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
Spojené státy mexické v digitální podobě
Seznámení s Mexikem pomocí volně dostupných GIS aplikací ArcExplorer a ArcReader.
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 údaje o Mexiku - státě v jižní části severoamerického kontinentu. Tematicky je tento příspěvek vhodný do regionální části geografie v tematickém celku Latinská Amerika. Data obsahují informace o jednotlivých státech Spojených států mexických, o jejich obyvatelstvu, vodstvu a biomech. Následující cvičení bude zaměřeno na práci s volně dostupnou aplikací ArcExplorer. Pomocí funkcí této jednoduché aplikace se budeme snažit prozkoumat a pochopit život v současném Mexiku. Současně se díky těmto tematickým datům budeme učit ovládat geografická data na počítačích a provádět analýzy s těmito daty. V závěrečné části budeme pracovat s další aplikací ArcReader 9.3, která umožňuje vytvářet mapy dle vlastního uvážení. Žáci si sami upraví a vytisknou mapu Mexika. Abychom mohli tuto neuvěřitelně zajímavou latinskoamerickou zemi touto ne úplně tradiční cestou poznat, je třeba si zrekapitulovat a ujasnit, co vše budeme potřebovat ke cvičení potřebovat:
PC
přístup na internet
geografická data - soubor mexico.zip a mex_package.zip - stáhneme na adrese geoportal.alej.cz v sekci geoinformatika-> modelová cvičení pod názvy: Mexiko - data pro ArcExplorer (mexico.zip) a Mexiko - data pro ArcReader 9.3 (mex_package.zip).
software - ArcExplorer Java Edition for Education (AEJEE) - stáhneme na adrese:
software - winrar pro dekompresi souboru mexico.zip a mex_package.zip
Pokud máte nainstalován patřičný software, můžete začít pracovat.
Načtení dat
Komprimované soubory mexico.zip a mex_package.zip obsahují několik adresářů a souborů, které načítá aplikace ArcExplorer nebo ArcReader. Pro následující část cvičení budeme potřebovat pouze soubor mexico.zip. Soubor zkopírujeme do adresáře mexiko na příslušné místo na disku a rozbalíme. Měli bychom mít uloženy následující soubory *.shp o Mexiku:
Data ke cvičení (pro ArcExplorer):
Popis
Název souboru
města
cities.shp
státy
Mex_adm.shp
biomy
terrain.shp
železniční síť
rails.shp
řeky
mex_riv.shp
Prostředí ArcExplorer Java Edition for Education (AEJEE):
Spusťte program ArcExplorer - v nabídce start-> programy klikněte na AEJEE.
Klikněte na Add data a otevřete adresář mexiko.
V tomto adresáři otevřete soubory cities.shp, mex_adm.shp, terrain.shp, rails.shp a mex_riv .shp. Soubory načítejte vždy tak, aby v tabulce obsahu byly bodové a liniové prvky vždy nad prvky plošnými. V našem případě tedy musí být plošná vrstva států a biomů Mexika nejníže, protože by jinak překryly ostatní zobrazované vrstvy.
Uložte mapu pod názvem mexiko do adresáře mexiko. Soubor bude mít příponu axl (Extended ArcXML).
Po načtení patřičných dat se nám objeví prostředí aplikace ArcExplorer, které tvoří tři hlavní části (obr. č. 1):
A - menu a nástrojová lišta - pomocí ní ovládáme program B - tabulka obsahu - zobrazuje data ve formě vrstev, které jsme načetli, a pracuje s nimi C - pracovní plocha - zobrazuje aktivní vrstvy D - „Atribute Table"/tabulka atributů - zobrazuje popisná (atributová) data k vrstvě. (Pravou myší na název vrstvy v tabulce obsahu a vybrat „open atribute table")
Prostředí ArcExplorer Java Edition for Education (AEJEE)
1. Prostředí ArcExplorer Java Edition for Education (AEJEE)
Obr. č. 1: Prostředí ArcExplorer Java Edition for Education (AEJEE)
Menu a nástrojová lišta (obr. č. 1):
Prostředí aplikace ArcExplorer (AEJEE) má menu nástrojovou lištu, prostřednictvím které budeme provádět jednoduché operace s prostorovými daty. K našemu cvičení budeme potřebovat funkce, které charakterizuje následující tabulka:
symbol
název
popis
Add Layers
Přidá vrstvu (y) do tabulky obsahu
Pan
Uchopí zobrazenou oblast a pohybuje s ní
Zoom In/Out
Přibližování/oddalování
Identify
Identifikuje prvky aktivní vrstvy
Find
Vyhledá prvky, které jsou aktivní (jsou označeny
v tabulce obsahu)
Clear All Selection
Zruší výběr prvků
Measure
Měření vzdáleností
Query Builder
Stavebnice dotazu - můžeme provádět jednoduché operace s atributovými daty
Poloha Mexika - načtení internetových dat
K tomu abychom mohli určit přesněji polohu Mexika, nám pouhá data o Mexiku nestačí. Musíme načíst data z internetu. Toho docílíme tak, že použijeme funkci v nástrojové liště „Add Layers" v Katalogu klikneme na „Internet Servers"-> „Add Internet Server"-> využijeme službu ArcIMS a do kolonky URL zadáme připojení na server: www.geographynetwork.com (obr. č. 1,2). Potvrdíme "OK". ArcIMS je aplikace poskytující mapové a metainformační služby a nástroje pro jejich správu. Server nabízí širokou škálu světových i regionálních dat. Z uvedeného výběru vybereme satelitní snímek planety - ESRI_Sattellite. Zobrazí se nám kromě vrstev o Mexiku i satelitní snímek Země.
o
o
Obr. č. 2: Katalogové načtení internetových dat
Otázky a úkoly:
1. Uveďte, se kterými státy sousedí Spojené státy mexické. 2. Určete, na které polokouli se nachází Mexiko. 3. Zjistěte, které zeměpisné souřadnice má mexické hlavní město México. 4. Rozhodněte, do kterého jiného hlavního města je to z metropole México nejblíže.
Obyvatelstvo a sídla
K tomu, abychom mohli lépe poznat obyvatelstvo a sídla Mexika, musíme aktivovat vrstvu mexických měst - cities a mexických států - mex_adm. Přestože satelitní snímek světa načtený z internetu nějaká mexická města zobrazuje, budeme vycházet z vrstvy cities. Tato vrstva obsahuje řadu atributových (popisných) dat, se kterými můžeme dále pracovat.
Ujistíme se, že plošná vrstva států je v tabulce obsahu níže než bodová vrstva měst. Pokud ne, přetáhneme plošnou vrstvu levým tlačítkem myši do spodní části tabulky obsahu.
Pro lepší práci nejprve k zobrazeným městům přiřadíme název. V tabulce obsahu klikneme pravým tlačítkem myši na vrstvu cities a zvolíme „Properities". V menu najedeme na „Labels" a v kolonce „Label features using" použijeme atribut „NAME". Zvolíme patřičnou velikost, typ písma a potvrdíme „OK". Města se zobrazí i s názvem.
U vrstvy cities se pokusíme změnit i symboliku. Cílem bude zobrazit bodové značky mexických měst různou velikostí v závislosti na počtu obyvatel. Zvolíme si tři intervaly velikostí měst, a to:
1. města do 0,5 mil obyvatel 2. města 0,5 - 1 mil. obyvatel 3. města nad 1 mil. obyvatel
Těchto intervalů docílíme opět v „Properties"-> „Symbols". V kolonce " Draw features using" vybereme možnost "Graduated Symbols" (vzestupná symbolika), která nám umožní vytvořit intervaly pro mexická města. Počet intervalů - „Classes" zvolíme 3, Tvar bodu - "Style" - circle, Typ klasifikace - "Classified by" - manual - umožní nám vytvořit vlastní intervaly. Velikost bodů - „Size" zvolíme 3 - 10. Jako barvu vybereme například různé odstíny červené. Dále je třeba do kolonky "Labels" napsat zvolené intervaly: 1. - Less than 500, 2. 501 - 1000, 3. - 1001 and Greater . Potvrdíme tlačítkem "Apply". Správně zadanou symboliku nám ukazuje obr. č. 3. Výsledná mapa nám ukazuje rozložení a počet obyvatel měst ve zvolených intervalech.
Popisné informace o mexických městech jsou obsaženy v atributové tabulce vrstvy cities. Tu zobrazíme kliknutím pravého tlačítka myši v tabulce obsahu na „Attribute Table". Zobrazí se nám několik polí, která popisují města Mexika. Pokud klikneme pravým tlačítkem myši na zvolené pole, můžeme data pole vzestupně/sestupně seřazovat, ukládat apod.
Podobným způsobem jako u měst, můžeme zkoumat jednotlivé státy Mexika. Můžeme například porovnávat rozlohu jednotlivých států Mexika (pole SQKM/MI) nebo počet obyvatel (pole POP_ADMIN).
o
Obr. č. 3: Symbolika
Otázky a úkoly:
1. Napište všechna města Mexika nad jeden milion obyvatel. Pracujte s atributovou tabulkou vrstvy cities. 2. Uveďte, které státy Mexika jsou hodně zalidněné. Zdůvodněte, proč tomu tak je. 3. Vyhledejte, kde žije většina obyvatel Mexika. Pracujte s vrstvami ESRI_veg, ESRI_relief, které načtete z internetu! 4. Určete, které je největší město státu Chihuahua.
Povrch
K lepšímu poznání povrchu Mexika budeme pracovat s plošnou vrstvou vektorových dat terrain. Vrstvu tedy aktivizujeme v tabulce obsahu. Všechny typy povrchů Mexika se nám zobrazily stejnou barvou, což je pro naše další zkoumání dosti nepřehledné. Proto tedy využijeme symboliky a pokusíme se barevně odlišit jednotlivé typy povrchu. Klikneme pravou myší na vrstvu terrain v tabulce obsahu a zvolíme „Properties". V menu najedeme na „Symbols" a „Draw feature using" změníme na „Unique Value". V poli „Field for values" vybereme daný atribut, který chceme barevně odlišit. V našem případě se jedná o ECO_NAME. Potvrdíme tlačítkem „Apply". Několik desítek typů povrchů se nám rozbalí do tabulky obsahu různými barvami. Pokud chceme, můžeme barvy upravit dle libosti. Například pro horské typy povrchů můžeme zvolit hnědou barvu. Pokusme se nyní zobrazit vrstvu obyvatel Mexika a současně vrstvu typů povrchů. Lokalizujme města, která leží v horách, pouštích a dalších výškových či šířkových pásmech.
Otázky a úkoly:
1. Najděte a vybarvěte hnědou barvou horské typy povrchů. O jaká pohoří se jedná? 2. Vyhledejte města, která leží ve vysoké nadmořské výšce, tedy v pohořích a města, která jsou obklopeny pouští či polopouští. 3. Vysvětlete, proč velká část měst Mexika leží v horském terénu, tedy ve vysokých nadmořských výškách. Jaké podnebí panuje v nižších polohách Mexika? 4. Určete typ reliéfu odpovídající hlavnímu městu Mexika. 5. Zjistěte, zda se rozkládají na území Mexika tropické deštné lesy. Pokud ano, kde?
Kalifornský poloostrov
Pojďme se nyní podrobněji podívat na Kalifornský poloostrov. Pokusíme se určit všechny biomy, které se zde vyskytují. Přiblížíme si Kalifornský poloostrov funkcí „Zoom in" v nástrojové liště tak, abychom ho viděli v celém mapovém poli i s přilehlými ostrůvky. Ještě před tím, než budeme vybírat jednotlivé biomy Kalifornského poloostrova, musíme změnit pole vrstvy terrain a zejména jeho symboliku. Biomy Mexika jsou v poli BIOME_DESC. „Properties" a dále „Symbols" nastavíme tak, aby se jednotlivé biomy odlišovaly barvou. Barevné odlišení je důležité pro následné vybírání biomů a je to i přehlednější. Biomy Kalifornského poloostrova jsou barevně odlišeny na obr. č. 4.
Pokud máme poloostrov zvětšený (přiblížený), najedeme na funkci „Select Features" v nástrojové liště a pokusíme se vybrat všechny biomy, které se zde vyskytují. Způsob vybírání prvků zvolte „Circle". Budeme tedy pomocí funkce „Select Features" postupně klikat na jednotlivé biomy, které jsou v mapovém poli barevně odlišeny dle pole BIOME_DESC. K tomu, abychom označili více povrchů najednou, musíme současně držet klávesu „Shift"! Po označení povrchů otevřeme v nástrojové liště atributovou tabulku. V ní by vybrané biomy pole BIOME_DESC měly být označeny (zvýrazněny světle modrou barvou). Pravým tlačítkem myši klikneme na pole BIOME_DESC a vybereme „Sort Selected Data to Top". Tímto docílíme zobrazení všech zvolených typů biomů pohromadě do horní části tabulky. Celkem bychom měli označit devět typů biomů, které se nacházejí na Kalifornském poloostrově. Pokud se během vybírání biomů dopustíme chyby, můžeme použít funkci nástrojové lišty „Clear All Selection". Tato funkce nám všechny vybrané prvky vymaže a biomy můžeme označit znova.
Podrobně si přečtěte, které typy biomů jsou rozmístěny na Kalifornském poloostrově, a odpovídejte na níže položené otázky a úkoly.
Otázky a úkoly:
1. Uveďte, který biom je nejvíce zastoupen na Kalifornském poloostrově. 2. Uvažujte nad srážkovými úhrny nad Kalifornským poloostrovem. Které části poloostrova mají více srážek, které naopak méně? Vycházejte z charakteristiky jednotlivých biomů poloostrova. 3. Objasněte, co jsou to tzv. „mangrove" a kde se vyskytují. 4. Přeložte do českého jazyka následující pojmy související s biomy a rozlište, jaký je mezi nimi rozdíl: grassland - savana - forest - desert. 5. Určete zástupce fauny a flóry typické pro následující biomy:
Mangroves
Deserts
Tropical & subtropical grasslands
6. Uveďte, jaký je rozdíl mezi poli BIOME_DESC a ECO_NAME v atributové tabulce vrstvy terrain. 7. Zjistěte počet obyvatel Kalifornské poloostrova. Do kterých států Mexika přísluší administrativně Kalifornský poloostrov? Pracujte s plošnou vrstvou mex_adm.
o
Obr. č. 4: Biomy Kalifornského poloostrova
Seznámení s ArcReader 9.3
V této části cvičení se naučíme pracovat s mapovým prohlížečem ArcReader 9. 3. Tato volně stažitelná aplikace načítá soubory s příponou *.pmf (PublishedMapFormat). Soubor potřebný pro tuto část cvičení najdeme na adrese geoportal.alej.cz v sekci geoinformatika-> modelová cvičení. Soubor rozbalíme, uložíme na příslušné místo na disku. Dříve, než se pokusíme otevřít tento soubor, je třeba nainstalovat prohlížeč ArcReader 9. 3. Ten stáhneme z internetových stránek firmy ESRI (www.esri.com/software/arcgis/arcreader/download.html) a nainstalujeme na zvolené místo na disku. Poté program spustíme a otevřeme soubor mex.pmf, který získáme rozbalením již zmíněného zip souboru mex_package. V tomto zabaleném souboru jsou kromě samotného pmf souboru také data o Mexiku (vrstvy, se kterými jsme pracovali v aplikaci ArcExplorer). Po otevření souboru mex.pmf se otevře mapa Mexika spolu s vrstvami v tabulce obsahu. Pokud se u uvedených vrstev v tabulce obsahu zobrazí červený vykřičník, tak aplikace nemůže nalézt cestu k datům (jednotlivým vrstvám).
Aplikace ArcReader 9.3 nabízí podobné prostředí jako ArcExplorer s tím rozdílem, že tuto aplikaci musíme chápat jako mapový prohlížeč. Program tedy neprovádí žádné prostorové operace s geografickými daty, ale prohlíží mapy, které byly vytvořeny v GIS softwaru firmy ESRI.
Prostředí ArcReader obsahuje podobné menu, nástrojovou lištu, tabulku obsahu a mapové pole jako aplikace ArcExplorer. Mapové pole (Data View) můžeme v levém dolním rohu přepínat s tzv. výkresem (Layout View). Tento výkres slouží především k tisku map.
Pokusme se nyní zobrazit mapu Mexika tak, aby byly aktivní pouze vrstvy mex_admin a cities. Klikněte pravým tlačítkem myši na vrstvu cities a dále zvolte „Properties..." a „Source". Zde je uvedena cesta ke zdrojovým datům, se kterými pracujeme. Přestože jednotlivá města Mexika nejsou popsána, můžeme je vyhledat. K tomu slouží funkce „Find" v nástrojové liště. Budeme hledat např. druhé největší město Mexika. Do pole napíšeme tedy Guadalajara (2. největší město Mexika) ve vrstvě cities a potvrdíme tlačítkem „Find" (obr. č. 5). Aplikace by měla vyhledat dané město, které se zobrazí níže. Pokud na město klikneme, zobrazí (problikne) nám v mapovém poli.
Pokud známe souřadnice daného místa, můžeme daný objekt také najít, aniž bychom věděli, jak se jmenuje. Pokusíme se najít a označit místo, kde se nacházejí staré mexické pyramidy. Jedná se o aztécký Teotihuacán, který leží na následujících souřadnicích: 19° 50´s. z. Š. a 98° 50´ j. z. Š. K vyhledání daného místa použijeme funkci „Go to XY" v nástrojové liště. Do pole napíšeme nejprve zeměpisnou délku-98,5 (západní délka se znaménkem-) a poté zeměpisnou šířku 19,5. Pomocí dalších funkcí dané místo označíme bodem a údaji o poloze.
V nástrojové liště jsou další funkce, které se nám mohou hodit. Patří mezi ně například „Measure" (měření) a „Identify" (Identifikace). Tyto funkce nám poslouží k zodpovězení následujících otázek.
Otázky a úkoly:
1. Zjistěte vzdálenost Teotihuacánu od hlavního města Mexika. Použijte funkce „Find" (vyhledávání) a „Measure" (Měření). 2. Na internetu vyhledejte souřadnice nejvyššího místa Mexika a danou horu vyznačte do mapy. Použijte funkci „Go to XY". 3. Určete, kolik obyvatel a jakou rozlohu má stát Puebla v Mexiku. Použijte funkce „Find" (Vyhledávání) a „Identify" (Identifikace).
Z další funkce, kterou uplatníme zejména pro lepší grafické znázornění a přehlednost, je funkce „Transparency" (průhlednost) v nástrojové liště. Tato funkce se uplatňuje zejména tehdy, když chceme zvýraznit nebo naopak méně zvýraznit nějaké vrstvy. Pokuste se například zobrazit obě plošné vrstvy tak, aby byly přehledné. Jedné se o vrstvy terrain a mex_adm.
o
Obr. č. 5: Vyhledávání v ArcReader
Tvorba vlastní mapy
ArcReader slouží především pro čtení a tisk map vytvořených v GIS softwarech firmy ESRI. Nyní se pokusíme upravit si mapu Mexika a případně i vytisknout. Zde je několik námětů pro práci s mapou:
Upravte si mapu dle vlastních potřeb, tak aby byla přehledná a vytiskněte či vyexportujte do formátu bmp.
Zjistěte z internetu či jiných zdrojů zeměpisné souřadnice aktivních mexických sopek, zakreslete je do mapy a mapu pak vytiskněte nebo exportujte ve formátu bmp.
Zakreslete do mapy jakékoliv jiné téma týkající se Mexika. Mapu upravte tak, aby byla čitelné. Vytiskněte ji nebo vyexportujte do formátu bmp.
Při tvorbě vlastní mapy budeme pracovat s výkresem, je tedy nutné přepnout v levém dolním rohu na mapový výkres (Layout view). Ve výkresu si můžeme mapu dále upravovat dalšími funkcemi, jako jsou například: pen, erase, draw atd. Pokud budeme chtít mapu uložit jako obrázek, najdeme v hlavním menu na „File"-> „Export Map..." a mapu uložíme jako bitmapový (bmp) obrázek.
Závěr
Smyslem tohoto praktického cvičení je upozornit žáky i pedagogy na volně dostupné aplikace, které dokáží pracovat s geografickými daty. Na příkladu poznávání Mexika jsou v tomto cvičení ukázány postupy, jak provádět vyhledávání a jednoduché analýzy s geografickými daty, dotazování do atributových tabulek a další operace. Cvičení také můžeme chápat jako odrazový můstek k dalšímu prohlubování znalostí o geografických informačních systémech (GIS). Žáci mohou, nejen ve škole, pracovat s volně dostupnými aplikacemi ArcExplorer a ArcReader, provádět analýzy s daty a prezentovat výsledky svých projektů prostřednictvím map, které sami vytvoří. Zeměpis jako vyučovací předmět na základních a středních školách tak získá nové mediální, informační a praktické aplikační vlastnosti, bez kterých se v moderním světě informačních technologií neobejde.
Literatura a použité zdroje
DAVIS, E. D. GIS pro každého. Vytváříme mapy na počítači. Praha: Computer Press, 2000.
KUBEŠ, J.; HOSNEDL, J.; ZDRÁHALOVÁ, M. Počítače ve vyučování přírodovědných předmětů. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2005.
