Die Wahrnehmung besonderer Relationen in Säulendiagramm und Liniendiagramm unter Superposition und Juxtaposition The visual perception of particular relationships in line graphs and bar charts in superposition and juxtaposition

Vorliegende Untersuchung bildet den Abschluß des 1994 von Jacobs begonnenen Projektes "Experimentelle Analysen zu graphischen Präsentation von Daten in Liniendiagramm und Säulendiagramm unter Superposition und Juxtaposition". Dabei steht die Wahrnehmung solcher Aspekte im Vordergrund, die sich in einem Datensatz als Besonderheiten qualifizieren lassen. Hierzu gehören Fragen nach dem höchsten oder niedrigsten Größenwert, nach dem größten Unterschied zwischen 2 Größenwerten, der extremen Steigung innerhalb einer Datenreihe oder dem höchsten Steigungsunterschied zwischen mehreren Datenreihen. Die Fragestellungen sind insofern recht anspruchsvoll, als sie in der Regel die Analyse aller Datenelemente und umfassende lokale sowie zum Teil auch globale Vergleiche erfordern. Hauptanliegen des Experimentes war auch hier die empirische Klärung, welcher Graphtyp (Liniendiagramm, Säulendiagramm) in welcher Graphanordnung (Superposition, Juxtaposition) für welche Fragestellung besonders geeignet erscheint. Wie bei den früheren Experimenten steuerte ein Computerprogramm den gesamten Ablauf und bot eine große Vielfalt unterschiedlicher Datenkonstellationen zur Testung an. 46 Studenten stellten sich kostenlos als VPn zur Verfügung. Die Fülle der Ergebnisse bestätigt die Erwartung, daß der Vorteil einer Graphikvariante von der speziellen Fragestellung abhängt. Es ließen sich ganz klare Graphanordnungseffekte, vornehmlich zugunsten von Superposition, mäßige Graphtypunterschiede in beiden Richtungen sowie auch mehrfache Interaktionen zwischen Graphtyp und Graphanordnung statistisch belegen. This study marks the end of a project begun by Jacobs in 1994 entitled "Experimental Analyses of the Graphical Representation of Data in Line Graphs and Bar Charts in Superposition and Juxtaposition". The main focus of this project is the visual perception of aspects that can be considered to be special features within a set of data. These include such questions as the maximum or minimum value, the biggest difference between two data points, the greatest ascent or descent within a data set or the greatest difference in ascent between several data sets. Where the constellation of data is favorable such features leap to the eye, but even where the data are complex, spatial perception facilitates the search process greatly and leads to a faster result than when tables are used (see Coll, Thyagaranjan & Chopra (1991), Coll (1992) and Coll, Coll & Thakur (1994)). The main concern of the experiment was to establish empirically which graph type (line graph, bar chart) in which type of graph display (superposition, juxtaposition) is most suited to each particular question. As in earlier experiments a computer program controlled the whole procedure and provided a wide variety of different data constellations for testing. Forty-six students volunteered to take part as experimental subjects without payment. The quantity of results fulfills our expectation that the advantage of a particular graph type depends on the question asked. Statistical proof was delivered of the effects of graph display (where superposition was at a clear advantage), of moderate differences between graph types in both directions and of multiple interactions between graph type and graph display.

本研究系1994年由Jacobs启动的项目《叠加与并列式折线图（Line Graph）、柱状图（Bar Chart）数据可视化实验分析》的收官之作。本项目的核心关切为数据集内可被界定为特殊特征的视觉感知问题。此类分析涵盖的问题包括：定位数据集中的最大或最小数值、两个数据点间的最大差值、单组数据序列内的极端变化斜率，以及多组数据序列间的最大变化斜率差。此类问题具有较高复杂度，通常需要对全部数据元素进行分析，并开展全面的局部乃至全局比对。本实验的核心目标同样为通过实证研究，明确在特定布局（叠加（Superposition）或并列（Juxtaposition））下，何种图表类型更适配某类具体分析场景。与早期实验一致，整套实验流程由计算机程序管控，并提供了丰富多样的数据集组合以供测试。当数据集的组合结构较为合理时，此类特征会直观显现；即便数据集结构复杂，空间视觉感知也能极大地简化搜索流程，相比使用表格可获得更快的分析结果（参见Coll、Thyagaranjan与Chopra（1991）、Coll（1992）以及Coll、Coll与Thakur（1994）的研究）。共有46名学生自愿免费参与实验，担任实验被试。丰富的实验结果印证了我们的预期：某类图表的优势取决于具体的分析场景。实验结果可通过统计学方法验证以下结论：图表布局存在显著效应（叠加布局优势尤为突出）、两类图表类型间仅存在中等程度的差异，且图表类型与布局方式间存在多重交互效应。