Beitrag 13

Untersuchung zur Modifizierung der ECDIS-Farbtafeln

Dipl.-Ing. Sven Herberg, Dr. Michael Baldauf
Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt Warnemünde
Auftraggeber: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), Hamburg

  1. Einleitung
  2. Versuchsanordnung und Bedingungen der Versuche
    1. Seegebiete
    2. Versuchsaufbau
    3. ECDIS-Einstellungen mit wesentlichem Einfluß auf die Darstellung
    4. Zusammensetzung der Stichprobe
  3. Versuchsdurchführung und Ergebnisse
    1. Auswahl der Farbtabelle in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit
    2. Erkennbarkeit sicherheitsrelevanter Objekte
      1. Safety Depth - Sicherheitstiefe
      2. Shallow Contour - Flachwaaserkotur
      3. Safety Contour - Sicherheitskontur
      4. Deep Contour - Tiefenkotur
      5. Isolated Danger Einzelgefahrenobjekte
    3. Erkennbarkeit weiterer Objekte
      1. Tonnen
      2. Textinformationen
      3. Hintergrundfarben und Flächen
      4. Tiefenlinien
    4. Farbveränderungen durch manuelle Bildschirmeinstellung
    5. Vergleich der 5-Farbtabellen-Modells mit dem 3-Farbtabellen-Modell
    6. Kontrastverhältnis zwischen Vorder- und Hintergrundfarben des 3-Farbtabellen-Modells
    7. BLKADJ-Symbol
    8. Hintergrund-Blautöne
    9. Anzahl der verwendeten Tiefenschattierungen
    10. Weitere Ergebnisse
  4. Zusammenfassung
  5. Literatur und Referenzen


1. Einleitung

Auf Anforderung des technischen Komitees "Colours&Symbols Maintenance Working Group" (C&SMWG) der IHO (International Hydrographic Organisation) wurden drei neue Farbtabellen für die Anzeige von Elektronischen Seekarten (ENC) erarbeitet. Diese drei Farbtabellen sind Bestandteil der sich derzeit in Überarbeitung befindlichen "Presentation Library" (S52, Appendix 2).

  • Farbtabelle "Bright Day"/"Day" für die Kartendarstellung unter Tageslichtbedingungen,
  • Farbtabelle "High Black"/"Dusk" für die Kartendarstellung unter Lichtbedingungen in der Dämmerung und
  • Farbtabelle "Low Black"/"Night" für die Kartendarstellung unter Nachtbedingungen.

Die derzeit in Kraft befindliche Edition 3.2 des Appendix 2 des S52-Standards enthält fünf Farbtabellen, die eine den wechselnden Lichtbedingungen des Bordbetriebes entsprechende Seekartendarstellung auf dem Bildschirm ermöglichen. Die zu untersuchende, auf drei Farbtabellen reduzierte Lösung benutzt prinzipiell eine identische Farbkodierung - jedoch mit modifizierten Werten für die einzelnen Helligkeitswerte und Farbsättigungen:

  • Helligkeit und Kontrast der "Bright Day"-Farbtabelle entsprechen grundsätzlich der "Day Bright"-Farbtabelle des geltenden 5-Farbtabellen-Modells.
  • Helligkeit und Farbsättigung der modifizierten "High Black"-Farbtabelle liegen zwischen den entsprechenden Werten "Day Blackback"- und der "Dusk"-Farbtabellen des geltenden 5-Farbtabellen-Modells.
  • Helligkeit und Farbsättigung der neuen "Low Black"-Farbtabelle liegen zwischen den aktuellen "Dusk"- und "Night"-Farbtabellen des geltenden 5-Farbtabellen-Modells.

Die Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt wurde durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) beauftragt, Untersuchungen zum Akzeptanzverhalten der neu vorgeschlagenen ECDIS-Farbtabellen mit potentiellen Nutzer durchzuführen.

Im Falle eines positiven Ergebnisses ist beabsichtigt, die drei neuen Farbtabellen alternativ zu den momentan gültigen fünf Farbtabellen in die Edition 3.3 des Appendix 2, des IHO S52-Standards aufzunehmen, um damit letztlich eine verbesserte Seekartendarstellung im Bordbetrieb anbieten zu können. Die Definition der neuen Farbtabellen hat folgende Zielsetzung:

  • Reduzierung der Anzahl der Farbtabellen zur Erhöhung der Nutzerfreundlichkeit,
  • Erhöhung des Kontrastes zwischen Vorder- und Hintergrundfarben zur leichteren Erkennbarkeit unter allen Tageslichtbedingungen,
  • Untersuchung von drei farblich unterschiedlichen markierten Tiefenflächen - diese Funktion wird von dem geltenden 5-Farbtabellen-Modell unzureichend unterstützt.

Zur Durchführung der Untersuchungen wurden am Maritimen Simulationszentrum in Warnemünde mehrere Versuchsreihen zur Erhebung einer Stichprobe durchgeführt. Das entwickelte Versuchskonzept basiert hauptsächlich auf den Empfehlungen der Colours & Symbols Maintenance Working Group der IHO.


2. Versuchsanordnung und Bedingungen der Versuche

2.1. Seegebiete

In unterschiedlichen Seegebieten treten entsprechend den eingestellten Farbtafeln auf Grund der Vielfalt von Objekten und Symbolen vor den jeweiligen Tiefenflächen die unterschiedlichsten Kombinationen von Farben auf. So werden z.B. in Ansteuerungen und Häfen andere Farbkombinationen und Kontraste gegenüber der freien See auftreten.
Um bei den Akzeptanztests ein möglichst breites Farbspektrum abzudecken, wurden zwei Seegebiete ausgewählt:

  1. eine Hafenansteuerung und
  2. ein Gebiet in freier See mit einem vielbefahrenem Verkehrstrennungsgebiet.

Beide Seegebiete wurden in typischen Maßstäben dargestellt.
Die Ausweitung der Tests auf mehr als zwei Seegebiete hätte die Dauer der Befragungen ohne weiteren zu erwartenden Erkenntnisgewinn unnötig ausgedehnt.

 KlassifizierungSeegebietMaßstabENC
a)AnsteuerungAnsteuerung Rostock (Abb. 1)1:7500DE516500.000
b)Freie See mit vielbefahrenem VerkehrstrennungsgebietKadetrinne (Abb. 2)1:60000DE416050.000, DE3DK000.000, DE316003.000, DE316002.000

Tabelle 1: Verwendete S57 ENC Daten

Auf Grund der Datenverfügbarkeit wurden ausschließlich S57-ENC-Daten des BSH der folgenden Seegebiete verwendet:

Abb. 1: Seegebiet Ansteuerung Warnemünde

Abb. 2: Seegebiet Kadetrinne


2.2 Versuchsaufbau

Am Maritimen Simulationszentrum in Warnemünde können Schiffsführungsaufgaben simuliert und in Abhängigkeit vom Ausbildungsziel trainiert werden. Vier Schiffsbrücken, die durch einen jeweils unterschiedlichen Aufbau und Ausbaugrad charakterisiert sind, stehen zur Verfügung. Dabei variiert z.B. die Sichtsimulation von 120° bis 360°.
Für die ECDIS-Versuche wurde die Simulationsbrücke 2 mit ihrer 257°-Projektionswand ausgewählt. Ausschlaggebend dafür waren die zur Verfügung stehende technische Ausrüstung und das verfügbare Platzangebot.

Abb. 3: Für die ECDIS-Tests ausgewählte Simulatorbrücke

Die verwendete Simulationsbrücke besteht neben der Sichtsimulation aus den normalen Steuerelementen und Brückenausrüstung für das Manövrieren eine Schiffes. Des weiteren steht ein Navigationsarbeitsplatz zur Verfügung. Dieser beinhaltet neben dem traditionellen Kartenarbeitsplatz, der GMDSS Ausrüstung und Navigationsgeräten zusätzlich aus zwei ECDIS-Stationen. Beide Systeme sind vom Typ NaviSailor 2400 ECDIS der Firma TRANSAS.

Abb. 4: Versuchsaufbau

Für die Tests wurden beide Systeme mit dem gleichen Softwarestand (Transas Navisailor 2400 V 3.2 Build 1653) ausgestattet (ECDIS-Software und Kartendaten). Weiterhin wurden beide Systeme mit den gleichen Eintellungen für die Darstellung versehen. Um einen Einfluss des herstellerspezifisch kolorierten Bedienmenüs zu vermeiden, wurde es für die Test während der Versuchsdurchführung abgedeckt. Auf einem System waren die gegenwärtig zugelassenen fünf ECDIS-Farbtafeln auf dem zweiten System die vorgeschlagenen drei neuen Farbtafeln installiert.

Die Versuche wurden für zwei definierte Umgebungshelligkeiten "Dämmerung" und "Nacht" durchgeführt.


2.3. ECDIS Einstellungen mit wesentlichem Einfluß auf die Darstellung

Ein wesentlicher Vorteil eines ECDIS-Systems ist, dass die Darstellung nutzerorientiert angepasst werden kann. Da die Einstellungen einen erheblichen Einfluss auf die Darstellung der ENC haben, wurden diese für die Versuchszwecke wie folgt festgelegt:

  • Flachwasser (Shallow water) 5 m
  • Sicherheitskontur (Safety contour) 10 m
  • Sicherheitstiefe (Safety depth) 15 m
  • Tiefenkontur (Deep contour) 20 m
  • Papierkartenähnliche Darstellung der Symbole (Traditional presentation)
  • Vier Tiefenschattierungen (Four shades)

Mit diesen Einstellungen konnten alle Befragungen ohne zwischenzeitliche Umstellung durchgeführt werden. Eine Umstellung erfolgte nur bei Wechsel des Seegebietes sowie beim Test des BLKADJ-Symbols (siehe 3.7 BLKADJ-Symbol).

Die Bedienmenüs werden bei dem verwendeten Transas-System nicht - wie bei anderen Systemen sonst möglich - durch die S52-Farbdefinitionen bestimmt. Die Bedienmenüs wurden deshalb während der Tests abgedeckt. Ihr Einfluss auf den Gesamteindruck und ihre Erkennbarkeit sind deshalb nicht Gegenstand dieser Untersuchung.


2.4. Zusammensetzung der Stichprobe

Eine Schwierigkeit bei der Durchführung von Versuchsreihen zur Bestimmung der Nutzerakzeptanz besteht darin, dass es bisher noch vergleichsweise wenige Nutzer mit umfangreicher ECDIS-Erfahrung gibt.
Zur Erhebung der Stichprobe wurden deshalb freiwillige Probanden herangezogen ohne an diese spezifischen Anforderungen zu stellen. Weder das Alter, noch der Beruf oder die Seetauglichkeit waren deshalb Kriterien für die Teilnahmen an der Versuchsreihe. Lediglich ein nautischer Hintergrund bzw. ECDIS-Erfahrung wurden gefordert. Wobei beide Eigenschaften nicht gleichzeitig erfüllt sein mussten. Wenn jedoch keine ECDIS-Erfahrung verfügbar war, dann musste der Teilnehmer mindestens den notwendigen nautischen Sachverstand (Seefahrtszeit als nautischer Wachoffizier) haben.
Die Befragung selbst dauerte in der Regel zwischen 45-60 Minuten.

Die Stichprobe setzte sich schließlich aus Kapitänen, nautischen Wachoffizieren, Studenten und anderem Personal mit ECDIS-Erfahrung (z.B. wissenschaftliche Mitarbeiter der Hochschule) zusammen. Der Stichprobenumfang betrug 31Personen.

Die Altersverteilung war relativ gleichmäßig, bis auf einen Kapitän, der in die Kategorie 61-70 fiel.

Diagramm 1: Altersverteilung der Stichprobe

Die Erfahrungen mit ECDIS wurden bezogen auf drei Kategorien abgefragt und verteilten sich innerhalb der Stichprobe wie folgt.

Diagramm 2: Erfahrungen

Die Erfahrungen der Probanden lagen schwerpunktmäßig im Bereich Regelmäßig/Gelegentlich. Lediglich ca. 15% gaben an, dass sie keine Erfahrung mit ECDIS besitzen.


3. Versuchsdurchführung und Ergebnisse

3.1. Auswahl der Farbtabelle in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit

Jeder Teilnehmer sollte in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit (Dämmerung/Dunkle Nacht) eine für sich "passende" Farbtabelle wählen. Die Auswahl war dabei zweimal vorzunehmen:

  • einmal mit Kontrast und Helligkeit in der Standard Kalibriereinstellung des Monitors und
  • bei manuell eingestelltem Kontrast/Helligkeit.

Diagramm 3: Wahl der Farbtabelle in der Kadetrinne

(Bedeutung der Beschriftung: Seegebiet/Umgebungsbedingung/Monitoreinstellung: z.B. hier
Kadet-D-Cal - Kadetrinne/Dämmerung/Calibrated mode (Kalibriereinstellung des Monitors)
Kadet-D-Man - Kadetrinne/Dämmerung/Manual mode (Manuell nachgeregelte Darstellung)
Kadet-N-Cal - Kadetrinne/Nacht/Calibrated mode
Kadet-N-Man - Kadetrinne/Nacht/Manual mode)

Diagramm 4: Wahl der Farbtabelle in der Ansteuerung Warnemünde

Wie die Abbildungen 3 und 4 zeigen, war die Wahl der Farbtabelle im kalibrierten Mode für beide Seegebiete ähnlich. Leichte Unterschiede gibt es bei manuell nachgeregeltem Monitor.

Unter Dämmerungsbedingungen wurde überwiegend die Tagdarstellung gewählt. Bei Nachtbedingungen wurde ebenfalls vereinzelt die "Day"-Farbtabelle ausgewählt, jedoch schwerpunktmäßig die "Dusk"- bzw. "Night"-Farbtabelle. Leichte Unterschiede bei der Wahl der Farbtabelle ergeben sich hier auf Grund der Grundhelligkeit des Seegebietes. In dem "dunklen" Seegebiet (Kadetrinne) wurde gegenüber dem "helleren" Seegebiet (Ansteuerung Warnemünde) häufiger die "hellere" "Dusk"-Farbtabelle gewählt.

Im Vergleich der kalibrierten mit der manuell nachgeregelten Darstellung stieg der Anteil der jeweils gewählten helleren Farbtabelle bei manueller Nachregelung. Unter Dämmerungsbedingungen wuchs der Anteil der "Day"-Farbtabelle z.B. im Seegebiet Kadetrinne von 54,8% (kalibriert) auf 64,5% (manuell), in der Ansteuerung Warnemünde von 53,3% auf 60%.

Ein ähnlicher Anstieg der Auswahl der helleren Farbtabelle (hier "Day" und "Dusk"), die hier zusammen betrachtet werden müssen, war auch unter Nacht-Bedingungen zu beobachten.

Der höhere Anteil der "Dusk"-Vertreter unter Nacht-Bedingungen in der Kadetrinne ist vermutlich unter anderem damit zu erklären, dass in der "Night"-Farbtabelle keine Tiefenkontur (Deep contour), also keine 4 Tiefenflächen (shades) angezeigt werden. Demgegenüber erfolgt im Bereich der Ansteuerung Warnemünde eine deutlichere visuelle Abstufung der Tiefenflächen.

Testergebnis:

  • Unter Dämmerungsbedingungen ist der Anteil der "Day"-Farbtabellen gefolgt von den "Dusk"-Farbtabellen dominierend. Zusammen erreichen sie über 90%.
  • Unter Nachtbedingungen dominieren die "Dusk"-Farbtabellen, dicht gefolgt von den "Night"-Farbtabellen. Zusammen erreichen sie über 83%.


3.2. Erkennbarkeit sicherheitsrelevanter Objekte

Die in den folgenden Abbildungen verwendeten Abkürzungen stehen für die jeweils gewählten Farbtabellen unter verschiedenen Einstellungsbedingungen:

  • BD - Bright day/Day (Tag-Farbtabelle)
  • HB - Hight black/Dusk (Dämmerungs-Farbtabelle)
  • LB - Low black/Night (Nacht-Farbtabelle)
  • D-Cal - Dusk-Calibrated (Dämmerungs-Bedingungen/Monitor-Kalibriereinstellung)
  • D-Man - Dusk-Manual (Dämmerungs-Bedingungen/manuell nachgeregelte Darstellung)
  • N-Cal - Night-Calibrated (Nacht/Monitor-Kalibriereinstellung )
  • N-Man - Night-Manual (Nacht-Bedingungen/manuell nachgeregelte Darstellung)

3.2.1. Safety Depth

Das Setzen einer "Safety depth" führt zu einer verschiedenfarbigen Darstellung von Einzellotungen. Für Tiefenwerte die innerhalb der "Safety depth" liegen, ist die Darstellung kontrastreicher als für Werte, die außerhalb liegen.
In der folgenden Abbildung sind die Versuchsergebnisse zur Einschätzung der Sichtbarkeit der "Safety depth" bei verschiedenen Lichtverhältnissen zusammengefasst. Die Einschätzung sollte durch die Versuchsteilnehmer bei den angegebenen verschiedenen Bildschirmeinstellungen und Helligkeitsverhältnissen erfolgen. Der Versuch zur Erkennbarkeit der "Safety depth" wurde nur im Seegebiet Kadetrinne durchgeführt.

Diagramm 5: Erkennbarkeit der "Safety depth"-Darstellung

Ersichtlich ist, dass keiner der Versuchsteilnehmer die "Low black" (Night)-Farbtabelle unter Dämmerungsbedingungen und manueller Monitoreinstellung (D-Man_LB) auswählte, deshalb konnte für diese Monitoreinstellung auch keine Auswertung vorgenommen werden.

Testergebnis:

  • Von der Mehrheit der Testpersonen wurde die Erkennbarkeit der durch die "Safety depth" hervorgehobenen Einzellotungen in allen drei Farbtabellen als "gut" eingeschätzt.


3.2.2. Shallow Contour - Flachwasserkontur

Mit der Einstellung des Wertes für die "Shallow contour" werden Tiefenflächen, insbesondere Flachwasser farblich abgestuft bzw. hervorgehoben.

Diagramm 6 zeigt das Versuchsergebnis zur Einschätzung der Sichtbarkeit der "Shallow contour" für die Anzeige des Seegebietes der Kadetrinne.

Diagramm 6: Erkennbarkeit der "Shallow contour" in der Kadetrinne

Im verwendeten Seegebiet sind nur wenige Gebiete vorhanden, welche die Shallow Contour zeigen. Einige wenige Stellen existieren lediglich im nordöstlichen Bereich nahe dem Gedser Rev. Auf Basis dieser Tatsache ist das Ergebnis zu beurteilen, dass mindestens 36% die Erkennbarkeit für gut empfanden. Zusammen mit den Versuchsteilnehmern, die die Sichtbarkeit weder gut noch schlecht einschätzten, akzeptieren etwa 70% der Befragten diese Anzeigeform.

In Diagramm 7 sind die Ergebnisse für die Sichtbarkeit/Erkennbarkeit von Flachwassergebieten in der ECDIS-Darstellung des Reviers Warnemünde dargestellt.

Diagramm 7: Erkennbarkeit der "Shallow contour" in der Ansteuerung Warnemünde

Gegenüber dem Versuch für die Anzeige der Kadetrinne ist die Aussage in der Ansteuerung Warnemünde deutlich klarer und einheitlich zugunsten der guten Erkennbarkeit.

Testergebnisse:

  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Erkennbarkeit der "Shallow contour" als "gut" eingeschätzt.


3.2.3. Safety Contour - Sicherheitskontur

Die Einstellung des "Safety contour"-Wertes bewirkt eine hervorgehobene Darstellung einer Tiefenlinie, die Tiefenflächen ausreichender Tiefe von Flachwassergebieten trennt.
In gleicher Weise wie die Erkennbarkeit der "Shallow contour" sollten die Versuchsteilnehmer auch die Erkennbarkeit der "Safety contour" einschätzen. Die Ergebnisse sind in den Diagrammen 8 und 9 für die beiden bewerteten Seegebietsdarstellungen zusammengefasst. Mehrheitlich wurden für beide Seegebiete bei allen Kombinationen die Erkennbarkeit als gut eingeschätzt.

Diagramm 8: Erkennbarkeit der "Safety contour" in der Kadetrinne

Diagramm 9: Erkennbarkeit der "Safety contour" in der Ansteuerung Warnemünde

Testergebnisse:

  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Erkennbarkeit der "Safety contour" als "gut" eingeschätzt.


3.2.4. Deep Contour - Tiefenkontur

Die Einstellung des "Deep contour"-Wertes bewirkt eine abgesetzte Darstellung der Tiefenfläche tiefer diesen Wertes.

Die Versuchsdurchführung zur Erkennbarkeit der "Deep contour" erfolgte lediglich für die Anzeige des Seegebietes der Kadetrinne, weil die "Deep contour" nur in diesem Seegebiet dargestellt werden konnte.

Die "Deep contour" hebt sich auf Grund der Farbdefinitionen nur in den Farbtabellen "Day" und "Dusk" von anderen Tiefenflächen ab. Damit ist das schlechte Abschneiden in der "Night"-Farbtabelle zu erklären, da sie sich dort nicht von anderen Tiefenflächen unterscheidet.

Diagramm 10: Sichtbarkeit der "Deep contour" in der Kadetrinne

Testergebnisse:
  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Erkennbarkeit der "Deep contour" in den "Day"- und "Dusk"-Farbtabellen als "gut" eingeschätzt.
  • Die Darstellung in der "Night"-Farbtabelle wurde überwiegend mit "schlecht" eingeschätzt.


3.2.5. Isolated Danger - Einzelgefahrenobjekte

Mit dem Symbol "Isolated danger" werden die Einzelobjekte optisch hervorgehoben, die aus einer sicheren Tiefenfläche in das Fahrwasser hineinragen.
Die Darstellung von "Isolated danger" Objekten wurde lediglich in der Kadetrinne bewertet, da im zweiten Seegebiet keine Darstellung vorhanden oder keine signifikanten Unterschiede in der Darstellung gegenüber dem ersten Seegebiet auftraten.

Diagramm 11: Erkennbarkeit von "Isolated danger"-Objekten in der Kadetrinne

Testergebnisse:

  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Erkennbarkeit der "Isolated danger"-Objekte als "gut" eingeschätzt.


3.3. Erkennbarkeit weiterer Objekte

Weiterführend sollten die Versuchsteilnehmer die Erkennbarkeit ausgewählter Objekte und Informationen einschätzen.

3.3.1. Tonnen

Schwimmende Seezeichen werden in der Elektronischen Seekarte als einzelne geometrisch unterscheidbare Objekte dargestellt. Hier sollten die Versuchsteilnehmer die Erkennbarkeit der Darstellung von schwimmenden Seezeichen einschätzen.

Diagramm 12: Erkennbarkeit von Tonnen in der Kadetrinne

Bei der Kadetrinnen-Darstellung wurde die Erkennbarkeit der Tonnen in der Day-Farbtabelle überwiegend mit gut eingeschätzt, unter Nacht-Bedingungen und manueller Monitoreinstellung (wenig Helligkeit und Kontrast) schätzten noch 40% der Versuchsteilnehmer die Erkennbarkeit der Tonnen mit gut ein.

Demgegenüber steht die Erkennbarkeit der Tonnen in den "dunklen" (die "Dusk"- und "Night"-) Farbtabellen, diese wurden unter Dämmerungs-Bedingungen zwar immer noch überwiegend gut, aber unter Nacht-Bedingungen von den Versuchsteilnehmern dann überwiegend als schlecht (yes and no) bzw. als nicht sichtbar eingeschätzt.

Die Erkennbarkeit der Tonnen in den dunklen Farbtabellen ist zwar gegeben, muss aber ausgehend von den hier ermittelten Befragungsergebnissen nicht als ausreichend angesehen werden.

Diagramm 13: Erkennbarkeit der Tonnen in der Ansteuerung Rostock

Für die ECDIS-Anzeige des Seegebietes der Ansteuerung Warnemünde wurde die Erkennbarkeit der Tonnen in der "Day"-Farbtabelle ebenfalls überwiegend mit "gut" eingeschätzt. Bei den dunklen Farbtabellen sind ähnliche Tendenzen wie in der Kadetrinne zu beobachten, wobei die Erkennbarkeit in der "Dusk"-Farbtabelle noch als ausreichend gewertet werden kann; in der "Night"-Farbtabelle dagegen von den Versuchspersonen jedoch als schlecht bis nicht erkennbar eingeschätzt wurde.

Die Probanden schätzten ein, dass in den dunklen Farbtabellen die Tonnenanzeigen durch andere ebenfalls kontrastreiche Objekte und die relativ hohe Anzahl von eingeblendeten Informationen teilweise untergehen.

Testergebnisse:

  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Erkennbarkeit der Tonnen in der "Day"-Farbtabelle als "gut" eingeschätzt.
  • Für die "Dusk"-Farbtabelle wurde die Erkennbarkeit mit "ausreichend" eingeschätzt.
  • Für die "Night"-Farbtabelle wurde die Erkennbarkeit als "schlecht" eingeschätzt.


3.3.2. Textinformationen

Textinformationen betreffen die Beschriftung schwimmender und fester Seezeichen sowie allgemeine geografische und schifffahrtsregelnde Angaben.
Für die Versuchszwecke wurde die Erkennbarkeit von Textangaben bewertet, dazu gehören die Soundings (Tiefenangaben) ebenso wie Kennungen von Feuern oder entsprechende Textobjekte sowie dargestellte INFORM (Informationstext) oder OBJNAM (Objektname)-Attribute.

Die Versuchsergebnisse sind in den folgenden Abbildungen zusammengefasst.

Diagramm 14: Erkennbarkeit von Text in der Kadetrinne

Diagramm 15: Erkennbarkeit von Text in der Ansteuerung von Rostock

Die Darstellungen zeigen, dass die Erkennbarkeit der Texte überwiegend als gut eingeschätzt werden kann. Von den Probanden wurden vor allem die Vielzahl von Überlagerungen von Texten und die damit verbundene schlechte Lesbarkeit kritisch eingeschätzt. Das verwendete Testsystem bietet keine sinnvolle Ausblendung von Textangaben, wodurch bei bestimmten Maßstäben sich Texte und andere Einzelobjekte überlagern können.

    Testergebnisse:
  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Lesbarkeit von Textangaben generell als "ausreichend" eingeschätzt.
  • Bei Überlagerung von Text wurde die Lesbarkeit mit "schlecht" bewertet.


3.3.3. Hintergrundfarben und Flächen

Durch die Versuchsteilnehmer sollte die Unterscheidbarkeit/Erkennbarkeit von Vordergrund- und Hintergrundflächen allgemein eingeschätzt werden.

Diagramm 16: Unterscheidbarkeit/Erkennbarkeit von Vordergrund- und Hintergrundflächen in der Kadetrinne

Diagramm 17: Unterscheidbarkeit/Erkennbarkeit von Vordergrund- und Hintergrundflächen in der Ansteuerung von Rostock

Wie in den Diagrammen ersichtlich, wurden in beiden Seegebieten die Unterscheidbarkeit/Erkennbarkeit von Vordergrund- und Hintergrundflächen als "good visible" eingeschätzt.

Testergebnisse:

  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Unterscheidbarkeit/Erkennbarkeit von Vordergrund- und Hintergrundflächen als "gut" eingeschätzt.


3.3.4. Tiefenlinien

In den nachfolgenden Diagrammen sind die Ergebnisse zur Einschätzung der Erkennbarkeit der Tiefenlinien unter den unterschiedlichen Bedingungen und für die verschiedenen Darstellungen zusammengefasst. Die Versuchspersonen sollten die Erkennbarkeit in den drei Kategorien "gut erkennbar", "ja und nein - eher schlecht" und "schlecht sichtbar" bewerten.

Diagramm 18: Erkennbarkeit der Tiefenlinien in den Tiefenflächen in der Kadetrinne

Diagramm 19: Erkennbarkeit der Tiefenlinien in den Tiefenflächen in der Ansteuerung Rostock

Diese Frage wurde im Schnitt mehrheitlich mit gut bewertet. Lediglich in der "Night"- (LB) Farbtabelle, verschob sich die Bewertung in eine eher schlechte Erkennbarkeit.

Testergebnisse:

  • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Erkennbarkeit der Tiefenlinien in den "Day"- und "Dusk"-Farbtabellen als "gut" eingeschätzt.
  • Die Erkennbarkeit der Tiefenlinien in der "Night"-Farbtabelle wurde insgesamt mit "ausreichend" bewertet.


    3.4. Farbveränderungen durch manuelle Bildschirmeinstellung

    Während der Versuchsreihe wurden verschiedene Einstellungen der Monitore verwendet. Neben der Monitoreinstellung im Kalibrier-Mode haben die Probanden ihre individuell für sie subjektiv günstigste Einstellung von Kontrast und Helligkeit gewählt. Dabei wurde gefragt, ob für die Versuchspersonen Farbunterschiede bzw. Veränderungen in den einzelnen Farbtönen zwischen der Manuellen- und der Kalibriereinstellung auftraten bzw. erkennbar waren. Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Diagrammen dargestellt.

    Diagramm 20: Farbveränderungen durch manuelle Bildschirmeinstellung in der Kadetrinne

    Diagramm 21: Farbveränderungen durch manuelle Bildschirmeinstellung in der Ansteuerung Rostock

    Wie aus den Darstellungen entnommen werden kann, wurde die Frage mehrheitlich mit "Nein" beantwortet und keine signifikante Veränderung hinsichtlich der Farben festgestellt.

    Testergebnisse:

    • Die Mehrheit der Testpersonen hat die Frage über mögliche Farbveränderungen durch Nachregelung von Kontrast und Helligkeit mit "nein - keine Farbveränderungen" beantwortet.


    3.5 Vergleich der alten und neuen Farbtafeln

    Durch die Versuchsteilnehmer sollte aufgrund ihrer subjektiven Einschätzung die bevorzugte Darstellungsart der Farbtabellen hinsichtlich Kontrast-/Helligkeitsverhältnis zwischen Vor-dergrund- und Hintergrundfarben ermittelt werden. Die Entscheidung sollte bezogen auf das 3-Farbtabellen Modell, ob diese "besser" (better), "gleich gut" (equal) oder "schlechter" (worse) als die Darstellung mit dem 5-Farbtabellen Modell sind, erfolgen.
    Zur Beantwortung dieser Frage wurden die jeweils entsprechenden Farbtabellen auf den beiden Monitoren dargestellt, links das 3-Farbtabellen Modell und rechts das 5 Farbtabellen Modell. Die jeweils zu vergleichenden Farbtabellen waren:

    Bedingung3 Farbtabellen5 Farbtabellen
    DämmerungDusk (HB - Hight black)Dusk
    NachtNight (LB - Low black)Night

    Der Vergleich erfolgte in der kalibrierten Standard- und in der manuellen Monitoreinstellung.

    Diagramm 22: Vergleich der alten(5-Farbtabellen-Modell) und neuen Farbtabellen (3-Farbtabellen-Modell) in der Kadetrinne

    Diagramm 23: Vergleich der alten(5-Farbtabellen-Modell) und neuen Farbtabellen (3-Farbtabellen-Modell) in der Ansteuerung Rostock

    Die Abkürzungen "New" und "Old" in den Diagrammen bedeuten:
    New - 3-Farbtabellen-Modell
    Old - 5-Farbtabellen-Modell.

    Im "dunklen Seegebiet" (Kadterinne) wurde das 3-Farbtabellen-Modell deutlich besser eingeschätzt als im "hellen Seegebiet" (Ansteuerung Rostock). In der Ansteuerung Rostock haben sich mehr Teilnehmer für "gleichwertig" (equal) bzw. "schlechter" (worse) entschieden. Wobei der Anteil derer, die sie als gleichwertig einschätzten, am größten ist. Die neue "Night" Farbtabellen (3-Farbtabellen-Modell) wurden in beiden Seegebieten überwiegend als "besser" (better) als die Darstellung mit den alten Farbtabellen eingeschätzt.

    Vorausgesetzt, dass mindestens eine gleich gute Akzeptanz erreicht werden sollte, können die Ergebnisse der Befragung mit der Bewertung besser und gleich gut zusammengefasst werden. Daraus ergibt sich insgesamt ein wesentlich besseres Abschneiden der neuen Farbtabellen. Die subjektive Einschätzung durch die Probanden verdeutlicht außerdem, dass die Verbesserungen in den tieferen (dunkleren) Flächen stärker sind als in den flachen (helleren) Flächen.

    Insgesamt wurde bei der in dieser Versuchsreihe erhobenen Stichprobe ersichtlich, dass die neuen (3) Farbtabellen unter den hier geprüften Bedingungen gegenüber den aktuellen (5) Farbtabellen tendenziell bevorzugt werden.

    Testergebnisse:

    • Die Mehrheit der Testpersonen bevorzugt das 3-Farbtabellen-Modell gegenüber dem 5-Farbtabellen-Modell.


    3.6. Kontrastverhältnis zwischen Vorder- und Hintergrundfarben des 3-Farbtabellen-Modells

    Als weiterer Schwerpunkt der Versuchsreihe sollte das Farbkontrastverhältnis subjektiv eingeschätzt werden. Es war zu ermitteln, ob die Farben selbst zueinander ein ausreichendes Kontrastverhältnis besitzen und sich ausreichend voneinander unterscheiden. Die Teilnehmer sollten sich entscheiden, ob der Kontrast zwischen Vordergrund- und Hintergrundfarben "geringer" (less), "stärker" (more) oder "unverändert" (ok) sein sollte.
    Die Befragungsergebnisse sind in den folgenden Diagrammen dargestellt.

    Diagramm 24: Kontrastverhältnis zwischen Vorder- und Hintergrundfarben in der Kadetrinne

    Diagramm 25: Kontrastverhältnis zwischen Vorder- und Hintergrundfarben in der Ansteuerung Rostock

    Das Kontrastverhältnis wird im manuell nachgeregelten Mode verständlicherweise als wesentlich besser gegenüber dem Monitor im Kalibriermode eingeschätzt. Wie Interviews mit ECDIS-Nutzern bestätigen, wird in der Praxis an Bord in der Regel auch nicht der Monitor in der Kalibrierstellung gefahren, sondern entsprechend der Umgebungshelligkeit nachgeregelt. Diese Tatsache vorausgesetzt, wird das Kontrastverhältnis überwiegend als "ausreichend" (ok) eingeschätzt und kann unverändert beibehalten werden.

    Testergebnisse:

    • Die Mehrheit der Testpersonen schätzt das Kontrastverhältnis zwischen Vorder- und Hintergrund als "ausreichend" ein.


    3.7. BLKADJ-Symbol

    Eine optimale Einstellung in der Nacht für Kontrast und Helligkeit zu finden, ist nicht immer einfach, dafür wurde 1998 das BLKADJ-Symbol eingeführt. Es unterstützt die Einstellroutine, um sicherzustellen, dass wirklich alle Details in der Nachtdarstellung erkannt werden können und nicht verschwinden bzw. untergehen.
    Wenn Helligkeit und Kontrast zu weit heruntergeregelt werden, gehen bestimmte Farben unter, und werden vom menschlichen Auge nicht mehr unterschieden. Karteninformationen gehen dann verloren.

    Mit den Teilnehmern wurde die Einstellprozedur in den beiden Seegebieten durchgeführt und die Ergebnisse gegenüber ihren eigenen vorher vorgenommenen Einstellzustand verglichen. Die Einstellung erfolgte unter Nacht-Bedingungen mit den Night Farbtabellen.

    Diagramm 26: Ergebnisse aus der Verwendung des BLKADJ-Symbols

    Wie deutlich erkennbar ist, haben etwa zwei Drittel der Teilnehmer sich nicht für die Benutzung des BLKADJ-Symbols entschieden, sondern bevorzugen ihre subjektiv gewählte Einstellung.

    In den meisten Fällen wurde die Kontrasteinstellung mit Hilfe des BLKADJ-Symbols als zu stark empfunden. Gerade in dem dunklen Seegebiet der Kadetrinne wurde dies sehr deutlich.

    Die Differenzen zwischen den manuellen Einstellungen und denen mit Hilfe des BLKADJ-Symbols, sind relativ gering. Damit kann trotzdem festgestellt werden, dass dieses Hilfssymbol eine nützliche Hilfe gerade für unerfahrene Nutzer sein kann.

    Testergebnisse:

    • Die Mehrheit der Testpersonen war mit den Helligkeit-/Kontrasteinstellungen mit Hilfe des BLKADJ-Symbols nicht zufrieden.


    3.8. Hintergrund-Blautöne

    Eine weitere Frage der Versuchsreihe zum subjektiven Empfinden der Teilnehmer bezog sich auf den Gesamtfarbeindruck der Tiefenflächen. Sie bestand darin, ob den Teilnehmern die Hintergrund-Blautöne der "Night"-Farbtabelle des 3-Farbtabellen-Modells oder der "Night"-Farbtabelle des 5-Farbtabellen-Modells mehr zusagen.

    Diagramm 27: Ergebnisse bzgl. Der Hintergrund-Blaufarben

    Wie im Diagramm 27 leicht zu ersehen ist, haben sich die Teilnehmer deutlich für die Blautöne der "Night"-Farbtabelle des 3-Farbtabellen-Modells ausgesprochen. Das deutet darauf hin, dass diese Farbtabelle den Praxisanforderungen vermutlich besser als die "Night"-Farbtabelle des 5-Farbtabellen-Modells entspricht.

    Testergebnisse:

    • Die Mehrheit der Testpersonen bevorzugt die Hintergrund Blautöne der "Night"-Farbtabelle des 3-Farbtabellen-Modells.


    3.9. Anzahl der verwendeten Tiefenschattierungen

    Ein weiterer Schwerpunkt der Versuche zielte auf die operationell verwendete Anzahl von Tiefenflächen während der ständigen Nutzung. Praktisch sind zwei farblich unterscheidbare Flächen ausreichend, einmal für Flachwasser (unsicher) und für Tiefwasser (sicher), die definiert durch die Safety Contour voneinander unterschieden werden.

    Diagramm 28: Ergebnisse über die verwendete Anzahl von Tiefenschattierungen

    In den im Diagramm dargestellten Ergebnissen zeigt sich eine Tendenz zur Darstellung von mehr als zwei Tiefenschattierungen. Auch wenn zwei Tiefenschattierungen ausreichend sind, bevorzugen die Teilnehmer die durch mehr Schattierungen gegebenen zusätzlichen Informationen.

    Die Gesamtverfügbarkeit von insgesamt vier farblich unterscheidbaren Unterwasserflächen wurde als positiv und nützlich eingeschätzt und sollte beibehalten werden.

    Testergebnisse:

    • Die Mehrheit der Testpersonen bevorzugt mehr als 2 sich farblich unterscheidende Tiefenschattierungen.


    3.10. Weitere Ergebnisse

    Abgeschlossen wurde die Versuchreihe mit einem Interview und Fragen zu Problemen und zur Akzeptanz der elektronischen Seekarte. Die im Gespräch angeführten Probleme und Kri-tiken, die direkt und indirekt mit der Befragung zusammenhängen bzw. sich aus der den ge-sammelten Erfahrungen während der Befragungen ergaben, werden nachfolgend zusammen-gefasst:

    Die Farben betreffend:

    • Das Magenta der Traffic Separation Schemes und Isolated-Danger-Objekte in den dunklen Farbtabellen erschien den Teilnehmern oft zu dominant. Kontrast- bzw. Helligkeitsreduzierungen wurden vorgeschlagen, auch die Verwendung von dünne-ren Linien wurde angeregt.
    • Bei Obstruction-Objekten wurde die Punkte-Umrandung gerade bei starkem Kontrast als kritisiert (Perlenkette).
    • Text (Tonnenbeschriftungen) hebt sich zu schlecht von Tiefenangaben ab und ist demzufolge zu schlecht lesbar.
    • Lichtkeulen, gerade an den Tonnen sollten stärker hervortreten und besser erkennbar sein. (Bemerkung: Durch die Verwendung der traditionellen Symbolik wurden die Tonnen nicht in ihrer Objektfarbe dargestellt.)
    • Die Tonnenkonturen haben die gleiche Farbe wie Tiefenlinien und können dadurch in der Darstellung untergehen (dunkle Farbtabellen).
    • Das "Dredged Area" (gebaggerte Fläche) tritt vor allem in der "Night"-Farbtabelle und bei entsprechend nachgeregeltem Kontrast zu stark hervor, wodurch die Fläche fast vollständig überlagert wird. Hier wird eine starke Reduzierung der Helligkeit notwendig.
    Die Tiefenkontur betreffend:
    • Das Fehlen der "Deep contour"-Wiedergabe in der neuen "Night"-Farbtabelle wurde stark bemängelt. Diese sollte in jedem Fall wieder dargestellt werden.
    Die ENC-Produktion:
    • Die TSS enthalten zu viele Richtungspfeile, wodurch unnötig Clutter hervorgerufen wird. Nicht jeder Hersteller von ECDIS-Systemen blendet sich überlagernde Objekte sinnvoll aus. Dieser Umstand tritt gerade in der Kadetrinne deutlich hervor und hängt stark mit dem folgendem Punkt zusammen.
    • Eine Empfehlung an das BSH (Hersteller der verwendeten ENC-Zellen) bzw. allge-mein an die hydrographischen Dienste soll sein, dass schwierige Seegebiete (mit ho-hen navigatorischen Anforderungen) möglichst in einer Zelle, bzw. wenn auch ande-re Hoheitsgebiete betroffen sind, dies in nicht mehr als 2 Zellen angeboten werden sollten. Dieser Umstand, dass gerade in der Kadetrinne vier ENC-Zellen gleichzeitig dargestellt werden müssen, kann auf einigen Systemen zusätzlichen Clutter oder auch Fehler in der Darstellung verursachen.


    4. Zusammenfassung

    Zur Untersuchung des Akzeptanzverhaltens modifizierter und weiterentwickelter ECDIS-Farbtafeln wurden am FB Seefahrt der HSW experimentelle Untersuchungen am Schiffsführungssimulator durchgeführt.

    Auf einer Schiffsbrücke wurden zwei ECDIS-Arbeitsplätze mit der bisher gebräuchlichen und einer neuentwickelten Farbpalette installiert. Um die Akzeptanz einzuschätzen sollten durch Versuchspersonen die Erkennbarkeit sicherheitsrelevanter Informationen, das Helligkeits- und Kontrastverhältnis sowie im Vergleich zwischen alter und neuer Darstellung die Vor- und Nachteile der neuen Farbpalette ermittelt werden.

    Bei der erhobenen Stichprobe zeigte sich, dass die neuen Farbtafeln von der Mehrheit der Versuchsteilnehmer als besser oder gleichgut gegenüber der aktuellen Darstellung eingeschätzt wurde. In einigen Punkten besteht Verbesserungsbedarf. Diese wurde in den einzelnen Abschnitten beschrieben. Zusätzliche Probleme, Verbesserungsvorschläge sowie Kritiken der Teilnehmer wurden im Abschnitt 3.10 zusammengefasst.


    5. Literatur und Referenzen

    IHO S52-Standard Appendix 2 "Colors & Symbols Specification for ECDIS" Ed. 4, 1997

    IHO S52-Standard Appendix 2 "Colors & Symbols Specification for ECDIS" Ed. 4, 1997 Annex A: "Presentation Library" Ed. 3.2, 1999

    S-52 APP. 2 - IMMEDIATE AMENDMENT 01 (rev. 10 Sept. 1998)

    Tony Boyle; Ian Rodrigues, Robert Ward: An Investigation Regarding Seafarers' Resistance to Using ECDIS Black-Background Chart Display Modes

    C&SMWG: Evaluation of Proposed new Colour Tables, October 2001