Využití moderních metod pro tvorbu map pro orientaˇcní bˇeh

Z ÁPADO ČESKÁ UNIVERZITA V P LZNI
FAKULTA APLIKOVANÝCH V ĚD
Využití moderních metod pro tvorbu
map pro orientační běh
B AKALÁ ŘSKÁ PRÁCE
Jakub Šilhavý
jaro 2007
Prohlášení
Prohlašuji, že tato bakalářská práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracoval samostatně. Všechny zdroje, prameny a literaturu, které jsem při vypracování používal nebo z nich čerpal, v práci řádně cituji s uvedením úplného odkazu na příslušný zdroj.
Vedoucí práce: Ing. Karel Jedlička
ii
Poděkování
Tímto bych chtěl poděkovat vedoucímu bakalářské práce Ing. Karlu Jedličkovi za metodické
vedení a věcné připomínky při zpracování diplomové práce.
Velké poděkování patří také celé mojí rodině za podporu nejen při zpracování této práce,
ale i během celého studia.
iii
Abstrakt
Práce určuje metodický postup digitální tvorby mapy pro orientační běh. Zabývá se výběrem,
zhotovením a použitím mapových podkladů, způsobem digitálního sběru dat a jejich konverzí
do výsledného formátu. Práce z technologického hlediska využívá program ArcPad a datový
formát Shapefile (sběr dat), datový formát DXF (pomocný formát pro konverzi) a kartografický
program OCAD (zhotovení výsledné mapy).
Klíčová slova
Mapa pro orientační běh; mobilní GIS; mapování; ArcPad; OCAD.
Abstract
The bachelor thesis defines the methodical procedure of the digital creation of map for
orienteering. It concerns with selection, creation and using of the map foundations, the manner
of digital data collection and data conversion to finally data format. The thesis is based on
software ArcPad and data format Shapefile (data collection), data format DXF (auxiliary
format for conversion) and cartographic program OCAD (completing map).
Keywords
Map for orienteering; mobile GIS; ArcPad; mapping; OCAD.
iv
Obsah
1
Úvod - Využitelné a využívané technologie . . . . . . . . .
1.1 Klasická metoda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Digitální řešení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Vybavení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Příprava mapových podkladů . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Dostupné podklady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Z teorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Souřadnicové systémy . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Magnetický sever . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 OCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 Práce se symboly . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 Import DXF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 Načtení předlohy . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 ArcPad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1 Příprava před mapováním . . . . . . . . . . . .
2.4.2 Tvorba formulářů pro sběr dat . . . . . . . . . .
2.4.3 Tvorba symbologie pro ArcPad . . . . . . . . . .
3 Terénní mapování a zpracování naměřených dat . . . . . .
3.1 Práce s ArcPad v terénu . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Sběr dat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2 Specifika digitálního sběru dat . . . . . . . . . .
3.2 Zpracování sebraných dat v PC . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Konverze SHP do DXF . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Tvorba vlastního programu v jazyce Python . .
3.2.3 Použití programu Úpravce DXF . . . . . . . . .
3.2.4 Import SHP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.5 Specifika digitálního zpracování dat . . . . . . .
4 Možnosti šíření digitální mapy . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Rastrové formáty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Vektorové formáty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Speciální formáty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Závěr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Porovnání klasických a moderních metod tvorby mapy
5.2 Použité technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Seznam použitých zdrojů a literatury . . . . . . . . . . . . . . . .
A Přiložené soubory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
1
1
1
3
3
3
4
4
5
6
7
10
12
12
13
16
19
19
19
20
23
24
25
28
29
31
32
32
33
33
35
35
36
38
39
v
Kapitola 1
Úvod - Využitelné a využívané technologie
Mapa pro orientační běh vzniká ve většině případů novým mapováním. Práce si klade za
cíl vytvořit metodiku tvorby mapy pro orientační běh výhradně digitální cestou. Je snahou
dosáhnout výsledku s co nejnižšími náklady. Řešení se proto zakládá na volně dostupném
software a mezi orientačními běžci rozšířeném kartografickém programu OCAD 8 Standard. Zároveň práce nabízí pohled na použití verze OCAD 9 Professional a na usnadnění
a možnosti z toho plynoucí. Po dokončení tvorby mapy se práce zaměří na její publikaci
v šiřitelných digitálních formátech.
1.1
Klasická metoda
Tato metoda je běžně používanou a není k ní zapotřebí zvláštního vybavení. K vytvoření
mapy je zapotřebí vytisknout mapové podklady, přelepit je průsvitnou fólií s obkreslenou
souřadnicovou sítí, nalepit na tvrdé desky, s pomocí buzoly, krokování a odhadu zakreslovat
skutečnost barevnými pentelkami na onu fólii a ručně tak tvořit mapový podklad, který po
naskenování poslouží jako předloha pro překreslení v software OCAD v hotovou mapu. Podrobný popis klasické metody naleznete na stránkách <http://tvorbamap.shocart.
cz/>.
1.2
Digitální řešení
S rozvojem mobilních technologií (a hlavně s jejich větší dostupností široké veřejnosti) jako
jsou GPS (Global Positioning System), PDA (Personal Digital Assistant), software pro mobilní GIS (Geographic Information System), se nabízí možnost tvořit digitální podobu mapy
již v terénu. Odpadají tak nedostatky klasické metody, kterými jsou časová náročnost a větší
náchylnost k chybám. Princip a použití této metody přiblížím v následujících odstavcích
bakalářské práce.
1.2.1 Vybavení
Mezi vybavení do terénu patří PDA s nainstalovaným speciálním software pro mobilní
GIS, může jím být ArcPad od firmy ESRI (<www.esri.com/arcpad>) [4], TerraSync od
firmy Trimble (<http://www.geotronics.cz/gis/gis-sw-terr.htm>) a jiné. Dále
sem patří GPS přijímač, ten může být přímo součástí PDA nebo mohou být obě zařízení
1
1.2. DIGITÁLNÍ ŘEŠENÍ
spojeny např. přes bluethooth 1 . Pro zpracování naměřených dat v kanceláři využijeme PC
či notebook s kartografickým programem. Pro kreslení map pro orientační běh se nabízí
software OCAD.
V rámci bakalářské práce bylo prováděno měření v konfiguraci PDA Fujitsu Siemens
s nainstalovaným operačním systémem Windows CE a software ArcPad 7.0 spojeného přes
bluethooth s mobilním přijímačem GPS. Zpracování v kanceláři proběhlo v programu OCAD
ve verzích 8 Standard [19] a 9 Professional [16]. Metody jsou popsány pro obě verze.
Co se týká programu ArcPad, je volně ke stažení na stránkách ESRI (<http://www.
esri.com/software/arcgis/arcpad/download.html>) v plně funkční verzi, kterou
lze provozovat v 20 minutových intervalech. OCAD 9 je zdarma jen v omezené verzi Standard na stránkách (<http://www.ocad.com/en/downloads.htm>), ta je ovšem omezena maximálním počtem 500 nakreslených objektů a nepovoluje ukládání.
1. bezdrátový protokol pro bezdrátovou komunikaci elektronických zařízeních
2
Kapitola 2
Příprava mapových podkladů
Před samotným mapováním věnujeme čas přípravě mapových podkladů. To znamená seženeme dostupné podklady a přizpůsobíme je pro práci v programech OCAD a ArcPad. Tím
získáme vše potřebné pro samotné mapování.
2.1
Dostupné podklady
Je sice možné začít mapovat "na zelené louce", ale vhodné podklady nám poskytnou cenný
zdroj informací a mohou ulehčit spoustu práce. Při výběru podkladů se zaměříme na jejich
datový formát, dostupnost a způsob použití.
Technicky si podklady rozdělíme na vektorové a rastrové. Příkladem vektorových podkladů je výškopis v podobě vrstevnic dostupný za úplatu z GEOPORTÁLU Zeměměřického
úřadu <http://geoportal.cuzk.cz/> ve formátu DXF (Data eXchange Format). Vrstevnice mají interval E = 5 m (2 m pro rovinná území) a jsou přímo použitelné pro naší mapu.
Podobně si můžeme opatřit i vektorový polohopis, zdrojem nám bude opět GEOPORTÁL
Zeměměřického úřadu a formát DXF. Vzhledem ke speciálnímu obsahu mapy pro orientační běh polohopis využijeme spíše pro kontrolu. Formát DXF je snadno importovatelný
do software OCAD. Při digitálním mapování se setkáme s dalším vektorovým formátem
SHP (ESRI Shapefile). V něm budou ukládány výsledky našeho mapování, ty můžeme také
považovat za mapové podklady pro další práci. Import SHP je popsán v 3.2.4.
Z rastrových podkladů použijeme ortofoto (pravoúhlý průmět terénu) naší zájmové lokality. Jako zdroj můžeme použít Portál veřejné správy <http://geoportal.cenia.
cz/>. Zde si opatříme rastrový soubor ve formátu BMP, JPEG, GIF nebo TIFF spolu s lokalizačním souborem (world file). Ortofoto lze načíst do obou programů OCAD i ArcPad,
v kanceláři poslouží spolu s polohopisem pro kontrolu a v terénu poskytne mapaři komplexní přehled o mapovaném území. Načtení rastru je díky lokalizačnímu souboru stejně
snadné jako v případě načtení DXF. Velmi dobrým zdrojem informací jsou také starší mapy
pro orientační běh. Jejím naskenováním dostáváme rastr bez lokalizačního souboru, který
se načítá trochu odlišným způsobem (viz 2.3.3).
2.2
Z teorie
Před začátkem tvorby mapy je dobré vědět něco málo teorie o souřadnicových systémech,
se kterými se pracuje a o jejich vztahu k mapám pro orientační běh.
3
2.2. Z TEORIE
2.2.1 Souřadnicové systémy
Nejpoužívanějším souřadnicovým systémem civilního mapování pro Českou republiku je
Systém jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK). Nové mapy vznikají výhradně
v něm, tedy i všechny dostupné digitální mapové podklady, které pro tvorbu mapy pro
orientační běh využijeme.
Obrázek 2.1: Souřadnicová sít’ S-JTSK
U S-JTSK zaujímá osa X směr zeměpisného poledníku procházejícího počátkem souřadnicového systému (23◦ 50’ východní délky). Kladná osa X směřuje na jih. Souřadnicové sítě
na mapách nesměřují k zeměpisnému severu, ale jsou vůči němu natočeny o hodnotu meridiánové konvergence. Je to úhel mezi zeměpisným poledníkem a rovnoběžkou s osou X
v daném místě (viz obr. 2.1). [18]
2.2.2 Magnetický sever
Na mapách bývá uveden zeměpisný sever a někdy i místní magnetická deklinace a její roční
změna. Magnetická deklinace je úhel mezi směrem, který ukazuje střelka magnetického
kompasu v daném místě, a zeměpisným severem. Mění se v závislosti na daném místě a
čase (viz obr. 2.2). Magnetický sever SM mění polohu vůči zeměpisnému severu SZ po elipse.
[18]
U mapy pro orientační běh ale vyžadujeme orientaci k magnetickému severu. Tedy po
zhotovení mapy v S-JTSK je potřeba pravoúhlou čtvercovou sít’ souřadnicového systému
mapy natočit. Jediným spolehlivým řešením, jak zjistit správný úhel, je vypravit se ho změřit
přímo do terénu.
Vytipujte si na podkladu nějakou jasnou přímou linii, silnici, průsek, případně dvojici
4
2.3. OCAD
Obrázek 2.2: Magnetický sever SM a zeměpisný sever SZ
jasných navzájem viditelných bodů (budov) zakreslených jasně i na mapě. Nehodí se železnice, elektrické vedení a podobné magneticky podezřelé objekty. Změřte azimut této linie
v terénu a ten naneste do mapy od této linie proti směru hodinových ručiček. Tím jste narýsovali směr na magnetický sever. Měření opakujte vícekrát a i na více místech v terénu.
Průměrem změřených směrů získáte výsledný magnetický sever na svém podkladu (viz
obr. 2.3). [15]
Mapu natočíme v programu OCAD příkazem Rotate map z nástrojové nabídky Extras.
Velikost úhlu zadáme ve stupních, přičemž kladná hodnota natočí data proti směru hodinových ručiček. Volbu Rotate symbols orientated to north odškrtneme, nebot’ symboly
orientované k severu natáčet nechceme.
Více o natočení mapových podkladů v [15].
2.3
OCAD
Sehnané mapové podklady v různých formátech čekají na zpracování v programu OCAD.
Nejprve si však opatříme základní stavební kámen každé orientační mapy, mapový klíč
ISOM 2000 (International Specification for Orienteering Maps) podle [1]. Jedná se o OCD
soubor obsahující značkový klíč se všemi přípustnými symboly. Nalezneme ho v instalačním adresáři programu OCAD v podadresáři Symbol pod názvem Orienteering Map 15
000.ocd.
5
2.3. OCAD
Obrázek 2.3: Měření směru na magnetický sever
2.3.1 Práce se symboly
Načtení mapového klíče ISOM 2000 provedeme při vytváření nového souboru zvolením
Orienteering Map 15 000.ocd v nabídce Load symbols from po zvolení typu mapy Normal
map. Mapové soubory pro verzi 8 i 9 jsou připraveny v příloze A (ocad8_15000.ocd,
ocad9_15000.ocd).
Aby bylo možné s jednotlivými vektorovými daty lépe pracovat je třeba, aby byla na
sobě nezávislá. Toho v software OCAD docílíme pomocí symbolů 1 . Symbol lze vytvořit
příkazem New... z menu Symbol. Dále zvolíme typ symbolu, nastavíme číslo, popis, barvu,
šířku čáry a nakonec vytvoříme ikonu symbolu (viz obr. 2.4).
6
2.3. OCAD
Obrázek 2.4: OCAD - Vytvoření nového symbolu
2.3.2 Import DXF
Podkladová polohopisná a výškopisná data máme připravena ve formátu DXF. Stejně tak
i data pořízená při terénním měření získáme konverzí v tomto formátu. Vektorový formát
DXF lze importovat do programu OCAD. Pro všechny druhy importů slouží nabídka File Import... a vybrání příslušného souboru na disku. Při volbě souboru DXF se objeví nabídka
Import DXF file (viz obr. 2.5).
Pole DXF size udává informaci o rozsahu souřadnic v DXF souboru. Další nabídka Offset se týká posunu středu importovaných souřadnic vůči počátku souřadnicového systému,
který software OCAD používá 2 . Zde je také možné data natočit o určitý úhel (Angle),
velikost úhlu se zadává ve stupních, přičemž kladná hodnota natočí data proti směru hodinových ručiček. Do položky Map scale se zadává měřítko vytvářené mapy. Při importu
prvního DXF souboru vytvoříme New offset (hodnoty se načtou automaticky z DXF souboru) a ostatní DXF soubory importujeme do již existujícího offsetu (volba Existing offset
and angle). V nabídce Coordinates nastavíme jak mají být souřadnice z DXF souboru in1. v jiných programech též známé jako vrstvy nebo hladiny.
2. standardní pracovní plocha pro OCAD má střed souřadnic v (0,0). Vámi importovaná data mají souřadnice
v jiném souřadnicovém systému (předp. S-JTSK) kde se hodnoty v obou osách pohybují ve stovkách tisíc metrů.
Tedy jde o to nastavit střed pracovní plochy programu OCAD do středu importovaného území.
7
2.3. OCAD
Obrázek 2.5: OCAD - Import vektorových dat DXF
terpretovány. Volbu GIS (1 meter/unit) vybereme, pokud jsou data již v reálném souřadnicovém systému (S-JTSK), kde 1 jednotka v DXF souboru odpovídá 1 metru ve skutečnosti.
V jiném případě volíme Other, kde hodnotu odpovídající jedné jednotce nastavíme ručně
v mm.
CRT (Cross reference files)
Důležitou funkcí importu DXF je možnost automaticky přiřadit jednotlivým vektorovým
objektům symboly z mapového klíče. K tomu slouží tlačítko CRT... v nabídce importu DXF
souboru. Jeho prostřednictvím načteme soubor typu CRT obsahující vazby mezi vrstvou
DXF souboru a OCAD symbolu (viz příklad 2.3.1). Při importu software OCAD každé vrstvě
DXF souboru obsažené v CRT tabulce přiřadí odpovídající symbol, tj. mapovou značku.
504.0
505.0
506.0
507.0
c1
c2
c3
c4
504.0
505.0
506.0
507.0
504
505
506
507
Silnicka
Vozova cesta
Pesi cesta
Pesina
Příklad 2.3.1: Různé struktury CRT souboru
Přiřazení lze provést i po importu příkazem Convert layers... z nástrojové lišty Extras.
Musíme ale mít na paměti, že program OCAD ve verzi 8 Standard zkrátí jména DXF vrstev
8
2.3. OCAD
na 15 znaků. To znemožní přiřazení symbolů po importu pomocí připravené tabulky CRT
přibližně u dvou třetin symbolů z mapového klíče ISOM 2000. Ve verzi 8 Standard proto
přiřazení provádíme výhradně při importu.
Vztahy mezi ISOM 2000 a tabulkami DBF, CRT a CNT
Stejně jako mapař mapující klasickou metodou i mapař používající moderní digitální metodu vychází z mapového klíče ISOM 2000. Ten nabývá pro konkrétní použití v různých
aplikacích různých digitálních podob, tj. formátů. V software OCAD je reprezentován množinou symbolů uložených ve formátu OCD. Na prvcích této množiny závisí konečný vzhled
mapy, proto z ní vycházíme při dalším zpracování. Odlišnosti mezi normou ISOM 2000 a její
implementací v software OCAD jsou popsány v souboru ocad_vs_isom.txt umístěném
v příloze A.
Soubory CRT a CNT jsou si svým charakterem velice podobné. Oba slouží k automatickému přiřazení symbolů importovaným datům v prostředí software OCAD. Soubor CRT
určuje vazby mezi vrstvami DXF formátu a OCD symboly, soubor CNT zase vazby mezi
hodnotami atributových polí formátu SHP a OCD symboly. Pojítkem mezi klíčem ISOM
2000 integrovaným v programu OCAD a CRT (resp. CNT) formátem je databázový formát
DBF.
V tomto formátu jsem vytvořil soubor isom2000.dbf obsahující všechny použitelné
mapové značky. Má následující strukturu. První sloupec tabulky (první pole databáze) označený názvem CISLO obsahuje kódové označení symbolu v software OCAD (shodné s kódem mapové značky v ISOM 2000, např. 205.0) a v druhém sloupci s názvem POPIS se
nachází úplný název symbolu (např. 205 Jeskyne 3 ) viz tabulka 2.1.
CISLO
205.0
206.0
POPIS
205 Jeskyne
206 Balvan
Tabulka 2.1: Struktura vytvořeného DBF souboru isom2000.dbf
Tento soubor je používán formulářem pro sběr dat v software ArcPad (viz 3.1.1), zde se
uplatní druhý sloupec. Oba sloupce jsou potřeba v programu Úpravce DXF při generování
formátů CRT a CNT z této DBF databáze (viz 3.2.2).
Z výše uvedených vztahů vyplývá, pokud dojde ke změně výchozí množiny OCD symbolů (přidání nového symbolu), musí se stejná změna provést i v databázi DBF. Aktuální soubory CRT a CNT jsou pak vygenerovány programem Úpravce DXF. Databáze DBF
pro mapový klíč ISOM 2000 je připravena v příloze A (isom2000.dbf) i se soubory CRT
(isom2000.crt) a CNT (isom2000.cnt).
Pozn.: Import shapefile je popsán v 3.2.4.
3. České názvy symbolů jsou převzaty z překladu normy ISOM 2000 [1] a jsou psány bez diakritiky (viz 2.4.2)
9
2.3. OCAD
2.3.3 Načtení předlohy
Nyní načteme rastrovou předlohu jako šablonu. Existují dva způsoby jak to provést. Načtení
"obyčejného" rastrového obrázku nebo načtení rastru s lokalizačním souborem (referencovaného rastru připojeného do souřadnicového systému (S-JTSK) korektně.
Klasické načtení předlohy
Tj. načtení rastrového obrázku bez lokalizačního souboru. Předloha se načte doprostřed pracovní plochy software OCAD, takže poloha načtení záleží na úrovni zvětšení, a poloze aktuálního výřezu. V nabídce Template zvolíme Open... a vybereme rastrový obrázek s předlohou. Objeví se dialogové okno s nastavením parametrů otevírané předlohy (viz obr. 2.8).
V prvním boxu je informace o rozlišení obrázku. Pokud soubor tuto informaci neobsahuje
je nutné nastavit v jakém rozlišení byl obrázek naskenován. Dále je zde možné nastavit měřítko předlohy, úhel natočení šablony a měřítko vytvářené mapy. Na těchto údajích záleží
velikost a natočení předlohy při načtení, pokud je neznáme můžeme rastr načíst s implicitními hodnotami a vše přenechat adjustaci předlohy.
Pozn.: Ve verzi OCAD 9 Professional se předloha otevírá z nástrojové nabídky Background map.
Obrázek 2.6: OCAD - Adjustace předlohy
Adjustace předlohy
Nesouhlasí-li rastr s vektorovými podklady, je ho zapotřebí přizpůsobit (adjustovat). K tomu
je vhodné použít vektorový podklad polohopisu. Před tímto krokem je vhodné vypnout
zobrazení (hide) symbolu výškopisu k větší přehlednosti při adjustaci. V rastrovém podkladě a v polohopise najdeme minimálně tři shodné a zřetelné body co nejdále od sebe,
tvořící konvexní obálku zájmového území. Volbou Template - Adjust (F9) určíme tyto body
nejprve na rastru a posléze v polohopise. Při adjustaci se vyhněte okrajům lesních porostů a
10
2.3. OCAD
vysokých budov, mohou zkreslovat. Po dokončení výběru bodů OCAD rastr natočí a upraví
měřítko tak, aby přiléhal na polohopis (viz obr. 2.6).
Obrázek 2.7: Afinní transformace [8]
K tomu OCAD používá afinní transformaci. Afinní (polynomická prvního řádu) transformace v sobě zahrnuje tři základní operace - posunutí počátku, otočení souřadnicových os
o určitý úhel a změnu měřítka. Vychází přitom z předpokladu, že koeficienty charakterizující tyto operace jsou konstantní v celé transformované oblasti. Afinní transformace zavádí
odlišnou změnu měřítka ve směru osy x a y. Obrázek 2.7 ukazuje, jak tato transformace
může deformovat vstupní data. Je vidět že čtverec se nám vůči počátku souřadnicového
systému posunul a pootočil. Navíc se ještě zvětšil a zkosil. Minimálně jsou potřeba 3 dvojice
identických bodů. [8]
Kvalitu provedené adjustace zkontrolujeme i na ostatních místech mapy. Pokud jiné
body či linie v ortofotu nepřiléhají k polohopisu opakujeme adjustaci s více body.
Načtení referencovaného rastru
Druhou možností je načtení referencovaného rastru tj. načtení rastru s lokalizačním souborem (jde o soubory typu jpw, tfw... tzv. worldfile). Situace je podobná jako při práci s vektorovými daty. Soubor obsahuje souřadnice daného území, tj. je dáno jeho umístění v souřadnicovém systému, a také obsahuje informace o svém měřítku v obou osách (v m/pixel).
Dialogová nabídka týkající se offsetu (viz obr. 2.8) je totožná s importem souborů DXF a je
popsána výše v 2.3.2. Po načtení se soubor zobrazí v měřítku mapy, správně natočen a na
správném místě. Adjustace se tedy nemusí provádět.
Tímto máme hotovou konečnou podobu předlohy, která v sobě obsahuje informace o polohopisu, výškopisu a pravoúhlém průmětu terénu (ortofoto). Dostáváme tak ortofoto, které
je velmi vhodným podkladem pro tvorbu map pro orientační běh.
11
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.8: OCAD - Načtení předlohy
2.4
ArcPad
2.4.1 Příprava před mapováním
Než vyrazíme s PDA měřit do terénu je vhodné si předem na PC připravit potřebné soubory. Jedná se o soubor ArcPad Map (.apm) a shapefiles (.dbf, .prj, .shp, .shx) pro ukládání
naměřených dat. V programu ArcPad založíme novou mapu, v Table of Contents pro nastavení souřadnicového systému klikneme na ikonu Choose Map Projection Definition File,
vybereme cestu k souboru S-JTSK Krovak EastNorth.prj. Tento soubor s informacemi o projekci je součástí přílohy A. Postup výběru definice souřadnicového systému je zachycen na
obrázku 2.9. Tím zajistíme, že data vstupující z GPS (většinou systém WGS84) budou programem automaticky transformována do systému S-JTSK. Více o práci s S-JTSK v software
ArcPad 7 v [21] a [12].
Při vytváření nového shapefile vybereme z roletkového menu Type postupně hodnoty
Point, Polyline, Polygon. Program vyžaduje zadat alespoň jedno pole v atributové tabulce.
12
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.9: ArcPad - Výběr definice souřadnicového systému
Tímto atributem budeme při mapování rozlišovat jednotlivé zájmové objekty, zadáme například TYP_PRVKU, TYP_LINIE a TYP_PLOCHY, pro příslušný shapefile. Datový typ ponecháme Text s délkou 50 znaků. Potvrdíme tlačítkem OK a zadáme cestu k uložení shapefile (viz obr. 2.10). Následující dotaz na vytvoření formuláře QuickForm zamítneme, o formulářích se zmiňuji v 2.4.2. [5]
V Table of Contents se můžeme přesvědčit, že jsou vytvořené shapefiles načtené a mají
povolenou editaci. Zároveň si můžeme načíst připravené předlohy jako je ortofoto pro snazší
orientaci v terénu. To se provede tlačítkem Add Layer(s) a vybráním souboru v okně Directory Browser (viz obr. 2.11). U ortofota musíme brát v úvahu menší výkonnost PDA a
při jeho přípravě věnovat pozornost zvolení optimálního poměru mezi přesností (rozlišení
rastru) a zobrazovací náročností pro PDA (velikost rastru).
Je zapotřebí se také dopředu zamyslet nad výběrem atributů pro vkládané prvky s ohledem na srozumitelnost a časovou náročnost zadávání (závisí na konkrétním zařízení PDA).
Např. není nutné zadávat celé názvy, místo "pěší cesta" postačí ’c3’ - posloupnost cest od
’c1’ (silnička) do ’c5’ (průsek). Této symbologie je zapotřebí se držet po celou dobu mapování, využije se pak pro automatické zpracování. Pokud použijeme připravené formuláře,
symbologii obstará databázový soubor DBF (viz 2.3.2)
V příloze A je připraven mapový soubor ArcPad.apm a shapefiles pro body, linie i plochy.
2.4.2 Tvorba formulářů pro sběr dat
Ke sběru dat je možné přistoupit dvěma způsoby. První je použít program ArcPad ve standardní, nezměněné podobě. A v druhém případě můžeme drobnými úpravami dosáhnout
zjednodušení práce pro konkrétní účel, v našem případě pro mapování mapy pro orientační
13
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.10: ArcPad - Založení nového shapefile
běh.
Vyjdeme z toho, že mapovaným objektům (mapovým značkám) přiřazujeme atributy
podle závazného mapového klíče ISOM 2000.
Tato mezinárodní norma vstupuje v platnost dnem 1. 1. 2001, zcela nahrazuje
stávající normu a pro všechny mapy pro orientační běh vydané po tomto datu je
závazná. Je zejména nepřípustné na závodních mapách používat značky, které
nejsou v této normě obsaženy.
—ISOM 2000 [1]
Z citace vyplývá, že při mapování vystačíme s předem danými mapovými značkami. Mohou nastat případy, kdy potřebujeme pro věrné zachycení skutečnosti symbol neobsažený
v normě ISOM 2000, nebo naopak některé symboly definované v normě nejsou zavedeny
v programu OCAD. O tom svědčí drobné rozpory mezi normou a její implementací v programu OCAD. Jako závaznou jsem vzal právě množinu symbolů ze souboru Orienteering
Map 15 000.ocd. Rozdíly jsem popsal v souboru ocad_vs_isom.txt obsaženém v příloze
A. Jako příklad uvádím symbol nedefinovaný v normě - 526.1 Mala budova, ale obsažený v programu OCAD jako doplněk symbolu 526 Budova.
Naším cílem je vytvoření formuláře, který nám po zadání geometrie prvku umožní vybrat mapovou značku ze seznamu přípustných hodnot a tuto hodnotu uložit do jeho atributové tabulky.
14
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.11: ArcPad - Načtení vrstev
Tvorbu formulářů provedeme v programu ArcPad Application Builder od firmy ESRI
<http://www.esri.com/software/arcgis/arcpad-appbldr/index.html> [6]. Formulář je asociován ke konkrétnímu shapefile, zapisuje se do stejnojmenného souboru s příponou apl. Lze ho editovat i v textovém editoru. Příkazy jsou psány jazykem ArcPad XML,
případné skripty v jazyce VBScript nebo JScript. Vytvoříme tři formuláře, každý pro jeden
připravený shapefile (body, linie, plochy). Obsahově i funkčně budou všechny tři formuláře
stejné, omezím se na popis formuláře pro body.shp.
Ze startovací nabídky programu ArcPad Application Builder (jinak též ArcPad Studio)
zvolíme New layer definition project pro soubor body.shp ke konfiguraci souboru body.apl,
který mimo jiné obsahuje informace o použitých formulářích. V několika následujících krocích intuitivního průvodce (Form Wizard) nastavíme rozměry formuláře podle typu výstupního zařízení na 130x130px pro obrazovku 1/4 VGA 240x320 (Pocket PC) a počet stránek
formuláře ponecháme na jedné standardní (Page Tabs). Druhy a polohu ovládacích prvků
formuláře pro editaci (tzv. EDIT FORM) navolíme jednoduchým způsobem výběrem z palety ovládacích prvků (Control Palette) pomocí tažení myší.
Pro naše účely postačí jeden prvek pro popis (Label) a jeden pro výběr s možností editace (ComboBox). Ve vlastnostech comboboxu na stránce General v položce Field určíme
název pole z atributové tabulky shapefile body.shp, do kterého se zvolená hodnota zapíše.
V našem případě máme jedinou volbu TYP_PRVKU. Proto zaškrtneme políčko Required,
aby uživatel byl povinen tento jediný atribut vyplnit. V záložce List Values propojíme combobox se sloupcem z předem vytvořené databázové tabulky isom2000.dbf, která obsahuje
mapové značky podle normy ISOM 2000 [1] s jejich číselným označením (např. 309 Neprekonatelna bazina). Názvy mapových značek v českém překladu normy obsahují českou diakritiku. Sladit kódování souboru DBF, aby byl správně interpretován v programech ArcPad
i OCAD se mi nepodařilo. Bez újmy na srozumitelnosti jsem proto použil názvy mapových
značek bez diakritiky. Tvorba je znázorněna na obrázku 2.12. Více o databázi DBF a mapovém klíči ISOM 2000 v 2.3.2. Použití formulářů při sběru dat je popsáno v 3.1.1. [7]
Se software ArcPad Application Builder lze pracovat pouze se zakoupenou licencí. Na
15
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.12: ArcPad Studio - Tvorba formuláře
druhou stranu soubory vytvořené v tomto programu je možné editovat v textovém editoru. Se znalostí jazyka ArcPad XML se tedy obejdeme i bez tohoto komerčního programu.
Například budeme-li potřebovat jednou vytvořený formulář pro sběr dat propojit s jiným
databázovým souborem DBF (pro případ použití jiného mapového klíče, např. ISSOM2005),
upravíme parametr listtable elementu COMBOBOX v souboru body.apl na hodnotu
issom2005.dbf. Tím dosáhneme propojení formuláře souboru body.shp s tabulkou issom2005.dbf.
Soubory apl pro body, linie a plochy s definicí formulářů naleznete v příloze A (body.
apl, linie.apl, plochy.apl). Inspirací k vytvoření formulářů mi poskytla publikace
[11]
2.4.3 Tvorba symbologie pro ArcPad
Jak je patrné z obrázku 2.13, vizualizace dat bez použití symbologie je velice nepřehledná.
ArcPad proto umožňuje prvkům přiřadit různé symboly. Podle hodnot atributů vybraného
pole atributové tabulky program určí způsob zobrazení prvků. Použití symbologie nemění
geometrii sebraných dat a výrazně nám pomáhá při jejich sběru.
Symbologii je možné vytvářet několika způsoby. V programu ArcMap od firmy ESRI
nám poslouží nástroj Symbol Property Editor, kde tvoříme symboly v grafickém prostředí
s náhledem. Propojení se software ArcPad obstará funkce Get data for ArcPad7. Další možností pro tvorbu symbologie je využít přímo programu ArcPad. Ve vlastnostech shapefile
se nachází záložka Symbology, kde lze navolit jednoduché symboly pro data. Nechcemeli využít komerční program ArcMap a nestačí-li nám jednoduchá symbologie nastavitelná
v programu ArcPad, zvolíme možnost vytváření symbolů v jazyce ArcPad XML.
16
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.13: ArcPad - Význam symbologie
Symbologii mapového klíče ISOM 2000 pro software ArcMap vytvořil ve své diplomové
práci [13] Jakub Jirka. Většina složitějších symbolů, po převedení dat do formátu programu
ArcPad, ale byla automaticky zjednodušena. Vygenerované soubory apl spolu s kapitolou
ArcPad XML Reference nápovědy software ArcPad Application Builder [6] mi pomohly vytvořit v jazyce ArcPad XML symboly pro každý prvek klíče ISOM 2000 vhodné pro program
ArcPad.
ArcPad zapisuje informace o symbologii do souborů s příponou apl, zmíněných v 2.4.2
při tvorbě formulářů. Jak je vidět z příkladu 2.4.1 definice symbolů je obalena tagem SYMBOLOGY. U elementu VALUEMAPRENDERER je důležitý parametr lookupfield, kterým
určíme pole atributové tabulky, jehož hodnoty chceme symbolizovat. Mezi tagy EXACT definujeme vzhled symbolu pro hodnotu určenou v parametru value. V příkladu je uveden
symbol 409 PODROST: OBTIZNY BEH (viz obr. 2.14). Jedná se o plošný objekt skládající
se z podkladové bílé plochy (není nutno definovat) vyplněnou svislými zelenými liniemi.
17
2.4. ARCPAD
Obrázek 2.14: ArcPad - Zobrazení symbologie - symbol 409
<SYMBOLOGY>
<VALUEMAPRENDERER lookupfield="TYP_PLOCHY">
<EXACT value="409 PODROST: OBTIZNY BEH" label="4090">
<COMPLEXPOLYGONSYMBOL filltype="line" outlinetype="null">
<LINEFILL angle="90">
<SIMPLELINESYMBOL color="67,225,26" width="2"/>
</LINEFILL>
</COMPLEXPOLYGONSYMBOL>
</EXACT>
<EXACT>
...
</EXACT>
</VALUEMAPRENDERER>
</SYMBOLOGY>
Příklad 2.4.1: Tvorba symbologie v ArcPad XML - symbol 409
Struktura je snadno patrná z ukázky. Složité symboly lze poskládat bohatými kombinacemi
jednoduchých bodových, liniových a plošných symbolů.
Při definování vzhledu 113 symbolů mapového klíče ISOM 2000 pro software ArcPad
jsem musel akceptovat omezení daná jeho jednodušší symbologií. Účelu použití symbologie
to však zcela vyhovuje. Ukazuje to obrázek 2.13, který zachycuje nejprve data se standardní
symbologií a se symbologií podle ISOM 2000 v programu ArcPAd. Pro srovnání je uveden
i výsledný vzhled dat v programu OCAD. Soubory apl pro body, linie a plochy s definicí
symbologie naleznete v příloze A (body.apl, linie.apl, plochy.apl).
18
Kapitola 3
Terénní mapování a zpracování naměřených dat
V této fázi máme připravený soubor programu OCAD s mapovým klíčem ISOM 2000, importovanými vektorovými podklady a načtenou předlohou. Jsme hotovi s přípravou souboru programu ArcPad, máme nastavený souřadnicový systém, načtené shapefiles pro ukládání dat, nachystané formuláře pro zadávání atributů a definovanou symbologii pro zobrazení naměřených dat. Nezbývá nám něž terén zmapovat a ze sebraných dat zhotovit výslednou mapu.
3.1
Práce s ArcPad v terénu
3.1.1 Sběr dat
Pro zajištění spojení PDA s GPS stačí v menu GPS v prostředí ArcPad zvolit položku GPS
Activate. Ujistíme se, že v GPS Preferences v záložce GPS Datum je nastaven souřadnicový systém, s kterým pracuje náš GPS přijímač (viz obr. 3.1). V našem případě se jedná
o WGS84. Otevřeme připravený soubor ArcPad.apm a můžeme mapovat. Na začátku je
vhodné zvolit metodiku mapování, aby práce nebyla chaotická. Doporučuji nejprve zmapováním sítě cest rozdělit zájmové území na menší celky a v nich se postupně zabývat detaily.
Je to ostatně obdobný princip jako u klasické metody. viz [15]. Podrobný návod nastavení
GPS v prostředí ArcPad naleznete v [21].
Obrázek 3.1: ArcPad - Nastavení GPS
Anténa GPS musí být nošena nezakryta pro co nejlepší signál přijímače. Mně osobně se
osvědčil způsob externí antény připevněné na kšiltu čepice. Postup sbírání bodů je následu19
3.1. PRÁCE S ARCPAD V TERÉNU
jící - postavíme se s anténou na zájmové místo, v programu ArcPad zvolíme tlačítko Capture
Point, v následném okně zadáme hodnotu atributu právě mapovaného bodu dle předem určené symbologie viz 2.4.1. Poté, co sebereme všechny body týkající se jednoho objektu (např.
začátek, lomové body, body křížení a konec cesty), přepneme se do režimu editace Polyline
a spojením bodů cestu nakreslíme a zadáme příslušný atribut. Pro přesnější a snadnější práci
zaškrtneme v Table of Contents v záložce Snapping políčko Vertex u vrstvy body.shp. Zapnuli jsme tzv. "snappování", neboli přichytávání na uzlové body vrstvy body.shp. Nacházíli se bod této vrstvy od našeho kliknutí ve vzdálenosti menší než je nastavená hodnota Snapping Tolerance, program automaticky použije tento bod. Toho využijeme zejména při vytváření nových prvků a editaci. Problém může nastat, jsou-li dva body ve vzdálenosti menší
než tato hodnota. Program pak preferuje později zadaný bod. V tomto případě změníme
hodnotu Snapping Tolerance v nabídce Map Properties. Obdobně postupujeme i u polygonů. Sběr dat je znázorněn na obrázku 3.2.
Obrázek 3.2: ArcPad - Sběr dat
V případě přizpůsobeného programu ArcPad nám formuláře zjednoduší práci se zadáváním atributů. Namísto standardního dialogu se objeví formulář vytvořený v kapitole
2.4.2, kde pouhým výběrem z nabízených hodnot atribut přiřadíme (viz obr. 3.3).
3.1.2 Specifika digitálního sběru dat
Výše popsaným způsobem je možné zmapovat celé zájmové území, můžeme však narazit
na některé problémy. Nabízí se otázka jak řešit mapové značky, které nejsou dány jedním
20
3.1. PRÁCE S ARCPAD V TERÉNU
Obrázek 3.3: ArcPad - Upravený formulář pro sběr dat
symbolem, např. zarostlá paseka, která se skládá ze symbolu paseky překryté značkou podrostu. V takovém případě jednoduše nakreslíme dva polygony přes sebe s odlišnou hodnotou atributu, přičemž prvně kreslíme spodní symbol, tedy paseku.
Otázku jak nakreslit sráz, kamenný sráz, plot a podobné symboly, aby směr srázu nebo
vnitřek plotu byl správně orientován, řeší tzv. princip okřídlené hrany. Linie má definovaný
počátek a konec a tím danou levou a pravou stranu. OCAD kreslí zmíněné šrafy (např. směr
srázu, vnitřek plotu) na pravou stranu linie. Takže stačí při sběru dat v programu ArcPad
zadat body linie v požadovaném pořadí a OCAD překreslí symbol korektně.
Někdy je výhodné nakreslit liniový symbol jako polygon, například symboly značící
ohraničení ploch 301.1 Jezero: hraniční linie, 416.0 Výrazná hranice porostu a jim podobné.
OCAD dokáže zpracovat plošné shapefile s atributy liniových znaků správně. Problém
může nastat v symbologii v programu ArcPad, když pro objekt nebude definován vzhled
symbolu a bude zobrazen šedou barvou.
Nezapomeneme ani na pomocné body pro tvorbu linií a ploch, které pro výslednou
mapu nevyužijeme. Aby nám po importu dat do programu OCAD a vykonání přiřazení
nezbyly v mapě šedé body bez symbolu, musíme je vymazat. V software OCAD označíme
pomocí myši a klávesy SHIFT z panelu symbolů všechny symboly. Z menu Symbol vybereme příkaz Hide k vypnutí editace a viditelnosti symbolů. Následovně zobrazíme veškerou
kresbu bez symbolů příkazem Entire map, označíme je nástrojem Edit object a vymažeme
klávesou DELETE. Analogií k vypnutí provedeme zapnutí symbolů příkazem Normal.
Dostáváme se k nevýhodám digitálního mapování. Datové modely GIS neumožňují kreslení křivek a oblouků a používají lomené čáry. To znamená, že v případě zaoblených přírodních tvarů musíme zhušt’ováním bodů lomených čar vhodně aproximovat oblouky. Při
dobré aproximaci lomenou čarou lze s použitím nástroje To curve v software OCAD získat
21
3.1. PRÁCE S ARCPAD V TERÉNU
oblouk či kružnici. ArcPad sice nabízí nakreslení polygonu pomocí kružnice a elipsy, ale ve
skutečnosti se jedná právě o aproximaci lomenými čarami. Při klasické metodě mapování je
kreslení oblouků a kružnic mnohem rychlejší, stačí zaměřit tři body, které definují oblouk,
nebo prostě načrtnout křivku od oka. Při překreslování v PC pak použít nástroj programu
OCAD - Beziérovy křivky, elipsy nebo kružnice.
Při mapování se setkáme i s případem, kdy tvar linie kopíruje jinou linii, typickým příkladem můžou být vodoteče na obou stranách cesty. Abychom nemuseli sbírat body pro
každý prvek zvlášt’ využijeme v prostředí ArcPad nástroje Offset Polyline/Polygon, odsazení linie/plochy. Postup je následující - sebereme body pro první linii, nakreslíme ji, zapneme nástroj Offset Polyline/Polygon, nastavíme stranu a vzdálenost odsazení, nakreslíme linii znovu, ale zadáme již jiný atribut. Při zadávání odsazení musíme brát v úvahu
šířku symbolů na mapě pro dané objekty, aby nedošlo k jejich překrytí. Další důležitou
pomůckou, kterou ArcPad nabízí je automatické opakování hodnot atributů při vkládání,
skryté pod funkcí Repeat Attributes. Při opakovaném kreslení prvků stejného typu hodnota
zadaná pro první prvek bude přiřazena i všem ostatním.
Případem objektů, se kterými si digitální metoda přímo neporadí, jsou orientované bodové značky. OCAD umožňuje orientovat libovolný bodový symbol, ale jen u některých
to má skutečný smysl, například u jeskyně (205.0), podlouhlé kupy (113.0), malého tunelu
(518.1) přechodu (525.0) a malé budovy (526.1). Pro nakreslení vyžadují zadat střed symbolu a také směr orientace, který ovšem ArcPad zajistit neumí. Problém lze řešit v programu
OCAD ručním natočením symbolů, jelikož se nejedná o často frekventované symboly.
Obrázek 3.4: ArcPad - Odsazení linie/polygonu
Obrázek 3.5 ukazuje, že ArcPad je připraven i na naše případná překlepnutí, zapome22
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
nutí, přepsání a jiné omyly. Nejen k tomu slouží rozvinutelné menu Feature Properties z nástrojové lišty Edit, které se stane aktivním po vybrání prvku nástrojem Select. Užití stejnojmenného nástroje Feature Properties vyvolá okno s informacemi o atributech prvku a jdou
zde rovnou i editovat. Dalšími nástroji Insert Vertices a Append Vertices je možné přidávat
nové body linie a polygonu. Pomocí Move Feature lze posouvat jednotlivé lomové body
prvku. A to bud’ na aktuální pozici GPS přijímače, na dané místo v souřadnicích, několika
druhy odsazení s rozličným nastavením. Stejným nástrojem můžeme místo posunu vybraný
bod smazat. Posun bodů umožňuje i nástroj Select and Vertex Editing z jiného menu, Select,
na stejné nástrojové liště. Nakonec toto menu nabízí otočení, změnu měřítka, změnu velikosti a vymazání celého prvku. Všechny akce se musí potvrdit tlačítkem Commit Geometry
Changes.
Obrázek 3.5: Editace dat
3.2
Zpracování sebraných dat v PC
Po příchodu z terénu nejprve přehrajeme z mobilního zařízení potřebná data do počítače.
Přenos dat zajistí spojení kabelem, pamět’ovou kartou, pomocí bluethooth nebo jiné v závislosti na typu PDA. Do předem připraveného adresáře zkopírujeme všechny soubory týkající
23
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
se shapefile pro body, linie a plochy (soubory s příponami .dbf, .prj, .shp, .shx). Je-li to zapotřebí provedeme úpravy sebraných dat na PC v programu ArcPad.
3.2.1 Konverze SHP do DXF
Sebraná a upravená data máme připravena ve formátu shapefile, který je potřeba konvertovat do formátu software OCAD. Ten ve verzi Standard nepodporuje import formátu shapefile, proto data musíme převést do vektorového formátu DXF. Import DXF již verze Standard zvládá a zároveň při něm lze přiřadit vrstvám správné symboly.
Aby bylo možné data při importu rozdělit do odpovídajících symbolů (formát ocd), musí
již být rozdělena do vrstev (formát DXF). Naše data ve formátu shapefile jsou rozlišena
pomocí atributů zadaných při sběru. Je potřeba pomocí těchto atributů data rozdělit do
vrstev formátu DXF. (viz obrázek níže) Existuje několik speciálních nástrojů na konverzi
zmíněných formátů.
Program Arcv2CAD od společnosti Guthrie CAD/GIS Software Pty Ltd. (<http://
www.guthcad.com/arcv2cad.htm>) nabízí konverzi s klasifikací do vrstev podle atributů. Tento program ale není poskytován zdarma a ve zkušební verzi převádí jen shapefile omezené velikosti, proto je pro naše účely nevhodný. Požadavky na volně šiřitelnou, samostatně spustitelnou aplikaci splňuje software DXF Author od společnosti ESRI
(<http://www.mass.gov/mgis/dxf.htm>) [3]. Program nedisponuje možností klasifikace do vrstev. Tento problém jsem vyřešil napsáním vlastního programu v programovacím
jazyce Python, který se o klasifikaci postará, jak je naznačeno na obrázku 3.6
Obrázek 3.6: Záměna DXF vrstev
DXF Author je velmi jednoduchý intuitivní program s jedinou položkou menu File ob24
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
sahující tři volby, načtení dat, konverzi dat a ukončení programu. Zvolením první volby
Load Data Set načteme do programu připravené shapefile pro body, linie a plochy. Načíst lze vždy jen jeden soubor, konverzi tedy provedeme pro každý shapefile samostatně.
Volbou Convert to DXF File se spustí průvodce konverzí, kde ve třech krocích nastavíme,
co požadujeme exportovat. V případě exportu geometrie ponecháme nastavené implicitní
hodnoty beze změny. Klíčový je pro nás export textových popisků. Program je totiž dokáže
vytvořit z atributů v námi zvoleném poli atributové tabulky našeho shapefile. V části dialogového okna Text Field proto zvolíme název zadaný při vytváření shapefile v programu
ArcPad (TYP_PRVKU, TYP_LINIE nebo TYP_PLOCHY). Textové popisky nám poslouží pro
další zpracování výsledného DXF souboru. Poslední nabízenou možností exportu jsou datové bloky (Data Blocks), ty však nevyužijeme, proto zaškrtneme položku Skip Data Blocks
k vynechání tohoto kroku. Na závěr zvolíme jméno a umístění výchozího souboru.
3.2.2 Tvorba vlastního programu v jazyce Python
Jak již bylo řečeno, DXF Author nezajistí rozčlenění objektů do vrstev DXF formátu na základě atributů formátu SHP zadaných při sběru dat. Proto bylo nutné vytvořit program,
který úpravou výstupních souborů rozčlenění provede. Program jsem napsal v jazyce Python ve verzi 2.5 (final) a nazval ho Úpravce DXF.
Formát DXF je textový (ASCII - American Standard Code for Information Interchange)
soubor editovatelný v libovolném textovém editoru, jeho struktura je pevně dána a je dobře
strojově zpracovatelná. Jednotlivé grafické objekty jsou od sebe odlišitelné, mají na předepsaném místě určené jméno vrstvy a obsahují informace o svém textovém popisku. Těchto
vlastností a původu textových popisků jsem využil k úpravám vedoucím k rozčlenění grafických prvků do vrstev podle atributů zadaných při sběru dat.
Vyšel jsem ze znalosti struktury souboru vygenerovaného programem DXF Author při
dodržení mnou popsaného postupu konverze (viz 3.2.1). V programovacím jazyce Python
jsem napsal program, který vytvořený DXF soubor upraví do požadovaného výstupu. Program v grafickém uživatelském prostředí načítá tři DXF soubory (body, linie, plochy) a jeden DBF soubor (definice mapového klíče, např. ISOM 2000). Program postupně prochází
načtený DXF soubor, vyhledává jména textových popisků, kontroluje, zda jsou hodnoty obsaženy v načtené DBF tabulce, provádí záměnu jména vrstvy grafického prvku za jméno
textového popisku, maže celý blok informací o textovém popisku a vytváří nový DXF soubor, který je připraven k importu do programu OCAD. Princip je naznačen na obrázku 3.6.
Umožňuje nezávisle na konverzi vygenerovat z DBF souboru přiřazovací soubory CRT a
CNT, je tak zajištěna integrita dat v databázi mapového klíče.
Přiblížím klíčová místa zdrojového kódu, který je rozdělen tématicky do tří souborů.
Soubor uprav.py obsahuje funkce pro zpracování souborů DXF, dbf.py funkce pro načtení a převod souboru DBF a soubory.py třídu definující grafické uživatelské rozhraní
(GUI - Graphical User Interface).
Soubor uprav.py: Každý řádek DXF souboru je načten do datové proměnné soubor
typu seznam (list). Operací index() nalezneme v seznamu index prvku s určitou hodno25
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
tou. Pro začátek definic grafických objektů vyhledáme element ENTITIES soubor.index(
"ENTITIES"). Dva řádky níže se nalézá element určující typ grafického objektu (dále klíčové slovo - POINT pro body, POLYLINE pro linie a plochy). Definice objektu končí výskytem dalšího klíčového slova. Vždy dva řádky pod klíčovým slovem je jméno vrstvy objektu
(proměnná v_index).
pravda = True
while pravda:
pravda = soubor[soubor.index("TEXT")+14] != ’ENDSEC’
t_index = soubor.index("TEXT")+12
soubor[0]=(soubor[t_index])
del soubor[t_index-12:t_index+2]
v_index = t_index-10
vystup = open(nazevVystup,"a")
for i in xrange(0,v_index):
vystup.write(soubor[i]+’\n’)
vystup.close()
del soubor[0:v_index]
Příklad 3.2.1: Záměna DXF vrstev
Od prvního objektu až do konce souboru (element ENDSEC) program vyhledává index
textového popisku (proměnná t_index). Provádí záměnu hodnot na pozici indexu jména
vrstvy objektu a indexu textového popisku. Textový blok začíná elementem TEXT, popisek je o 12 řádků níže (t_index = soubor.index("TEXT")+12). Po záměně program
smaže položky týkající se textového bloku del soubor[t_index-12:t_index+2], aby
se v programu OCAD nezobrazovaly. Dva řádky pod popiskem se nachází další klíčové
slovo v_index = t_index-10 (smazáním 12 položek seznamu se relativní vzdálenost +2
řádky změnila na vzdálenost -10 řádků). Již zpracovaný kód (rozsah xrange(0,v_index)
) program zapíše do výstupního souboru (vystup.write(soubor[i]+’\n’)) a smaže
ze seznamu (del soubor[0:v_index]). Celý proces se v cyklu opakuje dokud se nezpracuje celý soubor. Viz ukázka zdrojového kódu 3.2.1.
nazevPole = [’TYP_PRVKU’,’TYP_LINIE’,’TYP_PLOCHY’]
for i in xrange(1,len(souborDBF)):
podminkaCRT=""
for j in xrange(1,3):
podminkaCRT+=souborDBF[i].split(";")[j].strip()+" "
vystupCRT.write(podminkaCRT+’\n’)
for k in xrange(0,3):
vystupCNT.write("%s %s LIKE ’%s’%s" % (souborDBF[i].split(";")[1]
.strip(),nazevPole[k],souborDBF[i].split(";")[2].strip(),’\n’))
Příklad 3.2.2: Vytváření podmínek pro CRT a CNT soubory
Soubor dbf.py: Pro zpracování DBF souboru program Úpravce DXF využívá dávko26
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
vou konverzní utilitu DBF2TXT od autora Pavla Šrubaře [20]. DBF soubor, který je vytvořen
podle zásad popsaných v kapitole 2.3.2, převedeme programem DBF2TXT na textový soubor, kde jednotlivé sloupce tabulky jsou odděleny speciálním znakem (středníkem ;). Soubor
načteme do seznamu řádků (proměnná souborDBF) a každý řádek rozdělíme na seznam
buněk pomocí operací s řetězci a seznamy v jazyce Python. Jednotlivé buňky dostaneme příkazem souborDBF[i].split(";")[j].strip(), kde i značí řádek a j sloupec. Vímeli, že v prvním sloupci je číslo symbolu používané v software OCAD a ve sloupci druhém
název odpovídajícího atributu zadaného do souboru SHP při sběru dat, není problém vytvořit konverzní tabulky CRT a CNT (viz příklad 3.2.2). Pro sestavení podmínek souboru CNT
je třeba znát jména polí atributové tabulky daného shapefile (FIELD). V programu předpokládám názvy doporučované v při vytváření nových shapefile v 2.4.1. Z názvů symbolů
nelze rozpoznat zda je symbol určen pro bodové, liniové nebo plošné prvky. Proto je každá
podmínka napsána pro všechny tři názvy polí. OCAD si s tím poradí a přiřazení proběhne
správně.
def otevri1(self):
self.vstup1.delete(0,END)
self.vstup1.insert(0,tkFileDialog.askopenfilename(title=’Vyberte DXF
soubor’, initialdir=os.path, filetypes = [(’Soubory DXF’, ’dxf’)]))
Příklad 3.2.3: Funkce pro načtení souboru v dialogovém okně
Soubor soubory.py: O komunikaci s uživatelem se stará grafické uživatelské rozhraní
vytvořené pomocí sady nástrojů Tkinter standardně integrované v jazyce Python. Dominantou okna programu jsou čtyři ovládací prvky Entry pro zapsání absolutní nebo relativní
cesty k vstupním souborům. Vedle každého ze vstupů se nachází tlačítko (Button) vyvolávající dialogové okno pro interaktivní načtení požadovaného typu souboru, viz příklad
3.2.3. Další ovládací prvky Button volají funkce řídící chod programu. Tlačítko s popisem
Uprav DXF volá metodu nactiVstup(), která přečte zadané vstupní hodnoty a zavolá
metodu upravDXF k úpravám DXF souboru popisovaným výše, bUprav = Button (
lfVstupyDXF,text=u"Uprav DXF",command=self.nactiVstup). Tlačítko Generuj
CRT a CNT zase volá metodu generuj(), která převede načtený soubor DBF do souborů
CRT a CNT. Program dále disponuje tlačítky Nápověda a Konec se zřejmým významem. Popis a rozložení ovládacích prvků upravují objekty typu Label, FrameLabel, Frame. Samotné
rozmístění a vykreslení všech prvků jsem přenechal správci rozložení - metodě pack() viz
obr. 3.7. [9]
Okomentované zdrojové kódy všech souborů programu Úpravce DXF (soubory.py,
uprav.py, dbf.py) jsou k dispozici v příloze A.
Aby bylo možné spouštět program Úpravce DXF bez nutnosti instalování interpreta jazyka Python, vytvořil jsem spustitelný EXE soubor pomocí modulu py2exe, který je k dispozici na URL (<http://www.py2exe.org>) [10] a českého návodu na stránkách <http:
//www.py.cz/VytvareniExeSouboru> [22]. Adresář obsahující EXE soubor (upravce.
exe) je součástí přílohy A.
27
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
Obrázek 3.7: Úpravce DXF
3.2.3 Použití programu Úpravce DXF
Program se nachází na přiloženém CD v adresáři ../Přílohy/Úpravce DXF. Je spustitelný
bez nutnosti instalace souborem upravce.exe. Po spuštění se objeví okno GUI s přednastavenými vstupními hodnotami, které jsou samy o sobě intuitivní nápovědou, kam který
soubor načíst (viz obr. 3.7). Jedná se o relativní cesty směřující do adresáře, ve kterém se nachází soubor upravce.exe, změnit je můžeme ručním vstupem z klávesnice nebo tlačítkem
... pomocí dialogového okna. Program disponuje třemi poli pro vstup DXF souborů, pokud
některé z nich nehodláme využít, vymažeme jeho implicitní text. Cesta k DBF souboru se
načte obdobným způsobem. V důsledku použití externího programu DBF2TXT název DBF
souboru nesmí obsahovat českou diakritiku. Úpravu DXF souborů lze provést i pokud není
načtena žádná DBF tabulka, program na tuto skutečnost upozorní. Pokud tabulka načtena
je, program nalezne jména vrstev, které se v tabulce nenacházejí. Může se jednat o nové
symboly vytvořené uživatelem, nebo o špatně zadané hodnoty. Program tato jména vypíše
do textového souboru.
Úpravu DXF souborů spustíme tlačítkem Uprav DXF. Výstupní soubory program vytvoří na stejném místě jako se nacházejí vstupní soubory a k jejich názvu připojí koncovku
_vystup (např. body_vystup.dxf). Konverze DBF souboru na formáty CRT a CNT vyžaduje
pouze uvedení cesty k souboru DBF, není vyžadován vstup souborů DXF. Konverze se vykoná stisknutím tlačítka Generuj CRT a CNT pro oba formáty najednou. Výstupní soubory
vzniknou opět ve stejném adresáři jako soubor vstupní a budou se odlišovat pouze příponou (např. isom2000.crt, isom2000.cnt).
28
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
Obrázek 3.8: Úpravce DXF - Informativní a chybové hlášky
Program je vybaven několika informativními hláškami, které ve formě zprávy vypíše na
obrazovku, jak v případě úspěšného vykonání programu, tak v případě, že nastala chyba.
Ošetřeny jsou chyby typu špatně zadané cesty ke vstupním souborům, nesprávného typu
vstupního souboru, neodpovídající struktury DXF souboru a neexistence souboru (viz obr.
3.8).
Konverze DXF do OCD je popsána v kapitole 2 v sekci 2.3.2.
504.0
505.0
506.0
507.0
TYP_LINIE
TYP_LINIE
TYP_LINIE
TYP_LINIE
LIKE
LIKE
LIKE
LIKE
’c1’
’c2’
’c3’
’c4’
504.0
505.0
506.0
507.0
TYP_LINIE
TYP_LINIE
TYP_LINIE
TYP_LINIE
LIKE
LIKE
LIKE
LIKE
’504
’505
’506
’507
Silnicka’
Vozova cesta’
Pesi cesta’
Pesina’
Příklad 3.2.4: Různé struktury CNT souboru
3.2.4 Import SHP
OCAD ve verzi Professional podporuje přímo import souborů shapefile, konverze do formátu DXF není tedy nutná. V software OCAD otevřeme naší připravenou mapu s podklady,
z menu File zvolíme nabídku Multiple file import..., najdeme cestu ke zkopírovaným shapefile, vybereme všechny najednou a zvolíme otevřít. V dialogovém okně Import Shape File
ponecháme zaškrtnuto Existing offset and angle a necháme OCAD vytvořit si pole pro unikátní klíč. Ujistíme se, že jsou zvoleny správné jednotky (Units, pro souřadnice v S-JTSK za29
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
dáme metry). Po importu prvky nemají přiřazený žádný symbol a jsou zobrazovány šedou
barvou. Využijeme tedy zadaných hodnot atributů každého prvku k přiřazení příslušných
symbolů. K tomu slouží příkaz Assing Symbols z menu Database. V následujícím dialogovém okně u položky Dataset zaškrtneme volbu All pro přiřazování prvků zároveň ze
všech shapefile. Nyní je nutné vytvořit podmínky přiřazování. To je bud’ možné přímo zde
pod volbou Add v části Condition, nebo příkazem Load... z části CNT file nahrát vytvořené podmínky z CNT souboru. Jedná se o textový soubor uložený s příponou .cnt, kde
na každé řádce je jedna podmínka (viz příklad 3.2.4). Syntaxe slovy: číslo z množiny symbolů v programu OCAD, název pole z atributové tabulky shapefile, klíčové slovo LIKE a
v apostrofech napsaná příslušná hodnota. Tedy symbologii používanou po dobu mapování
přepíšeme podle této syntaxe do podmínek a uložíme do CNT souboru. Na závěr tlačítkem Execute spustíme proces přiřazení symbolů a z šedé změti čar OCAD pomocí atributů
vytvoří téměř hotovou mapu (viz obr. 3.9).
Obrázek 3.9: Přiřazení symbolů pomocí atributů
30
3.2. ZPRACOVÁNÍ SEBRANÝCH DAT V PC
3.2.5 Specifika digitálního zpracování dat
Po dokončení importu dat zkontrolujeme správnost přiřazení všech symbolů na mapě, jestli
vše dostalo správný symbol a jestli nejsou některé objekty bez symbolu. Dále se zaměříme na návaznosti, křížení, překrývání symbolů. S úpravami těchto chyb nám již pomůže
OCAD sám. Různými editovacími nástroji, které jsou tu k dispozici, provedeme prodloužení, zkrácení, kartografický odsun a jiné prvky generalizace k dosažení výsledné, kartograficky správné mapy. Více o práci s programem OCAD v [15].
Důležité je zvládnout problém aktualizace. Vyhnout se vzniku duplicitních dat při vícedenním pracovním procesu s aktualizací po každém mapování s následným kartografickým
čištěním dat. Jde o to, abychom po dalším návratu z lesa neimportovali již jednou zpracovaná data. Jako dobré se osvědčilo řešení rozdělit si zájmové území na sekce a po těchto jednotlivých částech data zpracovávat. Ke každé sekci založíme vlastní shapefile a pro umožnění společného zobrazení v jednom dokumentu je mezi sebou odlišíme názvem, například
body_sekce1, body_sekce2, .... Po dokončení jedné sekce provedeme import příslušných dat
a během mapování další sekce v terénu je můžeme v kanceláři zpracovávat.
Důrazně doporučuji z počátku veškerá zdrojová data zálohovat. Nejlépe po každém
kroku konverze a v případě chyb se vrátit k této záloze, než si celý postup patřičně osvojíte.
Vyhnete se tak nechtěným chybám vedoucím v krajním případě k poškození naměřených
dat.
Pozor si dejte pokud provádíte editaci shapefiles, jestli je nemáte načtené ve více programech najednou. Například máte načtený shapefile v programu DXF Author a pokoušíte se
opravit špatně zadaný atribut v software ArcPad. Nedostanete žádnou chybovou hlášku,
ale atributy u plošných objektů nepůjdou změnit. Podobné těžko identifikovatelné chyby
může vyvolat i načítání shapefiles v programu OCAD ve chvíli, kdy jsou používány jinou
aplikací.
31
Kapitola 4
Možnosti šíření digitální mapy
V situaci, kdy jsme hotovi s posledními úpravami vytvářené mapy, stojíme před otázkou,
jakým způsobem se o mapu podělit s ostatními. Formát OCD není dostupný uživatelům
bez programu OCAD, proto OCAD nabízí export do celé řady rastrových i vektorových formátů. V závislosti na formátu jsou k dispozici různá nastavení exportu, verze 9 Professional
tato nastavení rozšiřuje, stejně jako nabídku formátů.
4.1
Rastrové formáty
Základním stavebním kamenem rastrového obrázku je buňka zvaná pixel. Každý pixel obsahuje informaci o jedné barvě. Buňky (pixely) uspořádané do pravidelné mřížky tvoří celý
obraz. Kvalita rastrové grafiky závisí na hustotě pixelů tj. na rozlišení. Jednotkou rozlišení
je dpi (dots per inch, počet bodů na palec). Každý pixel má přesně dané souřadnice v rámci
celého obrazu, pro georeferencování rastrové mapy tedy stačí definovat souřadnice počátečního bodu, velikost buňky a počet buněk ve směru osy Y a X.
U všech rastrových formátů se při exportu OCAD dotazuje na rozlišení výsledného
rastru. Optimální k poměru velikosti na disku a kvalitě zobrazení se jeví hodnota 300 dpi.
Dalšími společnými možnostmi exportu rastrových obrázků jsou funkce Anti-Aliasing a Color correction. Anti-Aliasing je metoda k vyhlazení hran linií a textů. Funkce Color correction
zajistí zavedení stejných barevných oprav jako pro zobrazení na obrazovce. Na každém monitoru barvy vypadají jinak než skutečné barvy při tisku. Nastavením barevných oprav docílíme shody barev na obrazovce s barvami při tisku. Barevné korekce se nastavují v programu
OCAD pod volbou Options - Color correction. [16] [19]
OCAD provádí export do formátů BMP, GIF, JPEG a TIFF. U formátu TIFF navíc umožňuje vytvořit georeferencovaný rastr, kde místo rozlišení v dpi nastavujeme velikost pixelu
v metrech. Na výběr máme i druh komprese a nastavení barevné hloubky. OCAD Standard
nabízí LZW kompresi a přepnutí na černobílou barevnou hloubku. OCAD Professional přidává CCITT a Fax G4 komprese pro 1-bitové barevné hloubky a CMYK, 256 barev, odstíny
šedi a polotónový rastr. [16] [19]
Export ve verzi OCAD Professional je rozšířen o definování oblasti, která se má exportovat (Partial map) a o možnost rozdělit výstupní soubor na tzv. dlaždice (tiles), tj. na více
menších souborů. Verze Standard u rastrových formátů poskytuje tyto funkce pouze u formátu TIFF. [16]
32
4.2. VEKTOROVÉ FORMÁTY
4.2
Vektorové formáty
Vektorová reprezentace grafiky je založena na jednotlivých matematicky definovaných základních objektech - bodech, liniích a polygonech, kterými lze reprezentovat složitější typy
objektů použitím topologických vztahů. Každý objekt má svůj identifikátor, pomocí kterého
lze objektu přiřazovat atributy. Použití vektorů dovoluje libovolně měnit měřítko bez ztráty
kvality.
OCAD 8 Standard exportuje do vektorových formátů AI (Adobe Illustrator) a DXF, verze
9 Professional navíc zvládá formáty Shapefile a SVG (Scalable Vector Graphics).
AI (Adobe Illustrator)
Nastavení exportu tohoto komerčního vektorového grafického formátu je zjednodušeno na
výběr druhu tiskových barev. A to bud’ technologii CMYK nebo přímé barvy (spot colors). O této problematice pojednává Zdeněk Lenhart na stránkách <http://tvorbamap.
shocart.cz/kresleni/pojmy.htm#tisk> [15]. Verze 9 Professional umožňuje definovat výřez z aktuální mapy a zadat měřítko exportované mapy. [16]
DXF
Analogií k importu popisovaném v 2.3.2 získáme z naší mapy DXF soubor. Na rozdíl od formátu AI se nezachovává vzhled symbolů, ale výsledkem je pouze čárová vektorová kresba.
SHP (Shapefile)
S formátem shapefile lze pracovat jen ve verzi Professional. Objekty k exportu vybereme
podle typu (body, linie, plochy, text) nebo podle datové množiny (dataset), v případě předchozího importu shapefile. Formátu SHP se prolíná celou prací, import je popsán v 3.2.4.
SVG (Scalable Vector Graphics)
Vektorový formát SVG popisuje dvourozměrnou vektorovou grafiku pomocí XML tagů. Export mapy do formátu SVG zvládne pouze OCAD ve verzi 9 Professional. Rychlost zobrazování a překreslování grafiky záleží na velikosti SVG souboru. Ta není závislá od velikosti
grafiky, ale od její složitosti. Mapa pro orientační běh je zajisté grafikou složitou, proto je
vhodné z nabídky exportu vyžádat binární uložení SVG souboru. Ztratíme sice možnost
grafiku přímo upravovat v textovém editoru, ale ušetříme místo na disku.
4.3
Speciální formáty
PDF (Portable Document Format) a EPS (Encapsulated Post Script)
Příbuzné formáty PDF a EPS mohou obsahovat rastrovou i vektorovou grafiku dohromady.
Jejich výhodou je, že jsou nezávislé na výstupním zařízení. Dokument vypadá stejně na mo33
4.3. SPECIÁLNÍ FORMÁTY
nitoru i po vytištění na tiskárně. OCAD 8 Standard si poradí pouze s formátem EPS, PDF
umí pouze verze 9 Professional. Nastavení exportu PDF i EPS kombinuje volby rastrových
a vektorových formátů. Můžeme volit druh tiskových barev, rozlišení, měřítko, výřez z aktuální mapy a u formátu PDF i kompresi. [16] [19]
OCAD Script
V programu OCAD 9 Professional se proces exportu OCD souboru dá zautomatizovat pomocí skriptu v jazyce XML OCAD Script. To je zejména užitečné při často opakovaném
exportu mapy nebo při exportu do několika formátů najednou. Celý proces se spouští příkazem Export with script... z nástrojové nabídky File. Syntaxe jazyka XML OCAD Script
s vysvětlení parametrů se nachází na stránkách programu [16].
Škála nabízených formátů je široká a to i v nižší verzi 8 Standard. Naše mapa se proto
může snadno dostat k mnoha uživatelům nezávisle na konkrétním software.
OIM (OCAD Internet Map)
Pro účel publikace mapy na internetu je určena volba OCAD Internet map. Program vygeneruje HTML soubor obsahující Java applet, který se stará o zobrazení mapy. V možnostech
exportu určíme počet úrovní zvětšení a nastavíme rozlišení nejpodrobnější úrovně. OCAD
vytvoří tzv. pohledové pyramidy, tj. více rastrů s odstupňovaným rozlišením a velikostí. Pohledové pyramidy urychlují načítání objemných rastrů. Stejný účel má i rozdělení celé mapy
na již zmiňované dlaždice (tiles) v 4.1. Java applet pracuje s rastrovým formátem GIF.
Internetová mapa ve verzi 8 Standard je postavena právě na Java appletu. Ve volbách
exportu nastavujeme jeho velikost v pixelech v rámci HTML stránky. O ovládání mapy se
stará jediné tlačítko Zoom Out, které provádí zmenšování pohledu na mapu, zvětšování
zajišt’uje levé tlačítko myši.
Bohatší nabídku má připravenou verze 9 Professional. Mimo Java appletů podporuje
technologie Flash a SVG. Internetová mapa ve formátu Flash staví na stejném principu pohledových pyramid a dlaždic jako u Java appletu, jen namísto formátu GIF využívá formát
JPG. U OIM ve formátu SVG je vytvořen jeden SVG soubor, který může být na přání komprimovaný. Vzhled všech tří OIM je oproti verzi 8 Standard vylepšen o náhledovou mapu a
tlačítka pro změnu měřítka. [16] [19]
34
Kapitola 5
Závěr
5.1
Porovnání klasických a moderních metod tvorby mapy
Nové technologie nám dávají nové možnosti i v oblasti tvorby map. Digitální mapování
s GPS v kombinaci s PDA je toho příkladem. Jako u každé novinky je třeba zvážit co nám
přinese co usnadní a co naopak zkomplikuje, tedy důvody proč opustit stávající zavedenou
metodu a postupně přejít na tu novou. V případě digitální metody oproti klasické jsou výhodami především rychlost a jednoduchost mapováni v terénu, dále minimální úpravy naměřených dat v kanceláři, vyvarování se chyb z překreslování, menší nároky na zkušenosti
mapaře a slibná budoucnost vývoje v této oblasti. Ovšem jsou zde i hlasy proti. Například
finanční náročnost na vybavení a svoji rozhodující roli může hrát i faktor závislosti na zdroji
energie pro GPS přijímač a PDA. Otázkou zůstává i dobrá dostupnost signálu z družic ve
všech místech mapování a s tím spojená přesnost měření.
Největší přínos má digitální metoda pro člověka bez zkušeností s mapováním map pro
orientační běh. Z vlastní zkušenosti tvorby mapy klasickou metodou to mohu potvrdit. Nezkušený mapař se u klasické metody snadno dopustí chyby v azimutu, v krokování nebo
v odhadu. Nejvíce času mu pak zabere zjišt’ování příčin proč se mu kresba rozchází, kde se
stala chyba.
Z pozorování činnosti zkušeného mapaře věřím, že klasická metoda dokáže být v terénu
rychlejší. Zkušený mapař má metodu zažitou, neváhá a pracuje bez hrubých chyb. Díky
odhadu vzdáleností nemusí ani fyzicky navštívit veškeré významné body mapovaných objektů, což je u digitální metody nezbytné.
U digitální metody je nutným předpokladem pro zadávání atributů seznámení se s názvy a kódy alespoň těch nejpoužívanějších symbolů mapového klíče ISOM 2000. Naproti
tomu u klasické metody si mapař vystačí s 5 barvami a vlastní symbologií.
Hlavní nedostatek klasické metody se projeví při převodu naměřených dat do digitální
podoby. Jedná se o zdlouhavý proces vektorizace naskenovaného měřického náčrtu. Doba
zpracování se může ještě výrazněji protáhnout pokud mapu kreslí jiná osoba než mapař
sám. Pak lehce dojde k nesprávné interpretaci nakreslených symbolů nebo nepochopení
vepsaných poznámek. Překreslování tvoří třetinu až čtvrtinu celkového času stráveného
mapováním v závislosti na zkušenostech mapaře.
U digitální metody tyto problémy odpadají tím, že data již digitální jsou. Provést konverzi formátů a automatické přiřazení symbolů je i pro počítačového laika otázka několika
minut. To je výrazně méně času než u klasické metody, kde se překreslování pohybuje spíše
35
5.2. POUŽITÉ TECHNOLOGIE
v řádu hodin. Tím se ztráta digitální metody z terénu snižuje. Při srovnávání časů musíme
větší váhu přisoudit času strávenému v terénu, který je závislý na vnějších podmínkách a
proto vzácnější.
5.2
Použité technologie
V bakalářské práci jsem pracoval s celou řadou technologií.
Text dokumentace jsem napsal v jazyce DocBook, který patří do rodiny jazyků SGML/XML
[14]. Pro transformaci formátu DocBook do formátu PDF jsem upotřebil modul xslt2 [17].
Hlavní těžiště práce stojí na programech OCAD [16] [19] a ArcPad [2] [4] [5]. Ke konverzím
jsem využil programy DXF Author [3] a DBF2TXT [20]. Doplňky k software ArcPad jsem
vytvářel v programu ArcPad Application Builder [6] [7] a v jazyce ArcPad XML [6]. V rámci
práce jsem vytvořil program Úpravce DXF v programovacím jazyce Python [9] [22], jeho
spustitelnou EXE verzi užitím modulu py2exe [10].
36
Seznam použitých zdrojů a literatury
[1] BEDNAŘÍK, Libor, et al. Mezinárodní norma Mapy pro orientační běh. Praha:
Mapová rada ČSOB. 2000. [citováno 2007-03-11]. Dostupné z URL: <http://
tvorbamap.shocart.cz/isom2000/isom2000-cz.pdf>. 2.3, 3, 2.4.2, 2.4.2
[2] ESRI Virtual Campus. Working with ArcPad 7. [online]. Redlands: ESRI. 2006. [citováno 2006-10-15]. Dostupné z URL: <http://training.esri.com>. 5.2
[3] ESRI office in Danvers. DXF Author. [počítačový program]. Danvers: MassGIS.
1999. [citováno 2006-11-11]. Dostupné z URL: <http://www.mass.gov/mgis/
dxf.htm>. 3.2.1, 5.2
[4] ESRI. ArcPad. [počítačový program]. Ver. 7. Redlands: ESRI. 2005. [citováno 2006-0828]. Dostupné z URL: <www.esri.com/arcpad>. 1.2.1, 5.2
[5] ESRI. ArcGIS 9: Using ArcPad. Redlands: ESRI. 2005. 2.4.1, 5.2
[6] ESRI. ArcPad Application Builder. [počítačový program]. Ver. 7. Redlands: ESRI. 2005.
[citováno 2007-01-23]. Dostupné z URL: <http://www.esri.com/software/
arcgis/arcpad-appbldr/index.html>. 2.4.2, 2.4.3, 5.2
[7] ESRI. ArcGIS 9: Getting Started with ArcPad Application Builder. Redlands: ESRI.
2005. 2.4.2, 5.2
[8] FAJT, Jaromír. Geometrické transformace v GIS. Plzeň: ZČU Plzeň. 2005. [citováno
2005-09-22]. Dostupné z URL: <http://gis.zcu.cz/studium/ugi/referaty/
05/GeometrickeTransformace/index.html>. 2.7, 2.3.3
[9] GAULD, Alan. Learn to Program Using Python: A Tutorial for Hobbyists, SelfStarters, and All Who Want to Learn the Art of Computer Programming. [online].
Přeložil Petr Přikryl. Boston: Addison Wesley. 2000. [citováno 2007-01-15]. Dostupné
z URL: <http://www.skil.cz/python>. 3.2.2, 5.2
[10] HELLER, Thomas - RETZLAFF, Jimmy - HAMMOND, Mark. Modul py2exe. [počítačový program]. Ver. 0.6.6. [USA]: SourceForge. 2006. [citováno 2007-02-06]. Dostupné
z URL: <http://www.fi.muni.cz/~xpavlov/xml>. 3.2.2, 5.2
[11] HENDRICKS, Michael. Rapid Orienteering Map Creation with ArcPad and ArcGIS. Orono: The University of Maine. 2003. [citováno 2007-01-15]. Dostupné z URL:
<http://gis.esri.com/library/userconf/proc03/p0174.pdf>. 2.4.2
[12] JEDLIČKA, Karel. Tipy a triky pro ArcPad. ArcRevue. 2004. Roč. 13, č.1, s. 17-19. [citováno 2006-08-28]. Dostupné z URL: <http://home.zcu.cz/~smrcek/www-kma/
publikace/TipyProArcPad.pdf>. 2.4.1
37
[13] JIRKA, Jakub. Využití mapy pro orientační běh jako datového zdroje pro geografické informační systémy. Plzeň: ZČU Plzeň. 2004. [citováno 2007-04-17]. Dostupné z URL: <http://gis.zcu.cz/studium/dp/2004/Jirka__Vyuziti_
mapy_pro_orientacni_beh_jako_datoveho_zdroje_pro_geograficke_
informacni_systemy__DP.pdf>. 2.4.3
[14] KOSEK, Jiří. DocBook: Stručný úvod do tvorby a zpracování dokumentů. [s.n.].
2003. [citováno 2005-09-22]. Dostupné z URL: <http://www.kosek.cz/xml/db/
index.html>. 5.2
[15] LENHART, Zdeněk, et al. Tvorba map pro orientační běh. Vizovice : SHOCart.
2000. [citováno 2005-09-22]. Dostupné z URL: <http://tvorbamap.shocart.cz>.
2.2.2, 3.1.1, 3.2.5, 4.2
[16] OCAD AG. OCAD. [počítačový program]. Ver. 9 Professional. Baar (Switzerland):
OCAD AG. 2005. [citováno 2006-04-10]. Dostupné z URL: <http://www.ocad.
com>. 1.2.1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.3, 4.3, 5.2
[17] PAVLOVIČ, Jan. Modul xslt2. [počítačový program]. Ver. 2.6.5. Brno: Masarykova univerzita. 2006. [citováno 2007-03-30]. Dostupné z URL: <http://www.fi.muni.cz/
~xpavlov/xml>. 5.2
[18] RATIBORSKÝ, Jan. Geodézie 10. Praha: Vydavatelství ČVUT. 2000. 2.2.1, 2.2.2
[19] STEINEGGER, Hans. OCAD. [počítačový program]. Ver. 8 Standard. Baar (Switzerland): Steinegger Software. 2002. [citováno 2005-09-22]. Dostupné z URL: <http:
//www.ocad.com>. 1.2.1, 4.1, 4.3, 4.3, 5.2
[20] ŠRUBAŘ, Pavel. DBF2TXT. [počítačový program]. Ver. 2.10. Vítkov: Vit$oft. 2006. [citováno 2007-03-22]. Dostupné z URL: <http://www.vitsoft.info>. 3.2.2, 5.2
[21] URBAN, Petr. ArcPad 7 a S-JTSK. ArcRevue. 2006. Roč. 15, č.2, s. 28. [citováno 2006-0828]. Dostupné z URL: <http://www.arcdata.cz/download/ArcRevue/2006/
2/07-ArcPad7-a-S-JTSK.pdf>. 2.4.1, 3.1.1
[22] ZAGAMMA Labs. PyCZ: Programovací jazyk Python. [online]. 2006. [citováno 200701-15]. Dostupné z URL: <http://www.py.cz>. 3.2.2, 5.2
38
Příloha A
Přiložené soubory
Adresářová struktura přiloženého disku CD:
•
dokumentace bakalářské práce (silhavy.pdf, silhavy.xml)
•
adresářová struktura CD (struktura_CD.html)
A RC PAD
•
•
•
•
•
•
•
mapový soubor (ArcPad.apm)
shapefile pro body (body.dbf, body.prj, body.shp, body.shx)
shapefile pro linie (linie.dbf, linie.prj, linie.shp, linie.shx)
shapefile pro plochy (plochy.dbf, plochy.prj, plochy.shp, plochy.shx)
definice formulářů a symbologie pro sběr dat (body.apl, linie.apl, plochy.apl)
databáze mapových značek ISOM 2000 (isom2000.dbf)
definice souřadnicového systému S-JTSK (S-JTSK Krovak EastNorth.prj)
OCAD
•
mapový soubor pro verzi 8 (ocad8_15000.ocd)
•
mapový soubor pro verzi 9 (ocad9_15000.ocd)
•
konverzní tabulky (isom2000.crt, isom2000.cnt)
•
odlišnosti mezi značkovým klíčem OCAD a normou ISOM 2000 (ocad_vs_isom.
txt)
Ú PRAVCE DXF
•
okomentovaný zdrojový kód (soubory.py, uprav.py, dbf.py)
•
spustitelný EXE soubor (upravce.exe)
•
text GNU Lesser General Public License (lgpl.txt)
P OUŽITÉ ZDROJE A LITERATURA
•
programy (DBF2TXT, DXF Author)
•
literatura (BEDNARIK.pdf, HENDRICKS.pdf, JEDLICKA.pdf, JIRKA.pdf, KOSEK.
pdf, LENHART.zip, URBAN.pdf)
39