Mapy a ArcExplorer 9.3 - Java Edition for Education (AEJEE)
Archivní obsah
Tento materiál pochází ze staršího archivu rvp.cz a už není součástí aktuální nabídky. Uchováváme ho, aby na něj dál vedly původní odkazy.
Odborný článek
Mapy a ArcExplorer 9.3 - Java Edition for Education (AEJEE)
Seznámení s aplikací ArcExplorer, tvorba mapových výstupů v tomto softwaru.
Cíl výuky
Cílem příspěvku je prostřednictvím aplikace ArcExplorer porozumět kartografickým zobrazením, kartografickému zkreslení map i samotné aplikaci. Žák se naučí pracovat s geografickými daty a vytvoří si vlastní mapu v počítačovém prostředí.
Úvod ke cvičení
Tento příspěvek je zaměřen na práci s geografickými daty v počítačovém prostředí. Je tedy určen pro praktické potřeby výuky a pro cvičební proces v geografii, která se zabývá prostorovými vlastnostmi přírodních, sociálních, ekonomických a kulturních objektů a jevů. V našem případě jsou sledovanými geografickými daty obecné údaje, které jsou dodávány společně s aplikací Arc Explorer – Java Edition for Education. Tato aplikace je určena pro výuku na základním a středním stupni vzdělání. Jedná se o geoinformační aplikaci, jež načítá data a pracuje s prostorovými daty. Příspěvek seznamuje uživatele s geografickými funkcemi, nabízenými uvedenou aplikací. Následující sada cvičení vás provede základními funkcemi aplikace ArcExplorer Java Edition for Education (dále jen AEJEE), které budou vysvětleny na příkladech s geografickou tematikou. Základní symbolika, funkce a další nástroje aplikace AEJEE jsou obsaženy v první tabulce. Následující lekce budou podrobně popisovat jednotlivé funkce a nástroje aplikace AEJEE, které budou prakticky prováděny na příkladech s kartografickou tematikou. Ukážeme si práci se souřadnicovými systémy, kartografickými zobrazeními nebo se pokusíme vytvořit vlastní mapové dílo.
Symbolika, funkce a nástroje aplikace AEJEE
Pro následující cvičení budeme potřebovat:
• PC – operační systém Windows/Unix. • Přístup na internet. • Software – ArcExplorer 9.3 – Java Edition for Education (AEJEE) – stáhneme na adrese: http://www.esri.com/software/arcexplorer/download.html
(dle operačního systému vyberte patřičnou verzi – pro Windows/Unix. • Geografická data – stáhnou se společně se softwarem AEJEE.
Poznámka: Pokud budete stahovat software ArcExplorer 9.3, musíte se nejdříve zaregistrovat na stránkách společnosti ESRI, která software vyvinula. Jedná se pouze o formalitu v podobě e-mailové adresy, kterou musíte zadat.
Obsah: • načítání souborů • mapová projekce • měřítko mapy a měření vzdáleností v mapě • overview mapy • mapový výkres • export, tisk mapového výkresu
I. Načítání souborů
Aplikace Arc Explorer – Java Edition for Education (dále je AEJEE) pracuje s několika typy souborů:
• GIS soubory s příponou *.shp – obsahují prostorové i atributové informace, načítají se prostřednictvím symbolu "Add data ..." • Uložené projekty – soubory *. axl – jedná se o již vytvořené projekty v prostředí AEJEE – načítají se "File/Open..." v hlavním menu. • Rastrové obrázky JPG, TIF, JPEG, PNG ... – načítají se prostřednictvím symbolu "Add data ..." • Soubory *.csv – Comma Separate Values – soubory, které se konvertují do prostorových v Aplikaci AEJEE prostřednictvím funkce "View/Add Even Theme" v hlavním menu.
II. Kartografická zobrazení
Kartografická zobrazení jsou početní a konstrukční metody, které umožňují jednoznačné přiřazení odpovídající bod v mapě ke každému bodu na zemském povrchu. Podstatou je zobrazit kulovou plochu do roviny v co nejmenším zkreslení. Aplikace AEJEE nám umožňuje měnit kartografická zobrazení a ukazovat zeměpisné souřadnice daných míst na mapě.
Otevřeme existující projekt world_hd.axl ve "File/Open..." Otevře se nám mapa světa, na které si ukážeme navigaci pomocí zeměpisných souřadnic a také různé typy kartografických zobrazení. Podívejme se na navigační lištu (Status bar) a pohybujme kurzorem po mapě. Zjistíme, že navigační lišta ukazuje zeměpisné souřadnice míst, po kterých se pohybujeme. Navigační lišta ukazuje tzv. "Decimal degreese", protože data jsou uložena v těchto jednotkách (desetinné stupně) referenčního systému.
Otevřeme další existující projekt world_hd2.axl ve "File/Open ...". Opět se nám otevře mapa světa, ovšem tentokrát v jiném kartografickém zobrazení. Jedná se o stejná data, která jsou zobrazena v jiné projekci. Změnit projekci v aplikaci AEJEE je poměrně jednoduché. Zobrazíme první projekci, kterou jsme otevřeli v bodě 2 a zvolíme "Tools/Projection". Zobrazí se nám okno "Standard" s předdefinovanými kartografickými zobrazeními. V posledním řádku je zvýrazněno současné zobrazení, v našem případě "Geographic". Pokud chceme zvolit jiné kartografické zobrazení, stačí je jen vybrat z uvedených předdefinovaných možností. V okně "Projection" můžeme kromě okna "Standard" zvolit i okno "Custom", ve kterém lze změnit parametry zobrazení, například: středový poledník, datum a další.
Pokusíme se změnit kartografické zobrazení projektu world_hd.axl na kartografické zobrazení projektu world_hd2.axl. Zobrazíme projekt world_hd.axl a v "Projection" najedeme na předdefinované "World projection/world projection (Sphere)" a dále na projekci "Ortographic", což je kartografická projekce azimutální. Zobrazí se nám projekce stejná jako u projektu world_hd2.axl. Můžeme vyzkoušet i další zobrazení např.: válcová, kuželová a obecná.
Nyní prozkoumáme okno "Projection/Custom". Stávající ortografickou projekci změníme na zobrazení "Eckert IV". Klikneme na "Apply". Změníme středový poledník, který nastavíme na 180°. Středem mapy nebude Atlantský oceán, ale oceán Tichý. Takovýmto způsobem můžeme měnit zobrazení, datum, středový poledník a další veličiny, které ovlivní výsledný vzhled načtených dat.
Příklad mapového výkresu
Otázky a úkoly:
1. Zjistěte zeměpisné souřadnice (odhadnutý geometrický střed hlavního ostrova) následujících míst: Bermudy, Portoriko, Galapágy.
2. Určete, která kartografická projekce či zobrazení se nejvíce hodí pro uvedenou mapu zobrazující Tichý oceán (středový poledník 180°). Vysvětlete, proč je tomu tak.
3. Objasněte, jakým způsobem se mohou lišit délky libovolných přímek u jednotlivých druhů zobrazení. Uveďte základní informace o zkreslení map? Zdůvodněte, proč každá mapa v nějakém ohledu zkresluje.
4. Změňte kartografické zobrazení projektu world_hd.axl tak, aby zobrazovanou oblastí byla Antarktida. Vyberte takové kartografické zobrazení či projekci pro území Antarktidy, které je plochojevné.
III. Měřítko mapy a měření vzdáleností
1. Měřítko mapy je důležitou součástí každé mapy, které udává poměr délek v mapě (nezkreslených) k délkám ve skutečnosti. Ve výsledném mapovém výřezu musíme tedy s měřítkem počítat. Aplikace AEJEE umí pracovat jak s číselným, tak s grafickým měřítkem mapy. Číselné měřítko ukazuje dolní pomocná lišta v prostředí „MapView", grafické měřítko lze načíst pouze, pokud vyhotovujeme mapu, tedy v prostředí výkresu – „LayoutView". My pracujeme v prostředí „MapView", naučíme se tedy používat číselné měřítko. K tomu, aby prostředí „MapView" mohlo zobrazit číselné měřítko mapy, musíme v hlavním menu "View/Map Units" nastavit jednotky. V našem případě to budou „decimal degrese". Pokud nebudou data v těchto jednotkách, číselné měřítko výsledného mapového obrazu bude ukazovat poměr 1 : 1, což je samozřejmě chybné. Nastavíme-li číselné měřítko mapy přímo na požadovaný poměr, zvolíme "View/Zoom To Scale" a zadáme poměr.
2. Po načtení dat s požadovaným kartografickým zobrazením a patřičným měřítkem můžeme začít měřit. Ujistěte se, že máte otevřen projekt world_hd2.axl. V nástrojové liště spustíme funkci "Measure". Z uvedených jednotek vybereme kilometry. Měřená vzdálenost bude tedy v kilometrech. Nyní se pokusíme změřit vzdálenost na mapovém výřezu. Ujistěme se, že projekt world_hd.axl je nastaven na zobrazení: Eckert IV, datum: WGS 1984, středový poledník: 180° a jednotky: kilometry. Podržením tlačítka levé myši změříme vzdálenost např. mezi Aljaškou v Severní Americe a Brazílií v Jižní Americe. Pohybem myši se nám začnou objevovat tři různě barevné linie, z nichž každá měří trochu jinak. Současně se v levém horním rohu mapového pole zobrazí kilometrovníky jednotlivých linií. Modrá linie je tzv. Geodetická čára, což je nejkratší spojnice dvou bodů na referenční ploše. Pokud bychom měřili na kouli, jednalo by se o ortodromu. Růžová linie vyjadřuje spojnici dvou bodů na zemském povrchu, která protíná poledníky stále pod stejným úhlem. Jedná se o tzv. loxodromu. Červená linie (s černými čísly) ukazuje celkové (total) vzdálenosti a částečné (segment) vzdálenosti na mapě.
Otázky a úkoly:
1. Změňte měřítko mapy na hodnotu 1 : 10 000 000. Vyhledejte pomocí funkce „Find ..."stát Peru a změřte vzdálenost mezi nejsevernějším a nejjižnějším bodem?
2. Určete, jak se liší ortodromická a loxodromická vzdálenost mezi nejsevernějším a nejjižnějším bodem Peru.
3. Které barvě by se nejvíce podobala trasa letadla, které letí z jednoho konce Peru na druhý? Odpovídala by trasa letadla spíše ortodromě nebo loxodromě? Jaké faktory obecně ovlivňují dráhy letadel? Jak se mění azimut u loxodromické a ortodromické dráhy?
4. Pokuste se ve stejném měřítku změřit vzdálenosti mezi dvěma místy na Zemi i v jiném kartografickém zobrazení? U jakých map je obecně největší zkreslení vzdáleností mezi dvěma místy na zemském povrchu?
5. Porovnejte ortodromu a loxodromu. Může mít ortodroma a loxodroma mezi dvěma body na zemském povrchu stejnou vzdálenost? Uveďte příklady.
IV. Overview Map
Velice často, pokud hodně zoomujeme v mapovém poli, se přestáváme orientovat v mapě. K těmto účelům byla v aplikaci AEJEE vytvořena funkce "View/Overview Map". Jedná se o orientační mapku, která pomáhá uživatelům k lepší orientaci v mapě. Kliknutím na kolonku "Overview Map" aktivujeme tuto funkci. V levém dolním rohu tabulky obsahu se nám vytvoří nové okénko, které bude ohraničovat tu část zemského povrchu, kterou zobrazujeme v mapovém poli. Poté, co aktivujeme funkci "Overview Map", musíme ještě kliknou pravým tlačítkem myši v tabulce obsahu na plošnou vrstvu country a world30 a aktivovat funkci "Use in Overview Map". Když tento postup provedeme, v levém dolním rohu tabulky obsahu se nám objeví mapa světa s červeným rámečkem, který je zaměřen na tu část zemského povrchu, kterou zobrazuje mapové pole. Funkce "Overview Map" se používá také k rychlému prozkoumávání mapového pole. Jestliže podržíme tlačítko levé myši v levém dolním rohu tabulky obsahu, můžeme pohybovat červeným rámečkem dle potřeby. V mapovém poli se nám pak objevuje daná část zemského povrchu. Chceme-li vytisknout mapové pole, zobrazené červeným rámečkem, najedeme v hlavním menu na "File/Print".
Nastává situace, že chceme určitý mapový výřez exportovat. Použijeme v hlavním menu funkci "File/Export to Image". Okno export, které se objeví, nám dovoluje nastavit potřebnou velikost obrázku pomocí šířky (width) a výšky (height). Požadované hodnoty potvrdíme "Update". Poté uložíme obrázek tlačítkem "Export" na zvolené místo na disku. Obrázek v rastrové podobě je možno uložit s příponou JPG, BMP nebo PNG.
Takovýmto způsobem lze exportovat jen určitá data, tisknou se pouze holé mapy (data) bez dalších důležitých částí. Chceme-li tisknout či exportovat kvalitní mapu, musíme k vlastnímu mapovému poli přidat i ostatní důležité součásti mapy, jako je: měřítko, legenda, název, směrovka na sever, tiráž atd. Pro tyto potřeby byl v aplikaci AEJEE vytvořen již zmiňovaný mapový výkres – "Layout View".
Orientační mapka - overview
Otázky a úkoly:
1. Vyhledejte pomocí funkce "Overview" Českou republiku.
2. Aktivujte bodovou vrstvu cities, dané zobrazené mapové pole vyexportujte do rastrového formátu PNG a uložte na zvolené místo na disku.
3. Upravte orientační mapku tak, aby zobrazovala čistě jen kontinenty bez zeměpisné sítě.
V. Mapový výkres
1. Ještě předtím, než začneme pracovat s mapovým výkresem, otevřeme projekt world_hd.axl. Funkci „Mapový výkres" nastavíme v hlavním menu "View/Layout View". Z prostředí „Map View" se dostaneme do „Layout View", kde můžeme vytvářet mapové výkresy se vším, co k pravé mapě patří. Hlavní funkcí mapového výkresu je tedy prezentace dat, které zobrazujeme v prostředí „Map View". Prostředí mapového výkresu poznáme tak, že kolem mapového pole se vytvoří pravítka, která udávají velikost výkresu. Nyní se tady pokusíme vytvořit mapový výkres, který bude obsahovat legendu, název, měřítko a severku.
V mapovém výkresu klikneme pravou myší na již označené mapové pole a zvolíme "Properties/Frame". V tomto okně nastavíme ohraničení (rám) mapového výkresu. Zvolíme "Solid line" šířky "2". Ostatní parametry necháme nezměněny, potvrdíme tlačítkem "OK". Kolem mapového výkresu by se měl vytvořit černý rámeček o šířce dva.
2. Levým kliknutím myši na mapový výkres aktivujeme nástrojovou lištu. Najedeme na funkci "Add map legend" a do mapového výkresu přidáme legendu. Pravou myší klikneme na rámeček legendy. Zobrazí se nám okno legendy, ve kterém můžeme nastavit jednotlivé parametry vlastní legendy, rámeček legendy, velikost a pozici legendy v mapě a další možnosti. Legendu si nastavíme na následující parametry. Název změníme na „Legenda", plošné vrstvy country a world30 počeštíme na "staty" a "svet". Tuto operaci musíme udělat v tabulce obsahu, kde přejmenujeme uvedené plošné vrstvy. Jelikož zobrazujeme ve výkresu pouze dvě plošné vrstvy, v okně "Legend properties/Items" by měly být jako „Legend Items" uvedeny pouze vrstvy staty a svet. V "Legend/Properties/Frame" nastavíme rámeček na hodnotu "120". V "Legend/ Properties/Size and Positron" nastavíme "Gap X" a "Gap Y" na hodnoty, které jsou mimo výkres.
3. Dalším důležitým krokem k vyhotovení mapy je vytvořit grafické měřítko mapy. K tomu nám slouží symbol nástrojové lišty "Add map scale bar". Klikneme na tento symbol a vybereme vhodný typ grafického měřítka, např. "Alternating Scale Bar" Měřítko se nám zobrazí ve výkresu. Klikneme na zvolený typ měřítka a vybereme „Properties". V možnostech je důležité měřítko mapy nastavit tak, aby ukazovalo zaokrouhlené hodnoty v kilometrech. V "Properties/Scale and Units" nastavíme kolonku "When resizing ..." na "Adjut numer of divisions". Touto možností docílíme toho, že měřítko rozdělíme na stejně velké části, které dodefinujeme v kolonce "Division value". Nastavíme velikost jedné části na "1 000" a počet částí na "4". Jako jednotky zvolíme kilometry. Vše potvrdíme tlačítkem "OK". Zobrazí se nám měřítko, které je v kilometrech rozděleno na čtyři části. Každý segment měřítka má tisíc kilometrů. V dalších možnostech měřítka můžeme ještě upravit jeho popisky.
4. Pro lepší orientaci se někdy přidává do mapového výkresu i tzv. orientační mapka – Overview map. K tomu nám slouží symbol nástrojové lišty "Add overview map". Klikneme na tento symbol. V mapovém výřezu se nám objeví miniaturní mapka světa s červeným rámečkem, jenž přesně ohraničuje tu část světa, kterou tvoří naše mapové pole. V našem případě se jedná o severní část Afriky.
5. Nyní se pokusíme přidat do mapového výkresu název mapy. Klikneme na symbol nástrojové lišty "Add text". V mapovém výkresu se zobrazí rámeček s nápisem "Right click this text". Když klikneme pravou myší na rámeček a zvolíme "Properties", můžeme zadat název mapy do textového rámečku. Jako název mapy zadáme "SEVERNÍ AFRIKA". V kolonce „Change Properties" tohoto okna nastavíme patřičnou velikost, barvu a typ písma.
6. Náš mapový výkres již obsahuje název, legendu a měřítko. Zbývá ještě pomocí symbolu nástrojové lišty nastavit směrovou růžici. Klikneme na "Add north arrow" a vybereme z mnoha jeden typ směrové růžice. Potvrdíme "OK". Směrovka na sever se nám zobrazí do mapového výkresu. Poznámka: Pokud nám mapový výkres zobrazuje zeměpisné souřadnice, není nutné přidávat do mapy směrovou růžici. Použití této funkce je v našem případě pouze ilustrativní.
7. Nyní máme všechny základní části mapy v mapovém výkresu. Ještě před tím, než mapu vytiskneme, se pokusíme nahrát do mapy rastrový obrázek. Využijeme internetu a vyhledáme obrázek, který se pojí se Severní Afrikou. Obrázek uložíme na disk. Pomocí symbolu "Add image" obrázek načteme a upravíme tak, aby nepřekážel ostatním částem mapy.
Příklad mapového výkresu
Otázky a úkoly:
1. Vytvořte mapový výkres libovolného světadílu. Do výsledné mapy přidejte název, měřítko, legendu, autora, směrovou růžici, orientační mapku a obrázek související se zvoleným světadílem. Všechny uvedené části mapy upořádejte v mapě tak, aby byla mapa čitelná, srozumitelná a esteticky vhodně působící.
VI. Export, tisk mapového výkresu
V poslední fázi naší mapové tvorby si ukážeme, jak exportovat mapu do rastrového obrázku. Postup je identický s exportem v prostředí "Map View". V hlavním menu najedeme na "File/Export to Image ..." Nastavíme rozlišení obrázku např. na 300 dpi a uložíme mapu pod názvem afrika. jpg na zvolené místo na disku. Pokud chceme mapu tisknout, najedeme na "File/Print ...", nastavíme parametry tisku a mapu vytiskneme.
Reflexe
Toto cvičení je zaměřeno na práci s mapou v digitální podobě a na jednoduché kartografické výstupy. Praktické ukázky tvorby map mohou napomáhat oživit teoretické hodiny zeměpisu na školách, probudit větší zájem o zeměpis či kartografii u žáků základních a středních škol. Díky praktickým ukázkám v aplikaci AEJEE si žáci udělají lepší představu o kartografických zobrazeních, souřadnicových systémech nebo mapovém zkreslení. Se stále narůstajícím objemem dat, která jsou veřejně přístupná na internetu, mohou žáci pracovat a vytvářet tematické mapy. Formou projektové výuky si žáci prohlubují informace o geografických informačních systémech, které se čím dál tím více uplatňují v současnosti. Aplikace AEJEE může sloužit nejen v zeměpise, ale i v ostatních předmětech pro zobrazení různých prostorových jevů. Nabízí se zde možnost využití tohoto softwaru k domácím úkolům, možnosti prezentovat výsledky vlastních projektů prostřednictvím map, které sami vytvoří.
Symbolika, funkce a nástroje aplikace AEJEE
