UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE

Transcription

1 Geografické informačné systémy vo vyučovaní geografie na všeobecnovzdelávacích školách DIPLOMOVÁ PRÁCA L uboš Balážovič UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE PRÍRODOVEDECKÁ FAKULTA Katedra kartografie, geoinformatiky a dial kového prieskumu Zeme Odbor: Učitel stvo matematika-geografia Školitel : doc. RNDr. Eva Mičietová, PhD. Bratislava 2006

2 Abstrakt BALÁŽOVIČ, L uboš: Geografické informačné systémy vo vyučovaní geografie na všeobecnovzdelávacích školách [Diplomová práca]. Univerzita Komenského v Bratislave. Prírodovedecká fakulta; Katedra kartografie, geoinformatiky a DPZ. Školitel : doc. RNDr. Eva Mičietová, PhD. Bratislava: Prírodovedecká fakulta UK, s. Práca sa zaoberá problematikou využitia geografických informačných systémov vo vyučovaní geografie na všeobecnovzdelávacích školách. V prvej časti bližšie charakterizuje programové vybavenie GIS z hl adiska jeho použitel nosti pri vyučovaní, vyčleňuje a prehl adne spracúva informácie o vol ne dostupných údajoch využitel ných pri vyučovaní geografie. Hlavná čast rieši konkrétne postupy spracovania vol ne dostupných digitálnych údajov z oblasti geografie v programe Quantum GIS. Je spracovaná formou detailných postupov od tvorby jednoduchých máp cez kartografické modelovania až po zložitejšie metódy využívajúce databázové dopyty, transformácie medzi súradnicovými sústavami a priestorové dopyty. Produktami uvedených postupov sú mapové výstupy určené na prezentáciu pri výučbe geografie, slepé mapy, podrobnejšie spracované modelové hodiny, či využitie v rámci projektového vyučovania. Práca sa zaoberá aj otázkou aplikácie v oblasti skúšania a precvičovania učiva a použitia programu Quantum GIS ako nástroja na d alšie štúdium. Kl účové slová: geografické informačné systémy (GIS), geografia na všeobecnovzdelávacích školách, IKT vo vyučovaní geografie, vol ne dostupné informačné zdroje, Quantum GIS

3 Abstract BALÁŽOVIČ, L uboš: Geographic information systems in K-12 education [Master Thesis]. Comenius University in Bratislava. Faculty of Natural Sciences; Department of Cartography, Geoinfomatics and Remote Sensing. Directed by: doc. RNDr. Eva Mičietová, PhD. Bratislava: Faculty of Natural Sciences, Comenius University, p. The thesis focuses on the application of geographic information systems in K-12 education. First part is describing GIS software according to its application in geography teaching and listing free avialable data sources useful in geography teaching. Next part elaborates geography teaching related workflows for digital data processing in Quantum GIS. It consists of several workflows starting with assembbling a simple map through more sophisticated visualisations up to solving more difficult tasks using data queries, transformation between different spatial reference systems and also spatial queries. The products of these workflows are map layouts useful for teacher s clasroom presentations, blind maps, model lessons and despription of application for student s projects. The thesis also deals with application in testing of student s knowledge and using Quantum GIS as a (self)study tool. Keywords: geographical information system (GIS), geography K-12 education, IT in education, free data sources, Quantum GIS

4 Predhovor Myšlienka spracovat tému využitia geografických informačných systémov vo vyučovaní geografie sa formovala niekol ko rokov. Aplikácie s jednoduchým používatel ským rozhraním, možnost spracovania a analýzy rôznych geografických informácií a takmer neobmedzená vol ne dostupná banka údajov spravila z GIS technológiu potenciálne využitel nú aj v bežnom vyučovaní. Snahou práce bolo chopit sa tohoto dosial neprebádaného potenciálu a nájst cestu ako vniest čaro informačných technológií 21. storočia aj do vyučovania geografie. Samotná práca je rozdelená do štyroch kapitol. Prvá kapitola sa venuje definícii základných pojmov a zoznamuje čitatel a s metodikou práce pri spracovaní témy. Druhá kapitola je prehl adom dostupných digitálnych zdrojov údajov využitel ných pri vyučovaní na všeobecnovzdelávacích školách. V tretej kapitole sa nachádza stručný popis a zhodnotenie dostupných GIS technológií (nástrojov), ktoré možno využit aj pri vyučovaní geografie. Náplňou poslednej štvrtej kapitoly je praktická aplikácia GIS technológie s vybranými údajmi vo vyučovaní (pri príprave hodín, písomných previerok aj priamo na hodinách). Celá práca je písaná odborným jazykovým štýlom v trpnom rode s výnimkou kapitoly 4 (tá obsahuje návody, ako využit GIS priamo pri vyučovaní). Pri používaní trpného rodu aj v tejto kapitole vznikali pre slovenčinu vel mi neprirodzené a komplikované jazykové štruktúry, ktoré výrazne znižovali zrozumitel nost textu, a tak bol pre jej napísanie nakoniec zvolený autorský plurál. Kvôli prehl adnosti boli zavedené nasledovné typografické konvencie: názvy technológií, ovládacích prvkov programov a citácie (tie, ktorých povaha to vyžadovala) sú vysádzané kurzívou; názvy súborov a adresárov, a text priamo zadávaný používatel om je vysádzaný neproporcionálnym písmom. Práca bola upravená do formy zodpovedajúcej Smernici rektora UK č. 5 z roku 2005: O základných náležitostiach záverečných prác na Univerzite Komenského v Bratislave. Počet normovaných strán (po odobratí obrázkov) nepresahuje stanovený limit. 1

5 Technicky bola práca pripravená do tlače v systéme L A TEX, všetky schémy a diagramy boli vytvorené programom Dia. Na záver by som chcel pod akovat všetkým, ktorí svojimi postrehmi a pripomienkami vytvárali podnetné pracovné prostredie, v ktorom sa zrodila táto práca vd aka patrí hlavne mojej rodine a vedúcej diplomovej práce doc. RNDr. Eve Mičietovej, PhD. 2

6 Obsah Predhovor 1 Úvod 8 1 Metodika Základné pojmy Geografický informačný systém (GIS) Definícia Štruktúra GIS Vonkajšie charakteristiky údajov v GIS-e Služby WMS a WFS GPS Postup tvorby práce Údaje Všeobecná charakteristika Vol ne dostupné zdroje údajov Všeobecné zdroje DCW UNEP Fyzicko-geografické vrstvy Humánnogeografické (socioekonomické) vrstvy Dial kový prieskum Zeme Slovenské informačné zdroje Ďalšie informačné zdroje Nástroje Všeobecná charakteristika Operačný systém (platforma) Dostupnost a licenčné podmienky Slobodný softvér (Open Source) Proprietárny softvér Funkcionalita

7 OBSAH OBSAH Jednoduchost ovládania Popis vybraných GIS produktov ESRI ArcGIS (ArcView 9) MapInfo Proffesional Maptitude Kristína GIS GRASS Quantum GIS Ďalšie nástroje Experiment Všeobecné využitie Nástenná mapa Fyzickogeografická mapa sveta Klimatické mapy sveta Mapa hydrosféry (morí a oceánov) Politické mapy Tematické demogeografické mapy Mapy pol nohospodárstvo Univerzálna mapa štátu Slepé mapky Slepá mapa svet Slepá mapa rieky a mestá Slovenska Slepá mapa hlavné mestá európskych štátov Precvičovanie a skúšanie Quantum GIS ako nástroj na štúdium Modelové hodiny Zemský povrch a mapa Príprava Rozbor hodiny Dynamika obyvatel stva Príprava Rozbor Ďalšie témy Projektové vyučovanie Vedecký projekt mapovanie výskytu borovice lesnej v okolí školy Ďalšie projekty Záver 96 Príloha 98 4

8 OBSAH Zoznam bibliografických odkazov 101 5

9 Zoznam obrázkov 3.1 Softvérové licencie Schéma experimentu Nastavenia vzhl adu vektorovej vrstvy Tvorba Fyzicko-geografickej mapy v programe Quantum GIS Geopriestorové záložky v programe Quantum GIS Nastavenia zobrazovania rastrovej vrstvy Spracovaná mapa priemernej ročnej teploty Rýchla zmena vzhl adu vektorových vrstiev Tabul ka atribútov vektorovej vrstvy Informácie o identifikovanom objekte Popisy Politická mapa sveta (každý štát osobitná farba) Politická mapa sveta (prehl adná verzia) Makroregióny sveta Mapa členských štátov Európskej únie Nastavenie intervalov triedenia Mapa (kartogram) dojčenskej úmrtnosti Mapa (kartogram) hektárových výnosov obilnín Nástroje na prácu s GRASS-om Schéma postupu pri vyrezávaní mapových objektov Detail okna Legenda pre súbor vrstiev mapy Slovenska Tematická mapa Slovensko doprava Tematická mapa Slovensko využitie Zeme Topografická mapa Slovensko (detail) Dialógové okno Nová vektorová vrstva s už pridanými atribútmi Zásuvný modul na tvorbu zemepisnej súradnicovej siete Slepá mapa sveta (porovnanie) Slepá mapa svet Slepá mapa Slovensko Nastavenie databázového spojenia Tvorba databázových dopytov Slepá mapa hlavné mestá Európy

10 ZOZNAM OBRÁZKOV ZOZNAM OBRÁZKOV 4.32 Model skúšania s využitím databázy a programu QGIS Identifikácia objektu s odkazom na informáciu vo Wikipédii Územie zobrazené rôznymi mapovými zobrazeniami Názorné zobrazenie vzt ahu medzi natalitou a HDP Adresárová štruktúra DVD prílohy Adresárová štruktúra adresára Udaje

11 Úvod Vzdelávanie, spôsob a metódy výučby vždy nesú v sebe aj pečat doby, v ktorej vznikali. V predstavách o vyučovaní z minulého storočia sa škola chápala len ako továreň, ktorej produktom sú žiaci plní vedomostí (Callahan In. Baker, 2001). Model vyučovania, kde učitel vystupuje v úlohe hlavného zdroja a rozsievača všetkých informácií a žiaci len v úlohe pasívnych poslucháčov a prijímatel ov, nezodpovedá požiadavkám dnešnej doby doby informačných a komunikačných technológií, v ktorej množstvo nových poznatkov rastie každou sekundou, informácie starnú rýchlejšie ako kedykol vek predtým, a zručnosti narábania s informáciami sa stávajú dôležitejšie ako informácie samotné. Potreby spoločnosti založenej na znalostnej ekonomike si vyžiadali aj revíziu súčasného prístupu k výučbe a vzdelávaniu. Výsledkom bol vznik niekol kých rámcových dokumentov usmerňujúcich vývoj vzdelávania v nastávajúcich rokoch. Jedným z nich je aj Národný program výchovy a vzdelávania v Slovenskej republike (MŠ SR), ktorý ako jednu z hlavných priorít uvádza:... prispôsobovanie obsahu a procesu výchovy a vzdelávania potrebám učiacej sa informatickej spoločnosti (vzbudzovanie záujmu o vzdelávanie, posilňovanie kreativity a schopnosti učit sa, spolupracovat, identifikovat a riešit problémy, komunikovat, rozvíjat tzv. kl účové kompetencie, podpora informačným a komunikačným technológiám, rozširovanie a prehlbovanie jazykových kompetencií, podpora neformálnemu a dištančnému vzdelávaniu)... Na splnenie vyššie deklarovanej požiadavky klasické formy vyučovania nestačia a tak sa do popredia dostávajú aj nové alternatívne formy učenia. Jednou z nich aj učenie sa objavovaním založené na Piagetovej teórii konštruktivizmu (Wikipedia, 2006b). V užšom zmysle je konštruktivizmus v pedagogike chápaný ako súbor tých vyučovacích metód, pri ktorých žiaci sami získavajú svoje nové poznatky úlohou učitel a je len vytvárat dostatočne podnetné prostredie. Žiaci sú zodpovední za formuláciu základného problému (otázky), zozbieranie potrebných údajov, zostavenie protokolu alebo metodiky vedúcej k zodpovedaniu tejto otázky po 8

12 ÚVOD preskúmaní výsledkov zo zozbieraných údajov a k sformulovaniu záverov (Hassard In. Baker, 2001). Je možné formou učenia sa objavovaním sprístupňovat aj učivo geografie? Ako možno premenit z pohl adu žiaka statickú geografiu na dynamickú vedu plnú logických vzt ahov? Dá sa vôbec čosi také uskutočnit v podmienkach nášho školstva? Jednou z odpovedí na tieto otázky je technológia GIS. Geografické informačné sytémy (GIS) sú nástrojom na získanie, spracovanie a zobrazenie geografických informácií 1 (informácií s atribútom polohy). Umožňuje tiež modelovat a vyhodnocovat rôzne geografické vzt ahy. GIS vo vyučovaní pomáhajú rozvíjat geografickú (priestorovú) gramotnost (tá je definovaná ako schopnost rozoznávat polohu a topológiu priestorový vzt ah mapových bodov a ich atribútov). Študenti, ktorí sa osobne stretli s technológiou GIS dokážu aj lepšie pracovat s pojmom rozlišovacia schopnost (mierka), s ktorým správne narábanie je vel mi dôležité aj v širšom (negeografickom) zmysle (napr. pri strategickom manažmente). Ako prvý sa problematike využívania digitálnych máp (produktov GIS) vo vyučovaní zaoberal Robert Tinker vo svojom projekte KidNet (1992). V jeho práci neskôr (1996) pokračovali Audett a Abegg. Najnovšou publikáciou 2 zaoberajúcou sa problematikou GIS-ov vo vyučovaní na všeobecnovzdelávacích školách je monografia Learning To Think Spatially: GIS as a Support System in the K-12 Curriculum 3 vydaná v januári 2006 (kolektív aurorov, National Academic Press, Washington, D.C, 313 s.). Význam témy GIS vo vyučovaní postupne narastal, o čom svedčí aj množstvo medzinárodných konferencií venovaných tejto téme (NCGIA, 1999 In. Baker, 2001). Medzi najvýznamnejšie patria EdGIS (od roku 1994), EUGISES (1998), GISED (1998), Interoperatibility fo GIScience Education (1998). Na mnohých školách v USA sa začali využívat technológie GIS pri riešení rôznych študentských projektov. Študenti v Minnesote využívali satelitné snímky a GIS na sledovanie ohrozených druhov vlka (McGarigle, 1999 In. Baker, 2001). Štúdie z pohybu označkovaných vlkov a analýzy týchto údajov v GIS pomohli študentom bližšie spoznat rôzne vzt ahy v ich ekosystéme. V Chelsea (štát Massachusetts) zase študenti využívali GIS technológie ako nástroje na pomoc pri plánovaní záchrannej služby, vd aka čomu sa naučili ako porozumiet systému, akým fungujú všetky zúčastnené inštitúcie a vzt ahy medzi nimi (McGarigle, 1998 In. Baker, 2001). 1 podrobnejšie sa definíciou a štruktúrou GIS zaoberá kapitola 1 2 žial s jej obsahom s výnimkou niekol kých ukážok sa nebolo možné autorovi bližšie zoznámit z dôvodov jej absencie vo všetkých slovenských knižniciach 3 slovenský preklad názvu: Učíme sa rozmýšl at priestorovo: GIS ako podporný systém pre učivo na všeobecnovzdelávacích školách 9

13 ÚVOD Vznikli aj mnohé projekty zaoberajúce sa prípravou vhodných materiálov (články, údaje, softvér) pre učitel ov aj žiakov všeobecnovzdelávacích škôl. Najznámejšími sú americký projekt KanGIS 4 a európsky (britskofrancúzsky 5 ) projekt Dakini 6. Oba projekty poskytujú prostredníctvom svojich webových stránok množstvo článkov o GIS, pracovné listy pre žiakov, návody na cvičenia pre učitel ov, kolekcie údajov (vo vektorovej aj rastrovej forme), informácie o podujatiach týkajúcich sa GIS vo vyučovaní a špeciálny WMS server na prezentáciu študentských prác. Na rozdiel od USA a niektorých štátov Európy, na Slovensku ešte nebola téma využitia GIS vo vyučovaní dosial rozpracovaná. Ciel om tejto práce je vyplnit aspoň čiastočne túto medzeru a spracovat možnosti využitia GIS vo vyučovaní v kontexte platných pedagogických dokumentov a učebníc geografie pre gymnáziá. K vel kej zmene v metódach vyučovania tak, ako boli načrtnuté na začiatku tejto kapitoly môže dôjst len postupnou integráciou nových technológií do vyučovania. V prvej etape tohoto procesu je potrebné vhodným spôsobom začlenit tieto nové informačné technológie (GIS) do práce učitel a. Na to je potrebné vytvorit podporné zdroje ako sú námety a návody na hodiny a ich prípravu, vhodné údaje a programové vybavenie. Spracovanie týchto zdrojov tvorí nosnú čast obsahu tejto práce (podrobnejšie sa jednotlivým zložkám venujú d alšie kapitoly) projekt je podporovaný Európskou úniou financovaný z európskeho rozvojového fondu

14 Kapitola 1 Metodika V prvej časti tejto kapitoly sú zadefinované základné pojmy ako Geografický informačný systém (GIS), mapové služby WMS, mapové služby WFS, družicový polohovací systém (GPS). Druhá čast kapitoly je venovaná popisu metodiky pri tvorbe tejto práce. 1.1 Základné pojmy Geografický informačný systém (GIS) Na zavedenie pojmu geografický informačný systém je najskôr potrebné definovat niektoré čiastkové termíny. Kl účovými pojmami informatiky sú pojmy informácia a údaj. Hoci neexistuje ich jednoznačná definícia, možno sa bez ujmy na všeobecnosti priklonit k názoru Neumana, že údaje sú reprezentáciou faktov, pojmov, alebo inštrukcií formalizované spôsobom vhodným na prenos, interpretáciu alebo spracovanie. Informácia je potom význam, ktorý človek prisudzuje údajom (Neumann, 1996 In. Tuček, 1998). Pojem údaje nie sú synonymom slova informácia údaje sú len nositel mi informácií, t. j. rôzne údaje môžu reprezentovat tú istú informáciu. Zvláštnou triedou informácií sú geografické informácie. Tie v sebe zahŕňajú aj polohovú lokalizáciu každá geografická informácia sa viaže na konkrétne miesto (má svoju polohu). Geografickými informáciami sa zaoberá geoinformatika. Je to vedná a technická disciplína, ktorej predmetom sú priestorové údaje zaoberá sa ich zberom, ukladaním, manipuláciou a sprostredkovaním (Pravda, 1994 In. Tuček, 1998). 11

15 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA Definícia GIS ako jeden zo smerov spracovania priestorovo viazaných údajov je v súčasnej dobe komplikovaný súbor rôznych prvkov, ktoré vplývajú na jeho smery vývoja. GIS je preto ovplyvňovaný rozličnými vednými disciplínami, ktoré sa zaoberajú problematikou, o ktorej riešenie sa snaží GIS. Preto aj samotné definovanie GIS-u, jeho pojmového aparátu je vel mi komplikované a nejednoznačné. Vo väčšine prípadov sa GIS chápe ako špeciálny prípad informačného systému. Informačný systém geografického typu má však dve rozličné chápania: 1. Širšie, kde sa ku GIS-om prirad ujú všetky systémy používajúce a spracúvajúce informácie polohovo viazané k povrchu Zeme, teda napr: aj tabul kové procesory spracúvajúce takéto údaje. 2. Užšie, kde sa ku GIS-om radia len tie systémy, ktoré sú schopné vykonávat typické geografické operácie (digitalizáciu mapových podkladov, kartografické projekcie, nakladanie máp, tvorbu mapových výstupov, a pod.)(koreň,1995). Takmer všetky definície GIS-u sa zhodujú v tom, že sú to systémy založené na báze počítačov. Burrough (In. Tuček, 1998) definuje GIS ako súbor prostriedkov pre zber, ukladanie, vyhl adávanie, transformáciu, analyzovanie a zobrazovanie priestorových údajov z reálneho sveta z hl adiska ich polohy vzhl adom k definovanému súradnicovému systému, ich popisných atribútových vlastností a ich priestorových vzt ahov k iným objektom ich topológie. Nasledujúca definícia (Krcho, Mičietová, 1989) už chápe GIS nielen ako špecifický typ informačného systému, ale poníma ho aj ako vedu so svojím predmetom a funkciou. Geografický informačný systém predstavuje technickoprogramový aparát na zber, uchovávanie údajov o krajine a odvodenie informácií o nej tak, aby boli zabezpečené riadiace funkcie v systéme riadenia výskumu a využitia krajiny. Často používanou je aj definícia firmy ESRI (tvorca známej rodiny produktov ArcGIS), podl a ktorej je GIS organizovaný súbor počítačového hardvéru, softvéru a geografických údajov (naplnenej bázy údajov) navrhnutý na efektívne získavanie, ukladanie, upravovanie, obhospodarovanie, analyzovanie a zobrazovanie všetkých foriem geografických informácií Štruktúra GIS GIS ako integrujúci systém, ktorý je ovplyvňovaný rôznymi vednými disciplínami, je zložený z rôznych subsystémov, ktoré musia spĺňat používatel om zadané kritériá použitel nosti a funkčnej využitel nosti. 12

16 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA Subsystém zberu a prvotného spracovania údajov S zp zabezpečuje zber, prvotné spracovanie údajov, ich kontrolu a transformáciu do požadovanej formy. V závislosti od šírky témy GIS-u vyplýva aj komplikovanost vstupných údajov, ktoré iba vo výnimočných prípadoch pochádzajú z jedného zdroja. Môžu to byt analógové mapy, ktoré sa vektorizujú alebo digitalizujú, literárne zdroje, štatistické pramene, údaje získané terénnym prieskumom, priamo namerané hodnoty (napr. geodeticky), údaje DPZ analógové či digitálne, existujúce digitálne mapy, textové súbory, tabul ky a iné. Okrem rozličnosti zdroja existujú rozdiely v témach, ktoré napĺňajú informačný systém. V závislosti od témy a od požiadaviek užívatel a sa v subsystéme Szp vykonáva aj transformácia vstupných údajov do údajových štruktúr podl a požiadaviek bázy údajov s jednotnou polohovou lokalizáciou v GISe. Transformované údaje tak musia nutne spĺňat tieto podmienky: reprezentatívnost z hl adiska rozlišovacej úrovne údajovej základne polohovú priradenost v jednotnej kartografickej báze GIS-u logickú usporiadanost a kompatibilitu s bázou údajov GIS-u Súčast ou subsystému S zp je aj proces digitalizácie údajov. Subsystém banky údajov GIS-u S db zabezpečuje zjednotenie prvotných údajov v komplexnej údajovej základni, ich uloženie, vytvorenie pracovných súborov. Tento subsystém pracuje na princípe banky údajov, ktorý pozostáva z bázy údajov a systému riadenia bázy údajov. Báza údajov obsahuje logicky štrukturované súbory, ktoré sú odvodené na základe kategorizácie údajov. Údaje v báze údajov sú logicky štrukturované do nasledujúcich kategórií: typy údajov: fyzickogeografické, humánnogeografické druhy údajov: bodové, líniové, plošné časová príslušnost údajov: okamžikové, intervalové, časovo nezávislé identifikácia údajov: príslušnost údajov k zdroju údajov územná príslušnost údajov: polohová lokalizácia údajov Systém riadenia bázy údajov (SRBD) má za úlohu vhodným spôsobom sprístupnit požadované údaje na základe jednotlivých kategórií, ale aj na základe ich l ubovol ných kombinácií, napr. vybrat všetky údaje podl a 13

17 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA územnej príslušnosti a druhu údajov. SRBD zabezpečuje integritu údajov tak, že môže sprístupnit a kombinovat údaje uložené nezávisle od seba. Nezávisí ani od formátu a miesta uložených údajov a rôzne aplikačné programy tak nemusia vediet, kde sú vlastne údaje fyzicky uložené. Ďalšou z výhod je, že ak sa vykonajú zmeny v súbore údajov, SRBD zabezpečí, že údaje ostanú nad alej poskytované aplikačným programom, ktoré ich používajú. Subsystém informačného systému S ap zabezpečuje odvodenie polohových informácií o krajine na riadiace a rozhodovacie účely. Je to širokospektrálny subsystém rôznych aplikačných programov, ktorých úlohou je zabezpečovat čo najširšie spektrum užívatel mi požadovaných funkcií. Ked že užívatel ských prostredí je vel mi vel a, boli vyčlenené hlavné oblasti aplikačných modulov, v ktorých je zvýraznená vždy určitá oblast aplikácií Vonkajšie charakteristiky údajov v GIS-e Každý objekt, ktorý je súčast ou spomenutých subsystémov je v grafickej podobe premietnutý do mapy vo forme bodu, línie, plochy a pod. Databázou analógovej mapy tak je iba legenda, niekedy aj legenda v rozšírenej (knižnej) forme. V GIS-e je mapa iba jedným z prostriedkov prezentácie, grafickým výstupom aplikačného programu z databázy. Na druhej strane v analógovej forme má mnoho obmedzení, najmä v množstve poskytovaných informácií. Výhodou mapy v GIS-e je, že sa môže l ahko modifikovat a aktualizovat. Dopĺňanie nových, či odstránenie existujúcich tematických vrstiev sa pri vhodnom štrukturovaní údajov dá urobit za vel mi krátky čas. V GIS-och na báze počítačov je uloženie údajov oddelené od ich prezentácie, čo slúži k efektívnejšiemu využitiu údajov aj priestoru, v ktorom sú údaje uložené. Geografické údaje majú v GIS-och niektoré charakteristiky, ktorými sa odlišujú od iných bežných súborov údajov v informačných systémoch vyvinutých pre bežné počítačové aplikácie. Dá sa povedat, že v GIS-e sú tiež objekty reprezentované bodmi, líniami, plochami, avšak s tým rozdielom, že takýto element nie je len zelenou či hnedou plochou, ale daná plocha obsahuje informáciu o tom, že je lesom, či ornou pôdou, ktorá má konkrétnu rozlohu, konkrétne lesné spoločenstvo, či pestovanú pol nohospodársku plodinu. Prakticky sa ku každému objektu dá priradit neobmedzené množstvo atribútov. Základnými informáciami pre geografický objekt sú: 1. geografická poloha 2. atribúty 3. priestorové vzt ahy k iným objektom 14

18 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA 4. čas Geografická poloha Údaje tvoriace GIS sú definované predovšetkým svojou geografickou polohou, ktorá je jednoznačne definovaná. Poloha je daná súradnicovým systémom, či už zemepisných súradníc (sférických, karteziánskych) alebo kartografických, ktoré používajú vlastný zadefinovaný rovinný súradnicový systém. Odporúča sa pri riešení jednej úlohy v GIS-e používat jeden súradnicový systém na znázorňovanie priestorových vzt ahov kvôli jednoznačnosti určovania objektov. Tak je zabezpečené, že objekty v mape budú medzi sebou zachovávat vzt ahy ako v reálnom priestore. Poloha jednotlivých objektov môže byt reprezentovaná dvoma spôsobmi podl a toho, v akej reprezentácii sú uložené údaje o objekte: vektorovej alebo rastrovej. Pri vektorovej reprezentácii sú všetky objekty uchovávané vo forme bodov, línií a plôch. Pri určovaní ich polohy a lokalizácie sa používa metodika kódovania objektov, kedy sa každému objektu prisúdi vlastný identifikátor. Pre bod je to identifikátor bodu a jeho X,Y súradnice. Pri líniovom objekte je zaznamenaný identifikátor objektu, počet kardinálnych bodov, cez ktoré línia prechádza a x-ové a y-ové súradnice týchto bodov. Pri plošných objektoch je zaznamenaný identifikátor objektu, počet bodov cez ktoré prechádza hranica objektu a X,Y súradnice týchto bodov. Pri rastrovej reprezentácii sa objekty nedefinujú ako také, ale študovaná plocha sa rozdelí jemnou siet ou najčastejšie pravidelných buniek (rastrom). Každá bunka potom zaznamenáva informáciu alebo atribút, ktorý vyjadruje stav v danej lokalite. Taktiež sa dá zjednodušene povedat, že bodové objekty sú reprezentované hodnotou atribútu uloženou v jednotlivých bunkách rastra. Líniové objekty sú zasa sériami na seba nadväzujúcich (susediacich) buniek a plošné objekty sú zhlukom buniek vo vnútri objektu. Pre zmysluplné využitie, tvorbu analýz a mapových výstupov v GIS je základnou podmienkou polohové zjednotenie údajov, pričom presné naloženie jednotlivých tematických vrstiev musí nielenže presne do seba zapadat, ale aj zodpovedat skutočnosti. Na polohové zjednotenie údajov sa využívajú numerické a kartografické transformácie. Atribútové informácie Atribútové informácie sa niekedy nazývajú aj nepriestorové atribúty, pretože neobsahujú informáciu o polohovej lokalizácii. Avšak systém riadenia bázy údajov spája atribúty s jednotlivými grafickými elementami. Atribútové informácie v GIS-e obsahujú rôzne údaje zo systému geografickej sféry S g, ktorý sa skladá z jednotlivých údajových zložiek. Jed- 15

19 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA notlivé zložky systému S g sú vyjadrené vo forme údajových vektorov Q i. Geografická sféra S g je chápaná ako priestorovo organizovaný systém: S g [P, T ] = [G g [P, T ], Rg[ P, T ]] ktorý je v smere normály vertikálne ohraničený dolnou (HD) a hornou (HH) hranicou geografickej sféry. Symbol P = ϕ, λ, h vyjadruje absolútnu polohu a symbol P = [ ϕij, λij, hij] vyjadruje relatívnu polohu dvoch prvkov navzájom voči sebe vo vyhraničenej oblasti priestoru geografickej sféry. Symbol T vyjadruje parameter času (Krcho Mičietová, 1989). Vlastnosti objektov sú charakterizované stavovými veličinami (vyjadrené fyzikálnymi, chemickými, matematickými, alebo inými kvantitatívnymi a kvalitatívnymi parametrami). Stavové veličiny spolu vytvárajú usporiadanú množinu P g = [Z i ] m i=1, kde každý prvok Z i P G reprezentuje jeden druh parametra. Tieto parametre sú uložené vo forme atribútových tabuliek usporiadaných podl a určitých užívatel om zadaných kritérií v nejakom databázovom prostredí. Technologické prostredie GIS má rôznu štruktúru a rôzne spôsoby komunikácie s databázou. Spôsoby komunikácie bývajú v produktoch GIS rôzne. Niektoré obsahujú vlastný databázový program (Topol, Arc/Info), iné okrem toho, že majú vlastný databázový prehliadač, komunikujú aj s rôznymi databázovými a tabul kovými programami (MS Excel, MS Access). Ďalším typom sú také GIS-y, ktoré majú všetky atribútové údaje uložené externe, v samostatnom programe. Jednotlivé údaje sú potom cez systém riadenia bázy údajov prepojené s grafickými polohovo lokalizovanými objektami (SQL Server-MGE). Atribútové údaje, či už v internej alebo externej podobe, sú uložené vo forme tabuliek, ktoré majú vlastný názov, štruktúru a zadefinované položky pre rôzne typy atribútov, pričom jednotlivé položky majú vlastné typologické charakteristiky, ktoré sú dôležité pre zaznamenávanie údajov (číslo, text, dátum a pod.) Na základe štruktúry uloženia údajov v databáze je vykonávaný prehl ad jednotlivých údajov. Na základe atribútov prepojených na grafiku je možné v GIS-e prehl adávat aj grafické údaje, ktoré si môžeme podl a l ubovol ného atribútu vybrat a zvýraznit. Kombinovanie rôznych atribútových údajov sa robí dopytovacím spôsobom, ktorý je pre prax jedným z rozhodujúcich aspektov. V súčasnosti je jedným zo základných jazykov pre databázu SQL (structured guery language). Pomocou tohto jazyka sa dá dopytovat ako na samotný atribút, tak aj na grafické objekty. Aby bolo dopytovanie možné, musí mat databáza určitú logickú štruktúru, podl a ktorej sa budú jednotlivé atribúty prirad ovat jednotlivým grafickým objektom. Je preto potrebné, aby horizontálne aj vertikálne vzt ahy boli reprezentatívne a požadovanej výpovednej hodnoty. Výsledkom je potom zobrazenie užívatel om zadaných prvkov a vzt ahov do mapy. Mapa je však iba zjednodušený model skutočnosti. Tomu by mala zodpovedat aj štruktúra systému databázy. Existuje 16

20 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA viac možností logického usporiadania údajov v databáze. Ked je však zadefinovaná štruktúra, musia byt definované aj operácie, ktoré sa môžu v rámci týchto štruktúr vykonávat. Operácie sa však oproti realite vykonávajú v určitej zjednodušenej podobe, čo vedie k potrebe abstrakcie reálneho sveta. Sú známe rôzne spôsoby abstrakcie reality (Burrough, 1991 In. Tuček, 1998) uvádza štyri kroky abstrakcie: užívatel om vnímaná realita reprezentácia v GIS-e databázová reprezentácia hardvérová štruktúra Oba typy abstrakcie sú si vel mi podobné a dali by sa v stručnosti opísat nasledovne: Prvý krok je vlastne reálna existencia štruktúr a vzt ahov v systéme S G. Ďalší krok obsahuje abstrakciu reálneho sveta, kde užívatel abstrahuje z reality len to, čo sa pre danú aplikáciu používa. Tretím krokom je reprezentácia údajového modelu vyjadrená pomocou štruktúr záznamu, polí a súborov, navrhnutých tak, aby vyjadrovali spôsob záznamu v počítači. Posledný krok už vyjadruje technické hardwarové možnosti v reprezentácii údajovej štruktúry na pamät ovom médiu. V súčasnosti systém riadenia bázy údajov poskytuje úsporné a nekomplikované prepojenia atribútov s grafickými objektami, nielen čo sa týka riadenia, ale aj integrity údajov a bezpečnosti údajov. Najčastejšími údajovými štruktúrami, ktoré sa odlišujú organizáciou údajov, sú tri klasické spôsoby manipulácie údajov v databáze. Sú to: hierarchická údajová štruktúra siet ová údajová štruktúra relačná údajová štruktúra Hierarchická údajová štruktúra je charakterizovaná stromovitou organizáciou údajov, ked vrcholom hierachie je koreň. Na vrchol hierarchie sa napája viacero elementov z nižšej úrovne. Z toho vyplýva, že každý element má len jeden hierarchicky vyšší alebo viacero nižších elementov. Najväčšou nevýhodou tohto spôsobu je, že spojenia medzi elementami na tej istej hierarchickej úrovni neexistujú. Siet ová údajová štruktúra už prekonáva niektoré nedostatky predošlého spôsobu, ked element môže byt pripojený na viacero elementov vyššieho aj nižšieho rádu. Aj tu však prepojenie medzi rovnakým rádom neexistuje. 17

21 1.1. ZÁKLADNÉ POJMY KAPITOLA 1. METODIKA Relačná údajová štruktúra je v súčasnosti najčastejším spôsobom uloženia údajových štruktúr. Údaje sú uložené vo forme záznamov, ktoré obsahujú trvalo príbuzné súvisiace hodnoty. Jednotilvé záznamy sú uložené vo forme tabuliek, pričom každá tabul ka tvorí osobitný súbor. Tabul ky sa medzi sebou dajú na základe spoločných atribútov prepojit. Tabul ka ako taká obsahuje vzt ahy medzi všetkými atribútmi v nej, preto sa nazýva relačná. Je to vel mi vhodný spôsob uloženia údajov pri dopytovaní sa prostredníctvom jednoduchých jazykov a operácií. Najnovšia generácia GIS-ov využíva objektovo orientovaný prístup uloženia atribútových údajov, ktorý umožňuje spojit takmer akúkol vek logickú databázovú schému a fyzickú implementáciu pre uloženie lokalizačných a atribútových údajov. Model sa môže vyvíjat, menit, modifikovat. Je možné využívat výhody uloženia údajov v rôznych relačných prostrediach (Tuček, 1998). Priestorové vzt ahy k iným objektom Základom priestorových vzt ahov medzi objektami sú topologické vzt ahy. V ponímaní GIS-u sa topologické vzt ahy definujú ako relácie sledovaného objektu k ostatným objektom, resp. ako matematický opis týchto vzt ahov. Z definovania topologických vzt ahov vyplýva, že pri ich definovaní nie je potrebné vediet presnú geometrickú polohu. Všeobecne platí, že kým človek chápe vzt ahy medzi geografickými objektami intuitívne, pre počítačový GIS musia byt tieto vzt ahy definované počítaču zrozumitel ným spôsobom. Prakticky je však nemožné uložit informácie o všetkých priestorových vzt ahoch. Len malá čast vzt ahov je priamo definovaná, ostatné sa vypočítavajú, odvodzujú alebo inak zist ujú, ak sú vôbec zistitel né. Medzi topologické vzt ahy sa zarad ujú: konektivita (spojitost ) orientácia (smer z-do) pril ahlost (susednost ) obsahovanie Časová platnost údajov Z hl adiska časovej platnosti možno údaje o prvkoch geografickej sféry (systému S g ) rozdelit do dvoch skupín. Sú to údaje opisujúce vlastnosti prvku v časovom okamžiku alebo v časovom intervale. Časový údaj ako štvrtá zložka geografických údajov má významnú výpovednú hodnotu. Pretože vzt ahy medzi objektami sa v čase menia, je potrebné vediet čas zberu údajov kvôli zmenám, ktoré mohli nastat v čase 18

22 1.2. POSTUP TVORBY PRÁCE KAPITOLA 1. METODIKA medzi zberom údajov a ich spracovaním. Vo všeobecnosti platí, že faktor času robí GIS komplexnejším, ale aj komplikovanejším. Na druhej strane sú niekedy historické informácie vhodným doplnením databázy z hl adiska poznania a hodnotenia vývinu územia Služby WMS a WFS Web Map Service (WMS) je štandard OpenGIS konzorcia 1 definujúci operácie, ktorých výsledkom je tvorba mapy pre zobrazenie (vizualizáciu informácie) na obrazovke počítača (zvyčajne sa generuje v štandardných bitmapových formátoch ako je PNG a JPG). Služba sa prakticky využíva pri publikácii geografických informácií, ktoré sa dynamicky generujú vo forme obrázkov na strane tzv. WMS servera (servera poskytujúceho služby WMS). Web Feature Service (WFS) je štandard OpenGIS konzorcia, ktorý definuje rozhranie pre požiadavky (dopyty) na geografické objekty prostredníctvom internetu. Praktický význam tejto služby spočíva v možnosti jednoduchej práce s mapovými vrstvami nezávisle od polohy a formátu ich zdroja GPS Global positioning system (GPS) je satelitný navigačný systém pracujúci na určovaní polohy pomocou viac ako 24 satelitov. Pomocou malých (a v súčasnosti už aj finančne dostupných) prijímačov je možné vd aka tejto technológii určit polohu s presnost ou na 2 metre. Pomocou technológie GPS je tak možné relatívne mapovat rôzne javy na zemskom povrchu (určovat ich polohu). Zariadenia GPS zvyčajne majú vstavanú aj funkciu na zaznamenávanie meniacej sa polohy, čo možno využit v mnohých oblastiach. Od roku 2010 by mal začat fungovat alternatívny európsky navigačný systém Galileo. 1.2 Postup tvorby práce Postup tvorby tejto práce by bolo možné rozdelit do niekol kých etáp. 1. Výber vhodných údajov 2. Výber nástroja 1 Open Geospatial konzorcium (OpenGIS konzorcium) je organizácia združujúca inštitúcie verejného a súkromného sektora z oblasti GIS, ktorej ciel om je definovat všeobecne uznávané štandardy na prácu s geografickou informáciou 19

23 1.2. POSTUP TVORBY PRÁCE KAPITOLA 1. METODIKA 3. Lokalizácia nástroja 4. Výber vhodných (metód) a formulácia ciel ov pre modelové úlohy 5. Realizácia ciel ov s výberom vybraného nástroja a dostupných údajov V prvej etape boli zozbierané informácie o vol ne dostupných geografických informačných zdrojoch na internete. Údaje boli rozdelené do prehl adných kategórií. Vrstvy štátov sveta boli doplnené o atribút názvu štátu v slovenskom jazyku (dlhý aj krátky názov) podl a číselníka štatistického úradu (ŠÚ SR). Podobným spôsobom boli rozšírené o slovenské názvy aj vrstvy s názvami oceánov. Druhú etapu tvoril prieskum dostupných nástrojov a ich testovanie (v prípade komerčného softvéru boli vyskúšané trial verzie, ktoré nemali okrem časového obmedzenia a zablokovania niektorých pre jednoduchšie použitie nie nevyhnutných funkcií žiadne iné obmedzenia). Postupne bolo preštudovaných spolu viac ako 663 odkazov na softvér kategórie GIS (z toho 308 položiek z katalógu Google 2, 78 položiek z katalógu Yahoo 3 a 279 položiek z katalógu FreeGIS 4 ). Prieskum bol ukončený , takže akékol vek položky pridané do katalógov po tomto termíne neboli preskúmané 5 ). Po preskúmaní všetkých relevantných skutočností bol ako nástroj pre experiment (kapitola 4) zvolený open source nástroj Quantum GIS. Tretiu etapu tvorila lokalizácia vybraného nástroja (programu Quantum GIS). Bolo preložených viac ako 95 % výrazov (čo činí nie menej ako 1800 samostatných fráz) grafického používatel ského rozhrania a väčšia čast používatel skej príručky 6. Predposledná štvrtá etapa bola obdobím kryštalizácie vhodných metód. Jej výsledkom je rad ucelených postupov demonštrujúcich využitie v práci učitel a geografie (v prípravách na hodinu, ale aj na hodinách samotných) Posledná etapa tvorila praktické overovanie navrhnutých postupov. V tejto etape boli starostlivo preverené a doladené všetky postupy. V tomto období vznikli aj všetky v práci uverejnené obrázky (snímky obrazovky) dokresl ujúce popisované metódy. 2 Geographic_Information_Systems/Software/ 3 Business/Scientific/Geography/Geographic_Information_Systems_ GIS_/Software/ kompletný zoznam všetkých odkazov sa nachádza na DVD prílohe 6 všetky preklady sú súčast ou DVD prílohy 20

24 Kapitola 2 Údaje Údaje sú z pohl adu používatel a najdôležitejšou zložkou GIS (GIS v širšom chápaní). Údaje v rôznych formách vstupujú do systémov GIS, kde sú na základe požiadaviek používatel a d alej analyzované, spracúvané a vyhodnocované. Sú vstupom aj produktom GIS. 2.1 Všeobecná charakteristika Podl a štruktúry údajov v akej je informácia šírená možno rozdelit geografické informácie do nasledujúcich typov: 1. Grafické nesú informáciu v grafickej podobe príkladom tohoto typu sú rôzne rastrové obrázky (TIFF, BMP, JPEG,... ) 2. Databázové informácie sú uložené štrukturovane v databáze (napríklad formát ESRI Shape) 3. Textové najjednoduchší typ informácie sú uložené vo forme textového súboru 4. Tabul kové informácia je uložená v tabul ke (napr. formát XLS tabul kového procesora MS Excel) Podl a formy priestorovej reprezentácie sa údaje delia na: 1. vektorové jednotlivé objekty sú popísané pomocou bodov, línií a polygónov body sú to základné prvky vektorovej reprezentácie údajov s polohou jednoznačne určené súradnicou [x,y] v príslušnom rovinnom mapovom súradnicovom systéme línie tvorí ich množina bodov 21

25 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE polygóny plošné objekty vymedzené uzavretou líniou 2. rastrové základnou stavebnou jednotkou je bunka informáciu reprezentuje pravidelné pole buniek (každá obsahuje vlastnú hodnotu) Mierka (rozlišovacia schopnost ) je vlastnost údajov určujúca stupeň podrobnosti údajov. Zmapovaním geografických informačných zdrojov sa zaoberali aj práce Mičietová Calvo (1995) (informácie o GIS) a Mázorová et al. (2003) (práca rozoberá zdroje informácií hlavne textových a grafických, bez d alšieho spracovania v GIS). 2.2 Vol ne dostupné zdroje údajov Spracovaním a tvorbou geografických informácií sa zaoberá po celom svete vel ké množstvo rôznych štátnych aj neštátnych, akademických, výskumných a vládnych inštitúcií. Zorientovat sa v takom vel kom počte informačných zdrojov je vel mi t ažkou úlohou a nie je ju možné riešit úplne komplexne. Postup hl adania a zostavovania tohoto zoznamu možno charakterizovat ako skôr empirický než systematický, čo však neviedlo ku konfliktu so stanovenými ciel mi vybrat zdroje údajov vhodné a využitel né na hodinách geografie. Údaje boli do jednotlivých častí zadelené tematicky, čo sa javilo ako najprehl adnejšie členenie z hl adiska potrieb vyučovania (z hl adiska učitel a) Všeobecné zdroje Nasledujúce dva zdroje informácií sú kvôli svojmu vel kému rozsahu a všeobecnému zameraniu uvedené zvlášt DCW Digital Chart of the World (DCW) je komplexný súbor mapových vrstiev. Novšia verzia je zostavovaná pod menom VMAP Level 0. Vrstvy sú rozdelené do nasledujúcich skupín: 1. Referenčné údaje Líniová vrstva hranice štátov (libref) Bodová vrstva štáty (libreft) 2. Informácie o listoklade (tileref) 22

26 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE 3. Hranice Polygónová vrstva listoklad (tileref) Bodová vrstva hranice listov (tilereft) Bodová vrstva politické hranice (polbndp) Líniová vrstva pobrežná čiara (coastl) Líniová vrstva hĺbnice (depthl) Líniová vrstva politické hranice (polbndl) Polygónová vrstva moria a oceány (oceansea) Polygónová vrstva administratívne oblasti (polbnda) Bodová vrstva textový popis (bndtxt) 4. Kvalita údajov Líniová vrstva kvalita údajov (dqline) Polygónová vrstva kvalita údajov (dqarea) Bodová vrstva kvalita údajov (dqtxt) 5. Výškopis Bodová vrstva kóty (elevp) Líniová vrstva vrstevnice (contourl) 6. Vodstvo Bodová vrstva nebezpečné miesta (dangerp) Bodová vrstva rôzne bodové prvky (miscp) Líniová vrstva akvadukty/kanály/rokliny/priepuste (aquecanl) Líniová vrstva vodné toky (watrcrsl) Polygónová vrstva vnútrozemské vodné plochy (inwatera) Bodová vrstva textový popis (hydrotxt) 7. Priemysel Bodová vrstva miesta t ažby nerastných surovín (extractp) Bodová vrstva rôzne priemyselné bodové prvky (misindp) Bodová vrstva haldy (storagep) Polygónová vrstva plochy t ažby nerastných surovín (extracta) 23

27 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE Bodová vrstva textový popis (indtxt) 8. Fyzickogeografické prvky Polygónová vrstva povrchové formy reliéfu (grounda) Polygónová vrstva snehové/l adové polia a l adovce (landicea) Polygónová vrstva oblasti s morským l adovcom (seaicea) Bodová vrstva textový popis (phystxt) 9. Obyvatel stvo 10. Doprava Bodová vrstva rôzne bodové prvky, zvlášt sídla (mispopp) Polygónová vrstva zastavané územie (builtupa) Polygónová vrstva rôzne plošné prvky (mispopa) Bodová vrstva textový popis (poptxt) Bodová vrstva letiská (aerofacp) Bodová vrstva bodové prvky železnice (rryardp) Bodová vrstva dopravné zariadenia (transtrc) Líniová vrstva rôzne líniové dopravné prvky (mistranl) Líniová vrstva železnice (railrdl) Líniová vrstva cesty (roadl) Líniová vrstva lanovky a visuté dráhy (traill) Líniová vrstva dopravné zariadenia (transtrl) Bodová vrstva textový popis (transtxt) 11. Inžinierske siete Bodová vrstva bodové prvky inžinierskych sietí (utilp) Líniová vrstva potrubia (pipel) Líniová vrstva elektrické/telefónne/telegrafné vedenia (utill) Líniová vrstva tabul ka kvality údajov vrstvy inžinierskych sietí (dqline) Bodová vrstva textový popis (utiltxt) 12. Vegetácia Polygónová vrstva orná pôda (cropa) 24

28 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE Polygónová vrstva trávnaté plochy (grassa) Polygónová vrstva bažiny/močiare (swampa) Polygónová vrstva lesy (treesa) Polygónová vrstva tundra (tundraa) Údaje sú dostupné na: UNEP Na portáli organizácie UNEP (United Nations Environment Programme 1 ) možno nájst viac ako 450 rôznych vrstiev. Jednotlivé vol ne dostupné vrstvy obsahujú (triedené do kategórií) nasledovné informácie: 1. Litosféra oblasti (body) zemetrasenia (podl a sily, podl a obetí na životoch) 2. Atmosféra znečistenie ovzdušia (rozdelené podl a rôznych látok) potenciálna evapotranspirácia (vyparovanie) 3. Hydrosféra 4. Reliéf 5. Klíma zásoby podzemnej vody (absolútne aj v prepočte na 1 obyvatel a) morské chránené oblasti znovuobnovitel né vodné zdroje digitálny terénny model s rozlíšením 5 min tieňovaný reliéf z GTOPO30 Modis Blue Marble Land Surface priemerné ročné teploty a zrážky 6. Biosféra ohrozené druhy fauny a flóry (osobitne ohrozené vtáctvo, cicavce, rastliny, plazy) 1 Enviromentálny program organizácie spojených národov 25

29 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE zmena lesa biosférické oblasti (rezervácie) vegetačný index ( ) mapa prirodzenej vegetácie chránené oblasti (národné/medzinárodné/oceánske) 7. Politické údaje administratívne hranice štátov účast na medzinárodných dohodách 8. Obyvatel stvo počet obyvatel ov natalita, mortalita, fertilita, prirodzený prírastok štruktúra obyvatel stva (podl a ekonomickej aktivity, podl a veku) hustota obyvatel stva (raster) gramotnost obyvatel stva zásobenie obyvatel stva pitnou vodou (v mestských/vidieckych sídlach) mediánový vek obyvatel stva ukazovatele migrácie nočný pohl ad na osvetlené sídla sveta l udské osídlenie počet obyvatel ov žijúcich do 100 km od pobrežia počet obyvatel ov žijúcich v suchých oblastiach obyvatel stvo v hlavných mestách obyvatel stvo žijúce v mestských aglomeráciách pomer gramotných žien a mužov (vo veku 15-24) počet utečencov podl a krajiny pôvodu 9. Hospodárstvo hrubý domáci produkt (absolútne, aj na obyvatel a) zadĺženost štátov rôzne d alšie ukazovatele hospodárskej vyspelosti zahraničný obchod štátov inflácia, index spotrebitel ských cien 26

30 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE rozdelenie elektrickej energie podl a typu elektrárne (jadrové, vodné, tepelné) vládne príjmy a výdavky (absolútne aj v prepočte na obyvatel a) pridaná hodnota výroby výdavky na obranu počet jadrových reaktorov (rozostavaných/v prevádzke) podiel obyvatel stva s príjmom menším ako 1 $ (2 $) na deň 10. Pol nohospodárstvo, lesné hospodárstvo a rybolov 11. Doprava rozloha a podiel pol nohospodárskej pôdy (absolútny aj v prepočte na 1 obyvatel a) využitie zeme (podiel pol nohospodárskej, ornej, lesnej pôdy, lúk a pasienkov a nepol nohospodárskej pôdy) využitie zeme raster s rozlíšením 1 km produkcia pol nohospodárstva (produkcia obilnín, produkcia ryže, hektárová výnosnost ) podiel a produkcia rastlinnej a živočíšnej výroby na celkovej pol nohospodárskej výrobe rybolov (rôzne ukazovatele) množstvo využívanej odsol ovanej vody zavlažované plochy produkcia mäsa (absolútna aj v prepočte na obyvatel a) mangrovove pralesy (rozsah) rozloha premeneného prírodného lesa najviac pestovaná obilnina spotreba pesticídov (podl a druhu) ryža (produkcia/úroda/výnosy) počet prepravených pasažierov a počet nalietaných kilometrov v leteckej doprave (medzištátne/vnútroštátne) počet prepravených pasažierov a počet najazdených kilometrov v železničnej doprave počet počítačov (serverov) na 1000 obyvatel ov počet používatel ov internetu 27

31 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE počet účastníkov mobilných sietí počet používaných automobilov (absolútny/v prepočte na obyvatel a; priemerný počet pasažierov v jednom automobile) počet osobných počítačov na 1000 obyvatel ov počet obyvatel ov s domácnost ou pripojenou k verejnému vodovodu (kanalizácii) 12. Cestovný ruch 13. Rôzne medzinárodný turizmus (príchody, odchody) živelné katastrofy počty obetí (zemetrasenia, sopky, nálety hmyzu, suchá, povodne, extrémne teploty, zosuvy, živelné pohromy spolu) znečistenie (podl a druhu, podl a zdroja) dĺžka pobrežia Údaje z UNEP sú dostupné na: Fyzicko-geografické vrstvy Satellite Geodesy obsahuje spracované údaje digitálneho terénneho modelu (DTM) celého sveta (údaje spracované z NASA Shuttle Radar Topography Mission SRTM) Dostupné na: html CGIAR (Consultative Group on International Agricultural Research) obsahuje DTM v 90 m rozlíšení vytvorený na základe SRTM Dostupné na: Worldclim obsahuje rôzne rastre klimatických charakteristík celého sveta (teploty, zrážky) vypočítané na základe údajov z meteorologických meraní za ostatných 50 rokov na celom svete Dostupné na: Miesta živelných pohrôm obsahuje údaje z amerického Inštitútu pre výskum nebezpečných oblastí a analýz rizika (pracovisko Kolumbijskej univerzity); údaje obsahujú miesta výskytu povodní, sucha, zemetrasení, zosuvov, aktívnej vulkanickej činnosti a iné Dostupné na: hotspots/coredata.html 28

32 2.2. VOL NE DOSTUPNÉ ZDROJE ÚDAJOV KAPITOLA 2. ÚDAJE Zdroje nerastných surovín údaje o miestach t ažby nerastných surovín (vo formáte ESRI shape) Dostupné na: Humánnogeografické (socioekonomické) vrstvy Demografické údaje pre geopriestorové analýzy obsahuje vrstvu vo formáte ESRI shape obsahujúcu demografické údaje získané zo zdrojov World Bank, archívu OSN a UNICEF Dostupné na: html FAO Geonetwork vrstvy tabul kové údaje z oblasti výživy a pol nohospodárstva Dostupné na: Dial kový prieskum Zeme Satelitné snímky z družice LANDSAT rastrové vrstvy vo formáte MrSID obsahujúce družicové snímky celého sveta v rozlíšení použitel nom aj pre menšie územia Dostupné na Slovenské informačné zdroje Slovenská agentúra životného prostredia na svojej stránke ponúka online prístup k vrstvám z Atlasu krajiny SR Dostupné na: Úrad geodézie, kartografie a katastra SR obsahuje rastrové topografické mapy vo forme prístupné cez webový prehliadač (WMS) Dostupné na: Ďalšie informačné zdroje Ďalšie informačné zdroje s popisom sa nachádzajú na DVD prílohe. 29

33 Kapitola 3 Nástroje Kapitola sa zaoberá popisom vlastností vybraných softvérových aplikácií GIS. V prvej časti sú všeobecne rozobraté niektoré základné vlastnosti GIS softvéru akými sú používaná platforma operačného systému, funkcionalita, ovládanie (používatel ské rozhranie) a licenčné podmienky. 3.1 Všeobecná charakteristika Operačný systém (platforma) Dnešné softvérové aplikácie vyžadujú na svoj chod programové vybavenie, ktoré zabezpečí jeho komunikáciu s hardvérom potrebujú operačný systém. V súčasnosti (2006) najviac používanými operačnými systémami v osobných počítačoch sú: Microsoft Windows (98, Me, XP, Vista) OS X GNU/Linux Programy (z oblasti GIS) bežiace na jednotlivých operačných systémoch sú zastúpené primerane k podielu daného operačného systému na trhu (na presné určenie ich podielu na trhu neexistuje žiadna spol ahlivá metodika). V oblasti GIS výrazne dominujú aplikácie pre operačné systémy MS Windows, početnost ou na druhom mieste sa nachádzajú aplikácie určené pre systémy typu UNIX (medzi ktoré patrí napríklad aj GNU/Linux). Ked že na slovenských školách sú podl a prieskumu spoločnosti EEA 1 z roku 2005 výlučne stolové počítače vybavené operačným systémom Windows možno ako hlavnú požiadavku pre širšie uplatnenie stanovit možnost fungovania GIS pod týtmo operačným systémom

34 3.1. VŠEOBECNÁ CHARAKTERISTIKA KAPITOLA 3. NÁSTROJE Obr. 3.1: Softvérové licencie Dostupnost a licenčné podmienky Dostupnost softvéru (programového vybavenia) je určená do vel kej miery licenčnými podmienkami používania jednotlivých programov. Práve tie určujú za akých okolností je možné daný produkt používat, môžu obmedzovat nakladanie s finálnym produktom, alebo stanovit počet používatel ov, prípadne počítačov, na ktorých smie byt program nainštalovaný. Nemenej dôležitou licenčnou podmienkou je aj určenie výšky licenčného poplatku. Opisovat v tejto práci využitie softvéru, ktorého získanie pre školy vzhl adom na jeho licenčné podmienky (cenu) nemožno považovat za reálne, by sa minulo ciel om práce. Preto sa pri výbere softvéru prihliadalo aj na jeho licencovanie. Základná schéma rozdelenia softvéru do kategórií podl a licenčných podmienok je zachytená na obrázku Na najvyššej úrovni možno rozdelit softvér na slobodný a proprietárny Slobodný softvér (Open Source) Slobodný softvér je softvér, ktorý môže každý používat, kopírovat a šírit, v rovnakej alebo zmenenej podobe, za poplatok alebo zadarmo. To v prvom rade znamená, že musí byt dostupný zdrojový kód. Pokial k programu zdrojový kód dostupný nie je, nemožno ho označit ako slobodný softvér. Slobodný softvér sa niekedy označuje aj ako Open Source. Niekedy sa pojmom slobodný softvér nesprávne označuje akýkol vek (aj proprietárny) program, ktorý je možné získat zadarmo. Pojem slobodný 2 podl a Chao-Kuei In. 31

35 3.1. VŠEOBECNÁ CHARAKTERISTIKA KAPITOLA 3. NÁSTROJE softvér sa však prvotne viaže k slobode a slobodnému používaniu, nie k cene. Slobodný softvér možno podl a d alších licenčných podmienok rozdelit na softvér typu public domain, copyleftovaný softvér a necopyleftovaný softvér. Softvér typu Public domain je softvér bez vymedzenia práv na jeho používanie. Nie je nijak právne chránený, teda neexistujú žiadne obmedzenia pri jeho využívaní. Je to zvláštny prípad necopyleftovaného slobodného softvéru, čo znamená, že niektoré od neho odvodené modifikácie už nemusia byt slobodné. Softvér s copyleftom je slobodný softvér, ktorý je možné bez d alších obmedzení šírit a modifikovat. Jeho licencia však zakazuje pri jeho d alšom šírení a modifikáciách pridávat d alšie licenčné obmedzenia, čo znamená, že aj programy vytvorené na jeho základe musia byt slobodným softvérom (copyleft je súbor licenčných podmienok, požadujúcich zachovanie súčasných licenčných podmienok aj pri d alšom šírení a tiež v programoch od neho odvodených). Medzi licencie spadajúce do tejto kategórie patrí aj známa GNU GPL licencia, pod ktorou sú šírené mnohé distribúcie dnes už celkom populárneho operačného systému GNU/Linux. Ďalšími licenciami sú GNU LGP, BSD License a rôzne d alšie 3. Slobodný softvér bez copyleftu je licenčne nechránený softvér, ktorý možno d alej šírit a menit, a tiež je možné pridávat (pri šírení alebo modifikácii) k licencii d alšie obmedzenia. Prakticky to znamená, že niektoré od neho odvodené programy už nemusia byt slobodné. Čiastočne slobodný softvér je softvér, ktorý možno šírit a individuálne využívat, kopírovat a šírit a pozmeňovat len pre neziskové účely (nekomerčné aktivity) Proprietárny softvér Proprietárny softvér je softvér, ktorý nemožno slobodne využívat. Jeho pozmeňovanie a šírenie sú zakázané, prípadne je na to potrebný špeciálny súhlas. Väčšinou je jeho používanie obmedzené zaplatením licenčného poplatku alebo obmedzeniami funkcionality prípadne doby jeho používania. Termín freeware nie je jednoznačne definovaný. Zvyčajne sa ním rozumejú programy, ktoré je možné zadarmo šírit a používat, ale nie je možné ich pozmeňovat (nie sú vol ne dostupné zdrojové kódy). Niekedy sa označujú tiež ako vol ne šíritel né programy. Shareware je softvér s povolením rozširovania kópií, avšak každý, kto sa rozhodne ho trvalo používat, je povinný zaplatit licenčný poplatok. 3 Vyčerpávajúci prehl ad tejto problematiky s d alšími podrobnost ami možno nájst na 32

36 3.2. POPIS VYBRANÝCH GIS PRODUKTOV KAPITOLA 3. NÁSTROJE Komerčný softvér je softvér vyvíjaný za účelom zisku. Pojmy komerčný a proprietárny neznamenajú to isté. Väčšina komerčného softvéru je proprietárna, ale existuje aj komerčný slobodný softvér. A samozrejme existuje i nekomerčný proprietárny softvér. V d alšom texte sa však bude (kvôli zjednodušeniu) pod pojmom komerčný softvér rozumiet výhradne softvér proprietárny, ktorého nadobudnutie je spojené so zaplatením licenčného poplatku za jeho používanie. Väčšie spoločnosti zaoberajúce sa vývojom softvéru majú zvyčajne aj svoj akademický program zahŕňajúci špeciálne zvýhodnené licenčné podmienky pre školy a študentov (tými sú hlavne nižšie poplatky, v niektorých prípadoch aj poskytnutie svojich produktov alebo ich modifikácií zdarma) Funkcionalita Z hl adiska funkcionality je v dnešnej dobe nejednotnosti používaných formátov dôležité, aby softvér zabezpečoval čo najväčšiu mieru interoperatibility údajov (obojsmernej prenositel nosti). Ďalším dôležitým prvkom je možnost práce (tvorby a úpravy) s tematickými mapami, ktoré môžu byt najbežnejšou formou využitia na vyučovaní. Perspektívne by mal moderný GIS vediet interpretovat aj služby pre identifikáciu a vizualizáciu geografickej informácie definové OpenGIS konzorciom. Význam mapových služieb bude pravdepodobne rást a stane sa jednou zo štandardných foriem získavania geografických informácií Jednoduchost ovládania Jednoduchost ovládania softvéru je základnou podmienkou pre jeho plnohodnotné použitie. Program by mal mat intuitívne ovládanie, prehl adné rozmiestnenie ovládacích prvkov a možnost poskytnutia doplňujúcej informácie ku každému použitému dialógu (funkciu Pomocník). Väčšina dnešných GIS tieto požiadavky spĺňa. 3.2 Popis vybraných GIS produktov ESRI ArcGIS (ArcView 9) Popis funkcionality: ArcView umožňuje interaktívnu tvorbu máp s možnost ou definície mapy na základe vrstiev, vektorových vrstiev, rastrových vrstiev, vrstiev katalógov rastrov, vrstiev popisu reliéfu a povrchu a vrstvy webových služeb. Obsahuje tiež prostriedky na tvorbu tematických máp s možnost ou doplnenia popisov objektov. Medzi d alšie volitel né prvky, 33

37 3.2. POPIS VYBRANÝCH GIS PRODUKTOV KAPITOLA 3. NÁSTROJE ktoré poskytuje, patrí rozličná grafika, text, legendy, grafické mierky a d alšie. ArcView umožňuje aj tlač mapy vo vel kých formátoch. Z databázových funkcií obsahuje možnost tvorby databázových dopytov a geokódovanie adries, identifikáciu objektov, možnost spájania a prepájania atribútových tabuliek, tvorbu grafov a správ. Priamo podporuje formáty ESRI shapefile, CAD, dbase, rastrové súbory, databázy Microsoft Access a prostredníctvom ArcSDE aj databázy Oracle, SQL Server a DB2. Popis ovládania: Ovládanie ArcView je zložitejšie, vzhl adom na vel ký počet ovládacích prvkov, ktoré ponúka. Po krátkej praxi je však vel mi užitočným pomocníkom pri tvorbe takmer akejkol vek mapy. Licencie: komerčná, vo verzii ArcExplorer (určenej pre vyučovanie) aj vol ne stiahnutel ný Lokalizácia do slovenčiny: (do češtiny) Adresa: MapInfo Proffesional 8.0 Popis funkcionality Dokáže pracovat s údajmi v databáze dostupnej cez ODBC (Oracle, MS SQL Server, IBM DB2, Sybase a d alšie). Číta formáty Microsoft Excel, Access, dbase, ASCII, *.CSV nebo ESRI Shapefile *.SHP. Tvorba tematických máp jednoduchá zmena zobrazení regiónov, línií alebo bodov. Podporuje dopyty SQL rozšírené o priestorovú zložku. Na editáciu obsahuje širokú paletu editačných nástrojov na kreslenie a upravovanie objektov (zlúčenie, rozloženie, rotácia, vyhladenie). Mapinfo pracuje s údajmi rozdelenými po vrstvách. Dokáže zobrazovat aj rôzne grafy, 3-D pohl ady má podporu prizmatického mapovania. Obsahuje aj nástroje na tvorbu a úpravu štruktúry tabuliek: Je prepojitel ný s množstvom d alších aplikácií ako sú MS Word, MS Excel alebo MS PowerPoint, do ktorých je možné presúvat objekty (mapy) jednoduchou metódou Drag and drop. Program dokáže zobrazovat údaje zo zariadení GPS. Konečnú mapu je možné exportovat do rôznych grafických formátov (*.JPG, *.TIFF, *.GIF, a d alších). Program obsahuje aj nástroj pre geokódovanie (pripájanie súradníc k databázovým záznamom). Súčast ou programu je aj konvertor určený na prevod medzi formátom MapInfo a dalšími GIS/CAD formátmi (AutoCAD, ESRI, Intergraph alebo Microstation). K d alším funkciám patrí zmena zobrazenia, vzhl adu, tvorba popisov, kartografická legenda a iné. 34

38 3.2. POPIS VYBRANÝCH GIS PRODUKTOV KAPITOLA 3. NÁSTROJE Popis ovládania: Ovládaním a celkovou architektúrou používatel ského rozhrania sa program podobá aplikáciam z balíka MS Office. Metóda drag&drop a vyjadrenie funkcií prehl adne usporiadanými ikonami dovol ujú aj neskúsenému používatel ovi rýchlo sa zorientovat v novom prostredí. Licencie: komerčná Lokalizácia do slovenčiny: čeština Adresa: Maptitude Popis funkcionality: Priamo dokáže pracovat s formátmi ESRI Shape, l ubovol ným databázovým zdrojom dostupným cez ODBC rozhranie (napríklad MS Access, Btrieve, DB2, INFORMIX, INGRES, Interbase, NetWare, SQLBase, SQL Server, Sybase), textovými a binárnymi tabul kami údajov, súbormi MapInfo TAB, rastrovými súbormi SPOTView, TIFF, GeoTIFF, Orthophoto, ECW, JPEG/World, MrSID, databázovými formátmi Oracle Spatial a dbase/foxpro/x-base, d alej dokáže importovat a exportovat údaje z formátov ARC/INFO, Defense Mapping VPF & ITD, Intergraph DGN, ArcView Digital Line Graph, MapInfo MIF/MID, Atlas GIS, ETAK MapBase, Ordnance Survey NTF, AutoCAD DXF, Excel, TIGER/Line. Zabudovaná podpora je aj pre formáty Enhanced Metafile, PNG, JPEG, a Windows Bitmap (BMP). Maptitude obsahuje bohatú sadu nástrojov na tematické mapovanie vrátane možnosti tvorby kartodiagramov a prizmového 3-D zobrazenia. Program umožňuje vytvárat databázové (aj priestorové) dopyty a obsahuje aj nástroj na tvorbu mapových výstupov. Vel mi pôsobivé vizualizácie (grafické výstupy) možno dosiahnut s nástrojom na analýzu povrchov (3-D pohl ady). Popis ovládania: Ovládanie je jednoduché, podobá sa ovládaniu bežných aplikácií pre MS Windows. Licencie: komerčná Lokalizácia do slovenčiny: nie je Adresa: 35

39 3.2. POPIS VYBRANÝCH GIS PRODUKTOV KAPITOLA 3. NÁSTROJE Kristína GIS Popis funkcionality: Kristína môže zobrazit vektorové i rastrové dáta. Podporovaný vektorový formát je: ESRI shapefile -.shp. Podporované formáty rastrových dát: tiff; jpeg; Windows Bitmap (bmp). Tieto vektorové a rastrové údaje je možné organizovat v katalógu priestorových dátových zdrojov (dbf). Popis ovládania: Vel mi jednoduché a prehl adné používatel ské rozhranie dovol ujúce naplno využit všetky funkcie aplikácie. Licencie: Shareware Lokalizácia do slovenčiny: áno Adresa: GRASS Popis funkcionality: GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) rastrovo-vektorový GIS, systém na spracovanie snímkov DPZ a systém na tvorbu grafických výstupov. GRASS obsahuje viac než 350 programov a nástrojov na generovanie máp, ich vizualizáciu, spracovanie údajov v rastrovej, vektorovej reprezentácii a 3-D povrchov, spracovanie multispektrálnych družicových snímok a tvorbu, spravovanie a ukladanie priestorových údajov. Popis ovládania: Ovládanie systému GRASS je pre menej skúseného používatel a dost neobvyklé a bez podrobnejšieho naštudovania manuálu a príslušnej literatúry je práca v tomto systéme vel mi zložitá. Najrýchlešie možno GRASS ovládat priamo z príkazového riadka, čo je v dobe moderných grafických používatel ských rozhraní z hl adiska bežného používatel a vel mi neobvyklý spôsob. Licencie: Open Source (GNU/GPL) Lokalizácia do slovenčiny: (čeština) Adresa: 36

40 3.2. POPIS VYBRANÝCH GIS PRODUKTOV KAPITOLA 3. NÁSTROJE Quantum GIS Popis funkcionality: Quantum GIS obsahuje podporu pre priestorovo viazané tabul ky PostGIS, súbory ESRI shape, ArcInfo coverages, Mapinfo, a d alšie formáty podporované knižnicou OGR. Dokáže pracovat aj s väčšinou bežne používaných rastrových súborov. K d alším funkciám patria: identifikácia objektov, zobrazovanie tabul ky atribútov, možnost výberu objektov, GRASS nástroj na digitalizáciu a popisy objektov. Pomocou zabudovaného nástroja Mapový skladatel je možno vytvárat mapové výstupy vysokej kartografickej úrovne. Podporuje aj zobrazovanie vrstiev mapových služieb WMS. Popis ovládania: Vid príklady v kapitole 4 Licencie Open Source (GNU/GPL) Lokalizácia do slovenčiny: áno Adresa: Ďalšie nástroje Popis niektorých d alších nástrojov GIS sa nachádza na DVD prílohe (v adresári Clanky). 37

41 Kapitola 4 Experiment Obsahom tejto kapitoly je názorná demonštrácia využitia GIS pri vyučovaní na stredných (prípadne základných) školách s podrobným popisom. Štruktúru tejto kapitoly graficky znázorňuje obr Kapitola je členená na tri časti v prvej (všeobecnej časti) sú popísané možnosti, ako môže učitel využit prostriedky GIS na bežných vyučovacích hodinách, prípadne pri ich príprave. Druhá čast je venovaná využitiu GIS pri vyučovaní niektorých vybraných tém (Zemský povrch a mapa; Dynamika obyvatel stva; načrtnutie d alších vhodných tém). Táto čast je spracovaná vo forme príprav na vyučovaciu hodinu doplnených teoretickým rozborom daných hodín. Posledná čast dáva námet na školský projekt s využitím GIS, ktorý možno realizovat formou projektového vyučovania. Jednotlivé časti a príklady na seba vzájomne nadväzujú. Sú usporiadané vzostupne podl a náročnosti od riešenia jednoduchších úloh k zložitejším, vedú postupne od používania jednoduchých metód k náročnejším, dômyselnejším postupom. Už raz opísané operácie sú v d alšom texte uvádzané bez detailnejšieho popisu. Použité metódy sú v schéme uvedené v jej pravej časti s modrým pozadím. 4.1 Všeobecné využitie Nástenná mapa Pri výučbe geografie patrí mapa už tradične k základným učebným pomôckam. Možno ňou zobrazovat javy a objekty reálneho sveta, ktorých grafické vyjadrenie na mape by len t ažko mohol nahradit ich čisto slovný popis. Vd aka mape sa žiaci učia chápat vertikálne priestorové väzby medzi jednotlivými komponentami krajinnej sféry a uvedomovat si previazanost mnohých ich vlastností s geografickou polohou. Práve pre svoju dobrú názornost sa mapa stala neoddelitel nou súčast ou vyučovacieho 38

42 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.1: Schéma experimentu 39

43 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT procesu. Mapy sa v školách používajú hlavne v dvoch základných formách vo forme školských atlasov (t. j. knižná podoba súboru máp) a vo forme nástenných máp. Kým atlasy slúžia hlavne na individuálne rozvíjanie žiackych zručností pri vyhl adávaní geografických informácií, nástenná mapa je často hlavnou pomôckou pri výklade učiva, skúšaní, či spoločnom precvičovaní a opakovaní učiva. V tejto úlohe ju školské atlasy len sotva môžu nahradit. Zatial čo úroveň vybavenia atlasmi je celkom dobrá (zväčša sú vo vlastníctve žiakov), stav vybavenia škôl nástennými mapami je už menej priaznivý. V mnohých prípadoch už tieto mapy neuspokojujú súčasné potreby a tak sa stáva, že sa používajú zastaralé a nevhodné mapy, v horšom prípade sa učitel rozhodne nepoužit nástennú mapu vôbec. Prirodzene sa tak vynára otázka, či je možné kvalitne odučit hodinu bez vhodných nástenných máp, resp. či jestvuje v dnešnej dobe technológia, ktorá by bola schopná nahradit staré nástenné mapy a pritom zachovat všetky ich prednosti t. j. jednoduchú manipuláciu, názornost a možnost prezentácie aj pred mnohopočetnou triedou. Súčasný búrlivý rozvoj informačných technológií a jeho vplyv aj na oblast geografie a didaktiky geografie dáva na nastolenú otázku aspoň čiastočnú odpoved. Kedysi prácne postupy na získanie obrazov máp sú už vd aka počítačovej technike minulost ou. Tvorba a vizualizácia (zobrazenie) máp z pripravených podkladov patrí k hlavným úlohám pre geografické informačné systémy. S vhodným súborom mapových údajov možno rýchlo a l ahko vyobrazit potrebnú mapu alebo mapový výrez. Ten je možné premietnut pomocou dataprojektora pri výklade (skúšaní) učiva priamo žiakom v triede. Nasledujúca čast podrobne popisuje, ako vyobrazit mapu zostavenú z vybraných údajov pomocou vybraného GIS nástroja a zvlášt poukazuje na niektoré výhody takéhoto spôsobu prezentácie máp. Ako nástroj GIS je použitý program Quantum GIS (jeho bližší popis je uvedený v kapitole 3), hoci opísané postupy by viedli k rovnakému výsledku aj pri iných GIS nástrojoch (podrobnejšie sa nimi zaoberá kapitola 3). Základ mapových údajov tvoria rastrové a vektorové vrstvy získané zo zdrojov údajov uvedených v kapitole Fyzickogeografická mapa sveta Ciel : Ukázat, ako možno zostavit a používat jednoduchú všeobecnozemepisnú mapu sveta. Metódy: navigácia na mape, základná práca s vrstvami 40

44 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) rastrová vrstva reliéfu sveta Srtm30plus-world_pctshade.tiff 1 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Relief) vektorová vrstva hraníc štátov Európy a Severnej Ázie LIBREF.shp 2 (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/Europa_S_Azia/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva hraníc štátov Severnej Ameriky LIBREF.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/S_Amerika/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva hraníc štátov Južnej Ameriky a Afriky LIBREF.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Amerika_Afrika/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva hraníc štátov Južnej Ázie, Austrálie a Oceánie LIBREF.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Azia_Australia/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva siete rovnobežiek a poludníkov s rozostupom 30 siet_30x30.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Rozne) Postup: Spustíme program Quantum GIS. Z menu Vrstva vyberieme položku Pridat rastrovú vrstvu a vyhl adáme 3 a pridáme do mapy rastrovú vrstvu srtm30plus-world_pctshade.tif (možno použit aj priamo ikonu z nástrojovej lišty). Táto vrstva obsahuje tieňovaný reliéf sveta. Bude tvorit základ pre našu fyzicko-geografickú mapu sveta. Do mapy d alej pridáme vektorovú vrstvu LIBREF.shp obsahujúcu hranice jednotlivých štátov Európy a severnej Ázie 4. Na pridanie vektorových vrstiev do mapy vyberieme položku Pridat vektorovú vrstvu z menu Vrstva, alebo klikneme na ikonku. Obdobným spôsobom pridáme aj 1 zdroj: 2 zdroj vrstiev z adresára v0map: dodatočne skonvertované do formátu ESRI Shape 3 na DVD prílohe v adresári Udaje/Relief 4 na DVD prílohe v adresári Udaje/ v0map/europa S Azia/01 Referencne udaje 41

45 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT d alšie vektorové vrstvy s hranicami štátov Južnej Ázie a Austrálie, Severnej Ameriky a Južnej Ameriky a Afriky 5. Kvôli lepšej orientácii ešte pridáme vektorovú vrstvu siet 30x30.shp 6, obsahujúcu siet rovnobežiek a poludníkov s rozostupom 30 stupňov. Geografické informačné systémy pracujú s údajmi rozdelenými po vrstvách. Každá vrstva obsahuje inú skupinu prvkov (napr. reliéf, hranice, mestá). Práve táto vlastnost je vel mi užitočná pri tvorbe mapy, ktorú možno poskladat z vrstiev najlepšie zodpovedajúcim našim požiadavkám. Vrstvy sú do mapy vykresl ované v takom poradí, v akom sa nachádzajú v mapovej legende. To znamená, že vyššie položená vrstva bude vždy vykreslená nad nižšie položenou vrstvou. Polohu vrstvy možno zmenit kliknutím na jej názov v okne Legenda a jej presunutím vyššie alebo nižšie. Ďalším krokom bude úprava vzhl adu jednotlivých vrstiev. Kliknutím (dvojklikom) na meno vrstvy v legende sa otvorí okno (obr. 4.2), v ktorom možno nastavit vzhl ad vrstvy (jej farbu, hrúbku obrysu, vzorku výplne a d alšie). Obr. 4.2: Nastavenia vzhl adu vektorovej vrstvy 5 na DVD prílohe v adresári Udaje/ v0map/ podl a regiónov, vždy v podadresári 01 Referencne udaje 6 na DVD prílohe v adresári Udaje/Rozne 42

46 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Klikneme na vrstvu hranice Európy a nastavíme jej červenú farbu. Rovnakým spôsobom nastavíme aj vzhl ad ostatných vrstiev hraníc (vyberieme červenú farbu). Vrstve siet 30x30.shp priradíme tmavomodrú farbu. Aby sa nám uchoval vzhl ad takto poskladanej mapy aj do budúcnosti, uložíme ju. V menu Súbor vyberieme položku Uložit, alebo použijeme ikonku. V dialógovom okne zadáme meno súboru (napr. svet_fg) a klikneme na tlačidlo Uložit. Treba však poznamenat, že do súboru projektu sa ukladá len nastavenie jednotlivých vrstiev, ich vzhl ad a poloha, ale nie samotné vrstvy. Preto pokial chceme našu mapu preniest na iný počítač, kde sme ju chceli d alej upravovat, je potrebné preniest okrem súboru projektu aj súbory s vrstvami, ktoré sú v ňom použité. Vel kou výhodou mapy v elektronickej podobe je možnost rýchlej zmeny pohl adu. To znamená, že si môžeme priblížit l ubovol nú čast mapy kliknutím na ikonu a so stlačeným l avým tlačidlom myši vybrat záujmové územie. Mapový pohl ad sa následne zmení tak, aby zodpovedal vybranému územiu. Ikonkou možno naopak, mapový pohl ad rozšírit (vzdialit sa na mape). Dynamický spôsob zmeny mierky pomocou vyššie opísaných tlačidiel nám umožňuje vel mi rýchlo zamerat mapový pohl ad na detaily, ktoré by na celkovej mape nebolo vidno (na mape reliéfu sú to napríklad zaujímavé reliéfne útvary priekopové prepadliny, horské chrbty a pod.). Pri skutočnej papierovej mape by sme na podobnú ilustráciu detailov potrebovali niekol ko nástenných máp rôznej mierky. Ďalším vel mi užitočným navigačným prvkom je okno Prehl ad mapy nachádzajúce sa v l avom dolnom rohu pod oknom Legenda. V ňom je zobrazovaná poloha aktuálneho mapového pohl adu vzhl adom k zvyšku mapy. Do mapového prehl adu možno pridat l ubovol nú vrstvu, najrozumnejšie je však pridat sem takú vrstvu, na ktorej sa možno dobre zorientovat. V našom prípade to bude vrstva s reliéfom. V okne Legenda označíme vrstvu s reliéfom srtm30plus-world_pctshade a z menu Vrstva vyberieme položku Do Prehl adu alebo použijeme priamo z lišty ikonku. Výsledok vidíme na obr Červený obdĺžnik ukazuje aktuálnu polohu mapového pohl adu. Menit pohl ad (mierku) mapy len pomocou nástrojov Priblížit a Oddialit nie je vždy najpraktickejšie (zvlášt ak potrebujeme zmenit pohl ad priamo na hodine pri výklade učiva). Práve pri častom obmieňaní tých istých pohl adov môžu dobre poslúžit geopriestorové záložky. Tie slúžia na uloženie jednotlivých pohl adov a poskytujú možnost rýchleho prepínania medzi nimi. 43

47 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.3: Tvorba Fyzicko-geografickej mapy v programe Quantum GIS V našej mape si môžeme napríklad vytvorit záložky pohl adov na jednotlivé kontinenty (svetadiely). Pomocou nástrojov Priblížit (ikonka ) a Posunút (ikonka ) najskôr nastavíme pohl ad tak, aby sa v ňom nachádzala celá Európa (tak ako na obr. 4.3). Teraz aktuálny pohl ad uložíme (tzn. vytvoríme novú geopriestorovú záložku). Z menu Pohl ad vyberieme položku Nová geopriestorová záložka alebo použijeme priamo z lišty ikonu a vložíme názov (v našom prípade Európa ). Podobným spôsobom vytvoríme aj záložku pre Áziu (pohl ad zmeníme tak, aby sa v mapovom pohl ade nachádzala celá Ázia), Afriku, Severnú Ameriku, Južnú Ameriku a Austráliu. Aby sme vyskúšali ako novovytvorené geopriestorové záložky fungujú, zmeníme teraz mapový pohl ad tak, aby bolo vidno celú mapu (z menu Pohl ad vyberieme položku Celá mapa alebo použijeme z nástrojovej lišty ikonku ). Rýchlu zmenu pohl adu na niektorý zo svetadielov môžeme dosiahnut kliknutím na príslušnú záložku v okne Geopriestorové záložky (obr. 4.4). Okno s geopriestorovými záložkami možno vyvolat stla- 44

48 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT čením klávesy B, alebo vybratím položky Ukázat záložky z menu Pohl ad, alebo kliknutím na ikonku. Obr. 4.4: Geopriestorové záložky v programe Quantum GIS Podobným spôsobom si možno vytvorit záložky napríklad aj pre zaujímavé reliéfne celky, na ktoré chceme zamerat pozornost žiakov. Pri výklade učiva potom môžeme vel mi rýchlo zvolit vhodný (dopredu pripravený) mapový pohl ad. Fyzickogeografická mapa, ktorú sme poskladali v programe Quantum GIS spolu s geopriestorovými záložkami, môže napomôct pri výučbe mnohých tematických celkov stredoškolskej geografie. Ako príklad možno uviest premietnutie mapového pohl adu zameraného na Himalájsku horskú sústavu. Ten, doplnený výkladom o jej vzniku, môže byt pre žiakov vd aka vizuálne pútavej štruktúre, vel mi užitočným motivačným prvkom Klimatické mapy sveta Ciel : Ukázat, ako možno zostavit a používat mapu klimatických charakteristík so zobrazovaním hraníc štátov v závislosti od mierky mapy. Metódy: práca s nastaveniami vrstvy Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) rastrová vrstva reliéfu sveta Srtm30plus-world_pctshade.tiff 7 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Relief) 7 zdroj: 45

49 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT rastrová vrstva priemerných ročných teplôt v desatinách stupňa Celzia bio1.bil 8 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Klima) rastrová vrstva priemerných ročných zrážok v mm bio12.bil (na DVD prílohe v adresári Udaje/Klima) rastrová vrstva ročnej amplitúdy priemerných mesačných teplôt v desatinách stupňa Celzia bio7.bil (na DVD prílohe v adresári Udaje/Klima) vektorová vrstva hraníc štátov Európy a Severnej Ázie LIBREF.shp 9 (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/Europa_S_Azia/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva hraníc štátov Severnej Ameriky LIBREF.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/S_Amerika/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva hraníc štátov Južnej Ameriky a Afriky LIBREF.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Amerika_Afrika/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva hraníc štátov Južnej Ázie, Austrálie a Oceánie LIBREF.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Azia_Australia/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva siete rovnobežiek a poludníkov s rozostupom 30 siet_30x30.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Rozne) Postup: Spustíme program Quantum GIS. Do mapy pridáme rastrovú vrstvu bio1.bil obsahujúcu priemerné ročné teploty v desatinách stupňa Celzia. Jednokanálové rastrové vrstvy sa v programe Quantum GIS zobrazujú predvolene v odtieňoch šedej. Pre lepšiu názornost teraz zmeníme farebnú škálu. Klikneme na vrstvu, otvoria sa vlastnosti rastrovej vrstvy (obr. 4.5). V rozbal ovacom menu Farebná škála nastavíme položku Nepravé farby. Po kliknutí na tlačidlo OK sa vrstva premietne do mapy v nepravých farbách. Do mapy d alej pridáme, podobne ako pri tvorbe fyzicko-geografickej mapy, vektorové vrstvy zobrazujúce hranice štátov POLBNDL.shp 10 a vrstvu so zemepisnou siet ou siet_30x30.shp zdroj vrstiev z adresára Klima: 9 zdroj vrstiev z adresára v0map: dodatočne skonvertované do formátu ESRI Shape 10 na DVD prílohe v adresári Udaje/ v0map/ podl a regiónov, vždy v podadresári 01 Referencne udaje 11 na DVD prílohe v adresári Udaje/Rozne 46

50 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.5: Nastavenia zobrazovania rastrovej vrstvy Hranice štátov sú pri mapách (pohl adoch) väčšej mierky celkom užitočným orientačným prvkom, avšak pri mape sveta pôsobia skôr rušivo (čiary sú príliš husté). Quantum GIS umožňuje nastavit každej vrstve interval mierky, pri ktorej bude vrstva zobrazená. To nám umožní zobrazovat vrstvy len pri pohl adoch určitej mierky. Kliknutím (dvojklikom) na meno (l ubovol nej) vrstvy hraníc štátov otvoríme okno Vlastnosti vrstvy. V záložke Všeobecné zaškrtneme políčko Vykresl ovat v závislosti od mierky a nastavíme minimálnu a maximálnu mierku, pri ktorej sa bude vrstva vykresl ovat. V našom prípade je zmysluplné, aby sa hranice vykresl ovali maximálne do mierky 1 : Týmto spôsobom upravíme nastavenie vykresl ovania vrstvy všetkým vrstvám s hranicami štátov. Vzhl ad vektorových vrstiev nastavíme podobne ako pri skladaní fyzickogeografickej mapy (str. 40). Červenou farbou zobrazíme hranice, tmavomodrou siet poludníkov a rovnobežiek. Vel mi dobrým dojmom bude pôsobit vrstva siete poludníkov a rovnobežiek, ak jej v okne Vlastnosti vrstvy nastavíme 75 % -nú priehl adnost. Na lepšiu orientáciu ešte pridáme vrstvu 47

51 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.6: Spracovaná mapa priemernej ročnej teploty s reliéfom srtm30plus-world_pctshade.tif 12, ktorú hned pridáme do mapového prehl adu (okna Prehl ad mapy). Aby nekryla ostatné vrstvy, vypneme ju odškrtnutím políčka pri jej názve v okne Legenda (ostane len v okne Mapový prehl ad, kde je najlepšie využitá). Výsledok vidno na obr Našu klimatickú mapu možno obohatit ešte o rastrovú vrstvu bio12.bil obsahujúcu priemerné ročné zrážky (v mm) a rastrovú vrstvu bio7.bil obsahujúcu ročné amplitúdy priemerných mesačných teplôt (v desatinách stupňa Celzia). Vrstvy možno podl a potreby zapnút alebo vypnút. Takto zostrojená klimatická mapa je vhodná pri výklade témy Klíma na Zemi, kde na nej možno ilustrovat vplyv rôznych klimatických činitel ov (zemepisná šírka, nadmorská výška, morské prúdy, kontinentalita) na teplotu, množstvo zrážok a ročnú amplitúdu teplôt (tu je zaujímavé porovnat Škandinávsky polostrov a územie východnej Ázie rovnakej zemepisnej šírky). 12 na DVD prílohe v adresári Udaje/Relief 48

52 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Mapa hydrosféry (morí a oceánov) Ciel : Ukázat, ako možno zostavit a používat mapu morí a oceánov. Metódy: práca s nastaveniami vrstvy Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) (volitel ne) vektorová vrstva hraníc štátov Európy a Severnej Ázie LIBREF.shp 13 (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/Europa_S_Azia/01_Referencne_udaje) vektorová vrstva morí a oceánov okolo Európy a Severnej Ázie OCEANSEA.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/Europa_S_Azia/03_Hranice) vektorová vrstva morí a oceánov okolo Severnej Ameriky OCEANSEA.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/S_Amerika/03_Hranice) vektorová vrstva morí a oceánov okoloh Južnej Ameriky a Afriky OCEANSEA.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Amerika_Afrika/03_Hranice) vektorová vrstva morí a oceánov okolo Južnej Ázie, Austrálie a Oceánie OCEANSEA.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Azia_Australia/03_Hranice) Postup: Spustíme program Quantum GIS. Do mapy postupne pridáme vrstvy OCEANSEA.shp pre jednotlivé časti sveta. Teraz zmeníme vzhl ad vrstiev tak, aby sa hranice morí a oceánov zobrazovali tmavomodrou farbou so svetlomodrou výplňou. To by bolo možné vykonat rovnakým spôsobom ako pri predchádzajúcich mapách postupným kliknutím na jednotlivé vrstvy a zmenou vzhl adu v dialógovom okne Vlastnosti vrstvy. Quantum GIS však poskytuje aj rýchlejší prostriedok na dosiahnutie tejto zmeny. Klikneme pravým tlačidlom myši do okna Legenda a v menu, ktoré sa otvorí, zaškrtneme políčko zobrazit súbory. Znova klikneme pravým tlačidlom myši do okna Legenda a vyberieme položku Rozbalit. Pri každej vrstve sa po tomto kroku zobrazili aj súbory, z ktorých sa vrstva skladá. 13 zdroj vrstiev z adresára v0map: dodatočne skonvertované do formátu ESRI Shape 49

53 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.7: Rýchla zmena vzhl adu vektorových vrstiev Zmeníme vzhl ad jednej z vrstiev zobrazujúcich hranice (tmavomodrý obrys, svetlomodrá výplň). Myšou sa presunieme nad súbor niektorej z ostatných vrstiev. Stlačíme l avé tlačidlo myši a označený súbor pretiahneme k súboru vrstvy hraníc s už upraveným vzhl adom. Týmto spôsobom presunieme aj súbory d alších vrstiev (obr. 4.7), čím dosiahneme jednotný vzhl ad vrstiev s moriami a oceánmi (teraz všetky patria pod jednu vrstvu). Nadbytočné (prázdne) vrstvy môžeme postupne odstránit kliknutím pravým tlačidlom na názov príslušnej vrstvy a vybratím položky Odobrat. Vrstvy s hranicami morí a oceánov nesú okrem grafickej informácie aj d alšie. Každej jednej oblasti (more, oceán, záliv) je priradený jeden riadok tabul ky. Túto tabul ku si možno prezriet kliknutím pravým tlačidlom myši na súbor vrstvy v okne Legenda a vybratím položky Otvorit tabul ku atribútov, alebo možno použit priamo z nástrojovej lišty ikonku (v prípade použitia ikony sa tabul ka vždy vzt ahuje na aktuálnu vrstvu, t. j. tú, ktorá je zvýraznená v Legenda). Kliknutím na l ubovol ný riadok v tabul ke sa označí v mape objekt, ktorému tento riadok prislúcha napríklad kliknutím na riadok, v ktorom je ako názov uvedené Čierne more, sa nám na mape Čierne more vyznačí žltou farbou (obr. 4.8). V tabul ke možno rýchlo vyhl adat riadok zodpovedajúci našim požiadavkám stačí, ak do políčka Hl adat vpíšeme hl adané slovo alebo hodnotu a vyberieme stĺpec, ktorý sa má prehl adávat. Kliknu- 50

54 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.8: Tabul ka atribútov vektorovej vrstvy tím na tlačidlo Nájst sa vyhl adajú a označia všetky objekty (moria, oceány, zálivy) zodpovedajúce našej požiadavke. Možno zvolit aj opačný postup ukázat na objekt a pýtat sa, čo o ňom vieme. Klikneme na ikonku (identifikovat objekt) a následne klikneme na ktorékol vek more na mape. Otvorí sa okno s prehl adne usporiadanými informáciami z tabul ky prislúchajúcimi miestu, na ktoré sme klikli (obr. 4.9). Údaje sa vždy týkajú len aktívnej vrstvy, t. j. tej, ktorá je označená v okne Legenda. Pokial vrstva obsahuje viac súborov, vzt ahuje sa identifikácia len na súbor vrstvy označený v okne Legenda. To prakticky znamená, že ak je označený súbor s moriami a oceánmi Severnej Ameriky, nezobrazí sa pri kliknutí na more z vrstvy oceánov a morí Južnej Ameriky žiadna informácia. Údaje z tabul ky je možné využit aj pri textovom popise jednotlivých objektov mapy (napr. morí a oceánov). Kliknutím na meno vrstvy s moriami a oceánmi otvoríme okno Vlastnosti vrstvy a vyberieme záložku Popisy. Zaškrtneme políčko Zobrazovat popisy a vyberieme meno stĺpca, z ktorého sa budú čerpat texty pre popisy (to si možno predom zistit v tabul ke atribútov vrstvy). V prípade vrstvy s moriami a oceánmi vyberieme ako meno stĺpca položku svk_nazov 14. Kliknutím na tlačidlo OK by sa na mape mali 14 v staršej verzii má stĺpec meno first svk 51

55 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.9: Informácie o identifikovanom objekte zobrazit popisy jednotlivých morí, oceánov a d alších vodných plôch (obr. 4.10). Obr. 4.10: Popisy Vytvorenú mapu morí a oceánov možno napríklad využit spolu s nástrojom Identifikácia objektov ako pomôcku pri precvičovaní názvov častí 52

56 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT (morí, zálivov, prielivov, oceánov) svetového oceána (1. ročník gymnázia téma Svetový oceán alebo na zamepise 5. ročníka ZŠ) Politické mapy Ciel : Ukázat, ako možno vytvorit politickú mapu sveta, svetových regiónov a politických a hospodárskych zoskupení. Metódy: práca s nastaveniami vrstvy Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) vektorová vrstva štátov sveta world_adm0.shp 15 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Politicke) vektorová vrstva siete rovnobežiek a poludníkov s rozostupom 30 siet_30x30.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Rozne) Postup: Spustíme aplikáciu Quantum GIS. Do mapy pridáme vektorovú vrstvu štátov sveta world_adm0.shp 16. Kvôli prehl adnosti ešte pridáme vrstvu so zemepisnou siet ou rovnobežiek a poludníkov s rozostupom 30 stupňov. Politická mapa má zvyčajne kvôli lepšej názornosti jednotlivé štáty aj farebne rozlíšené. V doteraz vytvorených mapách boli všetky objekty vrstvy vždy vykresl ované jednotnou symbolikou (s rovnakou farbou výplne, rovnakou farbou obrysu pre všetky objekty vrstvy). Možno však zobrazovat objekty aj rôznou farbou v závislosti od ich atribútov. Prezrieme si tabul ku atribútov vrstvy štátov. Vidíme, že každému štátu je priradený v tabul ke aj názov štátu v angličtine (stĺpec name) a krátky a dlhý názov v slovenčine 17 (stĺpce svk_nazov a svk_dlhy_nazov). To možno využit na farebné odlíšenie jednotlivých štátov. Kliknutím na meno vrstvy world_adm0 otvoríme okno Vlastnosti vrstvy. V rozbal ovacom menu Druh legendy nastavíme položku Jedinečná hodnota. Ako hodnotiace kritérium nastavíme stĺpec svk_nazov (stĺpec so slovenskými názvami štátov), čo znamená, že navzájom rôznym hodnotám atribútu svk_nazov bude priradená navzájom rôzna (jedinečná) farba. Po kliknutí 15 zdroj: 16 na DVD prílohe v adresári Udaje/Politicke 17 podl a vyhlášky ŠÚ SR č. 197/

57 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT na OK by sa mala zobrazit mapa podobná obr (farebné odtiene sú prirad ované náhodne, takže naša mapa sa oproti obrázku môže líšit, avšak mala by byt zachovaná vzájomná rôznost farieb jednotlivých štátov). Použitie vel kého počtu rôznych farieb nemusí byt vždy prínosom. Prakticky sa skôr využíva vyfarbenie štátov takým spôsobom, aby žiadne dva susediace štáty neboli zafarbené tou istou farbou. Na tento účel bol vytvorený stĺpec color, ktorý obsahuje vždy hodnotu jednej z ôsmich rôznych farieb. Pokial ako hodnotiace kritérium v okne Vlastnosti vrstvy nastavíme tento stĺpec, dostaneme celkom prehl adnú politickú mapu sveta (obr. 4.12). Podobne možno získat mapu makroregiónov sveta (ako hodnotiace kritérium zvolíme stĺpec svk_region) alebo mapu členov Európskej únie (hodnotiacim kritériom bude stĺpec eu_member). Výsledky dokumentujú obrázky 4.13 a Mapy by ešte bolo možné doplnit popismi názvov jednotlivých štátov 18 Politickú mapu sveta možno vel mi dobre využit na väčšine hodín pri výučbe regionálnej geografie v 2. ročníku gymnázia. 18 príklad ako pracovat s popismi je uvedený v časti na str

58 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.11: Politická mapa sveta (každý štát osobitná farba) Obr. 4.12: Politická mapa sveta (prehl adná verzia) 55

59 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.13: Makroregióny sveta Obr. 4.14: Mapa členských štátov Európskej únie 56

60 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Tematické demogeografické mapy Ciel : Ukázat, ako možno vytvorit kartodiagram dojčenskej úmrtnosti so šiestimi kategóriami (do 10 ; ; ; ; , nad 125 ) 19. Metódy: práca s nastaveniami vrstvy, kartografické modelovanie Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) vektorová vrstva štátov sveta s demografickými údajmi demography.shp 20 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Obyvatelstvo) Postup: Spustíme aplikáciu Quantum GIS. Do mapy pridáme vektorovú vrstvu demography.shp 21. Vrstva obsahuje aj tabul ku rôznych demogeografických údajov (každý jej riadok zodpovedá jednému štátu). Tie nám poslúžia pri tvorbe požadovaného kartodiagramu. Klikneme na meno vrstvy v okne Legenda, čím sa otvoria Vlastnosti vrstvy. Zmeníme druh legendy na položku Odstupňovaný symbol. Ako hodnotiace kritérium nastavíme pole Inf_mor99 (to je názov stĺpca obsahujúceho údaje v promile o dojčenskej úmrtnosti podl a štátov sveta v roku 1999). Počet tried nastavíme na 7 (6 tried určených pre intervaly a jednu pre štáty s chýbajúcim údajom). V stĺpci v pravej časti okna postupne klikáme na jednotlivé kategórie (na začiatku pomenované ako Empty) a zadávame požadované hranice intervalov (obr. 4.15). Poslednej kategórii priradíme interval 9999 až nula (hodnota 9999 v tejto tabul ke reprezentuje chýbajúci údaj). Každej kategórii môžno priradit aj farbu, ktorou bude zobrazovaná (v prípade našej mapy môžeme ponechat originálne nastavenie). Po kliknutí na OK by sa mala zobrazit výsledná mapa kartodiagram dojčenskej úmrtnosti vo svete v roku 1999 (obr. 4.16). Podobným spôsobom by bolo možné vytvorit aj kartodiagram hustoty obyvatel stva (podl a štátov), prírastku obyvatel stva, podielu obyvatel stva žijúceho v mestách, natality, mortality, či strednej dĺžky života. Postup je rovnaký ako v prípade tvorby kartodiagramu dojčenskej úmrtnosti s tým rozdielom, že ako hodnotiace kritérium je treba uviest stĺpec Lifeexp99 19 intervaly zostavené rovnako ako v učebnici pre gymnáziá (Mládek et al., 1994, str. 17) 20 zdroj: 21 na DVD prílohe v adresári Udaje/Obyvatelstvo 57

61 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.15: Nastavenie intervalov triedenia Obr. 4.16: Mapa (kartogram) dojčenskej úmrtnosti 58

62 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT (stredná dĺžka života), p_urb_pop (podiel obyvatel stva žijúceho v mestách ku všetkým obyvatel om), deat99 (mortalita v roku 1999), birth_99 (natalita v roku 1999) a správne nastavit triediace intervaly. Demografické mapy možno vel mi dobre využit pri vyučovaní geografie obyvatel stva v prvom ročníku gymnázia (príklad hodiny s využitím demografických máp je uvedený v časti na str. 89) Pol nohospodárstvo (mapa hektárových výnosov obilnín) Ciel : Ukázat, ako možno vytvorit kartodiagram zaobrazujúci hektárové výnosy obilnín v jednotlivých štátoch sveta. Metódy: práca s nastaveniami vrstvy, kartografické modelovanie Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) vektorová so štatistickými údajmi z oblasti pol nohospodárstva jednotlivých štátov sveta cereals_yealds.shp 22 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Polnohospodarstvo) Postup: Spustíme program Quantum GIS. Do mapy pridáme vektorovú vrstvu cereals_yealds.shp. Táto vrstva obsahuje aj tabul ku s údajmi hektárových výnosov obilnín (v dekagramoch) v rokoch ( ) pre jednotlivé štáty sveta. Podobne ako pri tvorbe kartodiagramu dojčenskej úmrtnosti najskôr klikneme na vrstvu, čím sa otvoria vlastnosti vrstvy. Zmeníme druh legendy na Odstupňovaný symbol. Ako hodnotiace kritérium nastavíme pole y_2002 (názov stĺpca obsahujúceho údaje v dekagramoch obilnín získaných z jedného hektára obrábanej pôdy v roku 2002). Počet tried nastavíme na 6: bez údajov, vel mi nízke výnosy (0 1,0000 t); nízke (1,0001 2,0000 t); priemerné (2,0001-4,0000 t); vysoké (4,0001 6,0000 t); vel mi vysoké (nad 6 t). V stĺpci napravo postupne klikáme na jednotlivé kategórie (na začiatku pomenované ako Empty) a zadávame požadované hranice intervalov (hodnoty treba zadávat v jednotkách, v akých sú uvedené v tabul ke atribútov v našom prípade sú použitými jedotkami dekagramy; 1 t = dkg). Poslednej kategórii priradíme interval až nula (hodnota -9999, tak ako v našej tabul ke, zvyčajne reprezentuje chýbajúci údaj). 22 zdroj: 59

63 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Každej kategórii môžno priradit aj farbu, ktorou bude zobrazená a pre lepšiu orientáciu vyplníme aj políčko Popis (doň vpíšeme slovný popis jednotlivých intervalov bez údajov; vel mi nízke, nízke, priemerné, vysoké, vel mi vysoké). Pred kliknutím na OK ešte prejdeme do záložky Všeobecné a v poli Zobrazit meno nastavíme meno vrstvy (vpíšeme sem text hektárové výnosy obilnín v dkg ). Po kliknutí na OK sa zobrazí výsledná mapa (obr. 4.17). Obr. 4.17: Mapa (kartogram) hektárových výnosov obilnín Obdobným spôsobom možno spracovat aj kartodiagramy pre rôzne iné pol nohospodárske charakteristiky (pestovanie ryže, produkcia potravín na jedného obyvatel a,... ). Mapa hektárové výnosy môže poslúžit pri výučbe tematického celku pol nohospodárstvo v 1. ročníku gymnázia Univerzálna mapa štátu na príklade Slovenska Ciel : Vytvorit výrez z mapy sveta výrez vybraného štátu (Slovenska) obsahujúci všetky dostupné tematické vrstvy (komplexná mapa regiónu). Metódy: priestorové dopyty 60

64 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanými aplikáciami: GRASS GIS (verzia alebo novšia) a Quantum GIS (verzia alebo novšia) rôzne vektorové vrstvy z digitálneho mapového diela VMAP0 23 (na DVD prílohe v adresári Udaje/_vmap0) Postup: Spustíme aplikáciu GRASS. Pri prvom spustení je potrebné zadefinovat lokalitu (LOCATION), v ktorej budeme pracovat. V okne, ktoré sa otvorí po spustení, klikneme na tlačidlo Create New Location. V okne s textovým režimom zadáme názov novej lokality (v našom prípade SVET ) a názov súpravy máp (ponecháme pôvodný vytvorený na základe mena používatel a). Stlačením kláves ESC+ENTER sa dostaneme k d alším otázkam. Najskôr sa nás GRASS opýta, či chceme vytvorit lokalitu, ktorú sme zadali (odpovieme y áno). Na otázku, či máme všetky potrebné údaje, odpovieme rovnako kladne. Ďalšia otázka bude smerovat k použitej súradnicovej sústave vyberieme možnost Latitude-Longtitude 24 (zemepisné súradnice v stupňoch). Ostáva ešte napísat krátky popis novej lokality (ako popis zadáme text cely svet ). Náš popis ešte musíme potvrdit. Na otázku, či chceme špecifikovat geodetické parametre (geodetic datum), odpovieme nie. Ako meno elipsoidu zadáme wgs Ostáva nám určit rozsah (hraničné súradnice lokality), v ktorom budeme pracovat. Pre celý svet to budú súradnice severný okraj 90N (90 severnej zemepisnej šírky), južný okraj 90S (90 južnej zemepisnej šírky), 180W (180 západnej zemepisnej dĺžky), 180E (90 východnej zemepisnej dĺžky). Ostatné hodnoty ponecháme bezo zmeny a stlačíme ESC+ENTER. Poslednýkrát si môžeme naše hodnoty skontrolovat v prípade, že sú správne, len stlačíme EN- TER. Po opätovnom stlačení klávesy ENTER a následnom ESC+ENTER sa spustí GRASS nastavený na prácu v lokalite SVET. Pri d alšom jeho spustení už nebudeme musiet znova nastavovat lokalitu, stačí ak jednoducho zvolíme lokalitu SVET. Z prostredia z príkazového riadku GRASS-u spustíme aplikáciu Quantum GIS. V programe Quantum GIS vyberieme z menu Zásuvné moduly položku Správca zásuvných modulov. Zaškrtneme políčko pri zásuvnom module GRASS a klikneme na tlačidlo OK. V hlavnom okne by sa mala objavit nová lišta s nástrojmi na prácu s GRASS-om. Najskôr si budeme musiet pripravit akúsi maketu územia, podl a ktorej budeme vyrezávat z vrstiev len prislúchajúce územie (územie Sloven- 23 zdroj: dodatočne skonvertované do formátu ESRI Shape 24 mapy z vmap0 sa nachádzajú v zemepisnom súradnicovom systéme dĺžka/šírka 25 referenčný elipsoid v mapách vmap0 61

65 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT ska). Do mapy pridáme vektorovú vrstvu polbnda.shp 26 s regiónmi. Z tejto vrstvy vyrežeme regióny na Slovensku (Západoslovenský región, Stredoslovenský región, Východoslovenský región, Bratislavský región). Vrstvu najskôr nahráme do GRASS-u. Klikneme na ikonu, čím sa otvorí okno nástrojov na prácu s GRASS-om (obr. 4.18). Vyberieme modul Obr. 4.18: Nástroje na prácu s GRASS-om Import OGR/PostGIS vector layer. Ako vstupnú vrstvu nastavíme POLBNDA, ako výstupnú regiony_svet a klikneme na tlačidlo Spustit. V spodnej časti môžeme sledovat priebeh importu (môže to chvíl u trvat ). Ked už je vrstva v natívnom formáte GRASS-u, je možné s ňou prevádzat d alšie operácie. Z modulov GRASS-u teraz vyberieme modul Select features by attributes, ktorý slúži na vybratie objektov, ktorých položka v tabul ke atribútov zodpovedá zadaným kritériam. Ako vstupnú vrstvu vyberieme regiony_svet 1_polygon. Ako podmienku v d alšom riadku uvedieme na2desc = Slovakia. To znamená, že budú vybraté len objekty, ktorých atribút v stĺpci na2desc sa rovná textu Slovakia (budú vybraté len regióny Slovenska). Ako meno výstupného vektora zadáme regiony_slovensko. Kliknutím na tlačidlo Spustit sa vytvorí nová vektorová vrstva GRASS-u. Z mapového pohl adu odoberieme vrstvu POLBNDA, ktorú už viac nebude treba. Klikneme na ikonu, čím pridáme novú vektorovú vrstvu GRASS-u regiony_slovensko. Aby bolo možné našu novú vrstvu použit aj v iných programoch, resp. v programe Quantum GIS bez GRASS-u, je dobré novovzniknutú vrstvu 26 na DVD v adresári Udaje/ vmap0/europa S Azia 62

66 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT exportovat do formátu ESRI shape. Z nástrojov na prácu s GRASS-om vyberieme modul Shapefile export to vector layer, a zadáme názov shape súboru, do ktorého sa vrstva má uložit. Nasleduje proces vyrezávania vrstiev podl a vrstvy regiony_slovensko. Postupne spravíme výrezy zo všetkých vrstiev v podadresároch adresára Udaje/_vmap0/Europa_S_Azia. V adresároch 01_Referencne_udaje, 02_Udaje_k_listom, 03_Hranice a 04_Kvalita_udajov sa nachádzajú vrstvy, ktorých prvky sa nenachádzajú na území Slovenska 27. Prvou užitočnou vrstvou je vrstva CONTOURL.shp s vrstevnicami. Vrstvu najprv naimportujeme do GRASS-u pomocou modulu Import OGR/PostGIS vector layer z okna Nástroje na prácu s GRASS-om (vrstvu nazveme vrstevnice_svet). Zatvoríme nástroje GRASS-u, odoberieme už nepotrebnú vektorovú vrstvu CONTOURL a pomocou pridáme novovytvorenú vrstvu GRASS-u s vrstevnicami. Opät použijeme Nástroje na prácu s GRASS-om. Pomocou operácie Select features overlapped by features in another map modulu Extract features from vector vytvoríme vrstvu, v ktorej sa budú nachádzat len tie objekty (vrstevnice), ktoré prechádzajú cez vrstvu regiony_slovenska (územím Slovenska). Ako vstupné vrstvy nastavíme vrstevnice_svet a regiony_slovensko, ako výstupnú vrstvu nastavíme vrstevnice_vyber. Ďalším krokom bude orezanie vrstvy vrstevnice_vyber tak, aby žiadny z jej objektov nepresahoval mimo objekty vrstvy regiony_slovenska (všetky vrstevnice orežeme na rozmery Slovenska). Z modulu Vector overlay vyberieme operáciu Vector Intersection (prienik vrstiev). Vstupnými vrstvami budú vrstvy vrstevnice_vyber a regiony_slovenko, ako výstupnú vrstvu zadáme vrstevnice_slovensko. Posledným krokom bude export vrstvy pomocou operácie Shapefile export to vector layer modulu Export z nástrojov na prácu s GRASS-om 28. Celý algoritmus vyrezávania je zachytený na obr Potom, čo si pripravíme orezané vrstvy, môžeme pristúpit k zostaveniu mapy. Všetky vektorové vrstvy postupne pridáme do mapy. Ked že zobrazenie šírka/dĺžka územie Slovenska značne skresl uje, môžeme zmenit mapové zobrazenie, v ktorom budú vrstvy v mape zobrazované. Klikneme na ikonku v pravom dolnom rohu. Otvorí sa okno, v ktorom zaškrtneme políčko Povolit zobrazenie za jazdy a vyberieme vhodné zobrazenie (zo zobrazení Transverse Mercator vyberieme Pulkovo 1942/Gauss Krueger CM 21E, čo je rovnakouhlé zobrazenie na valci v priečnej polohe s centrálnym poludníkom 21 východnej zemepisnej dĺžky, pri ktorom je naše územie len vel mi málo skreslené). 27 s výnimkou vrstvy POLBND, ktorú sme už spracovali 28 výsledné vrstvy sú uložené na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko 63

67 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.19: Schéma postupu pri vyrezávaní mapových objektov Jednotlivé položky legendy rozdelíme do tematických skupín. V okne Legenda klikneme pravým tlačidlom myši a z menu vyberieme položku Pridat skupinu. Týmto spôsobom vytvoríme tematické skupiny Relief, Vodstvo, Priemysel, Fyzicka geografia, Obyvatelstvo, Doprava, Inzinierske siete, Vegetacia. Jednotlivé vrstvy zatriedime do týchto tematických skupín (kliknutím na príslušnú vrstvu a pretiahnutím so stlačeným l avým tlačidlom do zodpovedajúcej skupiny). Posledným krokom bude úprava vzhl adu jednotlivých vrstiev. Výsledná legenda môže vyzerat podobne ako ukazuje obr Zapnutím a vypnutím rôznych skupín vrstiev možno získat mnoho rôznych užitočných čiastkových máp (obr. 4.21, 4.22, 4.23). Takto zostavenú mapu možno využit pri výučbe regionálnej geografie Slovenska v 2. ročníku gymnázia. Podobným spôsobom možno vytvorit univerzálnu mapu ktoréhokol vek iného štátu (alebo iného územia), čo možno využit hlavne pri štúdiu regiónov Slepé mapky Slepé mapky už dlho patria k základným prostriedkom učitel ov pri preverovaní žiackych vedomostí z predmetu geografia. L ahko tak možno zistit, aké má žiak poznatky o polohe jednotlivých štátov, pohorí, riek, t. j. ako sa 64

68 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.20: Detail okna Legenda pre súbor vrstiev mapy Slovenska orientuje v priestore. Pri dobre koncipovanej slepej mapke možno dokonca zistit, či žiak chápe širšie aj priestorové vzt ahy a zákonitosti. Problém slepých mapiek spočíva v ich výrobe. Hoci v súčasnosti existujú atlasy obsahujúce slepé mapky a možno ich získat napríklad aj z webovej stránky projektu Infovek 29, tieto hotové riešenia väčšinou nevyhovujú predstave každého učitel a. Bud neobsahujú niektoré žiadané prvky, alebo sú naopak príliš podrobné. Mnoho učitel ov sa tak rozhodne zostrojit si vlastné slepé mapky, ktorých kartografická úroveň mnohokrát nedosahuje žiadanú kvalitu, čo sa následne môže negatívne prejavit napríklad dezorientáciou žiaka pri jej vypĺňaní (to sa spätne odrazí na jeho hodnotení, čo môže d alej pôsobit ako demotivačný faktor k d alšiemu štúdiu geografie). Problém predstavuje aj reprodukcia týchto mapiek, v dôsledku ktorej dochádza opät k degradácii kvality. Ideálnym riešením by bol nástroj, pomocou ktorého by učitel jednoduchým spôsobom mohol vytvorit vlastné slepé mapky, kvalitatívne čo naj- htm

69 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.21: Tematická mapa Slovensko doprava Obr. 4.22: Tematická mapa Slovensko využitie Zeme 66

70 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.23: Topografická mapa Slovensko (detail) menej zaostávajúce za profesionálnymi kartografickými dielami. A práve súčasná technika nám takúto možnost ponúka v podobe geografických informačných systémov. Tie umožňujú vd aka jednoduchému používatel - skému rozhraniu l ahko, rýchlo a efektívne spracovat geografickú informáciu od jej vytvorenia (vzniku) až po jej vizualizáciu vo forme mapy. V kombinácii s vhodnými údajmi sa GIS môže stat vel mi užitočným pomocníkom učitel a geografie. Nasledujúca čast je podrobným návodom ako vytvorit slepú mapu pomocou vybraného GIS nástroja (použitým nástrojom bude program Quantum GIS, hoci podobné kroky by viedli k rovnakému výsledku aj pri iných GIS nástrojoch podrobnejšie sa nimi zaoberá kapitola 3). Základ mapových údajov tvoria vrstvy z VMAP0 vo formáte súborov shape (ESRI Shapefile). Ciel om bude ukázat, ako možno rýchlo vytvorit kvalitné slepé mapy obsahovo ekvivalentné s tými na stránkach projektu Infovek Slepá mapa svet Ciel : Ukázat, ako možno vytvorit slepú mapu sveta ekvivalentnú so slepou mapou sveta z source/geo_mapy/geomapy.htm. Metódy: digitalizácia 67

71 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) vektorová vrstva hraníc štátov Európy a Severnej Ázie COASTL.shp 30 (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/Europa_S_Azia/03_Hranice) vektorová vrstva s pobrežnou čiarou Severnej Ameriky COASTL.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/S_Amerika/03_Hranice) vektorová vrstva s pobrežnou čiarou Južnej Ameriky a Afriky COASTL.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Amerika_Afrika/03_Hranice) vektorová vrstva hraníc štátov Južnej Ázie, Austrálie a Oceánie COASTL.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/_v0map/J_Azia_Australia/03_Hranice) Spustíme program Quantum GIS. Do mapy vložíme prvú vrstvu. Bude to vrstva obsahujúca hranice pobrežia Ázie a Európy. Z menu Vrstva vyberieme položku Pridat vektorovú vrstvu. V dialógovom okne vyhl adáme súbor COASTL.shp 31 a potvrdíme jeho vloženie. Ked že našim ciel om je vytvorit slepú mapu sveta, vložíme podobným spôsobom do našej mapy aj vrstvy pobreží d alších častí sveta (pobrežie Severnej Ameriky, Austrálie a Oceánie a Južnej Ameriky a Afriky). Kliknutím na ikonku dosiahneme zmenu pohl adu na našu mapu tak, aby sa do pohl adu zmestili všetky jej vrstvy. Pokial nám nevyhovujú farby, akými Quantum GIS zobrazuje našu vrstvu (vrstvy), môžeme ich zmenit v okne, ktoré sa nám otvorí po kliknutí na meno vybranej vrstvy v okne Legenda (obr. 4.2). V nasledujúcom kroku vytvoríme bodovú vrstvu obsahujúcu neznáme miesta (ktoré môžu predstavovat napríklad polostrovy, moria, zálivy,... ). V tomto kroku pristupujeme k značne zjednodušenému chápaniu priestorovej reality, ked že pri prísnejšom hodnotení by sme napríklad moria museli považovat za plošný objekt, čo značne skomplikovalo riešenie úlohy, bez toho, aby sme mali k dispozícii d alšie vrstvy údajov. Všetky neznáme objekty budú v našom prípade vyjadrené bodom, ktorý najlepšie vystihuje 30 zdroj vrstiev z adresára v0map: dodatočne skonvertované do formátu ESRI Shape 31 na DVD prílohe v adresári Udaje/ v0map/europa S Azia/03 Hranice 68

72 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT ich polohu. Každému bodu priradíme číslo a názov objetku, ktorý reprezentuje. Prakticky to znamená vytvorenie novej vektorovej vrstvy, ktorá bude obsahovat body predstavujúce neznáme objekty obsahujúce atribút cislo a atribút nazov. Novú vrstvu vytvoríme vybratím položky Nová vektorová vrstva z menu Vrstva. Obr. 4.24: Dialógové okno Nová vektorová vrstva s už pridanými atribútmi V dialógovom okne (obr. 4.24) vyberieme typ Bod a kliknutím na tlačítko Pridat atribút pridáme atribút s názvom cislo (zvolíme typ Integer, čo znamená, že tento atribút bude môct nadobúdat celočíselné hodnoty). Ďalší pridaný atribút pomenujeme ako nazov (zvolíme typ String, čo znamená, že bude môct obsahovat ret azce znakov, t. j. bežný text 32 ). Potvrdením našich požiadaviek sa dostaneme k dialógovému oknu Ukladanie súboru, kde vyberieme (vpíšeme) názov súboru (napríklad poznavacka_svet.shp), do ktorého sa naša nová vrstva uloží. Teraz už len stačí klinút na ikonku a vyznačit (vytvorit ) nami požadované body (reprezentujúce neznáme geografické prvky). Po každom kliknutí sa nám otvorí okno, kde vpíšeme číslo a názov prvku (napr. 3, Mexický záliv). Týmto spôsobom získame všetkých 20 bodov. Hotovú vrstvu uložíme najskôr klikneme pravým tlačidlom myši na meno vrstvy v legende a v menu zaškrtneme políčko Ukázat skupiny súborov. Pravým tlačidlom myši klikneme na meno súboru vo vrstve a 32 dĺžka ret azca je limitovaná 69

73 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT v menu zrušíme zaškrtnutie vol by Povolit úpravy. Potvrdením uloženia je nová vrstva pripravená na d alšie použitie. Ostáva pred nami posledná úloha zobrazit pri neznámych bodoch poznávacie čísla. Klikneme na vrstvu poznavacka_svet.shp, čím sa otvorí okno vlastností pre danú vrstvu (obr. 4.2). Vyberieme záložku Popisy, zaškrtneme políčko Zobrazovat popisy a z rozbal ovacieho menu Pole obsahujúce popisy vyberieme atribút, ktorý sa bude zobrazovat ako popis objektu (v našom prípade cislo). V záložke Zarovnanie písma ešte nastavíme umiestnenie popisu vzhl adom k bodu (Nad). Pokial by nápis prekrýval značku bodu, môžeme ho posunút (v záložke Umiestnenie nastavíme y-ový posun), alebo môžeme zobrazovanie bodovej značky úplne vypnút (v záložke Symbolika jej nastavíme prázdny obrys aj prázdnu vzorku výplne). Takúto mapu by už bolo možné považovat za hotovú, vytlačit ju alebo premietnut pomocou dataprojektora. Druhou možnost ou je pokračovat v jej vylepšovaní. Jedným zo spôsobov ako ju sprehl adnit, je pridat do nej niektoré orientačné prvky napríklad zemepisnú siet (siet poludníkov a rovnobežiek). Na vytvorenie vrstvy obsahujúcej rovnobežky a poludníky možno v Quantum GIS-e využit zásuvný modul Tvorba siete zemepisných súradníc. Možno ho nájst v menu Zásuvné moduly, podmenu Graticules, položka GraticuleMaker alebo použit priamo z lišty ikonu. V prípade, že sa takéto menu u vás nenachádza, znamená to, že zásuvný modul nie je zapnutý zapnút ho možno cez Správcu zásuvných modulov (ten možno nájst v menu Zásuvné moduly). Jednotlivé políčka vyplníme tak, ako je znázornené na obr (možno použit aj iné nastavenie). Ako typ väčšinou je vhodné volit líniovú vrstvu. V prípade zadávania súradníc platí, že hodnoty južnej zemepisnej šírky a západnej zemepisnej dĺžky sa označujú záporným znamienkom napríklad 10 východnej zemepisnej dĺžky zapíšeme ako 10, ale 12 západnej zemepisnej dĺžky sa zapisuje ako -12 (analogické pravidlo platí aj pre zemepisnú šírku južná sa označuje záporným znamienkom). Ak sme postupovali správne, tak po kliknutí na tlačidlo OK sa nám objaví v mape nová vrstva obsahujúca zemepisnú siet poludníkov a rovnobežiek. Kliknutím na príslušnú vrstvu môžeme upravit jej vlastnosti (farbu, hrúbku línií). Posledným zdokonalením je zapnutie (nastavenie) grafickej mierky. Na jej zobrazenie slúži zásuvný modul Grafická mierka, ktorý nájdeme v menu Zásuvné moduly podmenu Doplnky položka Grafická mierka alebo možno použit priamo z lišty ikonu. V prípade, že sa takéto menu u vás nenachádza, znamená to, že zásuvný modul nie je zapnutý zapnút ho možno cez Správcu zásuvných modulov (nachádza sa v menu Zásuvné moduly). Po- 70

74 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.25: Zásuvný modul na tvorbu zemepisnej súradnicovej siete kial je už grafická mierka zapnutá, môže sa stat, že Quantum GIS v nej nebude ukazovat správne jednotky. Mapové jednotky našich vrstiev sú desiatkové stupne (šírka, dĺžka). Preto ak sa v grafickej mierke zobrazujú iné jednotky napr. metre, je potrebné ich prestavit na desiatkové stupne. Z menu Nastavenia vyberieme položku Vlastnosti projektu a v záložke Všeobecné vyberieme mapové jednotky Desiatkové stupne. Vel mi užitočné je vytvorit si aj mapku so správnymi odpoved ami. Stačí na to zmenit vo vlastnostiach vrstvy v záložke Popisy atribútové pole, z ktorého sú čerpané nápisy čísel na mape. Prepnutím na atribútové pole nazov, získame popisy všetkých našich neznámych bodov (obr. 4.27). V prípade premietania mapiek na plátno pri overovaní vedomostí tak možno takmer okamžite premietnut aj správne odpovede. Takáto rýchla spätná väzba pomáha žiakom k lepšej fixácii poznatkov (efektivita spätnej väzby klesá s rastúcim časovým odstupom od udalosti, na ktorú je naviazaná). Tvorba slepej mapy spôsobom opísaným v predchádzajúcom texte trvá (aj v prípade žiadnych počiatočných skúseností) približne 12 minút. Na obrázku 4.26 možno zhodnotit kvalitu výslednej práce (pre porovnanie s mapou zo stránky projektu Infovek 33 ). Vel kou výhodou je možnost dodatočnej úpravy týchto máp, čo umožňuje vytvorit rôzne variácie jednej mapy. htm

75 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.26: Porovnanie pôvodnej slepej mapy sveta zo stránok projektu Infovek (vrchná mapa) a ekvivalentnej mapy zostavenej pomocou programu Quantum GIS (spodná mapa) 72

76 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.27: Slepá mapa svet Nakoniec možno výslednú slepú mapu uložit ako obrázok (menu Súbor, položka Uložit ako obrázok). Mapa uložená v niektorom z bežných grafických formátov (png, jpg, tiff) sa dá bud hned vytlačit, alebo vložit do dokumentu aplikácie MS WORD, OpenOffice.org Writer prípadne iného textového procesora, kde môže byt napríklad súčast ou zadania písomnej previerky vedomostí. 73

77 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Slepá mapa rieky a mestá Slovenska Ciel : Ukázat, ako možno vytvorit slepú mapu sveta ekvivalentnú s mapou z mapy/geomapy.htm. Metódy: digitalizácia Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) vektorová vrstva štátnej hranice Slovenskej republiky hranica.shp 34 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko) vektorová vrstva vodných tokov na Slovensku vodny_tok.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko) vektorová vrstva vodných plôch (väčšie toky a iné plošné vodné objekty) na Slovensku vodne_plochy.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko) vektorová vrstva sídiel na Slovensku (plochy) sidla_plochy.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko) vektorová vrstva sídiel na Slovensku (body) sidla_bod.shp (na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko) Spustíme program Quantum GIS. Pri vytvorení slepej mapy riek a miest Slovenska budeme postupovat podobne ako pri tvorbe predchádzajúcej mapy. Do mapy vložíme vektorovú vrstvu hranica.shp 35 obsahujúcu štátnu hranicu (obrys) Slovenskej republiky. Do mapy d alej pridáme ešte vrstvy vodstvo_toky.shp 36 a vodstvo_plochy.shp 37. Tieto vrstvy obsahujú vodné toky a vodné plochy (väčšie rieky a priehrady) na Slovensku. V nasledujúcom kroku vytvoríme líniovú vrstvu obsahujúcu neznáme rieky. Novú vrstvu vytvoríme vybratím položky Nová vektorová vrstva v menu Vrstva. 34 zdroj vrstiev z adresára Slovensko: dodatočne skonvertované do formátu ESRI Shape a upravené (výrezy) 35 na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko 36 na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko 37 na DVD prílohe v adresári Udaje/Slovensko 74

78 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT V dialógovom okne vyberieme typ Línia a kliknutím na tlačidlo Pridat atribút pridáme atribút s názvom cislo (zvolíme typ String, čo znamená, že tento atribút bude môct obsahovat ret azce znakov t.j. bežný text). Ďalší pridaný atribút pomenujeme ako nazov (zvolíme rovnako typ String. Potvrdením našich požiadaviek sa dostaneme k dialógovému oknu ukladania súboru, kde vyberieme (vpíšeme) názov súboru (napr. poznavacka_slovensko_rieky.shp), do ktorého sa naša nová vrstva uloží. Zaškrtneme položku Povolit úpravy z menu, ktoré sa objaví po kliknutí pravým tlačidlom na meno súboru v okne Legenda (aby sa zobrazovalo aj meno súboru vo vrstve, je potrebné kliknút pravým tlačidlom na meno vrstvy a zaškrtnút políčko Ukázat skupiny súborov). Z nástrojovej lišty vyberieme ikonku (Získat líniu). Teraz môžeme obkreslit rieky, ktoré by sme radi mali v slepej mape. Po každom kliknutí sa vytvorí d alší bod, líniu ukončíme stlačením pravého tlačidla myši. Následne sa nám otvorí okno, kde vpíšeme číslo a názov prvku (napr. C, Hron). Týmto spôsobom získame všetkých 7 riek. Vrstvu uložíme zmenou vol by Povolit úpravy (z menu, ktoré sa objaví po kliknutí pravým tlačidlom myši na meno súboru v okne Legenda). Vrstvy vodne_toky a vodne_plochy, ktoré nám poslúžili ako šablóna môžeme vypnút. Ďalej vytvoríme bodovú vrstvu obsahujúcu neznáme mestá Slovenska. Do mapy vložíme vrstvy sidla_bod.shp a sidla_plocha.shp, ktoré nám poslúžia ako maketa pre vytvorenie neznámych miest. Vrstvu s neznámymi mestami vytvoríme obdobným spôsobom ako vrstvu s riekami. Ako typ vrstvy však zvolíme bodovú vrstvu (typ Bod) a na vytvorenie nových bodov použijeme nástroj s ikonou. Aby sa územie Slovenska zobrazovalo menej skreslene, použijeme známe priečne Mercatorovo rovnakouhlé mapové zobrazenie s hlavným poludníkom 21. Klikneme na ikonu, z ponúkaných zobrazení vyberieme zobrazenie WGS 84 / UTM zone 34N z rodiny zobrazení Universal Transverse Mercator (UTM) a zaškrtneme vol bu Povolit zobrazenie za jazdy. Posledným krokom bude zapnutie popisov. Klikneme na meno vrstvy (postupne najskôr vrstvy s neznámymi riekami, potom s mestami) a v okne Vlastnosti vektorovej vrstvy v záložke Popisy zaškrtneme políčko Zobrazovat popisy. Dodatočne môžeme nastavit aj písmo, umiestnenie a d alšie vlastnosti tak, aby výsledná mapa vyzerala čo najprehl adnejšie. Pre lepšiu orientáciu ešte možno doplnit primerane hustú siet rovnobežiek a poludníkov. Výslednú mapu zobrazuje obr

79 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.28: Slepá mapa Slovensko Slepá mapa hlavné mestá európskych štátov Ciel : Ukázat, ako možno vytvorit slepú mapu hlavných miest európskych štátov. Metódy: tvorba novej vektorovej vrstvy, digitalizácia Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) prístup k databáze PostgreSQL s rozšírením PostGIS 38. vektorová vrstva štátov sveta world_adm0.shp 39 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Politicke) 38 pokial nemáte prístup k takejto databáze, požiadajte správcu vašeho systému o jej nainštalovanie a sprístupnenie (viac informácií na a 39 zdroj: 76

80 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT vektorová vrstva hlavných miest a väčších miest sveta cities_capital_pt.shp 40 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Obyvatelstvo) V predchádzajúcich postupoch sme pri tvorbe máp využívali len údaje rastrových vrstiev uložené v súboroch formátov GeoTIFF, BIL a DEM a údaje vektorových vrstiev formátu ESRI shape. V programe Quantum GIS (a iných) je možné používat aj databázové vrstvy PostGIS. Sú to vrstvy uložené v relačnej databáze PostgreSQL s rozšírením PostGIS pre priestorové objekty. Vrstvy uložené v databáze majú oproti vrstvám uloženým v samostatných súboroch (ESRI shape) množstvo výhod: k databáze možno pristupovat z rôznych počítačov, dokonca aj cez internet práca s vrstvami uloženými v databáze je rýchlejšia je možné zobrazit len vybranú podskupinu objektov na základe zvolených kritérií (formou databázových dopytov) to môže výrazne urýchlit a sprehl adnit prácu objekty je možné upravovat a menit ich atribúty 41 údaje v databáze možno previazat s d alšími údajmi (možnost tvorby nových väzieb) Príklady použitia uvedené v tejto časti je možné uskutočnit len na databázových vrstvách. Do mapy najskôr pridáme obyčajnú vektorovú vrstvu world_adm0.shp 42 obsahujúcu štáty sveta. Ďalej pridáme databázovú vrstvu s mestami. Naša databáza je pravdepodobne prázdna, takže ju bude potrebné najskôr naplnit. Na nahratie vektorových vrstiev vo formáte ESRI Shape do databázy PostgreSQL slúži nástroj (zásuvný modul) SPIT. Kliknutím na ikonku. Pokial sa takáto ikonka nenachádza na žiadnej lište ani v menu Zásuvné moduly (položka SPIT), znamená to, že tento zásuvný modul je vypnutý a treba ho zapnút. Z menu Zásuvné moduly vyberieme položku Správca zásuvných modulov a zaškrtneme políčko pri module SPIT. Po kliknutí na OK by už zásuvný modul SPIT mal byt pripravený na použitie. 40 zdroj: 41 Quantum GIS verzia nedokáže editovat už existujúce súbory vo formáte ESRI Shape 42 na DVD prílohe v adresári Udaje/Politicke 77

81 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Klikneme na ikonku, čím sa spustí zásuvný modul SPIT. Najprv je potrebné vytvorit nové spojenie k databáze PostgreSQL. Klinutím na tlačidlo Nové sa otvorí dialógové okno Nové spojenie PostGIS (obr. 4.29). Do políčka Meno vložíme meno vytváraného spojenia napr. moja databaza. Ostatné polia vyplníme podl a pokynov správcu databázy (systému). Pokial používame databázu bežiacu na počítači, na ktorom pracujeme, zadáme ako hostitel a localhost. Kliknutím na tlačidlo Vyskúšat spojenie zistíme, či všetko funguje tak ako má a či sú zadané údaje správne. Pokial je všetko v poriadku, klikneme na OK. Obr. 4.29: Nastavenie databázového spojenia Tlačidlom Pridat pridáme do zoznamu vektorové vrstvy vo formáte shape, ktoré chceme uložit do databázy. V našom prípade vyberieme len vrstvu cities_capital_pt.shp 43. Kliknutím na tlačidlo Import sa vrstva naimportuje (pridá) do zvolenej databázy. Po skončení importu môžeme okno zásuvného modulu SPIT zavriet. Teraz pridáme do mapy vrstvu PostGIS klikneme na ikonku (alebo vyberieme z menu Vrstva položku Pridat vrstvu Postgis). Po stlačení tlačidla Spojit by sa v časti Tabul ky mal objavit zoznam dostupných vrstiev. Označíme jedinú vrstvu vrstvu capital_cities_pt.public. Táto vrstva obsahuje väčšie mestá sveta, pričom každé mesto má aj d alšie atribúty v ktorých je uvedené, či je to mesto hlavné, kol ko má obyvatel ov, v ktorom makroregióne sveta sa nachádza a d alšie informácie. Keby 43 na DVD prílohe v adresári Udaje/Obyvatelstvo 78

82 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT sme klikli na tlačidlo Pridat, pridala by sa do mapy vrstva so všetkými objektami, ktoré sa v nej nachádzajú. Našim zámerom však bude, aby boli do mapy pridané len tie objekty (mestá), ktoré sa nachádzajú v Európe a sú hlavnými mestami jednotlivých štátov. Tieto požiadavky môžeme určit dvojklikom na názov vrstvy (ešte pred stlačením tlačidla Pridat. Otvorí sa okno Tvorba databázových dopytov (obr. 4.30). Obr. 4.30: Tvorba databázových dopytov V časti polia vyberieme položku geo_reg (t.j. názov stĺpčeka obsahujúceho regióny sveta, do ktorých mestá patria). Stlačením tlačidla Vzorka sa vypíšu všetky hodnoty tohoto stĺpčeka (stĺpca geo_subreg). Postupným dvojklikom na názov stĺpca geo_subreg, klikom na tlačidlo = a dvojklikom na hodnotu Europe získame v spodnej časti dopyt v tvare: geo_reg= Europe To znamená, že do mapy budú pridané len tie objekty vrstvy, ktorých hodnota stĺpca geo_reg sa rovná ret azcu Europe jednoducho povedané získame len mestá Európy. Naše kritéria sú však ešte užšie chceme vybrat len tie európske mestá, ktoré sú zároveň hlavnými mestami. To, či je mesto hlavné alebo nie, určuje stĺpec capit_1_0 pokial je v ňom uvedená hodnota 1, je mesto hlavným mestom, v opačnom prípade hlavným mestom nie je. Naša výsledná podmienka teda bude mat tvar: geo_subreg = Europe AND capit_1_0 = 1 79

83 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Môžeme sa k nej dopracovat postupným klikaním na jednotlivé tlačidlá, alebo priamo vpísaním do spodnej časti dialógového okna. Kliknutím na OK a následne na tlačidlo Pridat vložíme do mapy vrstvu, ktorej objekty budú vyhovovat našim kritériam. Rovnakým spôsobom môžeme vytvorit aj dopyt, ktorého výsledkom budú len hlavné mestá Záhreb, Berlín, Tirana, Budapešt, Lisabon, Dublin a Amsterdam (ciel ová požiadavka na mapu). V okne Legenda klikneme na databázovú vrstvu test 44, a v záložke Všeobecné klikneme na tlačidlo Tvorba dopytov. Naša požiadavka je, aby boli zobrazené všetky objekty (mestá), ktorých atribút wup_capit (názov mesta) sa rovnal názvu niektorého zo siedmich hlavných miest európskych štátov. Dopyt bude mat tvar: wup_capit = Zagreb OR wup_capit = Berlin OR wup_capit = Tirana OR wup_capit = Budapest OR wup_capit = Lisbon OR wup_capit = Dublin OR wup_capit = Amsterdam Ostáva už len priradit bodom (kvôli prehl adnosti) identifikačné čísla. Otvoríme tabul ku atribútov vrstvy test. Kliknutím na tlačidlo Začat upravovat sa prepneme do režimu upravovania. Nový atribút cislo pridáme do tabul ky kliknutím na ikonu. Do novovytvoreného stĺpca vpíšeme ku každému mestu číslo (od 1 po 7), pod ktorým sa bude zobrazovat. Klikneme na tlačidlo Ukončit úpravy a zatvoríme tabul ku atribútov. Posledným krokom je upravit vzhl ad vrstiev a pridat popisy (podl a stĺpca císlo). Postup je rovnaký ako v časti Konečný výsledok ukazuje obr V príkladoch popisovaných v časti a sme na tvorbu vrstiev s neznámymi objektami (riekami, polostrovmi, zálivmi) používali digitalizáciu tvorili sme úplne nové vrstvy a pôvodné vrstvy nám slúžili len ako podklad na orientáciu. Naproti tomu výhoda dopytov spočíva v možnosti využit už existujúce vrstvy a zobrazit z nich len nami požadované objekty Precvičovanie a skúšanie V spojení s databázou možno QGIS využit aj pri precvičovaní vedomostí. Kvôli väčšej technickej náročnosti však možno predpokladat, že na takýto krok ešte nedozrela doba, preto sa týmto využitím v d alšom texte nebudeme podrobnejšie zaoberat, zameriame sa len na načrtnutie myšlienky a jej technickej realizácie. 44 meno vrstvy sa môže líšit, pretože vrstva je vždy pomenovaná podl a databázy PostgreSQL, z ktorej je čerpaná 80

84 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.31: Slepá mapa hlavné mestá Európy Precvičovanie by prebiehalo formou dopĺňania neznámeho do tabul ky atribútov. Učitel by pripravil pre žiaka elektronickú interaktívnu formu slepej mapy. Žiak by v mape pomocou (identifikácia) postupne klikal na neznáme objekty a doplnil ich hodnoty (napríklad názov štátu, hlavné mesto). Po doplnení všetkých známych údajov by sa výsledky pomocou databázových skriptov automaticky vyhodnotili a žiak a učitel by boli o nich ihned informovaní. Celý proces schématicky ilustruje obr Efektívnost takéhoto spôsobu skúšania môže byt vel mi vysoká, ak vezmeme do úvahy možnost využívania centrálne pripravenej databázy interaktívnych slepých mapiek a ich automatickej kontroly. Jej praktickej realizácii zatial predchádza vyriešenie nasledujúcich problémov: vytvorenie databázy obsahujúcej základné vrstvy pre tvorbu slepých mapiek vytvorenie skriptov generujúcich vrstvu s prázdnymi hodnotami vybraných atribútov 81

85 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.32: Model skúšania s využitím databázy a programu Quantum GIS vytvorenie skriptov, ktoré by zabezpečovali vyhodnotenie spojením databázovej tabul ky podl a cudzieho kl úča a porovnaním žiakom vpísaných hodnôt s hodnotami správnymi Časovo-technická a obsahová náročnost týchto krokov však už prekračuje rámec témy tejto práce Quantum GIS ako nástroj na štúdium Potrebné vybavenie: osobný počítač s nainštalovanou aplikáciou Quantum GIS (verzia alebo novšia) a prístupom na internet l ubovol ný internetový prehliadač (napríklad Mozilla Firefox 45 ) Postup: Do mapy pridáme vrstvu adm_sk.shp obsahujúcu štáty sveta so stĺpcom sk_nazov, v ktorom sa nachádza slovenský názov štátu. Našu 45 zdroj: 82

86 4.1. VŠEOBECNÉ VYUŽITIE KAPITOLA 4. EXPERIMENT mapu prepojíme s najväčšou vol ne dostupnou elektronickou encyklopédiou s Wikipédiou. Prakticky to bude vyzerat tak, že v okne Identifikácia objektov pribudne nová položka Informácie o štáte (Wikipédia), na ktorú ked sa klikne, otvorí sa webový prehliadač a načíta stránku Wikipédie o danom štáte. Klikneme na vlastnosti vrstvy a vyberieme záložku Akcie. Ako meno akcie uvedieme napríklad Informácie o štáte (Wikipédia), do políčka Akcia uvedieme príkaz, ktorý sa má vykonat v našom prípade to bude spustenie prehliadača Firefox 46 na príslušnej stránke Wikipédie. Akcia bude vyzerat nasledovne 47 : firefox Ret azec %SK_NAZOV bude pri vykonaní nahradený príslušnou hodnotou stĺpca sk_nazov (podobne by za znakom % bolo možné uviest aj l ubovol ný iný názov stĺpca). Zaškrtnutím políčka Sledovat výstup zabezpečíme, že prehliadač Firefox sa nebude otvárat na pozadí. Kliknutím na tlačidlo Vložit akciu vložíme novovytvorenú akciu do zoznamu akcií a klikneme na OK. Klikneme na ikonku (identifikácia objektov). Po kliknutí na l ubovol ný štát sa otvorí okno Výsledky Identifikácia objektov. Po kliknutí na položku Informácie o štáte (Wikipédia) sa otvorí www stránka Wikipédie o zvolenom štáte. Obr. 4.33: Identifikácia objektu s odkazom na informáciu vo Wikipédii 46 predpokladáme, že na počítači sa nachádza správne nainštalovaný internetový prehliadač Mozilla-Firefox 47 v operačnom systéme MS Windows je potrebné uviest úplnú cestu k programu Firefox (napr. C:\Program Files\Firefox\firefox.exe) 83

87 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Podobným spôsobom vytvoríme akciu, ktorá vyhl adá vo vyhl adávači Google všetky odkazy obsahujúce názov daného štátu. Akcia bude mat tvar: firefox Vd aka tejto funkcii je možné vel mi rýchlo nájst vel a rôznych zaujímavých informácií aj o menej známych štátoch sveta. Pomocou funkcie Akcie možno z programu Quantum GIS vytvorit vel mi dobrý informačný zdroj využitel ný nielen pre učitel ov, ale aj pre žiakov. 4.2 Modelové hodiny Podrobne spracovné prípravy na hodiny sú doplnené rozbormi hodín formou SWOT analýz (Strenghts, Weaknesses, Opportunities, Treats). Pre každú prípravu sú zhodnotené jej silné a slabé stránky (vnútorné vlastnosti), doplnené d alšími príležitost ami na rozšírenie a možnými ohrozeniami (vonkajšie faktory). Metóda SWOT analýzy je prepožičaná z oblasti strategického manažmentu Zemský povrch a mapa Príprava Ročník: prvý (gymnázium) Typ hodiny: hodina sprístupňovania nového učiva Didaktické ciele: porozumiet rôznym spôsobom zobrazovania zemského povrchu do mapy (druhy premietania) pochopenie pojmu skreslenia ako nevyhnutného sprievodného javu pri transformácii medzi 3-rozmerným priestorom zemského povrchu a rovinou mapy naučit sa pracovat s mierkou mapy aj pri prepočte plôch Didaktické pomôcky: vysvetl ovanie, aktivizačný rozhovor 84

88 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Materiálne didaktické pomôcky: počítač s nainštalovaným programom Quantum GIS dataprojektor obrázok referenčných telies vrstva so štátmi sveta world_adm0.shp 48 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Politicke) Priebeh hodiny: po úvodných organizačných povinnostiach učitel začne samotné sprístupňovanie nového učiva 49 : Človek už oddávna, pri pohybe d alej od svojho domova, si zaznamenával kvôli lepšej orientácii obraz krajiny na rôzne kože a papyrusy a iné dobové záznamové médiá. Tak vznikali prvé mapy. Ich rozvoj podporili hlavne výbojné národy, pri dobývaní nových cudzích území, kde už na lepšiu organizáciu a orientáciu boli mapy nevyhnutné... Učitel premieta pripravené poznámky súbežne s uvádzaním nových kl účových pojmov a poznatkov. A tak z praktických príčin sa vyvinula špeciálna vedná disciplína zaoberajúca sa práve zobrazením zemského povrchu do mapy. Táto disciplína sa volá... Učitel vyvolá žiaka na doplnenie odpovede a pokračuje d alej vo výklade: Ked chceme využívat mapy a vediet z nich čítat informácie, ktoré obsahujú, je dôležité pozriet sa na ich vznik a problémy, s ktorými sa pri ich zostavovaní kartografia stretáva. Mapa to nie je fotka. Nie je to ani umelecký obrázok, aj ked mapy v minulosti sa často uberali aj týmto smerom. Mapa je zmenšený a zjednodušený obraz zemského povrchu. Z toho vyplýva, že prvým problémom, s ktorým sa pri jej tvorbe stretávame je rozhodnút, ktoré prvky skutočnosti v mape zobrazíme a ktoré nie. To závisí od rozlišovacej schopnosti mapy, ale aj od účelu, na aký danú mapu tvoríme. Rozlišovaciu schopnost určuje vel kost mapy, ktorá je daná pomerom vzdialeností na mape ku vzdialenosti v skutočnosti. Tento pomer sa nazýva mierka mapy. Učitel rozšíri pojem mierky aj na plochy: 48 zdroj: 49 citovaná priama reč pochádza z prípravy na hodinu (Balážovič, 2004) 85

89 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT S mierkou ste sa naučili pracovat už na základnej škole a ostáva nám len doplnit si informáciu, že ked prepočítavame plošné jednotky, musíme používat druhú mocninu mierky, aby sme dostali správny výsledok. Je to zrejmé, ked si vezmeme ako príklad obdl žnik s obsahom povrchu 600. Ten má v mierke 1 : 10 strany 2 3 a teda obsah 6, čo nie je 10 krát menej, ale 10 2 krát menej ako v skutočnosti. Učitel pokračuje zavedením pojmu generalizácia: Pri zobrazovaní prvkov krajiny ako sú budovy, cesty, mestá, práve mierka určuje, čo sa nám do mapy ešte zmestí tak, aby nebola prehustená. Objekty, ktorých vel kost sa stane zanedbatel nou, sa v mape jednoducho vynechajú. Tento proces zjednodušovania mapy sa nazýva generalizácia. Je však dôležité podotknút, že niektoré prvky krajiny sú tak významné, že sa zobrazujú aj v prípade, že by po zobrazení na mape boli zanedbatel ne malé. Vtedy sa na ich zobrazenie používajú symboly. Nasleduje motivácia ku kl účovému pojmu mapových zobrazení k pojmu skreslenie. Využije pritom meranie dĺžky medzi dvoma miestami na rovníku a v okolí rovnobežky s vel kou geografickou šírkou, pričom použije mapu v jednoduchom zobrazení dĺžka šírka, kde sa javia tieto vzdialenosti rovnako. Teraz skúsime prakticky overit naše vedomosti o mierke mapy odmeriame vzdialenost na tejto mape z Pobrežia Slonoviny do Francúzskej Guayany. Na našej mape v mierke 1 : je to približne 5300 km. Už letmým pohl adom do mapy vidno, že je to vzdialenost rovnaká ako z Bretónskeho polostrova smerom na ostrov Newfoundland. Naše výpočty si môžeme vel mi l ahko overit počítač dokáže úplne presne zmerat vzdialenost medzi dvoma miestami. Učitel použije nástroj Meranie vzdialenosti klikne na ikonku a zmeria vybrané vzdialenosti. Dve na pohl ad rovnaké vzdialenosti budú v skutočnosti vel mi rozdielne. Tým sa otvorí otázka mapového skreslenia. Zistili sme, že vzdialenosti na mape ani po prepočítaní do skutočných rozmerov nezodpovedajú skutočnosti, ale sú skreslené. Príčinou toho je fakt, že plocha gule, resp. elipsoidu sa nedá žiadnym spôsobom rozvinút (zobrazit ) tak, aby sa neskreslili dĺžky, uhly alebo plochy. Podl a toho, čo je po zobrazení do mapy skreslené, rozdel ujeme mapové zobrazenia na rovnakodĺžkové, rovnakouhlé a rovnakoplošné. 86

90 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Učitel d alej vysvetlí, aké rovinné plochy môžeme použit na zobrazenie do mapy a premietne ich schématické náčrty. Pre lepšiu ilustráciu použije zobrazenie mapy sveta v programe Quantum GIS. Mapa sveta bude zložená z dvoch vrstiev z vrstvy štátov sveta world_adm0.shp 50 a vrstvy siete rovnobežiek a poludníkov s rozostupom 15 stupňov siet_15x15st.shp 51. Učitel premietne najskôr mapu v pôvodnom zobrazení (dĺžka/šírka) a potom kliknutím na v pravom dolnom rohu, zaškrtnutím vol by Zobrazovat za jazdy a vybratím vhodného zobrazenia ilustruje rôzne vlastnosti mapových zobrazení. Ako vhodné zobrazenia možno použit : 1. azimutálne rovnakoplošné mapové zobrazenie napríklad ETRS89/ETRS- LAEA z rodiny zobrazení Lambert Azimuthal Equal Area nachádzajúce sa v Projected Coordinate Systems; 2. kužel ové rovnakouhlé napríklad AFT (Paris) Nord de Guerre z rodiny zobrazení Lambert Conformal Conic v Projected Coordinate Systems; 3. valcové rovnakouhlé (Mercatorovo) napríklad Batavia (Jakarta)/NEIEZ z rodiny zobrazení Mercator z Projected Coordinate Systems) Tieto zobrazenia sú navzájom dost kontrastné na to, aby bolo možné uvedomit si dôležitost výberu vhodného mapového zobrazenia (vid obr. 4.34). Po dovysvetl ovaní zmyslu mapových zobrazení nasleduje čas, ked učitel premietne žiakom poznámky (obsahujúce heslovité zhrnutie dôležitých pojmov, ktoré je potrebné na úspešné zvládnutie ústneho, resp. písomného skúšania ovládat ) a nechá im priestor na ich prepísanie do zošitov. Na záver je vhodné vyskúšat niekol kými otázkami, či žiaci učivu porozumeli. Možno položit napríklad nasledovné otázky: Aké zobrazenie by ste použili pre mapu slúžiacu pre orientáciu pilotov (typ skreslenia)? Prečo? Akú premietaciu plochu by ste použili na zobrazenie Ázie (Austrálie, Tichého oceánu)? Prečo? Hodinu učitel ukončí vyhodnotením jej priebehu a slovným zhrnutím správania sa a aktivity žiakov pochvalou aktívnych a motiváciou pasívnych. 50 na DVD prílohe v adresári Udaje/Politicke 51 na DVD prílohe v adresári Udaje/Rozne, alebo možno vytvorit vlastnú siet vid čast na str

91 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.34: Územie zobrazené v programe Quantum GIS rôznymi mapovými zobrazeniami zvrchu nadol: azimutálne rovnakoplošné; kužel ové rovnakouhlé; valcové rovnakouhlé (Mercatorovo) 88

92 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Rozbor hodiny Silné stránky Silnou stránkou takto predvedenej hodiny je jej vysoká názornost. Oproti mapám v atlasoch plných množstvom informácií tu učitel používa mapy jednoduché obsahujúce iba hranice štátov a siet poludníkov a rovnobežiek, čo umožňuje pozornost žiakov zamerat na vzniknuté geometrické deformácie pri zobrazovaní zemského povrchu do rovinnej plochy mapy. Výhodou je aj použitie jedného a toho istého územia pri rôznych zobrazeniach, čo sa v mapách atlasu z praktických dôvodov takmer nikdy nevyskytuje. Slabé stránky K slabým stránkam (nevýhodám) takejto prípravy je možno zaradit vyššiu prvotnú časovú náročnost na prípravu učitel a. Vzhl adom na výsledky, ku ktorým takáto lepšia príprava vedie, však daný spôsob vyučovania stále možno považovat za vel mi efektívny. Príležitosti Vel mi silný potenciál je v samotných žiakoch. Práve vyučovanie obohatené o prostriedky IKT, medzi ktoré patria aj technológie GIS, môže zapálit plameň poznania a motivovat žiakov k d alšiemu bádaniu. Ohrozenia Jediné ohrozenie je faktor osobnosti učitel a. Učitel ako priamy realizátor prípravy môže svojím prejavom a nedostatočnými vedomost ami z problematiky kartografie výrazne zatienit všetky výhody vyššie uvedenej prezentácie učiva Dynamika obyvatel stva Príprava Ročník: prvý (gymnázium) Typ hodiny: hodina sprístupňovania nového učiva 52 Didaktické ciele: pochopit vzt ahy medzi rôznymi demografickými a ekonomickými ukazovatel mi rozumiet pojmom natalita, mortalita, stredná dĺžka života, dojčenská úmrtnost, demografický cyklus 52 téma spracovaná v súlade s gymnaziálnou učebnicou Mládek et al. (1994) 89

93 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Didaktické pomôcky: vysvetl ovanie, aktivizačný rozhovor Materiálne didaktické pomôcky: počítač s nainštalovaným programom Quantum GIS dataprojektor vektorová vrstva štátov sveta s demografickými údajmi demography.shp 53 (na DVD prílohe v adresári Udaje/Obyvatelstvo) Priebeh hodiny: po úvodných organizačných povinnostiach a stručnom zhrnutí minulej hodiny prejde učitel k sprístupňovaniu nového učiva. Uvedie pojem prirodzený pohyb obyvatel stva, ktorý bližšie začne rozoberat. Úvodnú pozornost venuje natalite obyvatel stva ako najdôležitejšiemu procesu vývoja obyvatel stva vôbec. Na ilustráciu kvantitatívneho rozloženia tohoto javu v priestore použije učitel kartodiagram natality vytvorený v programe Quantum GIS (popis prípravy kartogramu je uvedený v časti na str. 57) z vrstvy demography.shp 54. Učitel sa snaží aktivizačným rozhovorom primät žiakov k zamysleniu sa nad príčinou takéhoto rozloženia natality po svete. Pomocou ankety z novín na tému Prečo sa na Slovensku rodí čím d alej tým menej detí? učitel načrtne tému vzt ahu ekonomických ukazovatel ov (hrubého domáceho produktu na obyvatel a) a pôrodnosti obyvatel stva. Na overenie hypotéz žiakov a anketových odpovedí z novín učitel zapne vrstvu s krajinami s HDP menším ako 365 $ na jedného obyvatel a za rok (obr. 4.35). Podobným spôsobom učitel prezentuje aj d alšie ukazovatele prirodzeného pohybu obyvatel stva. Vždy ked začne o ukazovateli rozprávat, zapne na ukážku jeho rozloženia v priestore príslušnú mapovú vrstvu (vo forme kartogramu). Učitel v d alšej časti hodiny vysvetlí zákonitosti vývoja populácií známe pod pojmom demografický cyklus. Na lepšiu ilustráciu premietne žiakom graf z učebnice (Mládek et al., 1994, str. 22). V d alšej časti hodiny sa žiaci pokúsia určit podl a premietnutých kartogramov natality a mortality, v ktorom stupni vývoja sú štáty v jednotlivých častiach sveta a na základe nových poznatkov z hodiny predpovedat (odhadnút ) ich d alší populačný vývoj. Hodinu učitel ukončí zopakovaním kl účových pojmov (natalita, mortalita, stredná dĺžka života, demografický cyklus) formou dialógu so žiakmi 53 zdroj: 54 na DVD prílohe v adresári Udaje/Obyvatelstvo 90

94 4.2. MODELOVÉ HODINY KAPITOLA 4. EXPERIMENT Obr. 4.35: Názorné zobrazenie vzt ahu medzi natalitou a HDP vyhodnotením jej priebehu a slovným zhrnutím správania sa a aktivity žiakov Rozbor Silné stránky K výhodám takéhoto spôsobu prezentácie hodiny patrí rýchlost, akou možno premieňat jednotlivé vrstvy, prekladat ich cez seba a poukazovat tak jasne na vzt ahy medzi jednotlivými ukazovatel mi, ktoré vyjadrené graficky majú ovel a väčšiu výpovednú hodnotu, ako by mali v slovnej podobe. Slabé stránky K nevýhodám takejto prípravy je možno zaradit vyššiu prvotnú časovú náročnost na prípravu učitel a. Vzhl adom na výsledky, ku ktorým takáto lepšia príprava vedie, však daný spôsob vyučovania stále možno považovat za vel mi efektívny. Príležitosti a ohrozenia Príležitosti a ohrozenia sú viazané na osobnost učitel a, od ktorej závisí, ako dokáže využit prostriedky IKT na motiváciu žiakov k premýšl aniu nad preberanou témou. 91