位置を特定できなくても，世界地図の基礎的知識（ex.赤道，本初子午線など）があればおよその見当はつく人間と機械は地理的位置について異なるコードを用いているが，表現の背後に隠れた，コード化されていない情報を推理する能力を，人間はもっている（ex.空間的思考）  4 日常的な地理空間情報の表現：会場所在地の例・緯度経度：「北緯35°42‘ 57.36“, 東経139°45’ 31.98”」 → 直接参照・郵便・電話番号：「〒113-8657」，「℡ （81) 03-5841-8205」・住所：「文京区弥生1-1-1 東京大学弥生講堂」間接参照・道案内文：「地下鉄東京メトロ南北線「東大前」駅下車徒歩1分」弥生講堂のWebページの案内図 5 Google Maps 伝達のための地理空間情報の表現おもな地理参照システムシステム一意性の範囲メトリック空間解像度地名多様 no 地物の種類によって異なる所番地グローバル no 住居表示の単位郵便番号国 no 郵便集配圏の面積電話局番国 no 多様緯度経度グローバル yes 無限 Longley et al. (2005, p..112)などに基づき作成．  地球上に存在する特定の位置を表現する仕方は多様   目的，受け手，状況によって使い分けられるとくに地図は地理空間情報を表現するのに効果的 Ex.)地図上の情報を言葉に逐一変換することの難しさ  地理情報技術によって変わる地図表現 Ex.)3D，アニメーション，音声，マルチメディア地図 6 2.デジタル化による地図表現の変化地理空間情報の表現＋地理空間情報の貯蔵紙地図の時代表現と貯蔵の分離空間表現空間データデジタル化以降表現の多様化 7 情報量の増大ヴァーチャル地図の登場有形の実体か？目で見ることができるか？ Kraak&Ormeling(2003) after Moellering (1980) 8 表層構造 (surface structure) 深層構造 (deep structure) Nyerges (1980) 多様な地理空間表現を詰め込んだ日本のカーナビ 2D地図（平面図）施設名，住所，電話番号で検索音声案内３Ｄ地図（立体図）鳥瞰図，略図（画面分割） ※ 日本で独自の進化→ 携帯電話と同様にガラパゴス化？ 9 紙地図とデジタル地図の比較   あらゆる面でデジタル地図が優位デジタル地図にない紙地図の特性（技術的には解決可能）  表示画面の制約→ 広い視野・一覧性の欠如  解像度の制約→ デバイスによる細密度の限界  携帯の容易さ・・・ ①スケール ②表示範囲 ③画像情報 ④次元性 ⑤情報の更新 ⑥情報の流れ 10 紙地図デジタル地図(GIS) 固定固定静止画のみ平面（2D）が一般的修正・更新が困難制作者からの一方的伝達可変シームレス動画も可能 3D表現も容易修正・更新が容易地図と利用者の対話性地図の利用者と作成者の境界が曖昧化  作成者利用者  一方向的情報伝達作成者と利用者の分離 Ex.)Shannonの情報理論に基づく地図コミュニケーション回路デジタル化  作成者利用者  双方向的情報伝達作成者と利用者の相互浸透 Ex.)対話型・参加型地図作成， Web2.0(GIS/2) 11 ３.地図の知覚・認知とデザイン  認知地図学(cognitive cartography)（Montello 2002)  1970年代：地図デザイン技法の科学的研究 ex.記号表現の視覚的効果 ←精神物理学，ゲシュタルト心理学  1990年代：認知科学的地図デザイン研究   Lloyd, R.：コネクショニストモデル，MacEachren,A.M.：Geovisualization 地図を読むのに必要な基礎的能力→ 心理学での研究蓄積   12 視点取得（ex.Piagetの3つ山課題），心的回転・・・地図の種類や読図の目的によって必要な能力は異なる Ex.)案内図から現在地と経路を探す／地形図から土地の起伏を読む／主題図から地域的傾向を読む心的回転課題空間的能力(spatial abilities)  空間的視覚化(spaitial visualization)   2次元・3次元の視覚刺激の心的操作能力(ex. 心的回転）．下位能力には配置の認識・記憶・想起などがあり，幾何学的構造を理解するのに必要．空間的定位(spatial orientation)   (Golledge&Stimson,1997) 視覚刺激の要素を理解して別の視点からの見え方を想像する能力（ex.視点取得）．地図の読図や空間移動に重要で，方向感覚とも関係する．空間的関係(spatial relation)  13 空間のパターン・形状・配置・連結・空間的自己相関・階層性・地域区分・距離減衰・近隣関係などの分析能力．地理学的技能を測るのには重要な項目．４.地理空間情報の効果的表現読み手の特性や場面に応じて効果的表現は異なる  誰のため？：伝える相手による違い【事例1】空間認知の男女差【事例2】空間認知の文化的差異  どんな場面で？：地図利用の状況による違い【事例3】整列効果と地図の整置何のために？（目的）：ナビゲーション，意思決定，知的発見，美的鑑賞・・・ ※ ユビキタス・マッピングの時代：  いつでも，どこでも，誰でも→ いつ，どこで，誰が（，何の目的で）・・・使用される状況が重要（ｃｏｎｔｅｘｔ awareness） 14 【事例1】空間表現と空間認知の男女差(?)  方向感覚質問紙で測ると女性の方が評価が低い   実際のナヴィゲーション課題では明瞭な男女差はみられない     男：全体的な位置関係を把握して目的地に向う（方位方略）女：ルートに沿った目印（ランドマーク）を記憶（ルート方略）道案内の仕方の違い    男：方向感覚に自信があるため人に頼らずに道に迷う女：自信がないときは人に尋ねたり案内図を持参するナヴィゲーションの仕方（方略）の違い   自信のなさ？→ 自己評価の限界（能力とは別）男：方位（東西南北）や距離を使う人が多い女：目印（ランドマーク）を多用する人が多い心的回転（mental rotation）課題  男性より女性の方が苦手→ カーナビのヘディングアップ地図は女性が好む？ ※ 男女差の傾向や原因は未解明：ex.生物学的性差／ジェンダー差 15 女性のための地図(?) 『Link Link! 』（昭文社, 2003年）  特徴細長い判型：片手でめくれる  ブランドショップのリスト：若い女性向け  若い女性向け繁華街の詳細図  街路に沿って整置（北が上とは限らない）＝ヘディングアップ  ランドマークの写真を添付 → 空間認知の性差と符合する   地図表現の先祖返り？：中世の帯状地図（ex.道中図） 16 【事例2】文化的影響：観光案内図の日米比較（鈴木2008）日本の観光案内図・言語情報より地図を重視・道路よりランドマークや結節点を強調・サーベイマップ型・案内書の配列は地域別アメリカの観光案内図・地図より言語情報を重視・パス＝道路を強調（道路名称）・ルート（ネットワーク）マップ型・案内書の配列はカテゴリー別・住居表示方式：道路／街区・物的環境の形態：街路パターン・空間認知・伝達様式 17 【事例3】整列効果地図の向きによってわかりやすさが違う   整列効果(alignment effect)：覚えたときに使った地図の向きが，現地での身体の向きと合わない場合，理解するのに時間がかかり，間違いも増える。ただし，常に整置した方がよいとは限らない（Ex.広域の小縮尺地図，カーナビの地図の向き）地図は南が上で整置したつもりでも，設置場所では45度ズレている（岡山市内で撮影） 18 西武鉄道の路線図：整置して南が上だとわかりにくい整列効果が現れる条件と原因  地図を見て記憶したときに整列効果が現れる  じかに経路を見たり移動して覚えた場合，整列効果は現れない  小縮尺の地図ほど整列効果が現れやすい  地上に立って覚えた場合より，高いところから見下して覚えたときに整列効果が起きやすい自分の周囲を気にせずに地図だけで考えると整列効果は起きない ↓   記憶した地図と自分の周囲の環境とを同時に想起したとき，参照枠の干渉がおきるため，整列効果が生じる    対象を見るときの参照枠の広さが影響するカーナビでノースアップ地図を好む人は参照枠を切り替えられる？整列効果を避けるには？  19 Ex.)整置した地図を使用する，地図に没入する，自分の周囲の空間だけを意識する，地図を斜めから見る（地上に近い位置で対象を見る） × 干渉記憶した路線図（北が上）目の前の整置した路線図（南が上）身体の向きは意識していない（身体周囲の空間と地図とは分離して捉えられている） 20 従来の地図認知研究の問題点  実験的研究の限界：  地図そのものの善し悪しよりも，それが使われる状況に即して評価すべき→ 生態的(ecological)アプローチ     古典的コミュニケーションモデルの限界   整置，伝える相手，使用目的・・・地図の記号要素を切り離さずに総体としてみる操作性（ユーザインタフェース）の影響→ デジタル特有一方向的情報伝達，送り手と受け手の情報は不変，情報の形式のみ（意味は対象外）ナビゲーションなど日常的な場面が対象  21 科学的研究，専門的業務は？→ より高次の知的過程（Ex.空間的思考）への応用５．地理的視覚化と空間的思考  地理的視覚化(Geovisualization)（MacEachren 1995）  地理学・地球科学での科学的視覚化と探索的データ解析に基づく分析  専門的研究のための地理情報の視覚化技術の開発（一般向けにも応用可能） → 空間的思考を支援するツールとしての地図／GIS   空間的思考の3要素：空間表現はその一つ  空間概念（ex.距離測度の違い，座標系，次元）  空間表現（ex.平面図／鳥瞰図，投影法，デザイン原理）  空間推論（ex.最短距離探索，情報の外挿・内挿，意思決定）空間的思考の応用：いずれも地図が重要な役目を果たす  22 空間的行動，空間的推論，伝達地理的視覚化の役割   科学的視覚化と地図学の関係   描かれる対象非空間的  空間的地図学  探索情報伝達出典：Kraak&Ormeling(2003) 23 目的科学的視覚化地理的視覚化の機能提示presentation コミュニケーション ↓ 総合synthesis ↓ 分析analysis ↓ 探索explore 視覚化地理的視覚化への取り組み ICA（国際地図学会）視覚化委員会のアジェンダ  伝達と視覚化の比較伝達 Communication 利用者と地図との対話性低い地図利用公的地図の情報既知の情報を提示地図利用特性 ① 地理的視覚化の認知的・ユーザビリティ MacEachren (1995)に基づき作成の問題 ② 表現と地図学的視覚化との関係 ③ 知識発見での地理的視覚化の利用 ④ ユーザインタフェースの問題 → 開発されたツールの認知科学的評価 24 視覚化 Visualization 高い私的未知の情報を発見 GeoViz Toolkit のインタフェース(GeoVistaより）データ・情報から知識・知恵へ  GISの“I”(情報）をめぐる２つのメタファ(Poore&Chrisman 2006)：  不変のメタファ：ex. Shannonの情報理論   送り手と受け手の情報が変わらないことが理想洗練のメタファ：ex. Wienerのサイバネティクス情報の階層性：データ，情報，知識，知恵 Cf.) GIS vs. GKS（地理知識システム）（Taylor 1990)   知識を生み出す空間的思考を支援するGIS＆T   地理空間情報をよりよく“読む“ための地理的視覚化「木を見ながら森を見る」 “see the wood for the trees” 知恵知識情報データ 25 Shannonのモデル情報のピラミッド参考文献グールド,P.＆ピッツ,F.編 2008. 『地理学の声』古今書院．村越真・若林芳樹編 2008. 『GISと空間認知』古今書院．若林芳樹 1999. 『認知地図の空間分析』地人書房．若林芳樹 2008. 地理空間の認知における地図の役割．認知科学 15(1): 3850. Kraak, M.-J. & Ormeling, F. 2003. Cartography: Visualization of geospatial data 2nd ed.. Harlow: Prentice Hall. Longley, P. et. Al. 2005. Geographic Information Systems and Science 2nd. Ed.. Chichester: Wiley. MacEachren, A.M. 1995. How Maps Work. New York: Guilford. National Research Council 2006. Learning to Think Spatially. Washington DC: National Academies Press. Poore, B.S. & Chrisman, N.R. 2006. Oreder from noise: toward a social theory of geographic information. Ann. Assoc. Amer. Geogr. 96: 508-523. 26 地図を「見る」から「読む」へ  高野孟(1999）『最新世界地図の読み方』「世界地図は，大人の目で見てこそ，さらに面白い。大人になった今だからこそ，世界地図を「見る」だけでなく「読む」ことができる。」「今まで，われわれの地図的想像力は，あれこれと地図や地図帳をひっくり返して目的に適った地図を探したり，それを別の地図と並べて頭の中で重ね合わせてみたりすることに大半が費やされてきた。しかしこれからは，そういう初歩的な作業はマシンとソフトウェアに任せきりにして，われわれ自身はその遙か先まで想像力を伸ばし…」 27