1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ Studijní obor: GEODÉZIE A KARTOGRAFIE Studijní program: GEODÉZIE A KARTOGRAFIE BAKALÁŘSKÁ PRÁC...
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ Studijní obor: GEODÉZIE A KARTOGRAFIE Studijní program: GEODÉZIE A KARTOGRAFIE
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE WEBOVÁ APLIKACE UDÁLOSTÍ Z OBDOBÍ PROTEKTORÁTU NA ÚZEMÍ PRAHY
Vedoucí práce: doc. Ing. Lena Halounová, CSc. Katedra geomatiky
Květen 2014
Zbyněk PRAŽÁK
Abstrakt Bakalářská práce: Webová aplikace událostí z období protektorátu na území Prahy. V rámci této práce proběhlo zpracování dat z knižní předlohy do webového prostředí za využití softwarů pro práci s geografickými daty.
Klíčová slova ArcGIS, geodatabáze, serverová komunikace
Abstract Bachelor thesis: Web application of events in Prague in the protectorate period As part of this thesis the data from book were processed the web space using softwares for GIS data processing.
Key Words ArcGIS, geodatabase, server communication
2
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně. Použitou literaturu a podkladové materiály uvádím v seznamu zdrojů.
V Praze dne
Podpis
3
Poděkování Mé velké díky bych chtěl věnovat panu Ing. Vladimíru Holubcovi za konzultace, které mi v průběhu tvorby poskytl. Dále bych rád poděkoval Jiřímu Padevětovi za poskytnutí materiálů, které použil pro tvorbu své knihy Průvodce protektorátní Prahou. Paní doc. Ing. Leně Halounové, za vedení bakalářské práce. Webovému serveru fronta.cz, který mi poskytl historickou mapu. V neposlední řadě panu Janu Jílkovi za snahu a čas, který mi obětoval, když jsem potřeboval nutnou pomoc.
V Praze dne
Podpis
4
zadání
5
Obsah Úvod ........................................................................................................................................... 7 1. Knižní předloha ...................................................................................................................... 8 1.1 Autor knihy ....................................................................................................................... 9 2. Historie ................................................................................................................................... 9 3. GIS a použitý software ......................................................................................................... 10 3.1 GIS .................................................................................................................................. 10 3.1.1 Data v GIS ................................................................................................................ 11 3.2 Program ArcGIS 10.2.1 .................................................................................................. 11 3.3 Databáze v MS Office .................................................................................................... 12 3.3.1 Tabulky MS Office Access ...................................................................................... 13 3.4 MS Office Excel 2007 .................................................................................................... 14 4. Georeferencování ................................................................................................................. 15 5. Vektorizace dat ..................................................................................................................... 16 6. Principy webové aplikace..................................................................................................... 18 6.1 Webový klient a webový server ..................................................................................... 19 6.2 Tvorba webové aplikace ................................................................................................. 19 7. Tvorba v JavaScriptu ............................................................................................................ 22 7.1 Co je to JavaScript .......................................................................................................... 23 7.1.1 API pro JavaScript ................................................................................................... 23 7.1.2 Zdrojový kód v JavaScriptu ..................................................................................... 23 7.2 Plán Esri pro příští rok s JavaScriptem ........................................................................... 25 8. Analýza prostoru .................................................................................................................. 25 8.1 Statistika dat ................................................................................................................... 27 9. Závěr..................................................................................................................................... 28 Použitá literatura ...................................................................................................................... 29 Seznam obrázků ....................................................................................................................... 30 Seznam příloh ........................................................................................................................... 30 A Elektronické přílohy ............................................................................................................. 31 A.1 CD .................................................................................................................................. 31
6
Úvod Na základě archeologických nálezů je zřejmé, že již v době paleolitu si lidé značili pro snadnou orientaci v přírodě migrační cesty a významná orientační místa. Tito lidé používali pro svoji orientaci v terénu velké kameny a symboly. Například kameny sloužící k orientaci v terénu stavěli na vyvýšená místa podél svých cest a lovišť. Některé kameny opracovávali a kromě orientace v terénu je používali i k obřadním rituálům. Těmto místům se říkalo “U kamene". S novými zkušenostmi lidé začali označovat kromě cest i směry a později i vzdálenosti. V mladší době kamenné vývoj lidí pokročil do stádia, kdy bylo nezbytné používat při stěhování velkých kmenů za potravou mapy. Na počátku posloužila vyhlazená kůže, na kterou lidé zaznamenávali svá vzdálená obydlí ve vztahu k významným orientačním místům v okolí. Mapy se postupně zdokonalovaly a staly se nedílnou součástí cestování. Hledaly se efektivnější techniky pro mapové záznamy. Nejdříve se originály map překreslovaly. Postupně vznikaly mapy námořní a hvězdné mapy noční oblohy, usnadňující mořeplavcům snazší orientaci na otevřeném moři či oceánu. V současnosti jsou používány mapy v digitální podobě vytvořené digitalizací map starých nebo map zhotovených novým mapováním s vysokou přesností uložených dat. Mapy lze sdílet na internetu, a dát tak všem lidem s internetovým připojením možnost nahlédnout do map celého světa. Současné mapy mohou například zobrazovat různá statistická data, od osidlovaní v jednotlivých časových obdobích, přes skladby obyvatelstva na kontinentech po informace zabývající se výskytem rozšíření různých onemocnění a následných preventivních opatřeních. Tato bakalářská práce se zabývá zpracováním psaného slova do formy schopné komunikovat s nejnovějšími technologickými softwary. Načítání, úprava, zobrazení a exportování dat v ArcGIS software, publikace na ArcGIS server, tvorba webových aplikací v programovacím jazyce JavaScript. Cílem práce bylo vytvořit si reálnou představu o tom, jak lehce, popřípadě obtížně, lze celý proces realizovat. Byly vyzkoušeny různé způsoby zpracování, aby se tak mohla do budoucna najít nejrychlejší a nejefektivnější cesta zpracování. Téma bakalářské práce bylo vybráno z mnoha důvodů. Prvním z nich byla touha poznat úskalí zpracovávání knih do elektronické podoby a následně s nimi pracovat. Vytvářet vrstvy, vybírat a filtrovat zpracovaná data tak, aby byla co nejvíce k užitku. Dalším důvodem byl zájem o bližší poznání doby protektorátu, o které se ve škole hovoří jen poskrovnu.
7
1. Knižní předloha Kniha zavede zájemce na místa konspiračních schůzek odbojářů, do bytů rodin podporovatelů parašutistů, připravujících atentát na Reinharda Heydricha, do kanceláří krycích firem Sicherheitsdienstu, do tajné porodnice, zřízené gestapem, na místa, kde trpěli pražští židé, do podzemí, kde nacisté připravovali výstavbu podzemních továren, do sálů, kde se scházeli čeští fašisté a na barikády a velitelská stanoviště Pražského povstání. Zároveň ukáže, že i během okupace byla Praha místem, kde i přes nacistický útlak existovaly ostrůvky svobody a kulturního života. Publikace je doplněna velkým množstvím dosud nepublikovaného obrazového materiálu a přehlednými mapkami [1]. Zdrojová data byla v elektronické podobě. Z knihy byla použita adresní místa, spolu s informacemi o událostech, které se v daném místě odehrály v průběhu protektorátu. V této práci bylo použito 884 objektů.
Besední 441/1 (v letech 1940 až 1945 Jakuba Handla) Jakob-Handl-Gasse Dům Umělecké besedy, která vyvíjela činnost i během okupace. Na jaře 1939 se zde sešli zástupci uměleckých spolků, univerzit, České akademie, Královské učené společnosti a pokusili se založit širokou skupinu, reprezentující českou vědu a umění. Pokus vyšel do ztracena. Zde sídlilo od července 1942 Intimní divadlo, které zpočátku hrálo konverzační veselohry, později klasické a moderní komedie. Při Intimním divadle působilo Studio Intimního divadla, které vedl režisér Václav Krška. V tomto souboru začínali svou hereckou kariéru například tehdejší konzervatoristé Václav Lohniský, Antonín Jedlička nebo Bohumil Bezouška. Studio ukončilo svoji činnost v září 1943. V budově se konaly také schůzky Sdružení pro divadelní tvorbu, kde přednášel například Jiří Frejka. Během květnového povstání v roce 1945 bylo v budově velitelství povstaleckého úseku. Hellichova 458/1 (v letech 1870-1946 Novodvorská) Neuhofgasse V domě bydlel sokolský odbojář, spolupracovník Jana Zelenky-Hajského a podporovatel parašutistů Bedřich Kubice. Popraven byl i se svou manželkou Marií Kubicovou 24. října 1942 v KT Mauthausen. Hellichova 553/18 Ve zrušeném kostele sv. Vavřince byly zřízeny byty pro chudé, obývané na začátku okupace židovskými rodinami. V jednom z bytů bydlel divadelník Gustav Schorsch u kterého se po zákazu vstupu do kaváren a restaurací pro židy scházela společnost přátel, mezi kterými byli Kamil Bednář, Josef Hiršal, Jan Kotík, Josef Hlinomaz a Karel Pech. Obr. 1. Ukázka zdrojových dat
8
1.1 Autor knihy Sám autor Jiří Padevět je bývalý geodet, nyní je ředitelem nakladatelství Academia. Na své knize pracoval přes tři a půl roku a knihu doplnil o řadu fotografií, faksimilií dokumentů, rejstříků. Průvodce protektorátní Prahou získal dne 10.4.2014 hned dvě prestižní ocenění, za nejlepší knihu roku - cenu Magnesia Litera a za knihu faktu - cenu Litera. Autor knihy Jiří Padevět už nyní sbírá podklady pro svou další knihu, která by měla být sepsána podobným rázem a dějově by navazovala na Prahu protektorátní. Jednalo by se o Prahu stalinistickou. Tato práce
již
možnost
pokračování
bra-
la v úvahu. Jedná se například o možnost přidávání dat nových do již vytvořené
Obr. 2. Knižní obal [1]
aplikace.
2. Historie Protektorát Čechy a Morava (německy Protektorat Böhmen und Mähren) vyhlášený 16. března 1939 výnosem o zřízení Protektorátu Čechy a Morava Adolfem Hitlerem, byla část československého území, do 8.–9. května 1945 okupovaná nacistickým Německem. Okupací se porušila Mnichovská dohoda, kterou Německo samo 30. září 1938 uzavřelo spolu s Francií, Velkou Británií a Itálií. Tyto události byly předzvěstí 2. světové války. Legální vládou Československa v té době se stala vláda exilová se sídlem v Londýně, vedená prezidentem Edvardem Benešem. "Československo bylo zabráno Němci jako nutné zlo, kvůli neschopnosti a nestabilitě společnosti si vládnout, což by mohlo v budoucnu znamenat úpadek evropských států", alespoň tak to německá vláda tlumočila státům v Evropě.
9
Hlavou protektorátu byl tzv. státní prezident, který využíval žíval čestných práv hlavy státu, pro výkon svého úřadu, ú ale potřeboval důvěru Vůdce, ůdce, tedy Adolfa Hitlera.
Po
celou
dobu
existence
protektorátu byl státním prezidentem Emil Hácha. Skutečným čným držitelem moci pak byl Říšský íšský protektor v Čechách a na Moravě,, který jako zástupce Vůdce V potvrzoval
členy
protektorátní
vlády a který mohl jak vydávat vlastní nařízení, ízení, tak vetovat jakýkoli protektorátní
Obr. 3. Protektorát Čechy a Morava [2]
zákon, nařízení, ízení, správní opatření opat nebo soudní rozsudek, ozsudek, pokud odporoval německým n zájmům [2].
3. GIS a použitý software V bakalářské práci bylo použito těchto softwarů: Esri ArcMap 10.2.1, ArcGIS online jako GIS software, Microsoft Access, Access Microsoft Word a Microsoft Excel.
3.1 GIS GIS je zkratka proo geografický informační informa systém (vee Spojených státech amerických a Kanadě je používáno označení geomatika), geomatik jehož předností edností je práce s prostorovými daty. Tento systém je také vynikajícím nástrojem pro ostatní geovědy, geov dy, kterým umožňuje umožň realizovat výpočty ve vědě v počítačovém čovém prostředí. prost Definice GIS (geographic information system) system GIS je informační ní systém zabývající se informací, jež se týká jevů jev přidružených řidružených k místu vztavzt ženému k Zemi (ČSN SN EN ISO 19101). 19101 Definice geografické informace (geographic information) GI je informace týkající se jevů implicitně nebo explicitně přidružených idružených k místu vztaženému k Zemi (ČSN EN ISO 19101).
10
3.1.1 Data v GIS Data jsou uložena ve formě tříd prvků. Software ArcGIS jednotlivé třídy zobrazuje jako vrstvy, které lze vzájemně překrývat a nastavovat jim různé vlastnosti (průhlednost, barevnost, symbologii). Data existují prostorová a popisná a jsou uložena ve vektorová a rastrové podobě. Data prostorová modelují objekty na zemském povrchu v prostoru. Data popisná vyjadřují nejrůznější vlastnosti prvků jednotlivých tříd. Rastrová data jsou tvořena z prostorových jednotek nazývaných pixely. Pixel je nejmenší a základní stavební jednotkou rastru, je nositelem informace o poloze a barvě, která se udává ve formátu typu RGB, škála stupňů šedi, či 8bitová barevná škála. Výhodou rastrových dat je rychlé nalezení polohy, nevýhodou jsou velké objemy těchto dat, které kladou velké požadavky na výkon počítačů. Data vektorová a rastrová se využívají při vyjádření geometrie prvků na Zemi. Základní geometrické typy dat jsou body, linie a plochy. Každý prvek je uložen na základě své polohy, ta je udána souřadnicemi reprezentující objekty, u kterých nepotřebujeme znát velikost. Takové objekty mají rozměr nula. Liniový prvek obsahuje polohové souřadnice počátečního a koncového bodu. Využívá se u liniových objektů jako jsou řeky, silnice, železnice, vrstevnice atd. a tento objekt má rozměr roven jedné, lze měřit vzdálenost v jednom směru. Posledním prvkem je plocha, která reprezentuje tvar plošného objektu, je tvořena uzavřenou linií, která ohraničuje oblast. Rozměr tohoto objektu je dva.
3.2 Program ArcGIS 10.2.1 Program ArcGIS poskytuje firma Esri, která je největším světovým producentem softwaru pro geografické informační systémy. ArcGIS Desktop poskytuje kompletní software pro GIS a je k dispozici ve třech licencích: Basic, Standard, Advanced s možností rozšíření. Licence se liší podle množství funkcí. Licence Basic poskytuje základní rozsáhlé nástroje pro tvorbu map a získávání informací. Standard navíc obsahuje rozšířené editační možnosti pro shapefile a geodatabáze. Advanced rozšiřuje funkcionalitu obou předchozích produktů o další prostorové operace jako je práce s 3D daty. Produkty z kategorie ArcGIS Desktop jsou tvořeny čtyřmi vzájemně propojenými integrovanými aplikacemi ArcCatalog, ArcMap , ArcGlobe, ArcScene. ArcMap je hlavní aplikací ArcGIS Desktop, která slouží pro úlohy s mapami, prostorové analýzy a editaci dat. Prostřednictvím této aplikace je možné vytvářet mapy a aktivně s nimi
11
pracovat. Pomocí dotazů můžeme nahlížet na prostorová data a nalézat vztahy mezi geografickými prvky. Aplikace ArcCatalog pomáhá organizovat a spravovat data GIS. Obsahuje nástroje pro prohlížení a vyhledávání geografických informací, záznam, prohlížení a správu metadat, definování, export a import schémat a návrhů geodatabáze a hledávání GIS serverů na internetu. Nadstavba
ArcGIS
3D
Analyst
obsahuje
dvě
specializované
aplikace
ArcScene a ArcGlobe, které poskytují rozhraní pro prohlížení mnoha vrstev dat GIS a pro tvorbu a analýzu povrchů. ArcScene je aplikace určená pro prohlížení a analýzu menších datových sad, zobrazuje data jako 3D scénu. ArcGlobe je určen pro použití při velkém objemu dat, která zobrazuje na glóbu. ArcGlobe má propracovaný mechanismus "kešování", který indexuje a organizuje všechna data do dlaždic a vrstev. Jakmile jsou jednou data načtena, zobrazování dat při přibližování, oddalování atd., je mnohem rychlejší. Pomocí této nadstavby je možné rovněž vytvářet a spravovat datové sady typu terén (povrchy založené na TIN = trojúhelníková síť s různým rozlišením, které jsou sestaveny z naměřených dat, uložených jako prvky v geodatabázi). Zdrojem těchto dat jsou nejčastěji fotogrammetrická pozemní bodová měření [4].
3.3 Databáze v MS Office Databáze představuje nástroj pro ukládání a uspořádání dat. Do databází lze ukládat data o objektech. Pokud nebyla databáze aplikace Access navržena specificky tak, aby používala data nebo kód z jiného zdroje, uchovává svá data a umožňuje vytvářet další formy komunikace v jediném souboru společně s dalšími objekty, jako jsou formuláře, sestavy, makra a moduly. Databáze vytvořené ve formátu aplikace Access 2007 mají příponu souboru ACCDB a databáze vytvořené v předchozích formátech aplikace Access mají příponu souboru MDB. Pomocí aplikace Access 2007 lze vytvářet soubory ve starších formátech (například ve formátu aplikace Access 2000 a Access 2002-2003). Pomocí aplikace Access lze tedy: • ukládat nová data, • upravit existující data v databázi, například změnit aktuální umístění položky, 12
• odstranit informace, například při prodeji nebo likvidaci položky, • uspořádat a zobrazit data jinými způsoby, • sdílet data s jinými uživateli prostřednictvím sestav, e-mailových zpráv, intranetu nebo internetu [5].
3.3.1 Tabulky MS Office Access Mezi součásti nástrojů databáze Access patří: tabulky, formuláře, sestavy, dotazy, makra, moduly. Pro práci s daty bylo využíváno databázových tabulek. Databázová tabulka se vzhledem podobá běžné tabulce, a to tím, že data jsou uložena v řádcích a sloupcích. Díky tomu je obvykle poměrně snadné importovat tabulku z Excelu do databázové tabulky. Hlavní rozdíl mezi uložením dat v tabulce a jejich uložením v databázi je způsob jejich uspořádání a především možnosti práce s těmito daty. Každý řádek v tabulce se nazývá záznam. Právě v záznamech jsou uložena jednotlivá data o jedné entitě. Každý záznam se skládá z jednoho nebo více polí, které tvoří sloupce v tabulce a musí jim být přiřazen určitý datový typ, například text, datum/čas, číslo nebo jiný. Definice datového typu (data type) Specifikace domény hodnot s operacemi přípustnými na hodnotách v této doméně (ČSN EN ISO 19118) např. Integer, Real, Boolean, String, Date. Definice třídy (class) Popis množiny objektů, které sdílejí stejné atributy, operace, metody, vztahy a sémantiku (ČSN P ISO/TS 19103). Definice objektu (object) Entita s jednoznačně definovanou hranicí a identitou, která zapouzdřuje stav a chování (ČSN P ISO/TS 19103). V této práci bylo potřeba uložit data z tabulky vytvořené v Microsoft Office Excel, protože atributy (hodnoty polí pro jednotlivé entity) obsahovaly více než 256 znaků, což přesahuje maximální velikost pro načtení tabulky v ArcMap softwaru. Takové buňky označí ArcMap v atributové tabulce datovým typem blob. Řešením bylo soubor s daty převést na databázový typ souboru MDB ve verzi 2000-2003. V programu Access byl upraven datový
13
typ všem sloupcům m podle obsahu a nadměrným buňkám byl přiřazen datový typ Obecný. Následně byla databáze uložena do staré verze výměnného nného formátu MDB, aby byla zachována kompatibilita s ArcMap 10.2.1.
3.4 MS Office Excel 2007 Nabízí výkonné nástroje a funkce, které je možné snadno používat pro analýzu, sdílení a správu svých dat. Excelovský ovský soubor je složen z listů, jednotlivý list má maximální počet poč 16384 sloupců a 1048576 řádků. Dále oproti verzi 2003 nabízí navýšení počtu po tu argumentů funkce na 255. Ve verzi 2007 se rozšířila řila velikost pracovního sešitu co do počtu po řádků i sloupců, sloupc a byly přidány nové výpočetní funkce. Velmi užitečnou funkcí pro tuto tu práci byla CONCATENATE (českýý význam znamená spojit), která spojuje buňky ňky k sobě, sob ale obsah následující buňky přiřadí ř řadí na konec předcházejíp cí. Tato funkce zajistila zpracov cování obsáhlého textu a následného umístění tění do jedné buňky. Excel při načtení textu z Word text rozdělil na základě řádků do jednotliivých buněk, pokud bylo řádků více než jeden, bylo třeba tř tyto řádky sloučit. Další úpravou dat, kterou bylo nutné zpracovat v MS Office Excel, bylo spojení spojen dvou listů na základě společného ného atributů obou z nich. List s daty z knižní předlohy ředlohy a list s daty z RÚIAN (Registr územní identifikace, adres a nemovitostí). Společný Společný atribut byla Adresa, ta
Obr. 5. Funkce unkce SVYHLEDAT
Obr. 4. Funkce unkce CONCATENATE
14
byla vytvořena vnořením sloupů obsahující mezery, lomítka a název městské části Prahy, aby adresa
měla
podobu
například
Palackého
Náměstí
180/2,
Praha.
Opět
funkcí
CONCATENATE byly sloupce sloučeny do jednoho. Tato operace byla provedena i v listě druhém. Dále byly tyto dva listy na základě atributu tzv. cizího klíče s názvem Adresa spojeny. Tato operace je samozřejmě možná i v ArcMap softwaru, ale se značnou nevýhodou. Prvně by se musel načíst CSV soubor z RÚIAN a zobrazit jeho data v souřadnicích. Objem těchto dat je pro Prahu příliš velký a při práci s tak obsáhlou databází dat se zvyšují nároky na hardwarové požadavky počítače. Při jakémkoli pohybu s obrazem by musel ArcMap překreslovat velké množství bodů a to by bylo časově náročné. Proto se datům přiřadily spojením tabulek jen údaje vztahující se k tématu práce, a tím se celá práce v ArcMap s daty zrychlila. K napojení tabulek bylo využito funkce SVyhledat (anglicky VLOOKUP). Tato funkce spočívá ve čtyřech parametrech vstupujících do funkce. Prvním z nich je cizí klíč pro obě tabulky společný. Jak již bylo zmíněno výše, byla jím Adresa. Druhým parametrem je oblast, v které by se měl první parametr objevovat. Do této oblasti byly zahrnuty buňky, které bylo nutné následně připojit. Třetím parametrem je číslo sloupce, číslováno zleva doprava, z vybrané oblasti, který se má vypsat. A posledním parametrem je volba mezi PRAVDA, NEPRAVDA. Kde první z uvedených akceptuje přibližnou shodu, druhý z uvedených pak přesnou shodu. V tomto případě se volila shoda přesná tj. NEPRAVDA.
4. Georeferencování V této práci byla použita naskenovaná historická mapa (rastr). Pro její správné souřadnicové umístění je třeba provést georeferencování. Mapa byla načtena do prostředí ArcMap a jako podkladová vrstva byla připojena služba WMTS (Web Map Tile Service) Ortofota ČR z portálu ČÚZK (Český úřad zeměměřický a katast-rální). Z panelu nástrojů byl zvolen nástroj Georeferencing a byly vytvořeny základní Bookmarky, které slouží k uložení právě zobrazené pracovní plochy a zrychlují práci při hledání dané oblasti. Při přepínání mezi
Obr. 6. Ukázka sběru identických bodů pro georeferencování
15
vrstvami není třeba eba znovu danou oblast ob vyhledávat a přibližovat ibližovat do požadovaného požadov zvětšení. Poté začíná íná samotné georeferencování - označí se význačný ný bod na rastrovém podkladě podklad a tentýž bod je hledán na podkladové mapě map připojené online z ČÚZK. ÚZK. Významnými Významn body byly kostely, kterých je v Praze postaveno mnoho, mnoho jsou poměrně rovnoměrně ě ě rozmístěny rozmíst a dají se dobře identifikovat. Po nasbírání 11 bodů byla provedena afinní transformace. transformac Tato transformace byla zvolena, protože bylo dosaženo dos nejmenší střední chyby a rastr byl nejpřesněji nejp transformován vůči skutečnost čnosti. Výsledný georeferencovaný rastr byl publikován na školní ArcGIS server. Ze serveru byl poté načtenn v JavaScriptu do webové aplikace.
Obr. 7. Tabulka středních chyb z georeferencování
5. Vektorizace dat Přii vektorizaci dochází k vytvoření vytvo digitální prvků,
reprezentace která
probíhala
prostorových v
softwaru
ArcMap. Po založení prázdného MXD souboru se připojily adresáře adresá s daty. Bylo nutné
nastavit
souř souřadnicový
systém
celého prostředí ředí na hodnotu 5514, která odpovídá S-JTSK JTSK Krovak EastNorth. EastNorth Dále byla načtena data z databáze MDB vytvořené ené v MS Office Access, kam byla Obr. 8. Ukázka převodu evodu vstupních dat na XY data
16
data uložena z MS Office Excel. Tato
data se v ArcMap nijak nezobrazují. Načtení je čistě databázové. Dále bylo zapotřebí vytvořit vrstvu obsahující definiční body událostí. Vrstva definičních bodů byla vytvořena spojením dvou
tabulek
(obr.
8).
Propojení
bylo
provedeno
funkcí
Join.
Pro
zobrazení
dat v souřadnicích, se musí přiřadit souřadnice X,Y funkcí Display XY Data.., ta se vyvolá stiskem pravého tlačítka myši. Takto zobrazená data bylo vhodné mít ještě ve vrstvě Shapefile (SHP), a tak se data vyexportovala na požadovaný formát a nově vytvořená vrstva se přidala do MXD souboru. Takto zobrazená data byla připravena na publikování na školní server stejným způsobem jako rastr v předchozí kapitole. Rastrová a vektorová data byla záměrně rozdělena do dvou MXD souborů právě kvůli lepší kompatibilitě na ArcGIS serveru. RUIAN
Adresa Adresa
data_vektor
Obr. 9. Schéma propojení tabulek
• RÚIAN - Atributová tabulka obsahující seznam adresných míst. • data_vektor - Tabulka obsahující informace z knihy. Datový model geometrických dat:
Geometrická data Tabulka RÚIAN Adresa Washingtonova Pražský Hrad Vinohradská K letišti Pilotů
X -742139 -744041 -738467 -752282 -750861
Y -1043735 -1042412 -1044787 -1040547 -1042010
MC_Praha Praha 1 Praha 1 Praha 10 Praha 6 Praha 6
Datový model atributů:
Atributy Tabulka atributů událostí Adresa Historicky Nemecky Udalost Washingtonova Weberova Weber Straße Hotel Esp… Pražský Hrad Burg Sídlo stát… Vinohradská Schwerinova SchwerinStraße V objektu… K letišti Staré ruzy… Pilotů Do roku 193
17
Výsledná atributová tabulka obsahuje tyto atributy (v závorce uveden datový typ atributu): • Ulice - název ulice (String); • ce - číslo evidenční (Integer); • cp - číslo popisné (Integer); • Adresa - celý název adresy, který obsahuje první tři atributy; • doplnkovy - historický název ulice (String); • nemecky - německý název ulice (String); • udalosti - události (String); • X - souřadnice X (Precision); • Y - souřadnice Y (Precision); • ADM - kód ADM, který je unikátní kód pro každou adresu (Integer); • MC_Praha - městská část Prahy (String); • MC - název městské části Prahy (String).
6. Principy webové aplikace Základní webová aplikace funguje na principu klient - server. Pojmem klient se rozumí webový prohlížeč a pod pojmem server je myšlen webový server. Princip komunikace je následující - zadáním URL (Unique Resource Locator) adresy do webového prohlížeče zašle klient požadavek webovému serveru. Webový server lokalizuje příslušný dokument, nebo skript na základě obdržení požadavku a zašle klientovi příslušný dokument případně výsledek skriptu obvykle ve formátu HTML (Hypertext Transfer Protocol). Webový prohlížeč tuto odpověď přijme a zobrazí ji uživateli. Pro přenos informací je potřeba stanovit stejný protokol komunikace. HTTP je internetový protokol, určený pro výměnu hypertextových dokumentů ve formátu HTML (HyperText Markup Language). Tento protokol však neumožňuje šifrování ani zabezpečený přenos dat. Řešením bylo navržení nadstavby protokolu HTTP, kterou je HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure). Tato nadstavba umožňuje zabezpečit spojení mezi webovým prohlížečem a webovým serverem. Přenášená data jsou šifrována protokolem SSL (Secure Sockets Layer) nebo TLS (Transport Layer Security) protokolem.
18
HTML je značkovací jazyk, který se využívá pro tvorbu webových stránek. Tento jazyk používá tzv. tagy neboli značky. Existují dva typy tagů: párové a nepárové. K rozložení stránky a úpravě vzhledu se používají kaskádové styly CSS (Cascading Style Sheets). URL značí jednoznačný způsob určení zdroje. Tímto způsobem lze jednoznačně zapsat umístění souboru na internetu nebo intranetu. URL se také říká webová adresa, bez které by webový klient nebyl schopný nalézt příslušný webový server. Všechny výše uvedené termíny (URL, HTTP, HTML) jsou základními stavebními prvky WWW (World Wide Web) neboli webu. Patří mezi mezinárodní standardy a jejich specifikace jsou spravovány a udržovány mezinárodním konsorciem. WWW je celosvětová síť vzájemně propojených hypertextových dokumentů. Jedná se o aplikaci využívanou v rámci internetu.
6.1 Webový klient a webový server Webový klient je program nebo aplikace, která zpracovává data ze serveru. Webovým klientem se rozumí webový prohlížeč, který slouží k prohlížení webu. Klient umožňuje komunikaci s HTTP servery a zpracovává přijatá data, která jsou zobrazena uživateli v podobě webové stránky. Mezi nejpoužívanější webové prohlížeče se patří Mozilla Firefox, Google Chrome, Opera, Internet Explorer. Webový server je program, který zpracovává požadavky zadané klientem. Server s klientem vzájemně komunikují pomocí HTTP protokolu. Nejčastějšími servery jsou ISS (Microsoft), Sun Java System Web Server (Oracle).
6.2 Tvorba webové aplikace K vytvoření webové aplikace bylo využito služeb ArcGIS online. Editor pro vytváření webových mapových aplikací. Vrstvy nahrané na ArcGIS server se načetly do předpřipraveného mustru. Změnila se jim symbologie a nastavila atributová tabulka. Byla vybrána data vztahující se k mému tématu - v mém případě: adresa, německý název ulice, historický název ulice a událost. Tyto položky byly nastaveny do samostatného okna, které se zaktivuje kliknutím myši na symbol.
19
Samotná služba ArcGIS online nabízí nab dále připojovat ipojovat další soubory. Importovat lze komprimovaný primovaný soubor shapefile (ZIP), textový soubor, který používá jako odděodd lovač čárku, středník ník nebo tabulátor (CSV nebo TXT), nebo soubor ve formátu GPS Exchange (GPX), který může ůže obsahovat až 1 000 prvků (nebo 250 prvků při geokódování adres). Nahrávat soubory soubo a vrstvy lze také z webu (obr. 11). Tato aplikace již obsahuje základní funkce, jakými jsou měření ěření vzdálenosti, plochy, dále umožňuje uživateli měnit m podkladovou mapu, přidávat řidávat záložky a samozřejmě je zde možnost publikování. Takto vytvořenou enou webovou mapu bylo vhodné vylepšit, vytvořit řit uživatelsky Obr. 10. Editace nahraných dat
přijatelnější prostředí. edí. K tomu nám opět op
ArcGIS nabízí pestrou škálu již vytvořených vytvo šablon (anglicky Template) rozvržení, které se připojí na naši mapu (obr. 122). Vytvořenou mapu vložíme do aplikace a jen definujeme, co kam vložit. Bylo vybráno rozvržení SPYGLASS, které paralelně zobrazuje historickou a současnou sou mapu. Tuto skutečnost nost reprezentuje i tato práce. SPYGLASS konfrontuje dvě dv časová období a je jen na nás, jak velké rozmezí chceme reflektovat. Rozvržení nabízí možnost umístit do lupy mapu, zvolila se mapa historická hist (georeferencovaný rastr). V dalším kroku si může uživatel zvolit, kterou další funkci tohoto rozvržení použít. Bylo přidáno Hledání, Hledá které umožňuje hledat data podle adresy. Přidanou Př legendou dou by mapa mohla dostat prvek, který by mohl uživatele přii prohlížení mást a zbytečně zbyte ubíral místo pro zobrazení mapy. Nyní je aplikace apl hotova. Výsledkem je prostředí, ředí, ve kterém si myší posouváme lupu, která je reprezentována historickou mapou, přes řes mapu mapou současnou. asnou. Naše body zájmu jsou viditelné na obou těchto mapách pách a informace se nám zobrazují vyjíždějící vyjížd jící roletkou vpravo až po kliknutí myši na námi vybraný bod.
20
Obr. 12. Vytvoření ení webové aplikace
Obr. 11. Přidávání idávání souboru na ArcGIS online
Obr. 14 demonstruje lupu, ve které je zobrazena azena historická mapová vrstva georeferencovaná na podkladové mapě. ě. Dále jsou zobrazeny zobraz body současně na podkladové mapě map i v lupě na mapě historické. Barevnost zde nemá žádný žá ný hlubší význam, byla zvolena pro lepší orientaci v mapě. Po kliknutí utí myši na jakýkoli jak bod, ať už v lupě nebo mimo ni, se z pravé strany vysune okno, které nám zobrazí předem dem definované atributy z atributové tabulky. Jako možné rozšírozš ření přichází v úvahu zobrazení legendy s vrstvami bodů, kterou ou by bylo možné zapínat/vypínat a dodání animační ční vrstvy z událostí vztahujících vztah jících se k událostem kolem atentátu na Reinharda Heydricha. Případně řípadně ji ještě doplnit o přesunech parašutistůů po Praze před atentátem.
Obr. 13. Pohled na webovou aplikaci
21
Funkčnost nost webové aplikace je závislá na školním serveru, kde jsou uložená ulože data, která jsou načítána do aplikace. V případě řípadě výpadku serveru nedojde k odesílání požadavku serveru zpět zp ke klientovi, a tak se webová aplikace nespustí. Odkaz přímo ímo na tuto aplikaci: http://www.arcgis.com/apps/StorytellingSwipe/index.html?appid=b2039ffac820433cbad532e ffcc88a2d&webmap=6f3a5f517516423e8ca7da4e5d41ef5a. Webovou aplikace lze také vyhledat v galerii webového serveru ArcGIS ArcGI - online, kde klíčovými ovými slovy pro vyhledání apliapl kace jsou: Praha, Protektorát. Ke spuštění ní aplikace není nutné mít nainstalovaný žádný speciální program, aplikaci stačí sta pro zobrazení klasické webové prohlížeče če jakými jsou Mozilla Firefox, Google Chrome, Internet ternet Explorer, Opera a další. Aplikace byla vytvořena řena pro snazší orientaci uživatelů při četbě knihy, pro urychlení nalezení daného mísmí ta aplikace nabízí si dané místo vyhledat. Výstupem aplikace je dialogové okno zobrazující zobraz atributy: Adresa, německý mecký a historický název ulice a událost (obr. ( 14).
Obr. 14. Výstup aplikace
7. Tvorba v JavaScriptu Další možností, jak v budoucnu tuto práci ještě více zpříjemnit íjemnit uživatelům uživatelů je naprogramovat celé prostředí edí v programovacím jazyce. Řeč je o jazyce, co tvorbu stránek bude plně podporovat.. Jedná se o JavaScript. Výraz JavaScript se na GIS konferencích objevuje čím dál tím častěji ji a slíbená podpora programovacího jazyka Flex už pomalu končí. Esri jako celosvětový lídr GIS technologií vidí do budoucna v JavaScriptu Ja velký potenciál. V této práci byla tato možnost otestována za využití prostředí textového editoru. Při pokusu o mapovou aplikaci se využívalo HTML, skriptovacího kriptovacího jazyka JavaScript. JavaScript Při tvorbě skriptu se používalo volně voln dostupné ArcGIS API (viz kapitola itola 7.1.1) pro skriptovací 22
jazyk JavaScript verze 3.9. Důvodem k vytvoření API společností ESRI bylo co nejvíce zjednodušit tvorbu aplikací a také zajistit stejnou funkčnost pro všechny webové prohlížeče. Během programování se objevil problém se správným zobrazením vrstev, byla použita podkladová mapa z knihoven Esri, globální pro celý svět s tematikou Streets (Ulice), ale data byla v souřadnicovém systému S-JTSK Krovak EastNorth. Proto se musela pro JavaScript upravit souřadnicový systém u všech MXD souborů na WGS-84. Tento převod, přesněji transformaci souřadnicového systému se uskutečnil v softwaru ArcMap , kde se v nastavení DataFrameProperties.. nastaví transformační rovnice S_JTSK_To_WGS_ 1984_1.
7.1 Co je to JavaScript JavaScript vyvinula v roce 1995 společnost Netscape. Je to multiplatformní objektově orientovaný skriptovací jazyk, který se používá pro vytváření interaktivních webových stránek. Jeho skript se zapisuje přímo do HTML kódu a je zpracován na straně klienta. U skriptovacího jazyka není potřeba zdrojové kódy kompilovat. 7.1.1 API pro JavaScript API (Application Programming Interface) označuje v informatice rozhraní pro programování aplikací. Tento termín používá softwarové inženýrství. Jde o sbírku procedur, funkcí, tříd či protokolů nějaké knihovny (ale třeba i jiného programu nebo jádra operačního systému), které může programátor využívat. API určuje, jakým způsobem jsou funkce knihovny volány ze zdrojového kódu programu [6]. 7.1.2 Zdrojový kód v JavaScriptu Ukázka části skriptu, který lze označit za beta-verzi. - hlavička HTML kódu pro prohlížeče (určuje, jak se bude HTML zobrazovat včetně kódování): <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <meta name="viewport" content="initial-scale=1, maximum-scale=1,user-scalable=no"> - popis mapy: Název aplikace - načtení CSS stylů pro ArcGIS: 23
- načtení Arcgis knihovny pro JavaScript verze 3.9: <script src="http://js.arcgis.com/3.9/"> - adresy funkcí v knihovně Arcgis: require([ "Esri/map", "Esri/layers/ArcGISDynamicMapServiceLayer", "Esri/layers/ArcGISFeatureLayer", "Esri/layers/ImageParameters", "Esri/geometry/Extent" ], - založení mapy (načtení z knihoven ESRI - podkladová Streets): - zde bylo také nastaveno centrování mapy, včetně přiblížení (v konkrétním případě, pohled na Prahu) map = new Map("mapDiv", { center: [14.449, 50.085], zoom: 10, sliderOrientation : "horizontal", basemap : "streets" });
- vložení mapové vrstvy z URL (GIS serveru): var dynamicMapServiceLayer = new ArcGISDynamicMapServiceLayer ("http://gisserver.fsv.cvut.cz/arcgis/rest/services/prazak/rastr_WGS84/ MapServer", { "opacity" : 1, "imageParameters" : imageParameters }); - vložení bodové(prvkové) vrstvy z URL (GIS serveru): var FeatureLayer = new ArcGISFeatureLayer ("http://gisserver.fsv.cvut.cz/arcgis/rest/services/prazak/vektor_WGS84/ MapServer ", { mode : ArcGISFeatureLayer MODE_ONDEMAND , outFields : ["*"] }); - načtení mapové vrstvy do mapy: map.addLayer(dynamicMapServiceLayer) });
24
7.2 Plán Esri pro příští rok s JavaScriptem Společnost Esri plánuje na příští rok představit vývojové prostředí pro JavaScript. Toto prostředí by mělo již obsahovat atributy, které si bude uživatel chtít pro svou aplikaci zvolit bez nutnosti znalosti programovacího jazyka. Výhoda pro programátory-amatéry. Mezi základními atributy by měla patřit Tlačítka, Vyskakovací okna, Vyhledávací pole, Menu a další. Celé prostředí by pak mohlo připomínat současný vzhled ArcGIS online. V takovém prostředí by se již dala zpracovat druhá kniha autora.
8. Analýza prostoru Většina dat a informací, které z dat vytváříme, má prostorový charakter. Jsou vázány k určitému místu a reprezentují ho. Tato místa je třeba chápat v širším slova smyslu - může to být bod, sada bodů, linie, sada vícero linií, plocha sada ploch. Všechna místa zde uvedená se nazývají geodata. Ne každá analýza prostorových dat je prostorovou analýzou - pokud např. vytvoříme histogram úplné sady prostorových dat či vypočítáme jejich základní statistické charakteristiky a nevyužili jsme prostorový aspekt těchto dat, tak se nejedná o prostorovou analýzu [7]. Prostorové analýzy reprezentují sadu analytických metod, které vyžadují přístup k atributům studovaných objektů i k informaci o jejich lokalizaci. Na rozdíl od ostatních analýz si prostorové analýzy zachovávají atributová data i geografickou lokalizaci objektů. Cíle prostorových analýz se opět značně liší podle oblasti aplikací a je obtížné nalézt univerzální rozdělení. Jelikož práce autora knihy byla vyhotovena čistě subjektivně, lze vytvořit analytickou analýzu, ale má omezenou platnost, neboť v knize nejsou uvedena všechna fakta, která se již nedají vypátrat. První představa byla, že by bylo vhodné vytvořit shluky bodů inicializující danou událost a k nim vytvořit elipsy charakterizující četnost v dané městské části Prahy, ale právě kvůli subjektivitě dat by tato analýza postrádala hlubší význam. Bylo rozhodnuto vytvořit analýzu pro výskyt říšského protektora Reynharda Heydricha. Ze všech dat byl vyhledán výraz Heydrich, data byla nakopírována do prázdného listu Excelu. Z událostí byla extrahována konkrétní data a seřazena od nejstaršího po nejmladší. Byl proveden celý proces vektorizace (kap. 5) a byla vyvolána funkce Tracking Analyst v ArcMap . 25
Tabulka s názvem RHeydrich obsahuje tyto atributy (v závorce je uveden datový typ): • Ulice - název ulice (String); • ce - číslo evidenční (Integer); • cp - číslo popisné (Integer); • Adresa - celý název adresy, který obsahuje první tři atributy; • doplnkovy - historický název ulice (String); • nemecky - německý název ulice (String); • udalosti - události (String); • X - souřadnice X (Precision); • Y - souřadnice Y (Precision); • ADM - kód ADM, který je unikátní kód pro každou adresu (Integer); • MC_Praha - městská část Prahy (String); • MC - název městské části Prahy (String); • Heydrich_datum -datum události (Date); • poradi - seřazení podle atributu datum (Double). Funkce Tracking Analyst je skvělým pomocníkem pro prezentování časových sběrů dat. Hojně se může využívat při sledování například poklesu či nárůstu počtu obyvatel ve městech za poslední dekády let a mnoho dalšího. Vstupem funkce je shapefile. Definováním časového atributu se nastaví vlastnosti přehrávání. Vybírat můžeme časová pásma, definovat atribut z atributové tabulky, který definuje časovou posloupnost, čas začátku a konce přehrávání, rychlost přehrávání (minuty, hodiny, dny, týdny, měsíce, roky). Velkou výhodou jsou animace, které lze vygenerovat do běžných filmových formátů, jakými jsou například AVI soubory. Animace je uložena na disku CD, které je součástí této práce.
26
8.1 Statistika dat Níže je uvedena četnost sebraných dat v jednotlivých částech Prahy, použitých v této práci.
Četnost výskytů dat v Praze 350 300
200 150 100 50
Městská část
Tabulka hodnot grafu Městská část počet výskytů Praha 1 318 Praha 2 128 Praha 3 58 Praha 4 65 Praha 5 58 Praha 6 96 Praha 7 45 Praha 8 50 Praha 9 9 Praha 10 39
Městská část počet výskytů Praha 11 2 Praha 12 0 Praha 13 0 Praha 14 2 Praha 15 2 Praha 16 7 Praha 17 3 Praha 18 0 Praha 19 0 Praha 20 2
27
Praha 20
Praha 19
Praha 18
Praha 17
Praha 16
Praha 15
Praha 14
Praha 13
Praha 12
Praha 11
Praha 10
Praha 9
Praha 8
Praha 7
Praha 6
Praha 5
Praha 4
Praha 3
Praha 2
0 Praha 1
Počet výskutů
250
9. Závěr V rámci bakalářské práce byla vyhotovena webová aplikace za pomoci relativně volně dostupných prostředků. Zkoumána byla náročnost jednotlivých kroků. Představeny zde byly jednotlivé kroky zpracování. Bylo zmíněno nastínění postupu při vytváření webové aplikace a také byl představen potřebný software k dosažení výsledků. Výstup by měl sloužit veřejnosti jako rozšíření knižní publikace. Tato aplikace je dostupná na adrese: http://www.arcgis.com/apps/StorytellingSwipe/index.html?appid=b2039ffac820433cbad532e ffcc88a2d&webmap=6f3a5f517516423e8ca7da4e5d41ef5a. Hlavním mottem této aplikace je co nejsnadnější ovladatelnost a minimum funkcí. Zároveň však obsahuje vše podstatné. Do budoucna je plánováno aplikaci doplňovat o další funkce, jako jsou vyhledávací pole pro text v atributových tabulkách. Připojení dalších vrstev, animace různých událostí jako například pohyb parašutistů po Praze. Také připadá v úvahu vytvořit aplikace dvě. Jedna by byla jednoduchá na ovládání, druhá by mohla přinést zmíněné doplňky. Z důvodu technických problémů na školním serveru, kde je tato aplikace umístěna, se nedalo s daty pracovat. Tato situace se podepsala na výstupu aplikace ve formě JavaScriptu, avšak snaha bude pokračovat na tomto výstupu i nadále.
28
Použitá literatura [1]
PADEVĚT, Jiří. Průvodce protektorátní Prahou. Vydání první. Praha, 2014. ISBN 80868-5253-9. Dostupné z: http://www.academia.cz/pruvodce-protektoratni-prahou.html
[2]
Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Protektorát Čechy a Morava [online], 2014 [cit: 15. 04. 2014]. Dostupný z WWW: http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Protektor%C3%A1t_%C4%8Cechy_a_Morav a&oldid=11456780
[3]
BŘEHOVSKÝ, M.; JEDLIČKA, K.; ŠÍMA,J.: Úvod do geografických informačních systémů GIS. On-line učební text , ZČU Plzeň, Fakulta aplikovaných věd, 2007. Dostupné z: http://gis.zcu.cz/studium/ugi/elearning/index1.htm
[4]
ARCDATA PRAHA: Geografické informační systémy [online], 2014, [cit: 16. 04. 2014]. Dostupný z WWW: http://www.arcdata.cz/produkty-a-sluzby/software/arcgis/arcgis-for-desktop/nadstavbypro-arcgis-for-desktop/arcgis-3d-analyst/
