Využití netradičních metod pro znázornění topografie Česka

Cíle práce

Hlavním cílem této bakalářské práce je vyhledat existující, či navrhnout vlastní netradiční způsoby vizualizace topografických dat a aplikovat je při tvorbě série tematických map Česka nebo jeho částí. Také je cílem přiblížit netradiční metody vizualizace dat pro jejich častější používání. Cílovou skupinou této práce by měla být jak široká veřejnost, která výstupy práce může považovat za umělecké, tak i odborníci v oboru, kteří tyto metody mohou použít ve svých pracích. Pro dosažení výsledků je nutné provedení rešerše současných trendů v grafice a metodách tematické kartografie. Dalším záměrem je vytvoření automatizačních nástrojů, které urychlí jednotlivé kroky při vzniku vizualizací, a tak budou užitečné při tvorbě. Úmyslem je také pro tvorbu využívat volně dostupná data, aby potenciální uživatelé této práce, kteří budou stejné metody v budoucnu používat, mohli dosáhnout takových výsledků bez nutnosti placení dat, získávání licencí atd. Výsledkem by mělo být šest designově provedených vizualizací různých témat, jako např. vodstvo, lesy, zástavba, terén apod., využívajících různé metody, které nejsou pro znázornění daných témat běžně využívány. Dále šest grafických návodů, jak tyto vizualizace tvořit a tři automatizační nástroje pro urychlení tvorby.

Teoretické cíle

• Odborná rešerše
• Stanovení jednotlivých částí topologie ČR
• Výběr vhodných metod
• Návrh jednotného grafického designu

Praktické cíle

• Tvorba vizualizací
• Tvorba karet s návody
• Tvorba automatizačních nástrojů
• Tvorba grafického designu

Metody

Použité metody

Pro tvorbu vizualizací bylo zvoleno několik netradičních metod. Ty byly interpretovány a vizualizovány na základě poznatků z rešerše, vlastních odborných zkušeností a konzultací s vedoucím práce. První vytvořenou metodou byl Relativní výškový model (REM). Jedná se o vizualizaci používanou především pro oblasti řek. Metoda zřetelně, relativně k povrchu, vykresluje říční koryto. Jako druhá byla zpracována Street Network Map metoda pro vizualizaci komunikací ve městě. Následně byly vytvořeny další čtyři intepretace metod pro znázornění topografie a to: Shaded Contour Map pro terén, Wavy Borders pro lesy, Buildings Dots pro budovy a Joy–plot Map pro terén. Pro účely této práce byly metody vždy ještě barevně a graficky upraveny tak, aby mohly topografii Česka prezentovat jako „umělecké dílo“. Vizualizace byly také do určité míry zautomatizovány pomocí modelů pro vizuální programovací nástroj Model Builder a skriptu v rozhraní Arc Toolbox pro software ArcGIS Pro od firmy Esri. Skript byl psán v jazyce Python s využitím knihoven Arcpy a Pandas.

Postup zpracování

Postup zpracování je schematicky přiblížen na obrázku 11. Jako první bylo nutné provést odbornou rešerši pro seznámení se s hlavními tématy práce. Mezi ně patřilo téma topografie a topografických map, dále tvorba a využití netradičních metod pro zpracování dat. Nechybělo ani studium děl, která se zabývají podobnou problematikou jako tato bakalářka práce. Na základě rešerše pak byly zvoleny konkrétní metody vizualizace pro tuto práci. Následujícím krokem bylo získání a ucelení si datových sad pro práci. Poté následovala časově nejnáročnější práce, a to samotná praktická tvorba posterů s metodami a karet pro jejich vytváření. K metodám byly postupně přidružovány také automatizační nástroje, které mají za cíl zautomatizovat a ulehčit tvorbu takovýchto vizualizací dalším kartografům. Mapy byly tvořeny v GIS softwarech a následně graficky dodělávány v DTP programu. Během praktické tvorby se postupně začala tvořit textová část práce. Pro zjištění pochopitelnosti postupu tvorby mapy bylo také provedeno uživatelské testování karet s návody. Na závěr byla provedena typografická korektura textu a předtisková příprava posterů a karet. Byl vytvořen rovněž propagační poster práce a její webová stránka.

Výsledky

Nejdůležitějšími výsledky této bakalářské práce jsou, s ohledem na cíle práce, grafické karty ve formátu A3, na kterých jsou výstupy jednotlivých vizualizačních metod a návody, podle kterých lze tyto metody vytvářet. Dalším důležitým výsledkem práce je složka obsahující ArcToolbox, ve kterém se nachází automatizační modely pro metodu Relative Elevation Model a Shaded Contour Map a skript pro automatizaci metody Joy–⁠Plot Art Map. Dále obsahuje autorské osobité styly (.stylx) vytvořené autorem práce, které mohou být použity při uživatelské tvorbě těchto vizualizací.

Prvním dosaženým výsledkem v postupu tvorby práce byla odborná rešerše, která se zabývá různými přístupy k netradičním vizualizacím a způsoby, jakými mohou být některé z těchto přístupů použity pro zpracování topografických dat. Dále jsou v této části analyzovány různé aspekty topografie a topografických map. Je zde proveden průzkum netradičních přístupů k mapování a stručně jsou zde popsány některé takové metody. Tato teoretická část přispěla k tvorbě dalších dílčích výsledků.

Dalším výsledkem je vytvoření a popis dvou zcela nových vizualizačních metod. První se myslí metoda Buildings Dots, ta umožňuje velmi jednoduchým, avšak výstižným způsobem popsat sktrukturu městské zástavby. Druhá metoda Wavy Borders zase novým způsobem vystihuje nepravidelnost hranice plošného znaku. Obě metody jsou výsledkem práce autora a vedoucího této bakalářské práce.

Nelze opomenout ani závěry, které vyšly z experimentu testování karet na studentech prvního ročníku oboru Geoinformatika a kartografie. Byly to odpovědi z dotazníků, které byly dále interpretovány a začleněny do práce pro dosažení lepších a objektivnějších výstupů. Tyto výsledky a jejich zapracování jsou podrobněji popsány v textové části v kapitole 6.2.

Veškeré dílčí výsledky vedly k vytvoření práce. Konečným krokem bylo ucelení série karet s vizualizacemi a jejich korekce. Tyto výsledky budou ve formátu PDF přiloženy spolu s posterem a textem práce k webovým stránkám práce, dostupných na webu Katedry geoinformatiky UP.

Tato práce přináší nový vhled do netradičních metod vizualizace topografických dat. Automatizační nástroje mohou pomoci potenciálním uživatelům k tvorbě těchto metod, a tím se tyto metody mohou stát více používanými. Grafické karty s návodem mohou posloužit mladším studentům k tvorbě takovýchto map. Na základě testování lze konstatovat, že by se návod dal použít rovněž jako učební pomůcka pro studenty prvního ročníku, protože během experimentu byli seznámeni s novými nástroji GIS softwaru. Postery obsahující vizualizace mohou mít dvě využití. Pro laiky mohou sloužit jako esteticky přitažlivá grafika, kterou si mohou pověsit na zeď. Pro odborníky mohou být postery stanoviskem či etalonem, ke kterému by se měli přiblížit při vlastním zpracovávání těchto metod.

Závěr

Hlavním cílem bakalářské práce bylo vyhledat existující či navrhnout vlastní netradiční způsoby vizualizace topografických dat a následně je aplikovat při tvorbě karet s vizualizacemi a návody. Dalším cílem bylo vytvoření automatizačních nástrojů pro urychlení tvorby metod, u kterých to má smysl. Na začátku byla práce rozdělena na dva hlavní celky, teoretickou a praktickou část.

Část teoretická obsahuje rešerši v oblasti netradičních vizualizací, zabývá se díly, která mohou být pro své zpracování nějak netradiční, a přibližuje také téma topografie a topografických map. Na základě rešerše a získaných poznatků během studia bylo vymezeno šest metod pro znázornění jednotlivých částí topografie Česka. Tyto části byly vybrány vzhledem k povaze jednotlivých metod. Součástí teoretické části byl i návrh jednotného grafického stylu pro kolekci výstupů.

Prvním krokem praktické části bylo získání dat. Ta byla získána v rámci veřejně dostupných datových sad, jako SRTM a ArcČR 500. Po získání dat byl vytvořen grafický design v rozhraní softwaru Inkscape, který byl v průběhu práce aplikován na jednotlivé výstupy vizualizací a návodů. Nejnáročnějším krokem celé práce byla samotná tvorba jednotlivých vizualizací. Ty byly vytvořeny v programu ArcGIS Pro a následně dotvářeny v grafickém softwaru Inkscape. K těmto vizualizacím vznikly i dílčí karty s návodem, které strukturovaně a grafickou formou popisují postup tvorby. Tyto karty byly poté předmětem testování na studentech prvního ročníku oboru Geoinformatika a kartografie UP, po kterém byly poznatky studentů zapracovány do návodů pro ještě pochopitelnější postup tvorby. Posledním krokem praktické práce byla tvorba automatizačních nástrojů. Ty byly vytvořeny pro tři nejsložitější metody vizualizace, čímž urychlují a zjednodušují tvorbu. Nástroje byly vytvořeny pomocí skriptu a modelů v rozhraní Model Builder v softwaru ArcGIS Pro.

Hlavním výsledkem práce je série šesti karet obsahujících náhledy vizualizací. Dále karty, obsahující návody pro tvorbu těchto vizualizací a složka s balíčkem nástrojů ArcToolbox. Ten obsahuje tři automatizační nástroje pro složitější metody a autorské styly, které je možné aplikovat na jednotlivé výstupy. Dalšími dílčími výsledky jsou poster, webová stránka a text práce.

Summary

This bachelor thesis focuses on the use of non-traditional cartographic visualization methods for topographic data in the context of the Czech Republic. In the theoretical part of the thesis, various approaches to non-traditional visualizations and how some of them can be used for topographic data are presented within the framework of expert research. Furthermore, different aspects of topography and topographic maps are discussed in this part to better understand the potential applications of non-traditional methods. The last section of the research deals with research in the field of non-traditional approaches to maps and some such works are briefly described. In the practical part of the thesis, the different steps of production are described, and the results are presented through six visualization posters that demonstrate the application of different non-traditional cartographic visualization methods on the selected territory. In addition, graphic cards with instructions and automation tools are provided to create these visualizations. These tools could be useful for cartographers who want to use these non-traditional visualization methods for their projects. The results of this work have also the potential to be of interest to a wider interest group, not only cartographers but also the general public, as the outputs can be considered as interesting graphical posters. However, since the visualizations are based on real topographic data, they can also be useful for professionals in the field.

Ke stažení

Kontakt

Jméno

Josef MYŠKA

E-mail

myska-josef@seznam.cz

Vedoucí práce

Mgr. Radek Barvíř, Ph.D.

Elements

i = 0;

while (!deck.isInOrder()) {
    print 'Iteration ' + i;
    deck.shuffle();
    i++;
}

print 'It took ' + i + ' iterations to sort the deck.';