Seminární práce studenta kvinty z geografie. Představuje úvod do problematiky

1. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 1. 2009/2010
Mapy v počítači
Téměř každý z nás zná Google maps, Google Earth, Mapy.cz na Seznamu, nebo se setkal
třeba v autě s navigací.Všechny tyto aplikace jsou lidově nazývány mapy v počítači. „Mapami
v počítači“ se zabývá celá věda, která se nazývá geoinformatika. A technologie, které tyto a
další úlohy řeší, se nazývají GIS (Geografický informační systém).
Geografický informační systém
Geografický informační systém (GIS) (anglicky: Geographic information system) je na
počítačích založený informační systém pro získávání, ukládání, analýzu a vizualizaci dat,
která nějak popisují povrch Země. Nemusejí to být pouze mapy, ale třeba i měření. Tato dada
se nazývají obecně geodata.
Geodata, se kterými GIS pracuje, jsou definována:
• geometrií, tj. typem objektu jako například bod, linie nebo plocha
• topologií, tj. vztahem mezi jednotlivými objekty, např. cesta je částí hranice pole
• atributy, to znamená vlastnostmi objektů, např vlastník parcely, ale třeba i fotografie
kostela a podobně
• dynamikou, to je změnami v čase, např. pole může měnit vlastníky.
Geografický informační systém umožňuje vytvářet modely části Zemského povrchu pomocí
dostupných softwarových a hardwarových prostředků. Takto vytvořený model lze pak využít
například při evidenci katastru nemovitostí, předpovídání vývoje počasí, určování
záplavových zón řek, výběru vhodné lokace pro čistírnu odpadních vod, plánování výstavby
silnic, apod.

2. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 2. 2009/2010
Součásti GISu
Plnohodnotný geografický informační systém se - stejně jako každý jiný informační systém -
skládá ze 4 součástí:
• Hardware - např. osobní počítač s barevným monitorem, skener pro možnost vstupu
obrazových dat, tiskárna či plotter pro možnost mapového výstupu, ale může to být i
internetový server
• Software - specializovaná sada programů pro analýzu a vizualizaci geodat běžících
buď na osobním počítači nebo i na internetu
• Data - nejdůležitější a často finančně nejnáročnější součást GISu.
• Pracovníci (uživatelé) - lidé se znalostmi geografie schopní obsluhovat informační
technologie.
GISy byly dlouhou dobu výsadou poměrně úzké skupiny odborníků, především pokud se
užívaly jenom na osobních počítačích. Rozmach GISů pro veřejnost nastal s přechodem na
internet.
Geodata, geoobjekty
Data, se kterými GIS pracuje, se nazývají geodata. Geodata se skládají z jednotlivých
geoobjektů. Geoobjekt je základní součást modelované reality, kterou je možno v GISu
modelovat jako jeden objekt.
Geoobjekt obsahuje dva druhy informací:
• prostorové informace (tvar, poloha, topologie)
• neprostorové informace (atributy, specifické pro každý typ objektu)
Geoinformatika zavádí jako další pojem generalizací. Generalizace nám říká, jak podrobně
realitu modelovat. Např. město lze v GISu reprezentovat jedním objektem a to bodem, nebo
plochou, podle měřítka a velikosti města, nebo množinou objektů (budov, parcel, ulic, ploch
apod.).
Rozměrnost geoobjektů = dimenze
Základní dělení geoobjektů je dělení podle počtu rozměrů neboli dimenzí, kterými je objekt
popsán. Reálné objekty na zemském povrchu jsou vždy trojrozměrné. Do prostředí GIS se
však transformují podle potřebné úrovně generalizace.
• 0D geoobjekty - Bezrozměrné objekty, body, definované pouze svou polohou.
Příkladem může být například autobusová zastávka v GISu modelujícím dopravu nebo
GSM vysílač v GISu mobilního operátora modelující pokrytí signálem.

3. Sem
Jiří Charvát, 5M
• 1D geoobjekty - Objekty jednorozm
plochou. Pomocí 1D geoobjekt
• 2D geoobjekty - Objekty dvojrozm
plochou.
• 3D geoobjekty - Objekty trojrozm
výjimečně, ve specifických p
pomocí tzv. Digitálního modelu terénu
Pokud se zabýváme i časovým modelováním, tj. zm
objektech.
Mapové vrstvy
Geoobjekty popisující stejné téma se sdružují a ukládají do mapových vrstev, n
nazývaných tematické mapové vrstvy. Takovým tématem m
typy půd, nadmořská výška, apod.
analýzu dat. Ta je nejčastějším d
Každá mapová vrstva je uložena v jednom
používat ve více mapových projektech. Mapové vrstv
mapa, případně zkráceně mapa
podle modelovaných dat a druhu použití na dva typy
Ilustrace rozdílu mezi vektorovou a rastrovou mapovou vrstvou
Vektorové mapové vrstvy
Ve vektorových mapových vrstvách jsou data uložena pomocí bod
základním elementem s definovanou polohou (
žádný rozměr. Linie je úsečka
zjednodušení křivka reprezentuje pomocí se
Modelování geodat pomocí vektor
ohraničená několika liniemi
Rastrové mapové vrstvy
Rastrových mapových vrstev se používá k modelování
na celém modelovém prostoru. P
typu půd, vegetace, atmosférického tlaku, teploty, apod.
Prostor je v rastrových mapových vrstvách rozd
rozměr je dostatečně malý na to, aby bylo možno na jejich povrchu hodnotu dané veli
považovat za konstantní.
Seminární práce ze zeměpisu
3.
Objekty jednorozměrné, úseky čar, s konečnou
. Pomocí 1D geoobjektů se nejčastěji modelují silnice, řeky, apod.
Objekty dvojrozměrné, polygony, s konečným obvodem
Objekty trojrozměrné, polyhedrony. V GISech se používají
, ve specifických případech. Třetí rozměr je v GISech nejč
Digitálního modelu terénu (DMT, DEM).
asovým modelováním, tj. změnami objektu v čase, mluvíme pak o 4D
Geoobjekty popisující stejné téma se sdružují a ukládají do mapových vrstev, n
nazývaných tematické mapové vrstvy. Takovým tématem může být např
, apod. Smyslem dělení geodat do mapových vrstev je usnadnit
ějším důvodem pro nasazení GISu pro modelování reality.
Každá mapová vrstva je uložena v jednom datovém souboru, který lze samostatn
používat ve více mapových projektech. Mapové vrstvě se někdy také říká monotematická
mapa (např. mapa řek, mapa silnic, apod.). Mapové vrstvy se d
podle modelovaných dat a druhu použití na dva typy - vektorové a rastrové
Ilustrace rozdílu mezi vektorovou a rastrovou mapovou vrstvou
Ve vektorových mapových vrstvách jsou data uložena pomocí bodů a linii a ploch
elementem s definovanou polohou (souřadnicí) a nemá z geometrického hlediska
čka nebo křivka spojující dva body. V běžných GISech se z d
ivka reprezentuje pomocí seřazené sekvence bodů spojených p
Modelování geodat pomocí vektorů úzce souvisí s teorií grafů. Plocha je pak oblast
Rastrových mapových vrstev se používá k modelování veličin, které jsou
na celém modelovém prostoru. Příkladem může být mapová vrstva nadmo
d, vegetace, atmosférického tlaku, teploty, apod.
Prostor je v rastrových mapových vrstvách rozdělen na množství malých plošek, jejichž
malý na to, aby bylo možno na jejich povrchu hodnotu dané veli
2009/2010
čnou délkou a nulovou
řeky, apod.
obvodem a konečnou
. V GISech se používají
r je v GISech nejčastěji modelován
ase, mluvíme pak o 4D
Geoobjekty popisující stejné téma se sdružují a ukládají do mapových vrstev, někdy také
že být např. vodstvo, silnice,
lení geodat do mapových vrstev je usnadnit
vodem pro nasazení GISu pro modelování reality.
, který lze samostatně přenášet a
kdy také říká monotematická
ek, mapa silnic, apod.). Mapové vrstvy se dělí
rastrové
linii a ploch. Bod je
) a nemá z geometrického hlediska
žných GISech se z důvodů
spojených přímou čarou.
Plocha je pak oblast
, které jsou spojitě definovány
že být mapová vrstva nadmořské výšky, mapa
len na množství malých plošek, jejichž
malý na to, aby bylo možno na jejich povrchu hodnotu dané veličiny

4. Sem
Jiří Charvát, 5M
Dělení prostoru může být bu
různého tvaru (čtverec, trojúhelník
používá pravidelné dělení prostoru
Různé typy rastrů - čtvercový,
Každé buňce rastru přísluší hodnota sledované veli
číselná) může být dvojího typu, podle n
• Rastrové vrstvy výčtového typu
celočíselný, z rozsahu 1...N. Tento kód reprezentuje kategorii sledovaného jevu.
Nutnou součástí rastrové vrstvy tohoto typu je proto p
interpretuje. Rastry výč
počet hodnot (např. typ
konečného počtu kategorií (nap
• Rastrové vrstvy hodnotového typu
diskretizované hodnotě
počtu hodnot. V praxi je samoz
datového typu (integer, float). Takto re
někdy říká prostorový proces. P
výška, atmosférický tlak, teplota, apod.
Kromě využití k modelování spojitých veli
podkladová mapa. Taková rastrová mapová vrstva se používá obvykle pouze ke zvýšení
vizuální informační hodnoty mapové kompozice, nebo jako podklad pro vytvá
vektorových tematických map. Jako podkladová mapa se nej
papírové mapy a letecké či družicové snímky.
GIS může být desktopový nebo webový
veřejnosti. Dnes existují i řešení
speciální výukové aplikace, které napomáhají využití
výukovou aplikací, kterou bych cht
libereckým krajem a firmou Help Service
portál Metaschool.cz, který po
GEOHRA
Geohra má 2 části: vlastní hra a p
v 1. fázi pouze hrát a později vytvo
Geografická hra pod názvem Pozn
http://geohra.kraj-lbc.cz. Cílem je poznat místo zachycené na fotografii a ur
jeho polohu v mapě. Pro usnadn
10 objektů nejpřesněji, vyhrává! Každý se ale m
Seminární práce ze zeměpisu
4.
že být buď pravidelné, nebo nepravidelné, buňky rastru mohou být
trojúhelník, šestiúhelník). V naprosté většině případ
lení prostoru čtvercovou mřížkou.
tvercový, šestiúhelníkový, trojúhelníkový
ísluší hodnota sledované veličiny v daném místě. Tato hodnota (typicky
že být dvojího typu, podle něhož se také rastrové mapové vrstvy mohou d
čtového typu - Každá buňka rastru obsahuje jistý kód, typicky
íselný, z rozsahu 1...N. Tento kód reprezentuje kategorii sledovaného jevu.
ástí rastrové vrstvy tohoto typu je proto překladová tabulka, která kódy
interpretuje. Rastry výčtového typu se používají tam, kde má zkoumaný jev kone
ř. typ vegetace), nebo tam, kde lze spojitou veli
tu kategorií (např. nízká, střední a vysoká hustota zalidn
Rastrové vrstvy hodnotového typu - Každá buňka rastru nese informaci o
diskretizované hodnotě spojité veličiny, která může teoreticky nabývat
tu hodnot. V praxi je samozřejmě omezena rozsahem a př
(integer, float). Takto reprezentované veličině se v prost
íká prostorový proces. Příkladem prostorového procesu mů
výška, atmosférický tlak, teplota, apod.
využití k modelování spojitých veličin jsou rastrové vrstvy často používány také jako
podkladová mapa. Taková rastrová mapová vrstva se používá obvykle pouze ke zvýšení
ní hodnoty mapové kompozice, nebo jako podklad pro vytvá
vektorových tematických map. Jako podkladová mapa se nejčastěji používají naskenované
i družicové snímky.
že být desktopový nebo webový. Webové technologie pomáhají zp
ejnosti. Dnes existují i řešení, kde je možné využít GIS ve výuce. Byly p
výukové aplikace, které napomáhají využití GIS technologií ve výuce. Jednoduchou
kterou bych chtěl zmínit je GEOHRA která vznikla ve spolupráci mezi
libereckým krajem a firmou Help Service-Remote Sensing. Další již pokro
portál Metaschool.cz, který pomáhá využívat ve výuce různé specializované mapy.
vlastní hra a příprava nových Geoher. Ve výuce je možné využít ob
vytvořit vlastní Geohru a poskytnut ji ostatním)
hra pod názvem Poznáš své okolí? Je zpřístupněna na webové
Cílem je poznat místo zachycené na fotografii a ur
. Pro usnadnění je k fotografii přiložena krátká nápověda. Kdo ur
ji, vyhrává! Každý se ale může poučit – po vyhledání objektu se pod
2009/2010
ňky rastru mohou být
řípadů se ale v GISech
. Tato hodnota (typicky
se také rastrové mapové vrstvy mohou dělit na:
ka rastru obsahuje jistý kód, typicky
íselný, z rozsahu 1...N. Tento kód reprezentuje kategorii sledovaného jevu.
ekladová tabulka, která kódy
, kde má zkoumaný jev konečný
), nebo tam, kde lze spojitou veličinu rozdělit do
hustota zalidnění).
ka rastru nese informaci o
že teoreticky nabývat nekonečného
omezena rozsahem a přesností použitého
ě se v prostředí GISu
íkladem prostorového procesu může být nadmořská
asto používány také jako
podkladová mapa. Taková rastrová mapová vrstva se používá obvykle pouze ke zvýšení
ní hodnoty mapové kompozice, nebo jako podklad pro vytváření a editaci
ji používají naskenované
ebové technologie pomáhají zpřístupnit GIS širší
kde je možné využít GIS ve výuce. Byly připraveny
GIS technologií ve výuce. Jednoduchou
l zmínit je GEOHRA která vznikla ve spolupráci mezi
. Další již pokročilejší aplikací je
specializované mapy.
e výuce je možné využít obě části:
statním).
na na webové adrese,
Cílem je poznat místo zachycené na fotografii a určit co nejpřesněji
ěda. Kdo určí polohu
po vyhledání objektu se pod

5. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 5. 2009/2010
fotografií objeví text s popisem zajímavostí. Zatím existuje několik tematických her s různým
stupněm obtížnosti. Je možné si vyzkoušet své znalosti ve hře Hrady a zámky Liberecka,
Příroda Libereckého kraje, Rybníky Liberecka, pro rodáky nebo znalce České Lípy je
připravena Česká Lípa na starých pohlednicích. Na památku tragicky zesnulého skvělého
fotografa pana Dobeše byla z jeho fotografií sestavena hra Fotogalerie pana Dobeše,
prostřednictvím které je možné poznávat známá i méně známá místa Libereckého kraje
z překrásných leteckých fotografií. Rozhraní pro tvorbu geohry je „otevřené“ pro vstup
dalších autorů a dalších zajímavých fotografií. Kdokoliv z veřejnosti, škol, odborníků, kteří
mají archivy fotografií a jsou ochotni se o ně podělit a obohatit hru o další zajímavé pohledy
nejen na Liberecký kraj mohou do Geohry přispět. Liberecký kraj také každoročně organizuje
soutěž v přípravě Geohry
(obrázek ze hry, před zadáním místa)

6. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 6. 2009/2010
(obrázek ze hry, po zadání místa můžeme vidět, o kolik jsme se „netrefili“)

7. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 7. 2009/2010
Metaschool
Geohra je pouze jednoduchá výuková aplikace. Těm, kteří se chtějí seznámit s prací
s geografickými informacemi podrobněji, slouží portál www.metaschool.cz. Tento program
umožňuje vyhledávat velké množství digitálních map, které vznikají ve státní správě,
umožňuje jejich prohlížení a zároveň také publikování vlastních digitálních map. Pro
publikování vlastních digitálních map slouží technologie GEOHOSTING. Nejlepší vysvětlení
aplikace Metaschool bude na obrázcích. Pokud na stránkách www.metaschool.cz klepnete
nahoře vlevo na katalog, můžete vyhledávat různé objekty, např: mapy které vás zajímají a
pomocí takzvaných metadat, si je pak můžete přidat do jedné mapy.
(velko a maloplošná území vybraná na mapě)

8. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 8. 2009/2010
(mapa ,kde jsou vybrány různé mapové vrstvy společně najednou, přehled vrstev v pravém
sloupečku).

9. Seminární práce ze zeměpisu
Jiří Charvát, 5M 9. 2009/2010
Závěr
Ve své seminární práci jsem se zaměřil jednak na obecné teoretické základy práce s „Mapami
v počítači“ a na příkladu dvou méně známých aplikací jsem se pokusil ukázat možnosti
využití GISů ve výuce. Web poskytuje dnes velké množství informací a tyto informace
mohou být ve výuce použitelné. Problémem Webu je to, že často nevíme, jestli pracujeme
s pravdivými informacemi. Jelikož obě dvě aplikace, které jsou zaměřeny na výuku, vznikly
ve spolupráci se státní správou, poskytují záruku správných informací.
Zdroje: http://cs.wikipedia.org/wiki/GIS
http://env.kraj-lbc.cz/mapserv/geohra/