Bc. Michaela ŠÁKROVÁ

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Přírodovědecká fakulta Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie

Studijní program: Geografie (navazující magisterské studium) Studijní obor: Kartografie a geoinformatika

Bc. Michaela ŠÁKROVÁ

SESUVY, SUTĚ A DALŠÍ MÉNĚ OBVYKLÉ TERÉNNÍ PRVKY V TOPOGRAFICKÝCH DATABÁZÍCH A DIGITÁLNÍ KARTOGRAFII

LANDSLIDES, SCREE AND OTHER SPECIFIC TERRAIN OBJECTS IN TOPOGRAPHICAL DATABASES AND DIGITAL CARTOGRAPHY

Diplomová práce

Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jakub Lysák, Ph.D. Praha 2014

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracovala samostatně a že jsem uvedla všechny použité informační zdroje a literaturu. Tato práce ani její podstatná část nebyla předložena k získání jiného nebo stejného akademického titulu.

V Novém Boru dne 6. 5. 2014 Michaela Šákrová

Poděkování Na tomto místě bych ráda poděkovala vedoucímu mé diplomové práce RNDr. Jakubovi Lysákovi, PhD. za cenné rady, připomínky a konzultace. Dále bych chtěla poděkovat své rodině za jejich trpělivost a podporu po celou dobu mého studia.

Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii Abstrakt Topografické mapy zachycují velmi podrobné informace o terénu. Při tradiční analogové tvorbě těchto map byly používány srozumitelné a názorné kartografické vyjadřovací prostředky. S přechodem na digitální topografické databáze a digitální kartografii došlo v případě některých terénních prvků k úpravám těchto vyjadřovacích prostředků tak, že nesou méně informace a jsou méně názorné. Příčinou tohoto stavu je nedokonalost kartografického software, který postrádá možnost automatizované tvorby některých kartografických vyjadřovacích prostředků. Předkládaná diplomová práce se snaží tento problém vyřešit pro některé specifické terénní objekty, kterými jsou sutě a sesuvy. Tyto tvary často v terénu představují výrazný geomorfologický fenomén, ale protože jejich výskyt na našem území není častý, jsou neprávem opomíjeny. Klíčová slova: topografické mapy, digitální kartografie, suť, sesuv, specifické terénní objekty

Landslides,

scree

and

other

specific

terrain

objects

in

topographical databases and digital cartography Abstract Topographic maps capture detailed information about terrain. In traditional analogous way of creating these maps, understandable and illustrating cartographic symbology was used. However, certain spheres of symbology were modified with transition to digital topographic databases and digital cartography. Now they carry less information and are less illustrative. Main cause of this inaccuracy is imperfection of the cartographic software, which is unable to create appropriate symbology. This diploma thesis tries to solve aforesaid problem for some specific terrain objects as scree and landslides. These shapes are distinctive geomorphologic phenomenon in terrain, but they are often neglected as their occurrence in our territory is infrequent. Key words: topographic maps, digital cartography, scree, landslide, specific terrain object

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii

▌OBSAH OBSAH ..................................................................................................................... 1 SEZNAM OBRÁZKŮ ................................................................................................... 3 1 CÍL PRÁCE ............................................................................................................. 5 1.1.

Vymezení problematiky ................................................................................................... 5

2 ZNÁZORNĚNÍ UVEDENÝCH JEVŮ V NAŠICH MAPÁCH A TOPOGRAFICKÝCH DATABÁZÍCH ............................................................................................................ 9 2.1.

Vojenské topografické mapy od 50. let ............................................................................. 9

2.2.

Civilní mapa ZM 10 ......................................................................................................... 12

2.3.

ZABAGED ........................................................................................................................ 14

2.4.

Základní mapa 1:10000 v digitální podobě ...................................................................... 15

2.5.

Závěr a problémy ............................................................................................................ 17

3 ZNÁZORNĚNÍ SUTÍ, SESUVŮ A PODOBNÝCH TERÉNNÍCH OBJEKTŮ V ZAHRANIČNÍCH DIGITÁLNÍCH TOPOGRAFICKÝCH DATABÁZÍCH A NA ZAHRANIČNÍCH MAPÁCH ........ 19 3.1.

Finsko .............................................................................................................................. 19

3.2.

Francie ............................................................................................................................ 21

3.3.

Německo ......................................................................................................................... 23

3.4.

Nový Zéland .................................................................................................................... 24

3.5.

Velká Británie .................................................................................................................. 27

3.6.

Návrh nové reprezentace jevů ........................................................................................ 29

PRAVIDLA A STANDARDY ZNÁZORŇOVÁNÍ TERÉNNÍCH OBJEKTŮ (NEOBVYKLÝCH TYPŮ POVRCHU) ................................................................................................................... 30 4

4.1.

Existující pravidla (standardy) znázorňování terénních objektů (sutí a sesuvů) ............... 30 4.1.1. Pravidla znázorňování terénních objektů (sutí a sesuvů) dle Imhofa (tj. obecně platná, pro analogovou kartografii) .............................................................................. 30 4.1.2.

Pravidla znázornění terénních objektů z hlediska české analogové kartografie 32

4.1.3.

Pravidla znázornění terénních objektů z hlediska české digitální kartografie ... 33

4.1.4. Pravidla znázornění terénních objektů pro samotnou diplomovou práci z hlediska kartografie .................................................................................................................... 34

1

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii 4.2.

Vlastní návrh nové reprezentace jevů ............................................................................. 35 4.2.1.

Kartografická reprezentace sesuvů .................................................................. 35

4.2.2.

Kartografická reprezentace sutí ....................................................................... 36

5 ALGORITMIZACE TVORBY KARTOGRAFICKÉ REPREZENTACE .................................... 38 5.1.

Stávající algoritmy a software ........................................................................................ 38

5.2.

Návrh nových algoritmů ................................................................................................. 41 5.2.1.

Algoritmus pro kartografický znak sesuvů ....................................................... 42

5.2.1.1. Tvorba vrstevnic ........................................................................................... 42 5.2.1.2. Převedení linií na body a získání souřadnic ....................................................... 42 5.2.1.3. Vytvoření nové třídy a příprava pro zápis ......................................................... 43 5.2.1.4. Definování výstupu uživatelem ........................................................................ 43 5.2.1.5. Rozlišení bodů v jednotlivých řádcích .............................................................. 45 5.2.1.6. Výpočty vzdáleností, délek segmentů .............................................................. 45 5.2.1.7. Cyklus pro tvorbu vlnek ................................................................................. 46 5.2.1.7.1. Problematika velikosti vlnky a mezery ............................................................. 46 5.2.1.7.2. Výpočet parametrů vlnky dle funkce sinus a její zakreslení .............................. 47

5.2.2.

Algoritmus pro kartografický znak sutí ............................................................ 49

5.2.2.1. Tvorba kartografického znaku sutí .................................................................. 49 5.2.2.1.1. Lokální vs. globální pohled na tvorbu kartografického znaku sutí ................... 51 5.2.2.1.2. Problematika tvaru kamene ........................................................................... 51 5.2.2.1.3. Samotný algoritmus pro znázornění kartografického znaku suti ..................... 53

6 HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ A DISKUZE .................................................................... 55 6.1.

Hodnocení splnění kritérií tvorby znaků ......................................................................... 55

6.2.

Výsledná podoba kartografických znaků a problematika tvorby ..................................... 57 6.2.1. Problematika tvorby a výsledná podoba kartografického znaku sesuvů ............... 57 6.2.2. Problematika tvorby a výsledná podoba kartografického znaku sutí .................... 62

7 ZÁVĚR ............................................................................................................... 67 SEZNAM ZDROJŮ INFORMACÍ ................................................................................ 69 SEZNAM PŘÍLOH .................................................................................................... 73

2


▌SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK Obr. 1: Sesuv 3 km od obce Roveň na Jičínsku ......................................................................................... 6 Obr. 2: Suťové pole na Studenci (Lužické hory) ........................................................................................ 7 Obr. 3: Balvanové moře na Žacléřku ....................................................................................................... 9 Obr. 4: Zobrazení suťových kuželů ........................................................................................................ 10 Obr. 5: Detail Štrbské morény ............................................................................................................... 10 Obr. 6: Reprezentace půdního sesuvu, hlinité a písčité, kamenité a štěrkovité suti v československé vojenské topografické mapě 1 : 50 000 .................................................................................................. 11 Obr. 7: Ukázka zobrazení kamenného moře (kamenité suti) na TM10 ..................................................... 12 Obr. 8: Zobrazení sesuvu půdy, usedlého sesuvu půdy, písečné a hlinité suti, kamenité a štěrkovité suti na starších topografických mapách ČR ........................................................................................................ 12 Obr. 9: Zobrazení kresby kamenného moře u Plešného jezera na civilní ZM10 ......................................... 13 Obr. 10: Zobrazení sesuvu půdy, štěrkovité a kamenité suti na dnešních topo grafických mapách ČR ........ 14 Obr. 11: Zobrazení kresby suťového pole u Plešného jezera .................................................................. 16 Obr. 12: Zobrazení kresby suťového pole u Plešného jezera (aktualizované vydání) ................................ 16 Obr. 13: Ukázky kartografické reprezentace kamenných polí na finské mapě 1 : 16 000 ........................... 20 Obr. 14: Ukázky kartografické reprezentace balvanových polí na finské mapě 1:20 000 ....................... ..21 Obr. 15: Reprezentace balvanových a kamenitých polí, písku na finské topografické rastrové mapě 1 : 20 000 ............................................................................................................................................. 21 Obr. 16: Ukázky kartografické reprezentace kamenů a rozbrázděného terénu na francouzské topografické mapě 1 : 25 000 (v měřítku 1 : 12 500) ................................................................................................... 22 Obr. 17: Reprezentace skupiny kamenů, kamenů/skal a rozbrázděného terénu na francouzské topografické mapě v měřítku 1 : 25 000 ..................................................................................................................... 23 Obr. 18: Reprezentace písku/kamenů, štěrku a balvanů na německé topografické mapě (Vlevo: DTK25-V, vpravo: DTK50-V) .................................................................................................................................. 24 Obr. 19: Reprezentace sutí a „šindele“ (shingle) v novozélandské databázi NZTOPO ............................... 25

3

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii Obr. 20: Ukázky kartografické reprezentace sutí na novozélanské mapě 1 : 50 000 (Topo50) ................... 26 Obr. 21: Přesné rozměry mapových znaků pro sutě, morénu, písek, bahno a „šindel! na mapě Topo50 .... 27 Obr. 22: Ukázky kartografické reprezentace sutí a skal na britské mapě 1 : 25 000 .................................. 28 Obr. 23: Reprezentace sutí, písku a „oblázků“ na britské topografické mapě (1:50 000 Scale Colour Raster) ............................................................................................................................................................ 28 Obr. 24: Reprezentace kamenů, sutí a písku na britské topografické mapě (1:25 000 Scale Colour Raster) 29 Obr. 25: Kartografická reprezentace sutí dle Imhofa ............................................................................... 31 Obr. 26: Kartografická reprezentace sesuvů dle Imhofa .......................................................................... 32 Obr. 27: Sken ručně nakreslených vlnek znázorňující sesuv ....................................................................... 36 Obr. 28: Sken ručně nakreslených kamenů suti ..................................................................................... 37 Obr. 29: Zobrazení jednotlivých parametrů, které je i v nápovědě skriptu v ArcGISu ..................................... 44 Obr. 30: Vstupní data pro skript sesuvů zadávána uživatelem (uživatel zadává hodnoty parametrů) ........ 45 Obr. 31: Změna zobrazení vlnek sesuvů při přepočtu velikosti mezery ......................................................... 47 Obr. 32: Vstupní data pro skript sutí zadávána uživatelem (uživatel zadává hodnoty parametrů) ............. 50 Obr. 33: Ukázka rotace mnohoúhelníku ................................................................................................ 53 Tab. 1: Hodnocení splnění kritérií ........................................................................................................ 56 Obr. 34: Ukázka zobrazení mezer mezi vlnkami ...................................................................................... 58 Obr. 35: Porovnání vlnek s různou hodnotou waveParts ......................................................................... 59 Obr. 36: Zobrazení sesuvu – délka vlnky = výška vlnky ............................................................................ 59 Obr. 37: Zobrazení sesuvu s parametry – délka vlnky = 10x výška vlnky – měřítko 1:10 000 ..................... 60 Obr. 38: Srovnání aktualizované ZM10 v digitální podobě s vytvořeným kartografickým znakem ............ 61 Obr. 39: Ukázka náhodné rotace mnohoúhelníků ................................................................................... 62 Obr. 40: Ukázka stejné mezery mezi kameny suti ................................................................................... 63 Obr. 41: Zobrazení suti s parametry – mezera = 7x maximální velikost kamene ....................................... 64 Obr. 42: Zobrazení suti s parametry – mezera = 7x maximální velikost kamene – měřítko 1:10 000 .......... 64 Obr. 43: Zobrazení suti s parametry – mezera = 3x maximální velikost kamene ....................................... 65 Obr. 44: Srovnání ZM10 v digitální podobě s vytvořeným kartografickým znakem .................................. 66

4


▌KAPITOLA 1 Cíl práce Cílem diplomové práce je návrh a realizace komplexní metodiky pro zpracování informací o specifických terénních objektech (sutě a kamenná moře, sesuvy půdy, písčité a hlinité povrchy, kamenité a štěrkovité povrchy, kamenné řeky), respektive typech zemského povrchu, především z pohledu topografického mapování a digitální kartografie. Diplomová práce se soustředí především na znázornění daných jevů na mapách, především topografických mapách velkého měřítka. Zaměření diplomové práce by se dalo jednodušeji definovat pomocí jednotlivých cílů. Nejprve je třeba specifikovat terénní objekty, na něž je diplomová práce zaměřena. Následně charakterizovat znázornění těchto objektů na českých mapách a analyzovat znázornění objektů z hlediska mapových serverů různých světových zemí. Na základě takto získaných informací by mělo dojít k návrhu reprezentace objektů v digitálních topografických databázích. Posledním krokem by měl být návrh a implementace algoritmu pro znázorňování objektů na topografických mapách velkého měřítka.

1.1. Vymezení problematiky Ačkoliv výše zmíněné terénní objekty nejsou v krajině tak časté, pozornost si určitě zaslouží, jelikož představují výraznou změnu reliéfu v daném prostoru. Pro práci kartografa a topografa je znalost geomorfologických jevů dosti užitečná, může mu pomoci při znázorňování jevů v digitální kartografii, ačkoliv tato znalost není jeho hlavním úkolem. Přesto je třeba vyjasnit charakteristiky výše zmíněných typů zemského povrchu a to z pohledu geomorfologa, ale i topografa/kartografa.

5


Jedním z významných svahových procesů je sesouvání neboli sesuv, což jsou geologicky mladé, recentní, terénní tvary vzniklé erozí prudkých svahů (Imhof 2007). Proces vzniku sesuvu čili proces sesouvání je rychlostně proměnlivý a pro lidské oko je v terénu velmi nápadný. Pro oko topografa jsou nenápadné sesuvy nepodstatné, jelikož v mapách zobrazeny nejsou. Sesuvům většího rozsahu je již třeba věnovat pozornost. Vyskytují se často v otevřeném terénu a jsou poměrně čerstvé, avšak po čase může dojít k jejich ustálení. Již ustálený sesuv se může vlivem změny některých složek rovnováhy znovu aktivizovat, což vede k nové modelaci reliéfu (Horník, Buzek. 1986). Geografický terminologický slovník (Havrlant 1982) i geologická encyklopedie (Česká geologická služba 2007) se shodují v definici sesuvu jako pohybu horninového materiálu podél jedné nebo více smykových ploch vlivem gravitace. Jejich definice se ovšem liší v rozlišení tohoto sesouvání. Dle geografického terminologického slovníku rozlišujeme - sesouvání podél rotační smykové plochy (kerné sesuvy), sesouvání podél rovinných smykových ploch (plošné sesuvy v zeminách, skalní sjíždění ve skalních horninách) a sesouvání podél složených smykových ploch. Naopak slovník geologický rozlišuje

pohyb

podél

strukturních

rovin,

zejména

na

styku

propustného

a nepropustného materiálu a podél zakřivených ploch umožňujících rotační pohyb. Podle tvaru sesuvu se rozlišují dva případy – sesuv frontální a proudový. V České republice se nachází více lokalit s výskytem sesuvů, z nichž je třeba vyzdvihnout především oblasti břehů Labe, Podkrušnohoří a Českého Středohoří, povodí Ohře a Moravsko-slezské Beskydy. Ukázku sesuvu můžeme vidět na Obr. 1.

Obr.1: Sesuv 3 km od obce Roveň na Jičínsku Zdroj: http://www.irsm.cas.cz/programs/photogallery/index.php?level=picture&id=15

6


Suť je dle Goudieho a Atkinsona (1994) definována jako akumulace především horninových úhlových klastů, které leží v úhlu asi 36 ° pod exponovaným útesem, svahem. Suť vzniká z velké části mechanickým rozpadem hornin a následným sestoupením po svahu (vlivem gravitace). Geologická encyklopedie (Česká geologická služba 2007) k definici dodává charakter a velikost suťových klastů, které bývají ostrohranné, o velikosti několika centimetrů až decimetrů. Podobnost definic sutí různých zdrojů je ve výskytu, nalezneme je hlavně v horských oblastech, kde tvoří např. suťové kužele (akumulace suti vybíhající v podobě kuželů ze skalních rýh) nebo osypy (akumulace suti při úpatí svahů. V České republice se setkáváme se sutí především v podobě suťových polí. Ukázku suťového pole můžeme vidět na Obr. 2.

Obr. 2: Suťové pole na Studenci (Lužické hory) Zdroj: http://www.luzicke-hory.cz/mista/index.php?pg=zmstudc

Avšak mezi neobvyklé terénní jevy zemského povrchu nepatří pouze sesuvy a sutě, ale i písčité, hlinité, štěrkovité a kamenité povrchy (jedná se o tzv. akumulace) a kamenné řeky. Písčité a hlinité akumulace nejsou tak aktivní jako ty, jež jsou tvořené výhradně horninovými úlomky. Vznikají přímým, obvykle i poměrně rychlým rozpadem skalních výchozů, na němž má v našich podmínkách hlavní podíl pleistocenní mrazové zvětrávání. Podle velikosti frakcí poté rozlišujeme bloková moře (úlomky s osami delšími i několik metrů), balvanová moře (úlomky o průměru 25 – 100 cm) a kamenné moře (úlomky menších rozměrů). Všechny typy akumulací se vyskytují především ve vrcholových polohách s menším sklonem a někdy se nesprávně označují

7


jako suťová pole, která se však vyskytují na strmějších svazích, jak bylo uvedeno výše. (Pilous 2009) Zmíněné akumulace vytvářejí proudy, což jsou úzké, protáhlé nebo jazykovité útvary, které se často nahromadí v protáhlé sníženině nebo svahovém údolíčku. Mohou být součástí moří nebo existovat samostatně a potom jsou často nazývány kamennými řekami.

8


▌KAPITOLA 2 Znázornění

uvedených

jevů

v našich

mapách

a topografických databázích Pro správnou analýzu uvedených jevů na mapách našich zemí je třeba se podívat více do historie a zmínit zaznamenávání těchto jevů již v dobách analogové kartografie a za existence Československé republiky, nejen v době současné. Proto má tato kapitola za úkol věnovat se důležitým kartografickým milníkům z hlediska zaznamenávání terénních jevů.

2.1. Vojenské topografické mapy od 50. let Znázorněním výše uvedených terénních jevů v topografických mapách poloviny minulého století se ve svém díle „Topografie“ zabývají Šlitr a Boguszak.

Obr. 3: Balvanové moře na Žacléřsku Zdroj: Boguszak, Šlitr 1962

Jak je v knize zmíněno, některé hrubozrnné hlubinné vyvřeliny (žula, syenit, diorit) se „drolí“ na balvany různé velikosti, které následně tvoří balvanová moře. Jedná se o chaotické akumulace balvanů na vrcholech horských hřbetů nebo mírných svazích a vzniká především zvětráváním. Tento jev je typický u některých horských vrcholů Šumavy, v Nízkých a Vysokých Tatrách aj. Jejich reprezentaci můžeme vidět na Obr. 3. 9


Boguszak, Šlitr (1962) se zabývají i znázorněním sutí a jejich výskyt vysvětlují následovně: „Na prudkých skalnatých svazích je mechanická destrukce velmi intenzivní. Dochází pak buď k ojedinělým sesutím celých částí skalních stěn, nebo k častému padání sutek, které na úpatí skalních stěn vytvoří písečnou, štěrkovitou a kamenitou suť. Z horninové drti jsou složeny suťové kužele, které vznikají naplavením při ústí skalních zářezů. V obou případech jsou ve vyšších polohách uloženy hmoty jemnější (písek, štěrk) a v nižších hrubší kusy i balvany.“ Suť nebo suťové kužely byly na mapách v 70. letech zobrazovány dle Obr. 4.

Obr. 4: Zobrazení suťových kuželů Zdroj: Boguszak, Šlitr 1962

Dalším výše zmíněným jevem jsou morény, jejichž znázornění je uvedeno teoreticky i grafickým zobrazením (viz Obr. 5). Suť dopravována ledovcem, tzv. moréna byla nanášena zejména při výstupu ledovcových koryt z hor a vytvořila mnohdy velmi rozsáhlé morénové kraje (Boguszak, Šlitr 1962). Reliéf těchto morénových krajin nemá žádné systematické uspořádání: krátké i dlouhé strmé valy, pahrbky, srázy, uzavřené prohlubeniny a bez ladu a skladu velké i malé balvany, drť, písek a hlína.

Obr. 5: Detail Štrbské morény Zdroj: Boguszak, Šlitr 1962

10


Do tohoto historického mezníku spadá i práce Čapka (1973), který se problematikou znázornění sutí zabýval ve své rigorózní práci. Ačkoliv tématem práce bylo znázornění skal, autor zde zmiňuje znázornění sutí tečkovaně podle zásady šikmého kombinovaného osvětlení. Při znázorňování je důležitá změna velikosti teček, která je použita pro odlišení jemné suti (v nejhořejší části suťového kužele) od hrubých kamenů a balvanů. Pro znázornění největších kamenných bloků bývají užity zvláštní smluvené značky, morény se mohou zakreslit stínovými šrafami. Tečkování je metoda, která bývala a je pro znázorňování suti typická, avšak stejně tak je použita i k znázornění sklonu svahu či stínování. Vojenské topografické mapy vznikaly na našem území od roku 1953 a to prací na vojenské topografické mapě 1:25 000 (TM25). Postupně byly odvozeny mapy 1:50 000 (TM50) a 1:100 000 (TM100) a roku 1957 začaly mapovací práce na mapě 1:10 000 (TM10), které byly roku 1971 dokončeny. Vojenské topografické mapy zobrazují ve své legendě kartografické znaky pro půdní sesuvy, písčité a hlinité sutě, kamenité a štěrkovité sutě, ale i morény a kamenná pole (moře).

Ukázky

kartografických znaků použitých v topografických vojenských mapách znázorňuje Obr. 6. Pro půdní sesuv je využito vlnek (jako u map civilních ZM 10), kdežto suti jsou zaznamenány polygonem vyplněným nepravidelnými tečkami.

Obr. 6. Reprezentace půdního sesuvu, hlinité a písčité, kamenité a štěrkovité sut v československé vojenské topografické mapě 1:50000 Zdroj: ČÚZK 2012

Obr. 7 je ukázkou kamenného pole na vojenské topografické mapě 1:10 000 v oblasti u Plešného jezera. Můžeme zde vidět hnědé trojúhelníky různé orientace.

11


Obr. 7. Ukázka zobrazení kamenného moře (kamenité suti) na TM10 Zdroj: ČÚZK 2012

2.2. Civilní mapa ZM 10 Civilní mapa ZM10 vznikala na základech vojenské topografické mapy 1:10 000. Od roku 1968 byla vojenská mapy využita jako podklad pro odvozenou základní mapu ZM10.

Obr. 8: Zobrazení sesuvu půdy, usedlého sesuvu půdy, písečné a hlinité suti, kamenité a štěrkovité suti na starších topografických mapách ČR

12

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii Zdroj: ČÚZK 2007

Sesuvy půdy, usedlé sesuvy půdy, písčité a hlinité sutě, kamenité a štěrkovité sutě (viz Obr. 8) byly zařazeny do čtyř různých kategorií a znázorněny čtyřmi různými symboly.

Legenda topografické mapy ZM10 (ČÚZK 2007) říká, že kartografickým znakem pro sesuv půdy se označují plochy, na kterých se horní vrstvy posunuly souvisle po podloží, aniž se promísily. Na horním okraji je zpravidla stupeň, který u starších již usedlých sesuvů nebývá příliš patrný. V tomto stupni můžeme vidět rozdíl mezi značkami pro sesuv půdy a usedlý sesuv půdy. Pro samotnou plochu sesuvu jsou použité nepravidelné vlnky.

Sutě, skalnaté srázy a skály jsou znázorněny se zřetelem na své rozčlenění a obrys. Dolní okraj tečkované plochy sutí se shoduje s jejich úpatnicí, na horním bývá stupeň. Zákres skal se zhruba řídí podmínkou osvětlení ze severozápadu. Při bližším pohledu na kartografické značky pro písčitou a hlinitou suť, pro kamenitou a štěrkovitou suť vidíme rozdíl v zobrazení především ve znázornění kamenů a druhé kategorie. Obr. 9 zobrazuje civilní ZM10, která byla vytvořena na základech vojenské topografické mapy a lze vidět i stejné kartografické zobrazení.

.

13


Obr. 9: Zobrazení kresby kamenného moře u Plešného jezera na civilní ZM10 Zdroj: ČÚZK 2007

2.3. ZABAGED ZABAGED neboli Základní báze geografických dat České republiky je digitální geografický model České republiky. Je vedená jako bezešvá databáze, jejímž správcem je Zeměměřičským úřad. Proces její tvorby započal v roce 1995 a byl dokončen 2004, přičemž v letech 2000-2005 probíhala první aktualizace a zpřesnění polohy objektů s využitím fotogrammetrických metod. Druhá etapa aktualizace probíhala v letech 2006-2009 a po jejím skončení navázala aktualizace třetí. Od roku 2001 se ZM 10 vyhotovuje digitální technologií ze Základní báze geografických dat České republiky (ZABAGED) a databáze geografických jmen České republiky Geonames. V roce 2006 byla tato nová podoba ZM 10 dokončena pro celé území České republiky a je dále aktualizována. ZM 25 se digitální technologií ze Základní báze geografických dat ČR vyhotovuje od roku 2004. (ČÚZK 2010).

Vybrané terénní jevy jsou v rámci ZABAGED součástí polohopisné části, která mimo jiné nese také informace o terénním reliéfu. Na rozdíl od předchozí verze civilní i vojenské topografické mapy došlo v kartografické reprezentaci digitální databáze ke sloučení čtyř kategorií terénních jevů (sesuvy půdy, usedlé sesuvy půdy, písčité a hlinité sutě, kamenité a štěrkovité sutě), změně kartografického klíče a vznikla pouze jedna kategorie nesoucí jeden kartografický znak (viz Obr. 10).

Obr. 10: Zobrazení sesuvu půdy, štěrkovité a kamenité suti na dnešních topografických mapách ČR

14

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii Zdroj:

Katalog objektů ZABAGED 2011

Pro ZABAGED byl terénní jev sesuvu půdy, kamenité a štěrkovité suti ručně vektorizován tzv. obmalováním objektů a tím došlo k nejednotnosti kartografického objektu. Zároveň byl do vrstvy přidán i kamenitý povrch, který nespadá ani pod sesuv ani pod suť. Zpětně tedy nelze určit, jaký typ povrchu se na daném území nachází. Kartografická značka sesuv půdy, kamenitá a štěrkovitá suť je součástí katalogu objektů ZABAGED 2014 a spadá do kategorie objektů 7. Terénní reliéf. Typ objektu Sesuv půdy, suť má své pořadové číslo 7.08 i kód objektu. Objekty jsou v katalogu definovány jako: Sesuv půdy - relativně pomalý krátkodobý pohyb horninových a zvětralinových hmot vlivem gravitace podle jedné nebo několika smykových ploch; výsledným útvarem je sesuv. Suť - zvětralinové skalní úlomky o různé velikosti vzniklé mechanickým zvětráváním skalních hornin a nahromaděné pod skalními stěnami; výslednými útvary jsou osypy, suťové kužele apod. (ČÚZK 2014)

2.4. Základní mapa 1:10000 v digitální podobě Základní mapy 1 : 10 000 až 1 : 100 000 byly dokončeny pro celé území České republiky a to digitální technologií na podkladě ZABAGED a Geonames. V současné době probíhá jejich aktualizace. Podíváme-li se podrobněji na kartografický znak, kterým je terénní jev zobrazen, můžeme vidět, že se jedná o ten samý znak, jež byl výše zobrazen jako nově vzniklý pro ZABAGED.

Rozdíl nastává u jednotlivých vydání a technologií pro tato vydání využitých. V letech 2001 a 2010 bylo digitální zpracování ZM10 provedeno pomocí MicroStation a MGE. Od roku 2010 jsou mapy, vyrobeny novou technologií s názvem IS SMD (zkratka z Informační systém státního mapového Díla, Informační systém Národního mapového díla) na bázi softwaru ESRI, která využívá zrychlené a zjednodušené tvorby mapy.

15


Jak lze vidět z Obr. 11, v původním vydání digitalizované ZM10 je terénní jev (sesuv půdy, kamenitá a štěrkovitá suť) zobrazen plošným znakem ručně vyplněným vlnkami, které zhruba aproximují průběh vrstevnic. Během aktualizací docházelo ke změně kresby kartografického. Vlnky, které jsou součástí plošného znaku, již neaproximují průběh vrstevnic a orientace je v každém okamžiku stejná. Jedná se o vyplnění polygonové vrstvy rastrem, který je pouze natočen o určitý úhel. Ke zjednodušení došlo vlivem uvedených technologických důvodů, avšak kartografický znak se tímto stal značně nevypovídající. Ukázka znaku a jeho podoby v mapě v současnosti můžeme vidět na Obr. 12.

Obr. 11: Zobrazení kresby suťového pole u Plešného jezera Zdroj: geoportal.cuzk.cz

16


Obr. 12: Zobrazení kresby suťového pole u Plešného jezera (aktualizované vydání) Zdroj: geoportal.cuzk.cz

2.5. Závěr a problémy Vzhledem k předchozím kapitolám můžeme říct, že během posledních padesáti let docházelo ke značným změnám v kresbě terénních jevů (sesuvů, sutí, kamenných polí, kamenitých, brkovitých a písčitých povrchů). Ve starších mapách (analogových) bylo použito více kartografických znaků a výše zmíněné terénní jevy byly rozdělené do více kategorií, avšak s nástupem digitální kartografie došlo ke sloučení těchto kategorií a k vytvoření jednoho kartografického znaku pro všechny kategorie znázornění specifických terénních objektů. Pro uživatele těchto map je tudíž obtížné, téměř nemožné, z kartografického znaku rozpoznat, zda se jedná o suť, sesuv či jiný typ neobvyklého povrchu.

Dalším z problémů je samotná kresba kartografického znaku jednotlivých terénních jevů. Kresba znaků neprobíhá automatizovaně, ale ručně, což přináší velkou časovou náročnost a umožňuje větší prostor výskytu chyb. Nejprve docházelo k ručnímu kreslení vlnek a aktualizované vydání přineslo ruční hledání vhodného úhlu rastru (v jakém úhlu budou vlnky kresleny).

V neposlední řadě je třeba zmínit aktualizaci ZABAGED, která stále probíhá a rozšiřováním této digitální databáze dochází taktéž k rozšiřování kategorií, do kterých bylo při první tvorbě databáze sloučeno několik podobných typů neobvyklého povrchu. Jak lze vidět v kapitole 2.3., v české digitální databázi existuje pouze jeden znak pro všechny typy neobvyklého povrchu. Proto by byla vhodná reklasifikace jevu a vznikly by 4 nové kartografické znaky jako atributy jednoho kartografického objektu – sesuv půdy, suť, kamenitý a štěrkovitý povrch, hlinitý a písčitý povrch – tak jak tomu bylo u ZM10 odvozené z TM10.

17


Již byl také nastíněn problém nejasnosti znázornění, jelikož nevíme, jaký typ neobvyklého povrchu se v místě polygonu vyskytuje. Reálné sesuvy, kterými jsou např. sesuv u obce Girová v Moravskoslezských Beskydech nebo na dálnici D8 u obcí Prachcovice a Litochovice nad Labem, zde ve skutečnosti chybí. Tyto relativně nové sesuvy nalezneme pouze na ortofotech, avšak na ZM10 k nalezení nejsou. Při porovnání ploch, které jsou na současné aktualizované ZM10 znázorněny kartografickým znakem sesuv půdy, kamenitá a štěrkovitá suť, se stejnými plochami na původní ZM10 zjistíme, že většina byla znázorněna kartografickým znakem kamenité a štěrkovité suti. Pouze 3x se jednalo o sesuv a přibližně v dvaceti případech z dvou set se jednalo o hlinitou a písčitou suť. Chyba v rozpoznávání jevů i sloučení kategorií, které je třeba rozšířit, vedou k závěru, že téma je aktuální a je tedy třeba se mu věnovat.

18


▌KAPITOLA 3 Znázornění sutí, sesuvů a podobných terénních objektů v zahraničních digitálních topografických databázích a na zahraničních mapách

Cílem této části je podrobně prozkoumat zahraniční digitální topografické databáze (po případně pouze zahraniční mapy, pokud digitální topografická databáze neexistuje) s ohledem na výše uvedené jevy a na základě získaných informací navrhnout reprezentaci těchto objektů, přičemž důraz bude kladen na českou digitální topografickou databázi ZABAGED. Hlavním smyslem návrhu inovace obsahu je podrobnější zachycení informací o uvedených typech terénů, které jsou v současné době nerozlišitelné. Návrh bude zahrnovat popis geometrické reprezentace a atributů.

3.1. Finsko Národní mapovací agenturou Finska je Maanmittauslaitos (National Land Survey of Finland). Mapovací agentura spravuje mj. digitální topografickou databázi Maastotietokanta (topografická databáze, doslova model terénu), která nabízí data pro celé Finsko v měřítku 1:10 000. Některé z listů databáze v podobě shapefilů jsou k dispozici zdarma ke stažení na stránkách Avoimien aineistojen tiedostopalvelu (https://tiedostopalvelu.maanmittauslaitos.fi/tp/kartta?lang=fi).

V rámci

služby

lze

stáhnout ukázky základní mapy vektorové i rastrové, podkladové mapy v deseti možných měřítkách, topografické mapy v rastrové i vektorové podobě, ortofota, výškový model apod. 19


Dalším k topografickým

z produktů mapám,

NLS

je

geoportál

leteckým

MapSite, který nabízí

snímkům

a

podkladovým

přístup mapám.

Na geoportálu lze prohlížet topografické mapy v měřítku 1:400 000 – 1:40 000 a základní mapy v měřítku 1:16 000 – 1 : 32 000 (legenda základních map dostupných v elektronické podobě v mapovém prohlížeči odpovídá legendě map základních topografických v podobě papírové).

Na Obr. 13 můžeme vidět ukázku zobrazení

kamenných polí na základní mapě z geoportálu MapSite.

Obr. 13: Ukázky kartografické reprezentace kamenných polí na finské mapě 1 : 16 000 Zdro: http://kansalaisen.karttapaikka.fi/kartanhaku/osoitehaku.html?lang=en&clear=true

Mimo jiné jsou v nabídce geoportálu ke stažení ukázky základních map 1:25 000, 1:20 000, 1:15 000 a 1:10 000. Pro porovnání je na Obr. 14 zobrazena ukázka znázornění balvanového pole.

20


Obr. 14: Ukázky kartografické reprezentace balvanových polí na finské mapě 1 : 20 000 Zdroj: http://www.maanmittauslaitos.fi/en/maps/mapsite/instructions

Finské topografické / základní mapy zobrazují pouze 3 jevy, které můžeme zařadit pod neobvyklé typy povrchu a jsou jimi balvanové pole, kamenité pole a písek. Pro kartografický znak balvanových polí je využito polygonové reprezentace, kdy je polygon vyplněn černými trojúhelníčky, které jsou uspořádány dle určité pravidelnosti. Pro kartografickou reprezentaci kamenitých polí je využito znaku podobného, avšak trojúhelníková výplň polygonu je hustější. Písek je zaznamenán pomocí polygonu vyplněného žlutou barvou a nepravidelně umístěnými tečkami. Kartografickou reprezentaci finské topografické mapy můžeme vidět na Obr. 15.

Obr. 15: Reprezentace balvanových a kamenitých polí a písku ve finské topografické rastrové mapě 1:20000 Zdroj: http://kansalaisen.karttapaikka.fi/kartanhaku/osoitehaku.html?lang=en&clear=true

3.2. Francie Národní mapovací agenturou Francie je IGN (Institut National de lÍnformation Géographique et Forestiére). Mapovací agentura vydává nejen tradiční mapy v papírové podobě, ale spravuje i geoportál Le portail des territoires et des citoyens – Géoportail 21


dostupný na www.geoportail.gouv.fr/accueil. Kromě geoportálu francouzská mapovací agentura nabízí i tzv. API Géoportail, jež umožňuje zdarma využívat dynamické mapy z IGN a možnost zobrazovat je (pomocí Flash nebo JavaScript) na vlastních webových stránkách. Géoportail nabízí několik druhů detailně naskenovaných map, z nichž nás zajímají především mapy IGN dostupné v měřítku 1:2 000 až 1:100 000 000. Část map IGN jsou mapy topografické, jež jsou k dispozici v měřítkách v rozpětí 1:8 000 až 1:32 000. Ze specifických (neobvyklých) terénních objektů v legendě těchto map nalezneme skupinu kamenů,

kameny/skály (roches), které jsou použity také pro

znázornění kamenných řek či kamenných polí, a rozbrázděný terén (terrain raviné). Ukázky kartografické reprezentace zmíněných terénních objektů lze vidět na Obr. 16, jež znázorňuje výřezy topografické mapy 1:12 500 (jedná se o mapu v měřítku 1:25 000 zvětšenou 2x).

Obr. 16. Ukázky kartografické reprezentace kamenů a rozbrázděného terénu na francouzské topografické mapě 1 : 25 000 (v měřítku 1 : 12 500) Zdroj: Géoportail IGN 2012

Pro znázornění skupiny kamenů je využito pěticípé hvězdice v černé a hnědé barvě, ale i černých nepravidelných elips. Pro kartografický znak kamenů/skal je využito teček, stejně tak nepravidelných podélných tvarů černé barvy. Naopak pro rozbrázděný terén je využito barvy hnědé a terén je zobrazen pomocí vrstevnic s nepravidelně umístěnými trojúhelníky (Obr. 17).

22


Obr. 17: Reprezentace skupiny kamenů, kamenů/skal a rozbrázděného terénu na francouzské topografické mapě v měřítku 1 : 25 000 Zdroj: IGN 2003

3.3. Německo Německou národní mapovací agenturou je BKG (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie). Federální agentura spravuje a vydává jak papírové mapy, tak mapy v digitální podobě – rastrové i vektorové. Zároveň spravuje WebAtlasDE, který poskytuje internetovou mapovou službu, avšak z hlediska podrobnosti zde nalezneme pouze mapy 1:250 000, co je pro naše účely málo podrobné. Dalším z produktů je WebMap BKG, což je knihovna funkcí pro vytváření interaktivních map. (BKG 2014) Pro potřeby diplomové práce jsou nejdůležitějším produktem mapy a to především dvou větších měřítek 1:25 000 a 1:50 000. Ačkoliv BKG vydává mapy papírové (TK), nabízí také mapy v digitální podobě (DTK). Jedná se buď o analogové mapy naskenované do digitální podoby, které mají označení DTK-V nebo o nové topografické digitální mapy, které jsou založené na DMR a uložené v rastrovém formátu. Topografické map znázorňují z neobvyklých povrchů terénu písek/kameny, štěrk a balvany.

Pro znázornění skupiny písku/kamenů je využito hnědé barvy pro obě vybraná měřítka topografických map, avšak v topografické mapě DTK25-V jsou tečky, které jsou pro kartografickou reprezentaci písku/kamenů využity, nepravidelně uspořádány a i jejich velikost je nepravidelná. Naopak v mapě DTK50-V dochází k pravidelnému uspořádání teček stejné velikosti do mřížky. Štěrk a balvany jsou v německých topografických mapách znázorněny černou barvou, opět je však rozdíl v znázornění na mapě DTK25-V a DTK50-V. První ze jmenovaných map využívá znázornění pomocí nepravidelných tvarů, jež jsou nevyplněné a nepravidelně uspořádané. Naopak v mapě menšího měřítka je využito zaznamenávání pomocí teček různých velikostí nepravidelně uspořádaných. Největší tečky se v tomto případě vyskytují ve vyšších 23


pasážích kopce, což je vzhledem ke gravitaci nepravděpodobné, kartografický znak tudíž neaproximuje skutečnou podobu. Výše popsané kartografické reprezentace můžeme vidět na Obr. 18.

Obr. 18: Reprezentace písku/kamenů, štěrku a balvanů na německé topografické mapě (Vlevo: DTK25-V, vpravo: DTK50-V). Zdroj: Geoportal Niedersachsen 2014

Německá kartografie ovšem má i topograficko - kartografický

informační

systém tzv. Amtliches Topographisch-Kartographisches InformationsSystem (ATKIS), jehož součástí jsou základní prostorová data popisující topografii. V rámci ATKIS existuje Katalog objektů ATKIS (ADV 2008), který je členěn na třídy, skupiny, typy objektů a jejich atributy. Dle katalogu objektů spadá písek, sutě a podobné typy neobvyklého povrchu do typu objektu 18.8 AX_UnlandVegetationsloseFlaeche (plocha bez vegetačního krytu), jako atributy tohoto objektu jsou definovány skály, kameny a suť, valouny a oblázky, písek, sníh, led a firn.

3.4. Nový Zéland Národní mapovací agenturou je Land Information New Zealand (LINZ), maorsky Toitū te whenua (LINZ 2014a). Tato mapovací agentura spravuje mj. digitální topografickou databázi New Zealand Topographic Data (NZTopo), odpovídající podrobnosti měřítku 1 : 50 000. Na základě této databáze jsou tvořeny topografické mapy v měřítkách 1:50000 (Topo50) a 1:250000 (Topo250). Jak data ve vektorové podobě, tak mapy v rastrové podobě jsou volně ke stažení. K digitální topografické databázi NZTopo (v současné verzi 5.0) je k dispozici podrobná dokumentace, New Zealand Topographic Data Dictionary. Tato dokumentace popisuje jednotlivé objekty, které jsou v mapě použity. V databázi nalezneme celkem 6 objektů,

které

reprezentují

neobvyklý

povrch:

scree_poly,

moraine_poly,

moraine_wall_poly, mud_poly, sand_poly a shingle_poly. (LINZ 2014b) 24


Suť je zde definována jako horský svah pokrytý malými kameny. V mapách (databázi) jsou zaznamenány pouze ty, které jsou významné svou polohou nebo velikostí (o podrobnějších kritériích výběru zde není zmínka). Suť je reprezentována objektem scree_poly, což je polygonový objekt (bez specifikovaných atributů), jež slouží k reprezentaci suťových oblastí. Moréna je NZTopo definována jako akumulace balvanů, kamenů nebo kamenných úlomků, jež byly neseny a uloženy ledovcem. V mapách (databázi) jsou zaznamenány pouze ty, které jsou významné svou polohou nebo velikostí. Morény jsou reprezentovány dvěma polygonovými objekty moraine_poly a moraine_wall_poly, kde druhý jmenovaný objekt je použit pro valy vzniklé po obou stranách ledovce. Písek definuje NZTopo jako drcený kámen, mušle apod., jejichž velikost je menší jak 2 mm. Pro kartografickou reprezentaci je použito polygonového objektu sand_poly. Podobným objektem je tzv. bahno, což je definováno jako oblast vlhké, zrnité hmoty a reprezentováno polygonovým objektem mud_poly. Posledním objektem, který v NZTopo reprezentuje neobvyklý povrch je tzv. šindel (shingle). Jedná se o drcený kámen, mušle apod. o velikosti větší jak 2 mm. Pro kartografickou reprezentaci je využito polygonového objektu shingle_poly. Ukázky vybraných objektů jsou na Obr. 19.

Obr. 19. Reprezentace sutí a „šindele“ (shingle) v novozélandské databázi NZTopo. Zdroj dat: LINZ 2014b

Ukázky kartografické reprezentace objektů reprezentujících neobvyklý povrch na mapě 1 : 50 000 jsou na Obr. 20. Suť je vyjádřena polygonovým znakem vyplněným nepravidelně rozmístěnými teček tří velikostí.

25


Obr. 20: Ukázky kartografické reprezentace sutí na novozélandské mapě 1 : 50 000 (Topo50). Zdroj dat: LINZ 2014b

Přesné rozměry teček jsou na Obr. 21. Všechny tečky mají černou barvu, které se obecně používá pro skály a kameny. Stejný znak je použit i pro znázornění morény a pro „šindel“. Písek a bahno jsou vyjádřeny polygonovým znakem vyplněným nepravidelně rozmístěnými tečkami dvou velikostí dle rozměrů v obrázku. Avšak pro bahno je na rozdíl od ostatních kartografických znaků pro neobvyklý povrch použita modrá barva. 26


Obr. 21: Přesné rozměry mapových znaků pro sutě, morénu, písek, bahno a „šindel“ na mapě Topo50. Zdroj: LINZ 2014b

Na novozélandských mapách menšího měřítka např. Topo250 se tyto jevy neznázorňují.

3.5. Velká Británie Národní mapovací agenturou Spojeného království Velké Británie a Severního Irska je Ordnance Survey (OS). Jedním z produktů Ordnance Survey je OS OpenData (OS 2014), který nabízí zdarma prohlížení a stažení (pouze částí) více jak deseti druhů digitálních map.

Ordnance Survey provozuje také online aplikaci OS Getamap (OS 2012), což je aplikace pro práci s mapou a to především s mapami OS Explorer Map (1:25 000 Scale Colour Raster) a OS Landranger Map (1:50 000 Scale Colour Raster). Nevýhodou této služby je zpoplatnění (pokud chceme s mapami více pracovat), avšak prohlížení map Ordnance Survey je zdarma. Proto i tato aplikace se dá použít jako mapový prohlížeč.

Dalším z prohlížečů britské mapovací agentury je OS OpenData viewer (OS 2014b). Geoportál nabízí k prohlížení několik druhů map (od map topografických po tematické) a ukázky map také ke stažení.

27


Obr. 22: Ukázky kartografické reprezentace sutí a skal na britské mapě 1 : 25 000. Zdroj dat: OS 2014b

Obr. 22 ukazuje kartografickou reprezentaci sutí na mapě, Obr. 23 a Obr. 24 znázorňují kartografické znaky neobvyklých terénních jevů zobrazených na topografických mapách Velké Británie. Suť je znázorněna pomocí nepravidelně uspořádaných teček (eventuálně kroužků v úpatí kopce na mapě 1:25 000), jejichž velikost se zvětšuje od vrcholu k úpatí kopce nebo ke konci suti. Písek je v obou mapách znázorněn pouze barvou, v mapě 1:50 000 to je barva žlutá, kdežto v topografické mapě 1:25 000 je využito tmavě krémové barvy. Na topografické mapě menšího měřítka lze vidět i znázornění tzv. „shingle“. Jedná se o šindel, tzv. oblázky, pro něž je využito kartografické reprezentace polygonem vyplněným tečkami různých velikostí s nepravidelným umístěním.

Obr. 23: Reprezentace sutí, písku a „oblázků“ na britské topografické mapě (1:50 000 Scale Colour Raster) .

28

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii Zdroj: OS 2010

Obr. 24: Reprezentace kamenů, suti a písku na britské topografické mapě (1:25 000 Scale Colour Raster) . Zdroj dat: OS 2010

3.6. Návrh nové reprezentace jevů Na základě získaných informací, které byly obsahem předchozích kapitol, může dojít k vytvoření nové kartografické reprezentace vybraných terénních jevů, tj. sesuvů a sutí pro ZM10 a zároveň návrh objektů a jejich atributů pro digitální databázi ZABAGED. Reprezentace by se měla inspirovat některými ze zmíněných návrhů, ale je třeba dbát na její aplikovatelnost v České republice a především pro digitální topografickou databázi.

Pro vytvoření jednotlivých kartografických znaků je nejprve třeba definovat jejich vlastnosti, tj. informace o barvě, velikosti a dalších parametrech znaku. Je třeba také zmínit, že znak by měl asociovat podobu daného terénního jevu v přírodě, proto by se nemělo jednat o zcela náhodnou tvorbu kartografické reprezentace, ale měla by se opírat o předem známé kartografické znaky, jež budou základem pro znaky nové. Jak již bylo zmíněno v kapitole 2.5., lze vytvořit 4 nové objekty kartografické databáze, ale jako lepší řešení se ukazuje vytvoření jednoho kartografického objektu a definování atributů pro 4 třídy – sesuv, suť, kamenitý a štěrkovitý povrch, písčitý a hlinitý povrch. Každý z atributů kartografického objektu bude poté zobrazen jiným kartografickým znakem.

29


▌KAPITOLA 4 Pravidla a standardy znázorňování terénních objektů (neobvyklých typů povrchu) Následující kapitola se věnuje existujícím pravidlům pro znázorňování terénních objektů, ale i vytváří nová pravidla, na jejichž základech by mělo dojít k tvorbě kartografického znaku sesuvů a sutí.

4.1. Existující pravidla (standardy) znázorňování terénních objektů (sutí a sesuvů) Z hlediska dnešní kartografie lze definovat pravidla, standardy, dle nichž by terénní objekty měly být tvořeny. Za zdroje těchto „standardů“ budou považovány práce Imhofa, Čapka a klíče ZM ČR. Známá pravidla byla ovšem stanovena v době analogové kartografie, tudíž je třeba tato pravidla aplikovat do kartografie digitální. To je netriviální proces, který je cílem dané diplomové práce. Obecným rysem pravidel je využití charakteristických vlastností daných objektů, dále je zde patrné využití tvaru zemského ve formě DMR (digitální model reliéfu).

4.1.1.

Pravidla znázorňování terénních objektů (sutí a sesuvů) dle Imhofa (tj. obecně platná, pro analogovou kartografii)

Imhof shledává jemné uspořádání teček indikujících suť jako velmi zdařilou interpretací věrnou realitě (je třeba se vyvarovat příliš hustému a pravidelnému znázornění teček, jelikož ve skalnatých oblastech to vede k přeplněnosti mapy a špatné 30


čitelnosti). Důležitou zásadou je fakt, že proudy suti se táhnou ve směru svahu, proto by znázornění mělo vést k zachování těchto proudů. Do pravidel je třeba zahrnout i fakt, že nejjemnější suť, reprezentovaná malými tečkami, se nachází ve strmých a horních částech svahů, kdežto větší kusy, zaznamenány většími tečkami či malými mnohoúhelníky, spočívají neuspořádaně při úpatí svahu. Použití teček interpretuje jako vhodné pro svou snadnou kombinaci s vrstevnicemi, avšak je třeba dbát na jejich umístění (tečky by se neměly umisťovat na vrstevnice nebo do jejich blízkého okolí, což by mohlo vést ke splynutí tečky s vrstevnicí. Nejtypičtější barvou pro tečky je černá a tmavě hnědá, jelikož jsou nejzřetelnější. Ukázku kartografické reprezentace sutí dle Imhofa lze vidět na Obr. 25.

Obr. 25: Kartografická reprezentace sutí dle Imhofa Zdroj: Imhof 2007

Pravidla pro znázorňování sutí:

-

Znázornění pomocí teček.

-

Vyhnout se hustému a pravidelnému znázorňování teček.

-

Změna velikosti tečky v závislosti na poloze (malé tečky pro nejjemnější část, větší tečky pro pasáže na úpatí).

-

Zachovávat proudy suti ve směru svahu.

-

Vyvarovat se kontaktu s vrstevnicemi.

-

Použít černou (eventuelně tmavě hnědou barvu).

31


Ačkoliv v části své knihy zmiňuje Imhof, že sesuvy bývají již tak velké, že vrstevnice a stínování je dostatečné pro jejich znázornění, je třeba se na problematiku podívat blíže. Pro samotný zákres svahů s velkými sesuvy autor doporučuje kombinaci vrstevnic a tzv. kuželových šraf. Právě tyto kužely dávají sesuvům trojrozměrný efekt. Šrafy by v případě kreslení sesuvů měly být použity pouze ojediněle, např. pro ostré zdůraznění horní hrany sesuvu půdy nebo určení jiných významných hran. I když barva, kterou jsou sesuvy znázorněny, může záviset na materiálu, jsou kresleny především černou nebo hnědou barvou. Ukázku kartografické reprezentace sesuvů dle Imhofa lze vidět na Obr. 26.

Obr. 26: Kartografická reprezentace sesuvů dle Imhofa Zdroj: Imhof 2007

Pravidla pro sesuvy:

-

Použití kreslení pomocí šraf, šrafových kuželů v kombinaci s vrstevnicemi.

-

Využití stínování pro docílení trojrozměrného efektu.

-

Použití černé nebo hnědé barvy (dle materiálu).

4.1.2.

Pravidla

znázornění

terénních

objektů

z hlediska

české

analogové kartografie

Legenda topografické mapy ZM10 říká, že značkou pro sesuv půdy se označují plochy, na kterých se horní vrstvy posunuly souvisle po podloží, aniž se promísily. Na horním okraji je zpravidla stupeň, který u starších již usedlých sesuvů nebývá příliš

32


patrný. V tomto stupni můžeme vidět rozdíl mezi značkami pro sesuv půdy a usedlý sesuv půdy. Pro samotnou plochu sesuvu jsou použité nepravidelné vlnky.

Sutě, skalnaté srázy a skály se znázorňují se zřetelem na své rozčlenění a obrys. Dolní okraj tečkované plochy sutí se shoduje s jejich úpatnicí, na horním bývá stupeň. Zákres skal se zhruba vystinuje s podmínkou osvětlení ze severozápadu. Při bližším pohledu na kartografické značky pro písčitou a hlinitou suť, pro kamenitou a štěrkovitou suť vidíme rozdíl v zobrazení především ve znázornění kamenů a druhé kategorie.

Problematikou sutí se ve své rigorózní práci zabývá i Čapek (1976), který zmiňuje znázornění suti tečkovaně podle zásady šikmého osvětlení. Podobně jako Imhof klade důraz na změnu velikosti teček, která je použita pro odlišení jemné suti (v nejhořejší části suťového kužele) od hrubých kamenů a balvanů. Pro znázornění největších kamenných bloků bývají užity zvláštní smluvené značky.

Jak můžeme vidět, i v charakteristikách znázornění terénních jevů v českých mapách v analogické podobě se uplatňuje charakter reliéfu a to nejen sklon (svah), ale i osvětlení.

Pravidla pro znázornění:

-

Pro plochu sesuvu použití nepravidelných vlnek orientovaných horizontálně.

-

Rozlišovat sesuv půdy a usedlý sesuv půdy.

-

Suť znázorňovat pomocí teček (kamenů) uspořádaných v horizontálách.

-

Uplatňovat změnu velikosti teček v závislosti na struktuře (jemná suť x hrubé kameny).

-

4.1.3.

Rozlišovat typ suti (písčitá / hlinitá / kamenitá).

Pravidla znázornění terénních objektů z hlediska české digitální kartografie 33


Došlo ke znázornění pouze jedním kartografickým znakem pro všechny čtyři výše zmíněné kategorie. Díky k převodu map do digitální podoby a vzniku digitální topografické databáze ZABAGED došlo ke sloučení kategorií u těch specifických terénních objektů, které nejsou v přírodě tak časté. Vzhledem ke zjednodušení byla zavedena pouze jedna kategorie pro sesuv půdy, kamenitou a štěrkovitou suť, která je znázorněna

polygonem

vyplněným

vlnkami

(můžeme

zde

vidět

zachování

nepravidelných vlnek pro sesuv z analogové kartografie). V aktualizovaném vydání můžeme vidět, že z technologických důvodů není polygon orientován ve směru vrstevnic, ale pouze ručně otočen o určitý úhel, který je pro každý polygon jiný. Je zde vidět působení lidského faktoru při úpravě kartografického znaku a značné odlišnosti zákresu na různých místech. Chybí zde určitá jednota, nejednotnost byla blíže zmíněna v předchozích kapitolách.

4.1.4.

Pravidla znázornění terénních objektů pro samotnou diplomovou práci z hlediska kartografie

Jedná se o vybraná pravidla ze standardů (kombinace světového a českého) doplněna o některé vlastní poznatky.

-

Znázornění suti pomocí teček.

-

Velikost teček měnit v závislosti na materiálu suti a na umístění ve svahu (zvážit, zda postačí znázornění pomocí teček nebo v úpatí znázorňovat mnohoúhelníky – dle velikostí sutí).

-

Použít hnědou barvu pro tečky v suti (pokud by se při průzkumu digitálních kartografických databází několika světových zemí zjistilo, že je černá barva použita častěji, je třeba pravidlo přehodnotit). V naší kartografii se využívá hnědé barvy, aby došlo k odlišení od skal – znázornění obou jevů stejnou barvou by mapu výrazně zaplnilo.

-

Pokusit se o „nepravidelnost s logikou“, tj. umisťovat tečky nepravidelně kolem spádových linií, ale v určitém cyklu opakování, aby nedošlo k totálnímu chaosu

-

Vyvarovat se kontaktu teček s vrstevnicemi. 34


-

Sesuv znázornit pomocí nepravidelných vlnek, jež aproximují průběh horizontálních linií (znázornění pomocí tzv. šrafových kuželů není v našich podmínkách tak uplatnitelné).

-

Uvažovat o usedlém sesuvu.

-

Vyvarovat se nutnosti ručního dokreslování.

-

Vybrat vhodný počet kategorií pro znázornění sutí a sesuvů (2-4).

V závislosti na existujících pravidlech budou vytvořeny kartografické znaky pro jednotlivé terénní objekty, avšak před samotnou tvorbou je třeba uvážit znázornění jevů v zahraničních topografických databázích (viz Kapitola 3) a v případě nutnosti znaky upravit.

4.2. Vlastní návrh nové reprezentace jevů Na základě výše zmíněných pravidel pro kartografii došlo k vytvoření návrhu nové reprezentace terénních jevů. Při tvorbě je důležité dbát na použitelnost této reprezentace v české digitální topografické databázi ZABAGED. Nejprve došlo k ručnímu kreslení a grafického návrhu daného znaku, jež by měl splňovat výše zmíněná kritéria, poté nastala samotná algoritmizace, které je věnována kapitola 5.2.

4.2.1. Kartografická reprezentace sesuvů

Kartografická reprezentace (kartografická značka) sesuvů se opírá především o již existující kartografický znak databáze ZABAGED pro sesuv půdy, kamenitou a štěrkovitou suť. Nyní ovšem znázorňuje pouze sesuv půdy, který je definován jako relativně pomalý a krátkodobý pohyb horninových hmot vlivem gravitace podél jedné nebo několika smykových ploch. Definice sesuvů půdy zůstává stejná jako v databázi ZABAGED, tj. - relativně pomalý krátkodobý pohyb horninových a zvětralinových hmot vlivem gravitace podle jedné nebo několika smykových ploch. Oproti znaku použitého v databázi ZABAGED dochází ovšem k několika úpravám.

35


Obr. 27: Sken ručně nakreslených vlnek znázorňující sesuv

Jak lze vidět z Obr. 27 bylo pro znázornění sesuvů využito vlnek, které ovšem aproximují průběh vrstevnic, proto je při tvorbě znaku nutná znalost digitálního modelu reliéfu DMR (pozn. z kterého jsou následně vrstevnice přes rastr odvozeny). Při tvorbě kartografického znaku bylo dbáno na polygonový charakter znaku, a aby jednotlivé vlnky nenavazovaly přímo na vrstevnice. Je třeba zmínit i barvu kartografického znaku, kdy bylo pro názornost využito hnědé barvy.

Parametry kartografického znaku sesuvu jsou blíže specifikovány v kapitole 5.1.1. Algoritmus pro kartografický znak sesuvů.

4.2.2. Kartografická reprezentace sutí

Pro kartografickou reprezentaci sutí bylo použito nové reprezentace, která znázorňuje pouze suť (kamenitou, štěrkovitou, hlinitou i písčitou). Definice suti pro kartografickou reprezentaci zůstává stejná jako v databázi ZABAGED – zvětralinové skalní úlomky o různé velikosti vzniklé mechanickým zvětráváním skalních hornin a nahromaděné pod skalními stěnami; výslednými útvary jsou osypy, suťové kužele apod. Stejně jako u kartografického znaku sesuvů bylo pro suti využito DMR, který napomohl odvození vrstevnic. Vrstevnice slouží jako horizontály pro uspořádání teček. Bylo zachováno pravidlo, s kterým se velikost teček zvětšuje směrem dolů ze svahu. Mimo horizontál bylo využito i vertikál, podél nichž jsou tečky s určitou pravidelností uspořádány. 36


Obr. 28: Sken ručně nakreslených kamenů suti

Z Obr. 28 lze vidět návrh nové kartografické reprezentace sutí. Pro tento terénní jev bylo zvoleno znázornění černou barvou (inspirováno zahraničními digitálními topografickými databázemi). Kameny v suti jsou zaznamenány mnohoúhelníky, které se v nižších polohách zvětšují. Velikost nejmenších a největších mnohoúhelníků definuje uživatel, stejně jako mezeru mezi jednotlivými mnohoúhelníky. Uživatel může ovlivnit i zákres mnohoúhelníků a to zvolením lokálního či globálního pohledu tvorby kartografického znaku. Mnohoúhelníkům je mimo jiné přidán parametr rotace, díky němuž jsou náhodně pootočeny.

37


▌Kapitola 5

Algoritmizace tvorby kartografické reprezentace Pro samotné převedení kartografických znaků do digitální podoby bude využito některých standardních funkcí nabízených ArcGIS a dále budou vytvořeny vlastní funkce pracující s geometrií objektů. Smyslem je nezabřednout do zbytečné reimplementace funkcí, které s vlastním řešením přímo nesouvisí.

Pro převedení intuitivně chápaných pojmů do formálního jazyka („Směrem dolů se zmenšují“, „umístěny v horizontálách“) bude třeba digitálního modelu reliéfu. Diplomová práce očekává, že nepravidelné vlnky u sesuvů budou přibližně aproximovat průběh vrstevnic. U sutí je třeba počítat spádnice, nadefinovat zvětšování teček směrem k úpatí svahu a také určitou nepravidelnost znázornění teček. Ačkoliv tato fakta byla zamýšlena u analogové kartografie, nebyla převedena do digitální formy ani podrobněji počítána dle znalosti DMR, jelikož to kartograf „viděl“ a použil.

Před samotnou algoritmizací byla provedena rešerše stávajících algoritmů a softwaru.

5.1. Stávající algoritmy a software V zahraniční literatuře se znázorňováním výše zmíněných terénních jevů zabývají především ve vysokohorských oblastech alpských zemí, kde by automatické vyjádření suťové reprezentace vedlo ke zjednodušení a urychlení produkce topografických map. 38


Jinak je tato problematika často přehlížena, ačkoliv by pro současnost mohla být aktuálním tématem. V době analogové kartografie umisťovali kartografové tečky suti na základě zkušeností, ignorovali geometrické rozměry, průměr teček či jejich počet na m2. Avšak pro znázornění sutí v digitální kartografii je třeba znát určité grafické principy a geometrické rozměry. Je tedy třeba transformovat nám známé zásady z analogové kartografie do kartografie digitální (základní principy byly definovány v Kapitole 4.1). Pro reprezentaci sutí se v mapách horských oblastí často užívá metoda, kdy jsou tyto malé tečky nepravidelně umístěny a dosahují různých tvarů, velikostí a celkové hustoty rozmístění. To ovšem může být matoucí pro uživatele mapy, který si pod tečkou představí kámen dané velikosti. Hustota a velikost kamenů v mapě se liší s expozicí vůči osvětlení. (Jenny 2008) Nejvýznamněji se do reprezentace sutí na topografických mapách zapojuje švýcarská kartografie, pro kterou je důležitý především vliv osvětlení terénu a tzv. 3D efekt. Trojrozměrný efekt je tvořen díky světlu ve stínovaném reliéfu, kreslení kamenů a sutí, kdy v zastíněném povrchu je hustota teček větší než ve svahu osvětleném (Jenny 2010). Jak již bylo řečeno, pro znázornění suti se užívá metoda, velikost kamenů se směrem ze svahu dolů zvětšuje, stejně tak se tečky mění v nepravidelné mnohoúhelníky. Zvětšující velikost teček suti má symbolizovat efekt gravitace, kdy se těžší kameny pohybují do větší vzdálenosti. Průměr jednotlivých kamenů v suti může dosahovat až velikosti 1,5 mm v měřítku 1:25 000. Jednotlivé kameny suti jsou znázorněny pomocí nepravidelných tvarů o čtyřech až osmi vrcholech. Z hlediska hustoty teček je třeba dbát na nepravidelnost, a jelikož je suť typ povrchu patřící mezi ty méně důležité, neměl by překrývat další mapové elementy. Velmi významně je do metody výzkumu zapojen Institut pro kartografii ve švýcarském Zürichu, jehož pracovníci již navrhují řadu metod, jak znázornění sutí automatizovat. Jenny ve svém článku udává, že pro rozmístění suťových kamenů jsou využívány 3 metody: rozptýlený rozklad algoritmu ve Photoshopu, náhodný vzorek vyplnění za pomocí Ilustrator plug-inu, a symbolizace spádových linií s rozptýlenými kamennými symboly. Rozptýlený rozklad algoritmu ve Photoshopu je plně automatický, funkce je aplikována na stínovaný reliéf, ale výsledky jsou neuspokojivé, jelikož kameny jsou moc pravidelné a směr proudu není znázorněn. 39


Výhodou této metody je však snadná úprava hustoty kamenů pomocí gradační křivky. Náhodný vzorek vyplnění za pomocí Illustrator plug-inu, který byl vyvinut v Institutu Kartografie

na

ETH

Zürich

a

je

dostupný

zdarma

na

www.ika.ethz.ch/plugins/index.html, vyplňuje uzavřené polygony pseudo-náhodným vzorkem uživatelem definovanými symboly. Tento způsob ovšem vyžaduje příliš mnoho interaktivní editace a nemůže být aplikován na celý mapový list. A konečně symbolizace spádových linií s rozptýlenými kamennými symboly může být aplikována pouze na individuální liniové prvky, avšak nemůže být použita k vyplnění polygonů. Institut pro kartografii ve švýcarském Zürichu později přešel od metody náhodného vyplňování polygonů symboly kamenů k symbolizaci kamenů podél spádových linií. Následně byl vytvořen algoritmus, který vyplňuje polygony tečkami (přesněji řečeno mnohoúhelníky). Tyto tečky musí ovšem zachovávat několik pravidel, jinak by se mapa stala nepřehlednou a původní význam znázornění by byl téměř ztracen. Tečky určují svou velikostí a hustotou „odstín“ reliéfu, spádové linie, podél nichž jsou tečky umisťovány, jsou generovány z digitálního modelu reliéfu (DMR). Je třeba uvažovat především nad měřítkem mapy a proto určit minimální vzdálenost mezi tečkami. Následně byla takto vzniklá metoda s pomocí výše uvedeného algoritmu implementována do programu Scree Painter. (Jenny 2010) Software nabízí metodu, která je kvalitou výstupu srovnatelná s ručním vykreslením, avšak o poznání rychlejší. Zároveň je k dispozici uživatelské rozhraní pro konfiguraci všech parametrů mapování suti. Obsahuje také nástroj pro úpravu spádových linií a hustoty teček. Ačkoliv je Scree Painter volně k dispozici jako open-source software pro inspiraci ostatním, vyvstává zde otázka použitelnosti v našich podmínkách. Pro tvorbu topografických map se v České republice používá software ArcGIS (eventuálně OCAD), proto je otázkou, zda by se jiný software vůbec dal použít. Je tedy důležité zamyslet se nad implementací podobného algoritmu do programů v naší republice používaných. Dalším problémem je výskyt jevů. Ve Švýcarsku a dalších alpských zemích se suti rozkládají na obrovských plochách o rozměrech až tisících m 2, kdežto v našich podmínkách se jedná o rozměry několikrát menší. Úprava algoritmu a přizpůsobení našim podmínkám je tedy na místě. Naše pravidla jsou mírně jiná, jelikož jsou využity horizontály na místo vertikál.

40


V neposlední řadě je třeba zmínit, že automatizace algoritmu, který vyvinuli ve švýcarském Zürichu, se zabývá pouze znázorňováním sutí, avšak ostatní terénní jevy, na které je diplomová práce také zaměřena, jsou zde opomíjeny a automatizace kartografických znaků zde zcela chybí. Není tedy otázkou pouze vytvoření kartografického znaku a algoritmu, který umožňuje tento znak použít v digitální podobě, ale i automatizaci použití algoritmu, která je v dnešní technologicky pokročilé době žádoucí.

5.2. Návrh nových algoritmů Pro

tvorbu

kartografického

znaku

v digitální

podobě

byl

použit

program

Python 2.6 (IDLE GUI), který využívá programovacího jazyka Python. Jedná se o procedurální, objektově orientovaný jazyk, který byl využit pro tvorbu programu ArcGIS. Dalším důležitým doplňkem, který je třeba znát je arcpy. Jedná se o modul integrovaný v programu ArcGIS, který obsahuje množství funkcí, jež je možno po vyvolání tohoto modulu využít.

Při návrhu algoritmů pro oba kartografické znaky bylo uvažováno především nad obecnou použitelností a aplikovatelností znaku. Nebyla definována přesná výsledná podoba znaku, ale byl ponechán prostor uživateli, který může výslednou podobu značně ovlivnit zadáním odlišných hodnot parametrů. Avšak došlo také k návrhu vhodných parametrů, po jejichž zadání odpovídá výsledek přibližně požadovaným parametrů (ty ovšem nemusí být pro každého uživatele stejné a může dojít k jejich úpravám).

Mimo jiné je třeba zmínit, že jako vstupní vrstvy bylo do obou kartografických znaků počítáno s DMR a polygonovou vrstvou, která má být vyplněna. Výstupním souborem bude v případě sesuvů iniová vrstva a v případě sutí polygonová vrstva. Samotná výsledná podoba znaku je popsána v kapitole 4.2, proto již v oddíle zabývajícím se automatizací nebude zmíněna.

41


Vytvoření skriptu pro oba kartografické znaky (sutě, sesuvy) funguje přes příkazový řádek program Python IDLE GUI. Byl však vytvořen i návrh tvorby nového toolboxu v programu ArcGIS, který získal název ArcTerrain. Součástí tohoto toolboxu jsou dva skripty, obsahující tvorbu kartografických znaků, které nesou názvy Landslide (pro znázornění kartografického znaku sesuvů) a Scree, který znázorňuje kartografický znak sutí.

5.2.1. Algoritmus pro kartografický znak sesuvů

Jak bylo zmíněno výše, uživatel musí vybrat dva vstupní soubory – rastr a polygonovou vrstvu označující sesuvy. Pomocí těchto dvou vrstev dojde k vytvoření vrstevnic (uživatel určí interval vrstevnic) a to pouze v místech, kde se vyskytují polygony. S těmito vrstevnicemi můžeme dále pracovat.

5.2.1.1.

Tvorba vrstevnic

Jelikož vstupními daty je rastr a polygonová vrstva sutí, bylo třeba využít několika již vytvořených funkcí z knihovny arcpy pro tvorbu vrstevnic. Výsledné linie již byly vstupem pro další části algoritmu a byly oříznuty pouze na rozsah polygonu (zbylé území program neřeší).

5.2.1.2.

Převedení linií na body a získání souřadnic

Pro převod linií na body bylo využito funkce Feature Vertices To Points, která nám vytvoří ze všech vertexů, které byly použity pro tvorbu linie, body.

points = arcpy.FeatureVerticesToPoints_management(inFeatures, outFeatureClass, "ALL") arcpy.AddField_management(points, "X", "DOUBLE") arcpy.AddField_management(points, "Y", "DOUBLE")

Pomocí funkce Add Field byly vytvořeny nové sloupce v atributové tabulce bodové vrstvy, které nám poslouží pro zápis souřadnic X, Y. Jelikož se jedná 42


o souřadnice souřadnicového systému S-JTSK (v případě topografických map České republiky), dostaneme desetinná čísla, dokonce záporná, nastavíme proto datový formát DOUBLE. Následně bylo třeba spočítat samotné souřadnice, k čemuž bylo využito funkce Calculate Field, jejíž vstupními parametry jsou bodová vrstva, výpočet sloupce a název sloupce. Tato funkce ovšem potřebuje zadat výpočet, jež má využít. Existuje příkaz float(!SHAPE.firstPoint!), jehož výstupem jsou souřadnice prvního bodu. V našem případě se jedná o bodovou vrstvu, mohlo se tedy využít příkazu pro výpočet souřadnic prvního bodu (firstPoint), posledního bodu (lastPoint) i centroidu. Tyto souřadnice byly poté využity pro další výpočty ve skriptu.

5.2.1.3.

Vytvoření nové třídy a příprava pro zápis

Nyní je třeba nastavit opatření při vytváření nové třídy polylinií. Výsledný output definuje uživatel sám, tudíž i jeho uložení a jméno. Pokud zvolená třída neexistuje, musíme ji nastavit za pomocí funkce Create FeatureClass, zabezpečíme, aby vznikla třída polylinií, a nastavíme souřadnicový systém.

V dalším kroku zjistíme, odkud je třeba číst a kam je třeba ukládat geometrii. Geometrii čteme z bodové vrstvy, která obsahuje x-ové a y-ové souřadnice. Nově vytvořená geometrie je poté uložena do shapefilu vytvořeného o krok výše. Následně došlo k vytvoření kurzorů pro vkládání a pro čtení, které byly pojmenovány insertCur a rows (pro lepší pochopení, jelikož čteme po řádcích).

5.2.1.4.

Definování výstupu uživatelem

Nyní je již třeba vytvořit „vlnky“, které tvoří kartografický znak pro sesuv. Pro větší variabilitu a použitelnost můžeme nechat uživatele určit jednotlivé parametry znaky, tzn. délku vlnky (waveLength), výšku vlnky (waveHeight), počet složek vlnky (waveParts) a mezeru mezi vlnkami (waveSpace). Grafické znázornění parametrů vlnky ukazuje Obr. 29.

43


Obr. 29: Zobrazení jednotlivých parametrů, které je i v nápovědě skriptu v ArcGISu. (a – waveHeight, b – waveParts, c – waveSpace, d – waveLength)

Při definování délky vlnky musí uživatel zadat délku spojnice počátku a konce vlnky. Výška vlnky nám udává souřadnici Y v nejvyšším místě vlnky a počet složek vlnky je číslo, které v sobě obsahuje počet segmentů, na něž lze vlnka rozdělit (vhodné je zvolit sudé číslo tak, aby každá ze dvou částí vlnky měla lichý počet segmentů, ve vrcholech vlnky nevzniknou špičky). Posledním parametrem je délka mezery mezi vlnkami, která ovlivňuje hustotu kamenů v kartografickém znaku. Při tvorbě kartografického znaku sesuvů byl uživateli ponechán prostor pro zadávání parametrů, které jsou zadávány v měřítku mapy. Bylo tedy třeba nechat uživatele zapsat měřítko mapy, na jehož základě byly převedeny hodnoty v milimetrech na hodnoty v souřadnicovém systému (s nimi je ve skriptu počítáno). Pokud uživatel zadává parametry přes příkazový řádek, není potřeba definovat parametry funkcí arcpy.GetParameterAsText a vkládat nápovědu. V opačném případě je třeba funkci využít a zadávací tabulka skriptu by potom vypadalo jako na Obr. 30.

44


Obr. 30: Vstupní data pro skript sesuvů zadávána uživatelem (uživatel zadává hodnoty parametrů)

5.2.1.5.

Rozlišení bodů v jednotlivých řádcích

Níže zobrazená část skriptu zaznamenává rozlišení bodů v jednotlivých řádcích. Byla k tomu využita nadmořská výška, která je jedním z parametrů bodu, zaznamenaná v atributové tabulce. Pokud se nová nadmořská výška nerovná té předchozí, procházíme již novou vrstevnici, tudíž musíme začít počítat nové umístění vlnek v tomto řádku. Součástí této podmínky je i změna uložení X, Y souřadnic.

5.2.1.6.

Výpočty vzdáleností, délek segmentů

45


Jelikož je známa x-ová a y-ová souřadnice dvou po sobě následujících bodů, je možné pomocí Pythagorovy věty zjistit vzdálenost mezi nimi, která je pomocným parametrem pro další výpočty.

dx = x - lastX dy = y - lastY # delka segmentu vrstevnice l = math.sqrt(dx*dx + dy*dy) if l <= 0: continue

Následně došlo k výpočtu lineSteps, který nám ukazuje o kolik, se musíme posunout po linii, abychom mohli nakreslit vlnku.

lineSteps = (l*waveParts)/waveLength stepx = dx / lineSteps stepy = dy / lineSteps

5.2.1.7.

Cyklus pro tvorbu vlnek

Po tvorbě všech předchozích příkazů a opatření mohlo dojít k použití cyklu, který vytvoří vlnky na jednotlivých řádcích.

5.2.1.7.1. Problematika velikosti vlnky a mezery

Vzhledem k různé délce vrstevnic v různé nadmořské výšce a stálé velikosti parametrů bylo třeba přizpůsobit parametr velikosti mezery tak, aby v každém řádku správně vycházely. Pokud by totiž nedošlo ke změně velikosti mezery, vznikly by na konci řádků mezery, které by dosahovaly větší délky než samotné vlnky. Pokud by nedošlo k celkovému přizpůsobení, mohlo by se dokonce stát, že se nevykreslí celé vlnky 46


a kartografický znak by poté nebyl úplný. Proto byla vytvořena opatření, jež jsou znázorněna níže (Obr. 31)

Obr. 31: Změna zobrazení vlnek sesuvů při přepočtu velikosti mezery

Od celkové délky vrstevnice byla odečtena délka jedné mezery, aby byl zajištěn výskyt mezer po obou stranách vrstvy sesuvů. Tento rozdíl byl následně vydělen součtem délky mezery a délky vlnky. Tím bylo mimo jiné zamezeno výše zmíněnému zakreslení necelých vlnek. Počet mezer je poté celá část výsledku + 1. Část za desetinnou čárkou byla rozdělena rovnoměrně mezi mezery.

countOfWaves = ((lineLengths[elev])- waveSpace)/(waveLength + waveSpace) if int(countOfWaves) != 0: countOfSpaces = (int(countOfWaves)) + 1 restOfLine= (lineLengths[elev]) (((countOfSpaces*waveSpace)+(int(countOfWaves)))*waveLength) increaseOfSpace = restOfLine / countOfSpaces waveSpaceNew = waveSpace + increaseOfSpace else: waveSpaceNew = waveSpace

47


Díky této úpravě se může velikost mezer v jednotlivých nadmořských výškách lehce lišit, ale je zajištěna stejná velikost pro danou nadmořskou výšku. Výsledný obraz poté působí více konzistentně, než kdyby k této úpravě nedošlo.

5.2.1.7.2. Výpočet parametrů vlnky dle funkce sinus a její zakreslení

Po výpočtu mezery již došlo k samotnému výpočtu vlnky a jejímu zakreslení. Byla spočtena kolmice v daném bodě (využití analytické geometrie). Pro výpočet výšky kolmice (height), tj. v jaké výšce se bude v daném bodě pohybovat vlnka, bylo využito funkce sinus, poté byly zjištěny souřadnice x a y (sinx a siny) v daném místě na linii. Po těchto výpočtech byl vložen kurzor a vytvořeno nové pole, kam byly ukládány jednotlivé body. Nachystaná geometrie byla přiřazena řádku a byly vykresleny linie (vlnky) mezi body.

for step in range(0, int(lineSteps)): distToEnd = math.sqrt(math.pow(lastSegx[elev] - sx, 2) + math.pow(lastSegy[elev] - sy, 2))

if (sinstep > waveParts + waveSpaceNew): sinstep = 0 if (sinstep >= waveSpaceNew): # kolmice kx = -(dy / l) ky = (dx / l) # vyska, v které povede vlnka (pocitano dle sinusoidy) height = waveHeight*math.sin((2*math.pi/waveParts)*(sinstep - waveSpaceNew))

sinx = sx + kx*height; siny = sy + ky*height;

if (sinstep > waveSpaceNew): newRow = insertCur.newRow() geom = arcpy.Array()

48


# vytvoreni linie jako spoje mezi dvema body part = arcpy.Array() pnt = arcpy.Point(lastSinx , lastSiny) part.add(pnt) pnt = arcpy.Point(sinx, siny) part.add(pnt) geom.add(part) # nachystanou geometrii priradime radku newRow.setValue(outGeomField, geom) insertCur.insertRow(newRow) lastSinx = sinx lastSiny = siny

sinstep = sinstep + 1 sx = sx + stepx sy = sy + stepy

i = i+1 lastX = x lastY = y

5.2.2. Algoritmus pro kartografický znak sutí

Pro kartografický znak sutí byla použita stejná vstupní data jako pro sesuvy – tj. polygonová vrstva sutí (polygon, který má být vyplněn) a rastr. Proces tvorby vrstevnic byl stejný jako u sesuvů, proto nebude znovu zmíněn. Výstupem je ovšem na rozdíl od sesuvů polygonová vrstva, v níž se vyskytují polygony kamenů, které znázorňují suť.

5.2.2.1.

Tvorba kartografického znaku sutí

49


Při tvorbě kartografického znaku pro suti z bodové vrstvy bylo využito výše zmíněných vstupních dat (tj. rastr, polygon, pro zaznamenávání sutí, a interval vrstevnic) a jednotlivým vertexům byly stejně jako u sesuvů dopočteny souřadnice x a y. Další parametry a procesy se ovšem liší.

Obr. 32: Vstupní data pro skript sutí zadávána uživatelem (uživatel zadává hodnoty parametrů)

Při zadávání parametrů (pomocí funkce arcpy.GetParameterAsText) je od uživatele požadováno vložení měřítka mapy (scale), minimální velikosti kamene (minStone), maximální velikosti kamene (maxStone), počet vrstevnic, které při zakreslování kamenů vynecháme (skipCount) a vzdálenost mezi kameny na jedné 50


vrstevnici (stoneDist). Všechny parametry kamene jsou zadávány v milimetrech, tj. v měřítku mapy, což je pro uživatele snazší pro představu. Popis parametru je zapsán v nápovědě společně s údajem o hodnotách.(Obr. 32) Algoritmus lze spouštět i mimo program ArcGIS pomocí příkazového řádku, kam uživatel zadá jednotlivé parametry pro výpočet. Výsledné vrstvy je třeba nahrát do programu ArcGIS, kde budou zobrazeny.

5.2.2.1.1.

Lokální vs. globální pohled na tvorbu kartografického znaku sutí

Při tvorbě kamenů suti se bylo třeba zamyslet na pohledu zobrazení velikosti kamenů. Globální pohled zahrnuje do výpočtu všechny nadmořské výšky v celém souboru, rozdíly nadmořských výšek v jednotlivých polygonech poté nejsou znatelné (číselně i graficky). Maximální velikost kamene zadávaná uživatelem je poté zobrazena v nejnižší nadmořské výšce. Tudíž se vyskytuje pouze v polygonu, který je položen nejníže. Naopak v nejvyšších polohách jsou kameny zobrazeny minimální velikostí kamene. Lokální pohled naopak zahrnuje pouze nadmořské výšky daného polygonu. Díky tomu se v každém polygonu vyskytují kameny o minimální i maximální velikosti kamene, kterou zadává uživatel. Velikost ostatních kamenů v polygonu je pak dána rozsahem polygonu – jaká je minimální a maximální nadmořská výška. Žádný z pohledů není principielně horší než ten druhý, proto je na uživateli, aby si vybral, který z pohledů je pro jeho potřebu nejvhodnější. Teoreticky by mělo být možné nastavit i parametr lokálního pohledu, avšak pro potřeby diplomové práce bylo využito globálního pohledu.

5.2.2.1.2.

Problematika tvaru kamene

51


Kameny suti jsou určeny pěti body, které definují tvar mnohoúhelníků. Každý z vrcholů je definován vzdáleností od středu os [0,0]. Proto byly vytvořeny funkce pro rotaci souřadnic X, Y, kterých bylo využito při kreslení jednotlivých bodů. def RotateX(x,y,xc,yc,angle,units="DEGREES"): x = x - xc y = y - yc if units == "DEGREES": angle = math.radians(angle) xr = (x * math.cos(angle)) - (y * math.sin(angle)) + xc return xr

def RotateY(x,y,xc,yc,angle,units="DEGREES"): x = x - xc y = y - yc if units == "DEGREES": angle = math.radians(angle) yr = (x * math.sin(angle)) + (y * math.cos(angle)) + yc return yr

Jelikož rotujeme o určitý úhel, musí být tento úhel nejprve náhodně vygenerován (generujeme číslo od 0 do 359) a následně vložen do vzorce pro výpočet. Díky náhodně generovanému úhlu jsou i polygony pootočeny náhodně a vzniká dojem nepravidelného uspořádání uvnitř polygonu. Avšak určitá pravidelnost je zde zachována díky jejich poloze a stejnému tvaru. Ukázka rotace mnohoúhelníku je vidět na Obr. 32. degree = random.randint (0,359) # pootoceni o 0 az 360 stupnu w = minStone+(((maxElev-elev)/elevDiff)*maxStone)

geom = arcpy.Array() point = arcpy.Point() sx1 = sx sy1 = sy + 3*w

52

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii point.X = RotateX (sx1,sy1,sx,sy,degree,"DEGREES") point.Y = RotateY (sx1,sy1,sx,sy,degree,"DEGREES") geom.add(point)

Obr. 32: Ukázka rotace mnohoúhelníku

5.2.2.1.3.

Samotný algoritmus pro znázornění kartografického znaku suti

Nejprve byly zjištěny nadmořské výšky, následně byly uspořádány do seznamu, zjištěna minimální a maximální nadmořská výška vrstevnice v souboru a rozdíl mezi nimi. Dalším problémem byl přepočet velikosti mezery stejně jako u kartografického znaku sesuvů. countOfSpaces = (lineLengths[elev])/stoneDist if int(countOfSpaces) != 0:

53

Michaela Šákrová: Sesuvy, sutě a další méně obvyklé terénní prvky v topografických databázích a digitální kartografii restOfLine = (lineLengths[elev]) - ((int(countOfSpaces))*stoneDist) increaseOfSpace = restOfLine / (int(countOfSpaces)) stoneDistNew = stoneDist + increaseOfSpace else: stoneDistNew = stoneDist

Poté již došlo k procházení jednotlivých řádků. for step in range(0, int(lineSteps)): lineLength = lineLength + 1 if (lineLength >= stoneDist): lineLength = 0

Tvar a velikost kamenů byly určeny pomocí souřadnic x a y. Byl definován parametr w, který nám udává, o kolik se změní velikost kamene s ubývající (přibývající) nadmořskou výškou. Následně bylo dáno 5 bodů, které určují vrcholy mnohoúhelníků, jimiž jsou tvořeny kameny v suti. Tyto vrcholy jsou na základě vloženého parametru rotace pootočeny a upravovány (viz předchozí kapitola), aby uložení kamenů v suti bylo více náhodné. Jedná se o uzavřený polygon, proto je třeba první bod zopakovat na konci řady všech bodů. w = minStone + (((maxElev - elev)/elevDiff) * maxStone)

Posledním krokem bylo „nahrání“ všech polygonů do výstupní vrstvy. A následné smazání mezivrstev (využití funkce arcpy.DeleteFeatures_management), které byly vytvořeny v průběhu algoritmu a nejsou požadovaným výstupem.

54


▌KAPITOLA 6

Hodnocení výsledků a diskuze

Následující kapitola se věnuje zhodnocení výstupů, výsledné podoby kartografického znaku při použití nově vzniklých algoritmů, ale i samotném u procesu tvorby. Jelikož výsledkem diplomové práce jsou nejen výstupní algoritmy, ale i analýza vybraných jevů na zahraničních mapách, mapových serverech, hodnocení by se mělo zabývat oběma částmi.

Pro

analýzu

specifických

terénních

objektů

na

zahraničních

topografických mapách a v digitálních databázích byl využit vzorec, který obsahuje i mimoevropskou zemi. I přes různorodost zemí lze vyhodnotit společné znaky, jež zmiňovala kapitola 4. Tyto společné znaky byly inspirací pro samotný algoritmus automatické kresby sesuvů a sutí.

6.1. Hodnocení splnění kritérií tvorby znaků Jelikož došlo k vytvoření automatizace kartografických znaků sesuvů i sutí, výsledek je považován za značně pozitivní. Dalším kladným bodem je absence ručního vyplňování polygonu. Pro zhodnocení splnění kritérií byla vytvořena tabulka (Tab. 1), v níž byla jednotlivá kritéria vyhodnocena jako splněna, nesplněna či splněna částečně (v případě, že jedna z podmínek nebyla úplně vyřešena nebo byla později přehodnocena).

55

X

X

ANO X

NE

X

X

X

X

X

ČÁSTEČNĚ

pomocí

Občas nutno poupravit tvar vlnky.

Pouze jeden kartografický znak pro sesuv (i usedlý).

Vlnky aproximují průběh vrstevnic, ale jsou umístěny pravidelně. Nepravidelnost dána odlišnou délkou vrstevnic v sesuvu.

U každého znaku je nejprve kreslena mezera.

Nepravidelnost je tvořena náhodné rotace mnohoúhelníků.

Pro suť navržena černá barva.

Znázornění pomocí mnohoúhelníků i v nejvyšších polohách, graficky působí jako tečky.

Vzhledem k vývoji programu byla suť kreslena pouze pomocí mnohoúhelníků.

KOMENTÁŘ


56

Vyvarovat se nutnosti ručního dokreslování

Uvažovat o usedlém sesuvu

Sesuv znázornit pomocí nepravidelných vlnek, jež aproximují průběh vertikálních linií (znázornění pomocí tzv. šrafových kuželů není v našich podmínkách tak uplatnitelné)

Vyvarovat se kontaktu teček s vrstevnicemi

Pokusit se o „nepravidelnost s logikou“, tj. umisťovat tečky nepravidelně kolem spádových linií, ale v určitém cyklu opakování, aby nedošlo k totálnímu chaosu

Použít hnědou barvu pro tečky v suti (pokud by se při průzkumu digitálních kartografických databází několika světových zemí zjistilo, že je černá barva použita častěji, je třeba pravidlo přehodnotit). V naší kartografii se využívá hnědé barvy, aby došlo k odlišení od skal – znázornění obou jevů stejnou barvou by mapu výrazně zaplnilo.

Velikost teček měnit v závislosti na materiálu suti a na umístění ve svahu (zvážit, zda postačí znázornění pomocí teček nebo v úpatí znázorňovat mnohoúhelníky – dle velikostí sutí)

Znázornění suti pomocí teček

Pravidla znázornění terénních objektů


Tab. 1: Hodnocení splnění kritérií

Z tabulky lze vidět, že pouze v jednom případě bylo vyhodnoceno nesplnění

kritéria, a to v případě kresby sutí pomocí teček. V průběhu tvorby kartografického

znaku došlo k rozhodnutí, že i nejmenší kameny v suti budou znázorněny pomocí

mnohoúhelníků.

6.2. Výsledná podoba kartografických znaků a problematika

tvorby

Následující kapitola ukazuje výslednou podobu kartografických znaků,

komentuje problematiku tvorby a tím i výslednou navrženou metodiku

Pro ukázky kartografické tvorby bylo využito shapefilové vrstvy sesuvů,

konkrétně kamenného pole u Plešného jezera. Kamenné pole u Plešného jezera bylo

zobrazeno v obrazových ukázkách kapitoly 2, proto je vhodné ho využít i nyní a

následně podat srovnání.

57


Výsledná podoba vrstevnic, které jsou následně použity pro získání souřadnic bodů (vertexů), je velmi ovlivněna samotným rastrem. Rastr byl vytvořen z vrstevnicového podkladu ZABAGED s využitím interpolační metody TopoToRaster (použitím

jiných interpolačních metod nebo původních vrstevnic získaných

z laserového skenování, které jsou přesnější, by mohlo dojít k jiné výsledné podobě dat). Následně byly vytvořeny vrstevnice, jejichž interval definoval samotný uživatel. I interval vrstevnic výrazně ovlivní výsledek, jelikož oba kartografické znaky vychází z vrstevnic. Další parametry jsou již pro oba kartografické znaky odlišné, proto jim bude věnována pozornost u jednotlivých podkapitol.

6.2.1. Problematika tvorby a výsledná podoba kartografického znaku sesuvů Postup tvorby algoritmu kartografického znaku sesuvů byl komentován v kapitole 5.2.1. Následující kapitola se již věnuje výsledkům algoritmu.

Algoritmus byl konstruován tak, aby se dokázal vypořádat s různou velikostí a tvarem polygonů. Výsledkem je čisté zpracování polygonů konvexních i nekonvexních tvarů. K zabezpečení tohoto pravidla bylo třeba využít funkce Multipart to Singlepart, která je součástí systémových toolboxů. Bylo třeba počítat se změnou linie i v případě, že nedošlo ke změně nadmořské výšky, čehož bylo dosaženo zjišťováním FID (identifikačního čísla) linie. Již v kapitole 5.2.1. byl zmíněn přepočet velikosti mezery s názornou ukázkou. Obr. 34 zobrazuje vlnky, které jsou použity pro kartografický znak sesuvů, s pravidelnými mezerami. V detailu lze vidět, že jednotlivé vlnky nenavazují na vrstevnice, k čemuž došlo vznikem nových vrstevnic z DMT (tyto nově vzniklé vrstevnice nekorespondují s těmi původními).

58


Obr. 34: Ukázka zobrazení mezer mezi vlnkami

Problematika změny parametrů Nejvíce změn podoby kartografického znaku je dáno změnou hodnot parametrů zadávaných uživatelem. Jako první se budeme věnovat změně počtu složek vlnky, tj. z kolika segmentů je vlnka složena. Při vyšší hodnotě tohoto čísla dochází k hladšímu tvaru vlnky, avšak zpomalí to proces průběhu algoritmu. Je proto třeba uvážit při volbě hodnot parametrů oba dva tyto aspekty. Obr. 35 znázorňuje pohled na dvě vlnky, z nichž vlnka vlevo je tvořena za 14 - ti segmentů, kdežto vlnka vpravo z 26. Lze vidět hladší zobrazení pravé vlnky.

Obr. 35: Porovnání vlnek s různou hodnotou waveParts

Dalšími z parametrů, které výrazně ovlivní výslednou podobu kartografického znaku, jsou délka vlnky, výška vlnky a velikost mezery mezi jednotlivými vlnkami na horizontále. Vlnka bude mít vždy tvar sinusoidy, avšak zda bude dlouhá a spláclá či krátká s vysokým maximem záleží na hodnotách parametrů. Obr. 36 znázorňuje kartografický znak sesuvů v okolí Plešného jezera, kdy délka vlnky má téměř stejnou hodnotu jako výška vlnky a mezera mezi vlnkami je relativně malá. Při podrobnějším pohledu lze vidět špičaté vrcholy u některých vlnek v sesuvu. Kartografický znak při takto zvolených hodnotách parametrů působí nepřehledně, 59


sinusoidou tvar nelze rozeznat a sesuv moc nepřipomíná, proto nejsou takto zvolené hodnoty ideální.

Obr. 36: Zobrazení sesuvu – délka vlnky = výška vlnky

Obr. 37 znázorňuje zcela opačný případ. Při znázorňování kartografického znaku sesuvu byly zadané nevhodné hodnoty parametrů tak, že délka vlnky byla mnohokrát větší než výška

(v

předchozím

příkladu

se

téměř

rovnaly).

Vlnky jsou nyní

příliš

dlouhé,

vzdáleně mohou

připomínat linie.

Obr. 37: Zobrazení sesuvu s parametry – délka vlnky = 10x výška vlnky – měřítko 1:10 000

60


Výše zobrazené příklady nebyly vhodné pro znázornění sesuvů, jelikož dosahují extrémních hodnot. Je tedy třeba určit ideální hodnoty parametrů. Pro jednotlivé parametry bylo určeno rozmezí, v němž by se měly pohybovat, aby byla výsledná podoba znaku zdařilá. Pro výšku a délku vlnky bylo určeno rozmezí ideálního rozměru mezi nimi, které ovšem nemusí být dodrženo. Místo

lze zadat hodnoty

apod.

Za ideální počty segmentů vlnky jsou hodnoty 14, 18, 24. Hodnota velikosti mezery je ponechána na uživateli a není zde blíže určena, závisí na požadavku výsledné podoby, avšak v žádném případě by neměla být vyšší než délka vlnky.

Srovnání se stávající podobou kartografického znaku Již v kapitole 2 bylo vidět, jak se kartografický znak měnil se změnou mapy. Při přechodu na digitální podobu topografické mapy 1:10 000 došlo i ke změně

kartografického znaku ze čtyř na jeden. Poslední obrázek (Obr. 38) ukazuje srovnání nově vytvořeného kartografického znaku se stávající podobou. Oba kartografické znaky využívají znázornění vlnkami. V prvním případě je použit rastr, který je ručně pootočen, v druhém případě jsou vlnky kresleny automaticky a zachovávají směr i orientaci svahu.

61


Obr. 38: Srovnání aktualizované ZM10 v digitální podobě s vytvořeným kartografickým znakem

Algoritmus úspěšně kreslí kartografický znak sesuvů s použitím vlnek. Již výše byla zmíněna nenávaznost vlnek na vrstevnice, což je dáno využitím jiných horizontál pro tvorbu kartografického znaku. Pokud by v budoucnu došlo k úpravě této chyby, bylo by to jistě značným přínosem pro výsledný algoritmus. Pokud nastane chyba při tvorbě vrstevnic, vznikne i chyba ve výsledné podobě kartografického znaku a algoritmus se s tím bohužel neumí vypořádat. Avšak podává pěkné výstupy při různých hodnotách parametrů a jelikož je pouze grafickým znázorněním metodiky je výsledná podoba dostačující.

6.2.2. Problematika tvorby a výsledná podoba kartografického znaku sutí Postup tvorby algoritmu kartografického znaku suti byl komentován v kapitole 5.2.2. Nyní je potřeba věnovat se výsledkům algoritmu a problematice jeho tvorby, případným nedostatkům i srovnání se stávající podobou kartografického znaku.

Stejně jako u algoritmu pro kartografický znak sutí, byla vytvořena opatření, díky nimž dochází k čistému zpracování polygonů různých tvarů (konvexních i nekonvexních). 62


Obr. 39 ukazuje výstupní kartografický znak sutí vytvořenou se stejnými parametry, avšak v jinou dobu. Lze vidět, že rotace je opravdu náhodná. V pravém obrázku lze vidět, že při zvolení menší mezery, může při náhodné rotaci dojít téměř k doteku polygonu kamene s vrstevnicí.

Obr. 39: Ukázka náhodné rotace mnohoúhelníků

Dále je třeba se věnovat grafickému zobrazení přepočtené velikosti mezery. Ačkoliv došlo k jejímu přepočtu, na první pohled vypadá každá mezera mezi kameny jinak velká. To je způsobeno rotací mnohoúhelníků. Pootočením vzniká optický klam a velikost mezery se poté zdá odlišná. Mezera není počítána mezi přesnými středy mnohoúhelníků, ale vrcholy jsou počítány kolem bodu na vrstevnici s odlišnou vzdáleností. Obr. 40 znázorňuje ukázku kartografické reprezentace s přepočtenou velikostí mezery.

63


Obr. 40: Ukázka stejné mezery mezi kameny suti

Problematika změny parametrů Jelikož volba parametrů je ponechána na uživateli, může dojít k extrémním zobrazením. Pokud uživatel zadá velkou hodnotu mezery mezi kameny suti a zároveň malou maximální velikost kamene, vznikají velké mezery mezi jednotlivými kameny. Kartografický znak poté nevypadá jednotně, ale působí jako jednotlivé kameny rozmístěné v terénu. Ukázka zobrazení (Obr. 41) této situace byla vytvořena pomocí parametrů s poměrem 7x maximální velikost kamene = mezera mezi jednotlivými kameny suti.

Obr. 41: Zobrazení suti s parametry – mezera = 7x maximální velikost kamene

Pro lepší představu je třeba znak ukázat v měřítku 1:10 000 bez přiblížení, aby si bylo možno představit, jak by výsledný kartografický znak s výše zvolenými parametry vypadal na topografické mapy ZM10 (Obr. 42).

64


Obr. 42: Zobrazení suti s parametry – mezera = 7x maximální velikost kamene – měřítko 1:10 000

Během zadávání parametrů může dojít i k druhému případu, kterým je příliš malá velikost mezery vzhledem k maximální velikosti kamene. Při zvětšování kamenů (v nižších nadmořských výškách) suti dochází k překrytí jednotlivých kamenů. Zároveň je velice malá velikost mezery a vlivem pootočení mnohoúhelníku může dojít ke kontaktu kamene suti s vrstevnicí. Na níže vloženém obrázku (Obr. 43) vpravo můžeme vidět překrývající se kameny suti.

Obr. 43: Zobrazení suti s parametry – mezera = 3x maximální velikost kamene

65


Při zkoumání parametrů a zadávání hodnot v různých poměrech, došlo nejen k získání extrémních hodnot, ale i zjištění ideálních hodnot. Minimální velikost kamene je také libovolná, avšak doporučuje se hodnota 1 (může být i větší, ale musí se zároveň zvětšovat i maximální velikost). Bylo určeno rozmezí poměru maximální velikosti kamene a velikosti mezery mezi kameny suti (vzdálenosti kamenů). Ideální poměr parametrů byl určen jako:

Srovnání se stávající podobou kartografického znaku Již bylo řečeno, že při přechodu na digitální podobu topografické mapy 1:10 000 došlo i ke změně kartografického znaku ze čtyř na jeden. Nově byly vytvořeny dva kartografické znaky, i když se jedná o jeden kartografický objekt s více atributy. Kamenné moře je nyní znázorněno pomocí kartografického znaku vyjádřeného vlnkami a hnědou barvou. Jelikož se však jedná o kamenné (suťové) pole mělo by být spíše vyjádřeno pomocí kartografického znaku sutí. Srovnání znázornění sesuvů v digitální podobě ZM10 a navržené znázornění dle diplomové práce ukazuje Obr. 44.

66


Obr. 44: Srovnání aktualizované ZM10 v digitální podobě s vytvořeným kartografickým znakem

Algoritmus se vypořádává s většinou problémů a dobře funguje. Výše byly zmíněny některé z nedostatků při zadání nevhodných hodnot parametrů, ale to závisí na samotném uživateli. Do budoucna je zde potenciál v rozšíření algoritmu o lokální pohled, eventuelně náhodná změna tvaru mnohoúhelníků suti. Je však otázkou, zda by se znak změnou tvaru kamenů nestal příliš nepřehledný.

67


▌KAPITOLA 7 Závěr Cílem diplomové práce bylo navrhnout a realizovat metodiku znázornění specifických terénních objektů, kterými jsou sutě a kamenná moře, sesuvy půdy, písčité a hlinité povrchy, kamenité a štěrkovité povrchy, kamenné řeky, respektive typů zemského povrchu na mapách, především topografických mapách velkého měřítka. Nejprve byla provedena analýza znázornění specifických terénních objektů v české kartografii (analogové i digitální) a následně i v zahraničních topografických databázích a mapách. Na těchto základech byla metodika znázornění specifických terénních objektů vytvořena a dále upravována. Byla navržena tvorba jednoho kartografického objektu, který by byl součástí digitální topografické databáze ZABAGED a měl by 4 atributy – sesuv, suť, kamenitý a štěrkovitý povrch, písčitý a hlinitý povrch. Pro první dva atributy tohoto kartografického objektu byla dále vytvořena metodika znázornění a algoritmus pro samotný kartografický znak. Pro znázornění sesuvů byla použita hnědá barva a kartografický znak byl inspirován současným kartografickým znakem digitalizované ZM10. Oproti tomuto znaku probíhá vykreslování kartografického znaku automaticky a uživatel může volit hodnoty jednotlivých parametrů. Vlnky v kartografickém znaku zachovávají spád i orientaci terénu a mají tvar sinusoidy. Algoritmus pro kartografický znak sesuvů se dokáže vypořádat s konvexními i nekonvexními polygony a různými hodnotami parametrů. Černá barva byla doporučena a využita pro znázornění sutí. Často se jedná o kamenná moře, tudíž kamennou suť, a použití černé barvy je zde vhodné, ačkoliv uvažování o hnědé barvě nelze vyloučit. Kartografický znak suti byl z velké části inspirován kartografickým znakem novozélandské kartografie. Suť je zaznamenávána 68


mnohoúhelníky, které se směrem dolů po svahu zvětšují. Mnohoúhelníky jsou umístěny na horizontálách a náhodně pootočeny. Algoritmus kartografického znaku suti se stejně jako kartografický znak sesuvů dokáže vypořádat s konvexními i nekonvexními polygony a odlišnými hodnotami parametrů, avšak součástí práce jsou i ideální hodnoty. Jelikož v současné době existuje pouze jeden kartografický znak (i jeden objekt digitální topografické databáze), je problematické určit, který ze specifických terénních objektů se na vybrané ploše nachází. Metodika vytvořená v diplomové práci tento problém řeší a svými návrhy přispívá ke změně kartografického objektu a jeho kartografickému zobrazení. Metodika i algoritmy byly vytvořeny tak, aby mohly být v budoucnu dále použity a rozšiřovány. Doufám, že výsledky práce budou základem pro změnu znázornění specifických terénních objektů. V současné době je znázornění nejednotné a ručně upravované a diplomová práce navrhuje úpravu těchto dvou nedostatků.

69

▌SEZNAM ZDROJŮ INFORMACÍ ČAPEK, R. 1973. Znázorňování skal [rukopis]. Praha, 1973. 184 s. + 5 příl. Rigorózní práce na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy na katedře kartografie a fyzické geografie.

Český úřad zeměměřický a katastrální. 1997. Seznam mapových značek Základní mapy ČR 1:10 000. 2. vydání. ČÚZK, Praha, 1997.

Český úřad zeměměřický a katastrální. 2014. Katalog objektů ZABAGED 2014. Aktualizované vydání. ČÚZK, Praha, 2014. 133 s.

GOUDIE, A.; ATKINSON B. W. etc. 1994. The Encyclopedic Dictionary of Physical Geography. 2 nd edition : Blackwell Pub, 1994. 544 p. ISBN 9780631186076

HAVRLANT, M. 1982. Geografický terminologický slovník. Ostrava: Pedagogická fakulta, Vyd. 1, 264 s.

HORNÍK, S.; BUZEK, L. 1986. Fyzická geografie II. Státní pedagogické nakladatelství, Praha, 1986. 320 s.

IMHOF, E. 2007. Cartographic Relief Presentation. 1st ed. Redlands : ESRI Press, 2007. 388 s. ISBN 9781589480261.

JENNY, B.; HUTZLER, E. 2008. Automatic scree representation for topographic maps, in 6th ICA Mountain Cartography Workshop, pp. 97–101, Lenk, Feb 11–15, http://www. mountaincartography.org/publications/papers/papers_lenk_08/ jenny.pdf (accessed 30 March 2009).

JENNY, B.; HUTZLER, E.; HURNI, L. 2010. Scree Representation on Topographic Maps. The Cartographic Journal, 2010. Vol. 47, No. 2. pp. 141-149.

PILOUS, V. Kamenité zvětraliny a svahové sedimenty. KARPAŠ, R. Jizerské hory - O mapách, kamení a vodě. Liberec: Nakladatelství RK, 2009. 576 s. ISBN 978-80-8710008-0.

ŠLITR, J.; BOGUSZAK, F. 1962. Topografie. SNTL, Praha, 1962. Česká matice technická, ročník LXVII., číslo 396. 289 stran.

TOPO-4-3 1976. Mapové značky a směrnice pro zpracování topografických map měřítek 1:25000, 1:50000, 1:100000 a 1:200000 (TOPO-4-3). Ministerstvo národní obrany, 1976. 210 s.

Elektronické zdroje ARBEITSGEMEINSCHAFT DER VERMESSUNGSVERWALTUNGEN DER LÄNDER DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND (ADV). ATKIS-Objektartenkatalog Basis-DLM [online]. 2008 [cit. 2014-05-02]. Dostupné z: http://geodat.ioer.info/fileadmin/download/Kataloge/ATKIS_3A_CZ.pdf

BUNDESAMT FÜR KARTOGRAPHIE UND GEODÄSIE (BKG). [online]. 2014. [cit. 2014-0428]. Dostupné z: http://www.bkg.bund.de/DE/Home/homepage__node.html__nnn=true

Český úřad zeměměřický a katastrální. Základní báze geografických dat ZABAGED. [online]. 2006. [cit. 2014-04-04]. Dostupné z: http://geoportal.cuzk.cz/(S(hu0mhu4503wdvl45ekv3gznl))/default.aspx?mode=TextM eta&text=dSady_zabaged&side=zabaged&head_tab=sekce-02-gp&menu=24

Český úřad zeměměřický a katastrální. Geoportál ČÚZK. [online]. 2010. [cit. 2014-0428]. Dostupné z: http://geoportal.cuzk.cz/

Český úřad zeměměřický a katastrální. Archivní mapy ČÚZK. [online]. 2012. [cit. 201404-28]. Dostupné z: http://archivnimapy.cuzk.cz/

Geodatenportal Niedersachsen. Zeichenerklärung DTK25. [online]. 2014 [cit. 2014-0428]. Dostupné z: http://geoportal.geodaten.niedersachsen.de/legende/wms_dtk25.gif

Geodatenportal Niedersachsen. Zeichenerklärung DTK50. [online]. 2014 [cit. 2014-0428]. Dostupné z: http://geoportal.geodaten.niedersachsen.de/legende/wms_dtk50_deu.gif

Geologická encyklopedie: On - line. ČESKÁ GEOLOGICKÁ SLUŽBA. [online]. 2007. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.geology.cz/aplikace/encyklopedie/term.pl INSTITUT NATIONAL DE LÍNFORMATION GÉOGRAPHIQUE ET FORESTIÉRE. [online]. 2012a. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.ign.fr/

INSTITUT NATIONAL DE LÍNFORMATION GÉOGRAPHIQUE ET FORESTIÉRE. Géoportail. [online]. 2012b. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.geoportail.gouv.fr/accueil

INSTITUT NATIONAL DE LÍNFORMATION GÉOGRAPHIQUE ET FORESTIÉRE. 2003. Les symboles utilisés sur les cartes IGN(c) [online]. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://f5hts.free.fr/Lescartes_symbol.htm

Land Information New Zealand. LINZ Topographic Maps. [online]. 2014a [cit. 2014-0428]. Dostupné z: http://www.linz.govt.nz/topography/topo-maps

Land Information New Zealand. New Zealand Topographic Data Dictionary. [online]. 2014b [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.linz.govt.nz/topography/topo-maps National Land Survey of Finland. [online]. 2014a. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.maanmittauslaitos.fi/en National Land Survey of Finland. MapSite. [online]. 2014b. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://kansalaisen.karttapaikka.fi/kartanhaku/osoitehaku.html?e=406643&n=7195132 &scale=8000000&width=600&height=600&tool=siirra&lang=en Ordnance Survey. [online]. 2014a. [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/index.html

Ordnance Survey. 2014b. OS OpenData viewer. Dostupné z: http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/opendata/viewer/ Ordnance Survey. 2012a. OS Getamap. Dostupné z: http://www.getamap.ordnancesurveyleisure.co.uk Ordnance Survey. 2012b. OS Explorer Map / 1:25 000 Scale Colour Raster. Dostupné z: http://www.ordnancesurvey.co.uk/docs/legends/25k-raster-legend.pdf Ordnance Survey. 2010. 1:50 000 Scale Colour Raster and 1:50 000 Scale Gazetteer. Dostupné z: http://www.ordnancesurvey.co.uk/docs/user-guides/50k-raster-userguide.pdf

▌SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 CD s elektronickou verzí práce včetně skriptů

Bc. Michaela ŠÁKROVÁ

Recommend Documents