HVĚZDNÁ KARTOGRAFIE: MOŽNOSTI GEOINFORMATIKY

MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Geografický ústav

Martin PULICAR

HVĚZDNÁ KARTOGRAFIE: MOŽNOSTI GEOINFORMATIKY

Bakalářská práce

Vedoucí práce: doc. RNDr. Milan Konečný, CSc. Brno, 2009

Jméno a příjmení autora:

Martin Pulicar

Název bakalářské práce:

Hvězdná kartografie: možnosti geoinformatiky

The title of bachelor thesis:

Stellar cartography: geoinformatics potentials

Studijní obor (směr):

Geografie (Geografická kartografie a geoinformatika)

Vedoucí bakalářské práce:

doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.

Rok obhajoby:

2009

Anotace Práce se zabývá tvorbou a způsoby vizualizace map hvězdné oblohy a současnými možnostmi a využitím technologií geografických informačních systémů v tomto procesu. Praktickým cílem práce je vytvoření koncepce analogové mapy za použití GIS nástroje pro tvorbu map.

Annotation The making and means of visualization of night sky maps and current options of usage of GIS within this process is the concern of this thesis. A practical objective has been set – to create a conception of an analogue star map using a GIS program.

Klíčová slova: mapa, GIS, noční, obloha, hvězdy, uranografie Keywords: map, GIS, night, sky, stars, uranography

Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student:

Martin Pulicar

Studijní program:

Geografie a kartografie

Studijní obor:

Geografická kartografie a geoinformatika

Ředitel Geografického ústavu PřF MU Vám ve smyslu Studijního a zkušebního řádu MU určuje bakalářskou práci s tématem:

Hvězdná kartografie: možnosti geoinformatiky Stellar Cartography: geoinformatics potentials

Zásady pro vypracování: 1. Vymezení a definice hvězdné kartografie (příp. další definice používané v kartografii, geoinformatice resp. v astronomii a vědách zabývajících se výzkumem kosmického prostoru, relevantní k tématu práce) 2. Analýza dosavadních zkušeností s využitím geoinformatiky, zejména GIS v uranografii. 3. Stanovení předpokladů využití geoinformatiky ve výzkumu hvězdného nebe. 4. Možnosti standardizace (včetně metadat) v oblasti využití geoinformatiky v tvorbě map hvězdného nebe. 5. Doporučení a závěr

Rozsah grafických prací: Rozsah průvodní zprávy:

podle potřeby cca 30-40 stran

Seznam odborné literatury: materiály ICA komise planetární kartografie www.icaci.org práce Hvězdárny Brno a dalších zahraničních a domácích vědeckých pracovníků relevantní k tématu Téma je svým zadáním v ČR originální, doporučuji konzultace s odborníky v astronomii, např. Dr. Hollan z brněnské Hvězdárny. Vedoucí bakalářské práce: Datum zadání bakalářské práce: Datum odevzdání bakalářské práce:

doc. RNDr. Milan Konečný, CSc. září 2007 květen 2008

RNDr. Vladimír Herber, CSc. pedagogický zástupce ředitele ústavu

Prohlašuji tímto, že jsem zadanou bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením doc. RNDr. Milana Konečného, CSc. a uvedl v seznamu literatury veškerou použitou literaturu a další zdroje. V Brně dne 8. ledna 2009. _______________________________ Martin PULICAR

Rád bych poděkoval doc. RNDr. Milanu Konečnému, CSc. za umožnění zpracování vlastního tématu bakalářské práce, RNDr. Janu Hollanovi z Hvězdárny a planetária Mikuláše Koperníka v Brně za odbornou pomoc v oblasti astronomie, Bc. Ivě Barboříkové za pomoc s vyhledáváním užitečné literatury a Petru Marvanovi za spoluúčast na maratónu v Centrální počítačové studovně MU. V neposlední řadě patří mé díky hlavně Bc. Zuzce Bukovské, Bc. Markétě Páskové a Bc. Zdeňku Hynkovi, bez kterých bych se až do čtvrtého ročníku zřejmě nedostal.

OBSAH 1 ÚVOD ....................................................................................................... 9 2 VYMEZENÍ HVĚZDNÉ KARTOGRAFIE ..................................................... 10 3 ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU ............................................................. 12 3.1 OBECNĚ ................................................................................................ 12 3.2 ANALOGOVÉ MAPY................................................................................... 12 3.2.1 MAPY PRO POZOROVÁNÍ ...............................................................................13 3.2.2 VELKOFORMÁTOVÉ MAPY .............................................................................14 3.2.3 ATLASY .....................................................................................................15 3.3 DIGITÁLNÍ MAPY ..................................................................................... 16 3.3.1 APPLETY ...................................................................................................17 3.3.2 APLIKACE..................................................................................................17 3.3.2.1 Typ planetárium ...................................................................................17 3.3.2.2 Atlasový typ .........................................................................................19 3.3.3 INFORMAČNÍ SYSTÉMY.................................................................................20 3.4 JINÉ TYPY ............................................................................................. 20 4 MOŽNOSTI VYUŽITÍ GIS VE HVĚZDNÉ KARTOGRAFII ............................ 22 4.1 GEOGRAFICKÝ INFORMAČNÍ SYSTÉM (GIS) .................................................. 22 4.2 VYUŽITÍ GIS JAKO APLIKACE PRO PROHLÍŽENÍ MAP (AIS)............................... 23 4.2.1 OBECNÁ CHARAKTERISTIKA AIS....................................................................23 4.2.1.1 Uživatelské prostředí.............................................................................23 4.2.1.2 Základní funkce ....................................................................................25 4.2.1.3 Vrstvy ..................................................................................................27 4.2.2 KONKRÉTNÍ AIS .........................................................................................28 4.2.2.1 Aladin Sky Atlas ...................................................................................28 4.2.2.2 SKY-MAP.ORG ......................................................................................29 4.3 VYUŽITÍ GIS JAKO SOFTWARE PRO TVORBU MAP (GIS) .................................. 31 4.3.1 GENERALIZACE ..........................................................................................32 5 MOŽNOSTI A OTÁZKY STANDARDIZACE ................................................ 34 5.1 ORGANIZACE .......................................................................................... 34 5.2 KATALOGY ............................................................................................ 35 5.3 SOUŘADNICOVÉ SYSTÉMY A ZOBRAZENÍ....................................................... 36 5.3.1 SOUŘADNICOVÉ SYSTÉMY ............................................................................36 5.3.2 KARTOGRAFICKÁ ZOBRAZENÍ ........................................................................36 5.3.3 MĚŘÍTKO ..................................................................................................37 5.4 FORMÁT POZIČNÍCH DAT .......................................................................... 37 5.5 EPOCHA ................................................................................................ 38 5.6 GRAFICKÁ STANDARDIZACE ...................................................................... 39 5.6.1 BARVY ......................................................................................................39 5.6.2 SYMBOLY ..................................................................................................41

6 NÁVRH KONCEPCE ANALOGOVÉ ASTRONOMICKÉ MAPY S VYUŽITÍM GIS ................................................................................................................. 46 6.1 VLASTNÍ NÁVRH ...................................................................................... 46 6.2 POPIS TVORBY........................................................................................ 46 6.2.1 OPENOFFICE CALC.....................................................................................47 6.2.2 ESRI ARCMAP...........................................................................................49 6.2.3 ADOBE ILLUSTRATOR ..................................................................................56 7 ZÁVĚR ................................................................................................... 59 8 SEZNAM POUŽITÝCH POJMŮ A ZKRATEK .............................................. 61 9 LITERATURA ......................................................................................... 62

1 ÚVOD Astronomie, stejně jako geografie, pracuje s prostorově vztaženými daty a úloha map v astronomii má tedy podobný význam jako v geografii. Specifickou disciplínou zabývající se tvorbou map prostoru zkoumaném astronomií je - vedle dalších disciplín - hvězdná kartografie. Cílem této práce je popis úlohy hvězdné kartografie v rámci obecné kartografie a zejména možností využití geoinformatiky v jejím rozvoji. Práce se zabývá možnostmi a způsoby vizualizace astronomických dat ve formě analogových a elektronických map. Autor se přitom zaměřil spíše na tvorbu analogových map než na tvorbu dynamických astronomických map (rozpracování principů astronomických map v elektronickém prostředí a astronomických informačních systémů do větších detailů je velmi složitým a časově náročným problémem). Praktickým cílem práce je vytvoření koncepce analogové mapy za použití GIS nástroje pro tvorbu map. Tento proces bude vyžadovat využití i jiných programů, které budou taktéž zahrnuty do jeho popisu. Navzdory nezbytnému silnému přesahu tématu práce do astronomie, není cílem autora práce zacházet do přílišných detailů z této oblasti. Práce se nesnaží o detailní popis astronomických objektů a jevů nebo metod jejich zkoumání, ačkoliv jsou vlastní náplní map hvězdné oblohy. Vysvětleny jsou pouze ty prvky, které mají přímou souvislost s tvorbou map hvězdné oblohy.

9

2 VYMEZENÍ HVĚZDNÉ KARTOGRAFIE V rámci obecné kartografie je možné rozlišit řadu dílčích částí, které se specializují na různé tematické oblasti. Jednou z nich je i astronomická kartografie. Astronomická kartografie se zabývá tvorbou map veškerého prostoru nacházejícího se mimo planetu Zemi. V samotné astronomické kartografii je možné rozlišit další disciplíny, které se specializují na studium vybraných procesů a jevů v rámci mimozemského prostoru. Mezi tyto disciplíny patří: • planetární kartografie • lunární kartografie • hvězdná kartografie Zájmovou oblastí planetární kartografie je zpracování a tvorba map a modelů povrchů planet 1 . Planetární kartografie je svým zaměřením a zobrazovacími technikami blízce příbuzná klasické fyzicko-geografické kartografii, což je ve své podstatě taky planetární kartografie, zaměřená pouze na planetu Zemi. Mapováním povrchů měsíců se zabývá lunární kartografie (respektive selenografie), která je víceméně speciálním typem kartografie planetární. Odlišným typem disciplíny je hvězdná kartografie, označovaná též jako stelární kartografie, nebeská kartografie nebo uranografie. Hvězdná kartografie má za sebou velice dlouhou historii. Její počátky spadají až do starší doby kamenné. Konkrétně v lokalitách Lascaux ve Francii a El Castillo ve Španělsku byly objeveny jeskynní malby, které jsou považovány za vyobrazení částí oblohy, vytvořené v prvním případě před 17,300 lety a v druhém případě před 11,900 lety (Rappenglück, 1999). Na pozdějším rozvoji hvězdné kartografie (respektive astronomie) se podílely hlavně kultury starého Řecka, Číny, arabského světa 2 a později také evropští astronomové a mořeplavci. Za celou historii lidstva existovala řada kultur, které měly vlastní mytologii spojenou s noční oblohou a od toho se odvíjející názvy hvězd a tvary souhvězdí. Mezi tyto odlišné kultury patří například čínská, egyptská, polynéská, korejská, maorská, velké množství starých kultur amerického kontinentu a další. Základem pro současnou astronomii, a tedy i současnou hvězdnou kartografii, je západní kultura. V současnosti se pod disciplínu hvězdné kartografie řadí jak mapování a tvorba map noční oblohy viditelné pouhým okem, tak i veškerého známého vesmírného prostoru a objektů nacházejících se mimo sluneční soustavu. Objekty v rámci sluneční soustavy nemají kvůli svým velkým výkyvům v poloze na analogových hvězdných mapách význam To se prozatím týká pouze prostoru sluneční soustavy, protože mapování jiných planet a měsíců nacházejících se mimo sluneční soustavu je v současné době technicky zcela nemožné. 2 Z arabštiny mimo jiné pochází velké množství názvů hvězd severní polokoule používaných v současné astronomii. 1

10

jakožto body, uvažuje se pouze ekliptika, tedy rovina, v jejíž blízkosti se planety na obloze pohybují. V případě elektronických hvězdných map je častým zvykem zahrnutí aktuálních pozic planet sluneční soustavy (někdy i Slunce) do celkového obrazu oblohy. Toto je ale z hlediska celkového pohledu na oblohu, nejedná se o mapování sluneční soustavy jako takové. Na současném stupni rozvoje mapuje hvězdná kartografie oblohu jakožto celek, nikoliv povrchy jednotlivých těles. Mapování probíhá ve dvou hlavních rovinách: • z pohledu ze zemského povrchu • z pohledu nefixovaném na Zemi Pohled ze zemského povrchu, někdy z hypotetického středu Země, je v současné době výrazně převládajícím přístupem v mapování oblohy. Naproti tomu 2D, pseudo 3D nebo 3D mapy okolního vesmíru, které jsou zdánlivě mapovány z neurčitého bodu ve vesmíru, nebo z nefixovaného bodu, který se ale nachází mimo sluneční soustavu nebo i Galaxii, nemají při současných technických možnostech v dopravě ještě takový význam 3 . Hvězdná kartografie je velice úzkou disciplínou, která určitým dílem přesahuje jednak do kartografie a jednak do astronomie. Ačkoliv plnohodnotně vychází z obecných kartografických metod a teorie, je její spojení s oblastí astronomie v současné době mnohem výraznější. O tom svědčí fakt, že v rámci Mezinárodní kartografické asociace (ICA) existuje pouze komise pro planetární, nikoliv hvězdnou kartografii. Dále také to, že kartograf zabývající se hvězdnou kartografií se nenazývá kartograf, ale uranograf (z anglického „uranographer“) (Tirion, 2008). Poziční data pro hvězdnou kartografii zajišťuje astrometrie, tedy disciplína, která počítá a pravidelně přepočítává přesné souřadnice hvězd jednak v rámci kulové sféry, jednak v rámci trojrozměrného prostoru. Astrometrie je tedy pro hvězdnou kartografii tím, čím je pro geografickou kartografii geodézie.

Význam tohoto typu map spočívá v současné době hlavně v jejich schopnosti zobrazit okolní vesmír z jiné perspektivy a uvědomit si tak polohu Země například v rámci Galaxie. Svého skutečného významu tyto mapy nabudou až v době, kdy se člověk bude moci fyzicky pohybovat v prostoru na mezihvězdné úrovni.

3

11

3 ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU 3.1 Obecně Hvězdná kartografie je zatím zcela okrajovou disciplínou, jejíž produkty jsou ale využívány každý den. Jako taková nemá výsadní postavení mezi ostatními disciplínami kartografie a její základnou jsou ve většině případů spíše hvězdárny než instituce a firmy klasicky se zabývající tvorbou pozemských map. Tvůrci hvězdné kartografie jsou prozatím hlavně astronomové než kartografové. Kvůli tomuto nevyváženému stavu a také kvůli nedávné expanzi možností vytvářet mapy relativně snadno a rychle v elektronickém prostředí, vzniká v současné době velké množství děl, které bohužel nemají dostačující kartografickou kvalitu. Kvalita mapy odráží skutečnost, kdo mapu zpracovával, zda specialista ovládající kartografickou teorii a praxi, či nadšený, kartografií nedotčený jedinec. Při zpracování mapy kartografem se dá očekávat určitá koncepce, jež se projeví i v estetické úrovni a grafické kvalitě spojené s funkcí mapy. Naproti tomu schopnost úspěšně analyzovat a vytřídit relevantní a irelevantní informace obsažené v mapě je obecně velice nízká. Při zpracování mapy astronomem je tomu v mnoha případech přesně naopak. K dosažení optimálního výsledku by měl tedy kartograf s astronomem na mapě spolupracovat. V současné době jsou produktem hvězdné kartografie, jakožto i kartografie obecně, dvě hlavní větve výstupů, při kterých se uplatňuje použití technologií GIS. Jedním jsou analogové mapy, druhé digitální mapy. Oba typy mají odlišné možnosti zobrazení informací a od toho se odvíjející jejich využití.

3.2 Analogové mapy Navzdory rychlému rozvoji snadno dostupných elektronických map a aplikací v posledním desetiletí, jsou analogové, neboli „papírové“, mapy stále nenahraditelnou součástí astronomie. Do této kategorie spadají například atlasy hvězdné oblohy, nástěnné mapy nebeských sfér, mapy pro kapesní průvodce po obloze, jednoduché či složitější mapy pro noční pozorování, planisféry (otočné mapy oblohy) a samozřejmě velkoformátové mapy hvězdné oblohy. Analogové mapy hrají nezastupitelnou roli při pozorování noční oblohy pouhým okem nebo jednoduchým dalekohledem. Takové pozorování má smysl provádět mimo obydlenou oblast z důvodu světelného znečištění 4 . Lidské oko je totiž schopné rozpoznat tím více hvězd a jiných objektů, čím je množství okolního světla menší a čím déle je Termín pro rozptýlené světlo zejména v rozsáhlejších městských aglomeracích ze svítidel veřejného osvětlení, intenzivního nasvícení reklamních ploch, velkých sportovišť a dalších světelných zdrojů.

4

12

„zvyklé na tmu“. V takovém případě je tedy logické i k vlastnímu osvětlení mapy použít co nejméně výrazného světla, ale zároveň i co nejmenšího množství světla. Tohoto požadavku nelze s digitální mapou na obrazovce, v porovnání s mapou na papíře, nikdy dosáhnout. Nemluvě o tom, že digitální mapa potřebuje nějakou platformu (například notebook) a tato platforma nějaký zdroj napájení, který nelze v neobydlené oblasti vždy zajistit. Naproti tomu papírová mapa je snadno přenosná a k jejímu osvětlení je potřeba pouze kapesní svítilna 5 . 3.2.1 Mapy pro pozorování Existuje celá řada nejrůznějších map určených pro noční pozorování, lišících se v mnoha ohledech. Společné mají ale to, že jsou jednoduché a zobrazují jen ty nejjasnější a/nebo nejdůležitější hvězdy a jiné vesmírné objekty. Jejich účelem totiž není detailní popis noční oblohy, ale zajištění spolehlivé orientace a popis souhvězdí a jiných základních prvků. Cílovou skupinou těchto map jsou tedy převážně nadšení laici a amatérští astronomové. Dobře známé jsou tzv. planisféry. Jak už bylo uvedeno výše, jedná se o otočné mapy nebeské sféry skládající se z vnějšího a vnitřního dílu. Vnější díl má vyznačené světové strany a hodinovou stupnici rozloženou po jeho okraji. Je v něm vyříznuté okno, kterým je vidět část vnitřního dílu planisféry. Vnitřní díl je vlastní mapa, kterou je možné otáčet kolem středu. Tento díl má na krajích vyznačenou stupnici dní a měsíců, která přiléhá k hodinové stupnici vnějšího dílu. Seřízením stupnice tak, aby se protínal den v měsíci s časem pozorování, se zobrazí část mapy, která přibližně odpovídá současnému viditelnému obrazu noční oblohy. Planisféra trpí ale nepřesnostmi z hlediska zkreslení, orientačního nastavení času a nemožnosti nastavit zeměpisnou šířku místa pozorování. Proto se na planisférách uvádí zpřesňující informace o zeměpisné šířce, pro kterou byla daná planisféra tvořena (samozřejmě kromě základní informace, a to pro kterou z polokoulí byla vytvořena). Nicméně navzdory zmíněným nepřesnostem jsou planisféry nejdůležitější a nejlepší pomůckou pro základní orientaci na obloze a v souhvězdích. Planisféra, jakožto kartografický produkt, je unikátní a specifická pouze pro astronomii, v jiných odvětvích kartografie se podobný systém pro mapy nepoužívá. Řada map pro pozorování bývá zakomponována do různých průvodců po obloze. Jsou to publikace obsahující informace o noční obloze vztažené k místu a času a jevech, které na ni je, nebo bude, možné pozorovat. Mapy jsou tedy tvořené přímo pro danou část oblohy nebo jev a v každém takovém průvodci jich najdeme několik desítek. Výborným průvodcem po obloze je například Night Sky z edice Collins Wild Guide (Dunlop) doplněný mapami Wila Tiriona. Pro osvětlení map při pozorování noční oblohy se používají svítilny se slabým červeným světlem. Díky svým optickým vlastnostem dráždí červené světlo lidské oko nejméně.

5

13

Obr. 1: Výřez z jedné z mnoha map obsažených v kapesním průvodci po obloze Night Sky (Dunlop). Autorem mapy je W. Tirion.

K dispozici je i velký počet map v elektronické podobě (většinou formát PDF), které jsou ale tvořeny za účelem tisku a použití jako analogové mapy pro pozorování. Pravidelně pro každý měsíc jsou tvořeny například Kymem Thalassoudisem na serveru www.skymaps.com. 3.2.2 Velkoformátové mapy Středně vysokou úrovní detailu se vyznačují obecné mapy hvězdné oblohy, které nejsou určené pro pozorování v terénu, některé slouží jako nástěnné mapy. Vyznačují se velkým rozměrem z důvodu zobrazení většího množství objektů a detailů. Ve většině případů zobrazují obě polokoule a nejsou vztaženy k žádné zeměpisné šířce (obecně jsou vztaženy k pólům, protože středem map jsou póly). Mohou být rozdělené na několik dílů, v zásadě ale platí, že obsahují dvě mapy kruhového tvaru pro severní a jižní oblohu a někdy i další mapu pro objekty rozložené kolem rovníku. Tyto mapy ale ztrácejí pomalu význam, protože je lze snadno nahradit digitálními aplikacemi.

Obr. 2: Výřez jednoho z mapových polí Mapy oblohy 2000.0 (Hlad, Hovorka, Sojka, Weiselová).

14

3.2.3 Atlasy Astronomické atlasy jsou v rámci hvězdné kartografie produkty nejvyšší kategorie. Atlasy se vyznačují velikou komplexností a vysokou úrovní detailu. V úrovni detailu, která je určena především magnitudou jednotlivých objektů a jejím odstupňováním, se ale mohou od sebe lišit. Hubbleův teleskop je schopný rozpoznat hvězdy o zdánlivé magnitudě 30 a nižší, teoreticky je tedy možné vytvořit nejdetailnější atlas s hvězdami do 30 mag. Záleží ale na účelu atlasu a na jeho autorech, jakou hodnotu magnitudy zvolí jako hranici. V současné době ale neexistuje atlas zobrazující slabší hvězdy než 11 mag. Atlasy také odlišuje jejich účel. Existují „obecné atlasy“ zobrazující různé typy objektů dohromady tak, jak je možné je na obloze pozorovat, ale i specializované atlasy zobrazující pouze specifické objekty. Existuje například celá řada atlasů galaxií (například The de Vaucouleurs Atlas of Galaxies, Buta, Corwin, Odewahn) a dokonce i atlas podivných galaxií (The Arp Atlas of Peculiar Galaxies, Kanipe, Webb). V současné době jsou nejvýznamnějšími astronomickými atlasy - a zároveň publikacemi hvězdné kartografie celkově - díla Sky Atlas 2000.0 (Tirion, Sinnott, 1999), dvojdílný atlas Uranometria 2000.0 (Tirion, Rappaport, Remaklus, 2001) a především třídílný atlas Millenium Star Atlas (Sinnott, Perryman, 2006). Na tomto místě je důležité zmínit také Atlas Coeli Skalnaté Pleso 1950.0, vydaný v roce 1948 československým astronomem a klimatologem Antonínem Bečvářem. Ten je rovněž autorem dalších tří významných děl vycházejících z koncepce Atlasu Coeli: Atlas Eclipticalis (1958), Atlas Borealis (1962) a Atlas Australis (1964). Ve své době se jednalo o nejmodernější díla svého druhu a stala se základní pomůckou na hvězdárnách po celém světě, kde se používají dodnes. Nejvýznamnější osobou současné světové hvězdné kartografie je Wil Tirion 6 , který má podíl na velké části současných atlasů.

Wil Tirion (nar. 1943) je holandský uranograf a grafický designér, s více než třicetiletou zkušeností v oblasti tvorby map hvězdné oblohy. Sám sestavil nebo se podílel na vydání více než 80 různých map, atlasů a knih v mnoha jazycích.

6

15

Obr. 3: Výřez jedné ze stránek atlasu Uranometria 2000.0 (Tirion, Rappaport, Remaklus). Upraveno podle http://www.willbell.com/u2k/pdf/GammaCygniRegion.pdf

Mezi nejvýznamnější zahraniční nakladatele map, atlasů a jiných produktů v oblasti astronomie patří hlavně americký Willmann-Bell, Sky Publishing Corporation, nebo britský Collins. V České republice jsou mapy hvězdné oblohy vydávány převážně Kartografií Praha ve spolupráci s jednotlivými hvězdárnami.

3.3 Digitální mapy V současné době existuje relativně velké množství nejrůznějších aplikací, které jsou schopny zobrazit hvězdnou oblohu v elektronickém prostředí. Jejich škála je široká; od jednoduchých appletů 7 pro zobrazení aktuálních pozic hlavních hvězd na obloze, přes složitější aplikace doplněné mnoha dalšími funkcemi a zobrazující libovolné části oblohy, až po komplikované informační systémy schopné, zobrazit a porovnávat různá data z různých zdrojů na jedné mapě. Aktualizované a komplexní seznamy astronomických digitálních map a jiných software udržují Bill Arnett na WWW adrese http://astro.nineplanets.org/astrosoftware.html nebo Dan Bruton na WWW adrese http://www.midnightkite.com/software.html. Řada digitálních map, respektive software, je k dispozici zdarma jako freeware 8 nebo shareware 9 , existuje ale i široká nabídka komerčních programů. Je důležité zmínit, že v současné době hrají digitální mapy pro pozorování větší úlohu než analogové, ale pouze v případě, že je k pozorování použit elektronický hvězdářský teleskop. Mnoho aplikací je totiž schopných automaticky sledovat střed okuláru připojeného teleskopu a zobrazit jej na digitální mapě. Applet je počítačový program fungující v rámci jiného programu, například webového prohlížeče, bez nutnosti jeho vlastní instalace na počítač. 8 Software, který je distribuován bezplatně či za symbolickou odměnu, nebo dobrovolný finanční příspěvek. 9 Software, který je možné volně distribuovat a zdarma ho vyzkoušet. Při dlouhodobějším použití je ale uživatel povinen se řídit podmínkami autorovy licence, což zpravidla znamená zaplatit cenu programu nebo se registrovat. 7

16

3.3.1 Applety Bohužel ve velkém množství případů se jedná spíše o programátorské pokusy, nebo omezené varianty placených verzí, které postrádají základní funkce nebo disponují velice neintuitivním uživatelským prostředím. V mnohých případech má mapové pole až nesmyslně malý rozměr a jejich použití jako kvalitní mapy je tak zcela vyloučeno. Mohou sloužit jako snadno dostupná a rychlá reference pro základní pozice na hvězdné obloze, nicméně je mnohem výhodnější nainstalovat si jednu z mnoha dostupných desktopových aplikací 10 , které jsou k dispozici zdarma a nabízejí nesrovnatelně větší kvalitu a množství funkcí než právě jednoduché applety. Nutno ale dodat, že existují i applety, které svými funkcemi spadají do kategorie informačních systémů a svými možnostmi v některých případech předstihují desktopové aplikace. Viz například Aladin Sky Atlas v oddílu 4.2.2.1 Aladin Sky Atlas, který je k dispozici ve verzi appletu i desktopové aplikace, a který je jedním z nejdůležitějších informačních systémů současné astronomie. 3.3.2 Aplikace Ve většině případů disponují funkcemi pro ovládání obrazu (posun, zoom, různé režimy obrazu apod.), analytickými funkcemi (vyhledávání objektů, měření úhlové vzdálenosti, zobrazení informací o objektech apod.) a dalšími funkcemi jako je nastavení času pozorování oblohy, možnosti ovládání elektronického teleskopu a další. Je možné rozlišit, nikoliv však přesně vymezit, dva různé typy těchto aplikací: typ planetárium a atlasový typ (Mollise, 2002). Obsah a funkce obou typů se ale často překrývají a neexistuje mezi nimi jasně vymezená hranice. 3.3.2.1 Typ planetárium Označení tohoto typu vychází z koncepce zobrazení hvězdné oblohy na sférický strop klasického planetária. Toto zobrazení evokuje pohled na skutečnou noční oblohu. Proto jsou aplikace typu planetária zaměřena spíše na oblohu jakožto celek. Vzhled oblohy je blízký reálnému obrazu a objekty mají reálnou podobu. Mohou zobrazovat realistický horizont včetně například horší viditelnosti hvězd blíže k horizontu. Aplikace typu planetária slouží spíše k vlastnímu pozorování a orientaci na obloze, pro získávání základních informací, k výukovým účelům.

10

Aplikace, které pro své fungování vyžadují– narozdíl od appletu – instalaci na osobní počítač (nebo laptop).

17

Stellarium Výbornou aplikací typu planetária je program Stellarium. Jedná se o open source 11 projekt spuštěný v roce 2001 Francouzem Fabienem Chéreau. Od té doby se na jeho vývoji podílí desítka stálých programátorů a podle principů open source i stovky dalších lidí z celého světa. Díky takto široké a dynamické základně lidí podílejících se na jeho vývoji a faktu, že je k dispozici zdarma, se Stellarium dostalo na světovou špičku a několikanásobně převyšuje řadu, i komerčních, astronomických programů ve své třídě. Prostředí je výborně zpracováno po grafické i funkční stránce a uživatele neruší žádné nepotřebné prvky, naopak veškeré funkce a nastavení jsou dostupné v menu v levém dolním rohu, které se automaticky skrývá pokud není právě využíváno. Program nabízí mnoho základních funkcí od zobrazení tvarů souhvězdí, různých typů souřadnicových sítí a horizontu či atmosféry, přes možnost vyhledávání objektů až po možnost animace pohybu celé oblohy v několika rychlostech. Nadstavbovými prvky jsou například změna způsobu zobrazení souhvězdí a popisů hvězd v závislosti na zvolené kultuře či možnost nahrání vlastních objektů a fotografií do databáze aplikace. Stellarium dále obsahuje celou řadu nastavení přehledně rozdělených do několika sekcí. Jak již bylo uvedeno výše, planetária se vyznačují realistickým ztvárněním noční oblohy. Stellarium je toho nejlepším příkladem a v tomto ohledu jde mnohem dále než jiné aplikace. Vyznačuje se mimo jiné takovými detaily jako je mihotání hvězd blíže k horizontu, změna světla při východu a západu slunce, možnost nastavení četnosti padajících meteorů, změna viditelnosti při zobrazení či vypnutí zemské atmosféry nebo nabídka několika reálných 360ti stupňových fotografií horizontu. Konkrétně tato aplikace je vyvinuta pro použití jak na obrazovce osobního počítače, tak skrze širokoúhlý projektor v planetáriu.

Obr. 4: Ukázka způsobu zobrazení oblohy v programech typu planetárium. Zde konkrétní výřez oblohy, jak je zobrazena v aplikaci Stellarium. 11 Typ software, jehož zdrojový kód je veřejně dostupný. Na jeho vývoji se tedy může nezávisle na sobě podílet neomezený počet dostatečně kvalifikovaných lidí.

18

3.3.2.2 Atlasový typ Název tohoto typu vychází z kartografické reprezentace reality, tedy například nahrazení skutečných objektů symboly nebo použití nerealistických barev v zájmu snadnějšího rozlišení. Bylo by zřejmě vhodnější použití termínu mapový typ nebo tematický typ, nicméně se v současné době používá termín atlasový typ. Aplikace tohoto typu jsou zaměřeny na poskytnutí informací o jednotlivých objektech, které jsou v mapě nahrazeny symboly. Používají vizuálních klasifikací odlišných od reálného obrazu - například širší škála barev nebo větší rozdíly ve velikosti hvězd. Škála barev i relativní velikosti hvězd mají nerealistický vzhled, umožňují ale snadnější rozpoznání typu či vlastnosti daného objektu, a tedy získání většího množství informací přímo z mapy. Objem informací obsažených v databázi aplikace se nicméně nemusí lišit od objemu informací obsažených v aplikaci typu planetária. Sky Atlas Atlasovým typem aplikace je například polský Sky Atlas (Atlas Nieba). Ve srovnání se Stellariem se jedná o velice jednoduchou aplikaci zobrazující základní objekty hvězdné oblohy. Veškeré objekty jsou zde nahrazeny mapovými symboly, hvězdy jsou klasifikovány podle magnitudy a spektrálního typu za použití široké škály magnitudy a širokého spektra barev. Sky Atlas umožňuje zobrazit základní informace o objektu po najetí myší, měnit měřítko, vyhledávat objekty, nastavit geografické souřadnice, ze kterých je obloha pozorována, simulovat pohyb Slunce, Měsíce a planet v závislosti na zvoleném čase, uložit současný pohled do externího souboru JPEG, nebo porovnávat spektrum vybraných hvězd. Součástí této aplikace jsou i fotografie některých objektů, které se zobrazí při najetí myší na daný objekt, stejně jako možnost přidávat fotografie vlastní. Ovládání programu je možné pomocí myši i klávesnice, menu je dostupné kdekoliv na obrazovce po kliknutí pravým tlačítkem myši. Sky Atlas existuje ve třech jazykových mutacích a k dispozici je zdarma. Nicméně verze zdarma obsahuje uprostřed obrazovky rušivé okno, které lze odstranit pouze zakoupením této aplikace.

19

Obr. 5: Ukázka způsobu zobrazení oblohy v programech typu atlas. Zde konkrétní výřez oblohy, jak je zobrazena v aplikaci Sky Atlas.

3.3.3 Informační systémy Vzhledem k různým úrovním chápání informačních systémů - jen GIS je možné chápat jako software, konkrétní aplikace nebo informační technologie (Rapant, 2002) - a volně pojaté definici, je možné za astronomické informační systémy považovat již řadu aplikací patřících do předešlého oddílu. Aplikace a informační systémy, a tedy i tyto dva oddíly, se volně prolínají. Existuje ale i řada informačních systémů z astronomického prostředí, jejichž součástí není žádná mapa. Takovými systémy se ale tato práce nebude zabývat. Strukturovaný seznam současných astronomických informačních systémů všech typů udržuje Centrum pro astronomická data ve Štrasburku (CDS) na webové adrese http://cdsweb.u-strasbg.fr/astroweb/infosys.html. Více o astronomických informačních systémech pojednává podkapitola 4.2 Využití GIS jako aplikace pro prohlížení map (AIS).

3.4 Jiné typy Kromě výše uvedených možností existuje i řada jiných způsobů vizualizace hvězdné oblohy a objektů ve vesmíru. Především se jedná o fotografie. Fotografie jako takové mohou být použity jako podklady i doplňky k mapám analogovým i digitálním. Mohou ale sloužit i samostatně, jako například v případě fotografických atlasů hvězdné oblohy nebo skládaných snímků celé oblohy. Dnes již ne příliš používané, ale stále dostupné jsou i glóby nebeské sféry. Slouží spíše jako názorné pomůcky při výuce, nebo pro mnohé jako luxusní doplněk interiéru. Svoji výhodu zobrazit nebeskou sféru trojrozměrně ztratily s nástupem digitálních technologií. Další způsobem jsou projektované obrazy noční oblohy na vnitřní stranu části koule. Tohoto způsobu je využíváno v planetáriích prostřednictvím různých přístrojů při simulacích pohledu na hvězdnou 20

oblohu. Nejpoužívanější jsou speciální širokoúhlé digitální projektory, ale používají se i analogové přístroje projektující hvězdy pomocí sady žárovek a optické soustavy skrze děrovanou šablonu (takový přístroj má k dispozici například Hvězdárna a planetárium Mikuláše Koperníka v Brně). Existují i trojrozměrné modely okolního vesmíru jak v elektronické, tak ve fyzické podobě. Jednoduché, ale obsahem komplexní 3D elektronické mapy okolního vesmíru jsou například Universe Applet 12 a Large Structures Applet 13 vytvořené Are Uppmanem. A podobně jako planetostroj 14 zobrazuje sluneční soustavu, zobrazují fyzické modely reálné pozice hvězd v prostoru ve velice zmenšeném měřítku (až několik triliónů kilometrů na 1 centimetr). Jsou to například skleněné modely, ve kterých jsou hvězdy vypálené pomocí laseru, nebo složitá stelária 15 fungující na principu světelných diod.

Obr. 6: Trojrozměrný skleněný model nejbližších hvězd (vlevo) a velkoměřítkový model rozložení hmoty v části vesmíru (vpravo). Upraveno podle http://www.bathsheba.com/crystal/starmap/starmap.jpg a http://www.bathsheba.com/crystal/largescale/largescale_corner.jpg

Dostupný na webové adrese http://areu.free.fr/univers/small.php Dostupný na webové adrese http://areu.free.fr/univers/large.php 14 Mechanické zařízení zobrazující pozice a pohyby planet a jejich měsíců kolem Slunce, které se nachází v jeho středu. Většinou je poháněno velkým hodinovým strojem, kde každá z ručiček obsahuje na svém konci jednu planetu. 15 Komplikovaná zařízení trojrozměrně zobrazující pozice vybraných hvězd pomocí světelných bodů. Viz http://stellarium.com 12 13

21

4 MOŽNOSTI VYUŽITÍ GIS VE HVĚZDNÉ KARTOGRAFII 4.1 Geografický informační systém (GIS) Existuje řada definicí geografického informačního systému, které se kumulují už od přelomu 70. a 80. let, kdy se tyto systémy začaly vyvíjet. Různé definice odrážejí různé způsoby chápání pojmu GIS. V zásadě je možné rozlišit tři způsoby chápání tohoto pojmu: GIS jako software, GIS jako konkrétní aplikace a GIS jako informační technologie (Rapant, 2002). Důsledkem tohoto rozdílného pojetí je podle Rapanta fakt, že v současné době ještě stále neexistuje jednoznačná a všeobecně přijatelná definice pojmu GIS. Obecná definice z anglické verze otevřené encyklopedie Wikipedia zní: „Geografický informační systém zachycuje, ukládá, analyzuje, spravuje a zobrazuje data, která odkazují na nějaké místo nebo jsou s nějakým místem přímo spojená.“ (Wikipedia, 2008). Definice ze světově uznávané učebnice Geographic Information Systems and Science je následující: „Skoro vše, co se nějakým způsobem odehrává, se odehrává někde. Geografické informační systémy jsou zvláštní druh informačních systémů, které sledují nejen události, aktivity nebo objekty, ale i to, kde se tyto události, aktivity a objekty vyskytují nebo dějí.“ (Longley, Goodchild, Maguire, Rhind, 2005). Právě z důvodu odlišných pojetí pojmu GIS je také možné narazit na definice jako „GIS je počítačový grafický program, který umožňuje překryv různých vrstev s tematickými prvky (...)“ 16 . Mnoho jiných definic tedy představuje GIS jako program schopný vytvořit mapu či provést určitou analýzu, což odpovídá pojetí GIS pouze jakožto software. Geografické informační systémy je možné dělit v rámci tří zmíněných způsobů chápání podle řady dalších kritérií. Jedním z nich může být například to, pro kterou oblast jsou určeny. Ačkoliv pracují na stejném principu, jiné systémy jsou použity pro správu železniční sítě, jiné pro data o divoké zvěři v národním parku a jiné třeba pro mobilní operátory. Poněkud odlišná specifika bude mít i informační systém v astronomii. Jiným kritériem jejich rozdělení může být například platforma, na které fungují; jednak tzv. desktop GIS (vyžadují instalaci na osobní počítač, notebook) jednak GIS přístupné pomocí webu, tedy tzv. applety. Pro účely této práce bude ale přihlíženo k dělení na GIS pro dynamické zobrazování dat a map a na GIS pro přímou tvorbu primárně statických map, nebo pro úpravu dat pro mapy dynamické. Jinými slovy, možnosti využití GIS v astronomii rozdělím pomocí prvních dvou způsobů pojetí GIS, tedy GIS jako aplikace pro prohlížení map a GIS jako software pro tvorbu map.

16

Zdroj: NOAA, http://www.weather.gov/glossary/glossary.php?letter=g

22

4.2 Využití GIS jako aplikace pro prohlížení map (AIS) Geoinformační systémy mají široké uplatnění v mnoha odvětvích lidské činnosti a už z jejich charakteru prostorově vztažených systémů vyplývá, že by měly nalézt své uplatnění i v astronomii. Nicméně, jak logicky vyplývá z jeho názvu, geografický informační systém se vztahuje k povrchu Země. Předpona geo- vychází z řeckého Gaia (Γαῖα), nebo také Gé, což je jméno mytologické bohyně země a Země sama. Odtud spojení předpony geo- se vším, co se týká zemského povrchu, nebo Země jako takové. Z tohoto důvodu je nesmyslné používat pro informační systémy z prostředí astronomie adjektivum „geografický“. Takové systémy se tedy běžně označují jako astronomické informační systémy 17 (anglicky: astronomy information systems). Dále bude v této práci tedy použito pojmu astronomický informační systém (zkráceně AIS) pro aplikace, které jsou schopné vyhledávat a analyzovat astronomická data a zobrazovat je ve formě kartografického výstupu. Jak již bylo nastíněno, využití takovýchto systémů v astronomii není žádnou novinkou. Zárodky se objevují už na začátku 80. let, kdy byla vytvořena interaktivní elektronická databáze objektů mimo sluneční soustavu – SIMBAD, která obsahuje v současné době data o více než čtyřech miliónech objektů. Astronomie se potýká s problémem přísunu obrovského množství alfanumerických a obrazových dat, využití principů GIS je tedy přirozeným postupem ve snaze tyto data a informace nějakým způsobem spojovat pokud možno v jeden celek a ulehčit jejich dostupnost a interoperabilitu. 4.2.1 Obecná charakteristika AIS V tomto oddíle budou stručně popsány základní charakteristiky AIS z kartografického hlediska a hlediska funkčnosti takového systému. Jedná se o doporučení jak zajistit základní uživatelskou přístupnost těchto systémů a aplikací. 4.2.1.1 Uživatelské prostředí Uživatelským prostředím se AIS od svých geografických protějšků liší jen v drobnostech. Centrálním prvkem AIS je samozřejmě mapa. Mapa jako taková má smysl pouze tehdy (za předpokladu, že je vytvořena správně), pokud je natolik velká, aby bylo možné pozorovat jednotlivé objekty i v kontextu objektů okolních. Tedy i pro AIS by mělo v prvním případě platit, že možnosti, funkce a nástroje (dále jen „funkce“), které uživatel zrovna nepotřebuje, by neměly na mapě překážet nebo zbytečně Co se názvu týče, v úvahu by přicházelo i nahrazení přípony „geo“ za ekvivalentní „urano“, které vychází z řeckého Úran. Úran je bůh nebes z řecké mytologie, úranos (ουρανος), potom znamená nebesa. Možné by tedy bylo i označení „uranografický informační systém“ (anglicky: uranographic inforamtion system), které se ale nepoužívá.

17

23

zabírat místo na úkor mapového pole. Na druhou stranu by měly být základní funkce snadno a rychle dostupné v případě potřeby. Pro AIS typu planetária lze nejlépe tento problém řešit skrývajícím se menu, které se automaticky zobrazí při pouhém najetí kurzoru myši nad určitou oblast na obrazovce, zpravidla na některý z rohů. Tehdy se stává nabídka s funkcemi viditelná a aktivní a menu opět zmizí až když kurzor myši danou oblast opět opustí. Pro AIS atlasového typu a hlavně pro specifické profesionální AIS není toto řešení výhodné, protože je potřeba mít neustále k dispozici referenci k vrstvám, legendě, informacím o objektech a podobně. Stále by zde ale měla být možnost minimalizace nebo skrytí nemapových částí programu za účelem maximalizace mapového pole.

Obr. 7: Výřez levého spodního rohu aplikace Stellarium, kde je umístěno menu. Toto menu se automaticky skrývá, pokud kurzor myši opustí jeho oblast.

Ideálním případem je možnost osobního nastavení uživatelského prostředí přesně podle potřeb konkrétního uživatele a řešené úlohy. Takovéto nastavení by mělo pokrýt co nejvíce možných oblastí programu, ale musí být jasně a přehledně strukturované. V neposlední řadě je důležitým prvkem také celkový grafický vzhled a použití správných barev. Informace o vhodném použití barev dále zpracovává oddíl 5.6.1 Barvy.

24

4.2.1.2 Základní funkce AIS schopný nějakého grafického výstupu, by měl mít bez ohledu na svůj účel k dispozici následující základní funkce. Prvních pět je identických s funkcemi GIS, ostatní jsou specifické pro AIS. 1) Úroveň přiblížení (zoom) Tato funkce by měla být standardem a dostupná okamžitě. V tomto případě je ideálním použití rolovacího kolečka myši. Tento způsob změny měřítka je velice intuitivní, nabízí možnost cíleného přiblížení či oddálení – tj. bod, na který se obraz přibližuje, určuje pozice kurzoru myši, nikoliv střed mapového pole. Odpadá tedy nutnost při každé změně měřítka kliknout na speciální tlačítko lokalizované v nabídce nástrojů tradičně v rohu mapy, tedy daleko od místa zájmu. Zoom by měl být v ideálním případě plynulý bez skoků a přizpůsobivý měřítku, ve kterém se mapa zrovna zobrazuje. To znamená změna úrovně přiblížení by měla probíhat relativní, nikoliv absolutní cestou. Podle úrovně přiblížení by se měly také objevovat objekty, které jsou pro dané zvětšení relevantní a v přiměřené hustotě, jinak se mapa stává špatně čitelnou při malém přiblížení, nebo naopak prázdnou při větším přiblížení. 2) Posun po obrazovce (panning) Tato funkce je nezbytnou součástí AIS v případě, že je k dispozici funkce úroveň přiblížení. S její pomocí je možné zacílit pohled na kteroukoliv část oblohy ve větším zvětšení. Tato funkce je uživatelsky nejpříjemnější pokud se mapa posunuje automaticky a plynule při najetí kurzorem myši na kraj mapového pole, nebo pokud se aktivuje stisknutím tlačítka myši a tažením. Tato funkce by měla být dostupná kdykoliv, ne až po její aktivaci speciálním tlačítkem v nabídce nástrojů, jak tomu bývá mnoha případech. Takový postup totiž velice zpomaluje práci s mapou a je nepříjemný z důvodu častého přepínání nástrojů. 3) Vyhledávání objektů V každém informačním systému je možnost vyhledávání nezbytností. Tím spíše je tato funkce důležitá v AIS, protože obsahuje velké množství informací, objekty jsou si zde opticky podobné a mají i podobná označení. Mělo by být zřetelné, podle jakých kritérií bude tato funkce vyhledávat (název, souřadnice apod.). 4) Zobrazení popisu a informací o objektu Jakýkoliv objekt na mapě by měl reagovat na kliknutí myší a zobrazit informace k němu relevantní. Mezi ty základní patří: typ objektu, jméno, označení podle katalogu, pozice v souřadnicovém systému, vzdálenost od Země, zdánlivá velikost objektu (magnituda), spektrální třída nebo příslušnost k souhvězdí. Vybraný objekt, nebo objekty, by měl být v mapě zřetelně označen. Pokud aplikace není schopna zobrazení rozšiřujících

25

informací o jednotlivých objektech, není možné ji považovat za informační systém. 5) Volba jazyka Pokud má být AIS informačním systémem, měl by být schopný poskytnout informace srozumitelné co nejvíce jeho uživatelům. Zajistit základní srozumitelnost informací lze samozřejmě jedině v jazyce, kterému bude většina uživatelů rozumět. Program by měl být tedy k dispozici, mimo svého mateřského jazyka či jiných nadstavbových jazyků, především v anglické jazykové verzi. 6) Nastavení místa pozorování Nastavení, které přímo ovlivňuje viditelnost jednotlivých objektů. Platí především pro AIS a aplikace typu planetária, kde je část oblohy skryta horizontem a po aplikaci se vyžaduje pomoc při pozorování oblohy jakožto celku. Nastavení místa pozorování na místo například někde na jižní polokouli zobrazí zcela jinou oblohu, než jsme schopni pozorovat v České republice. Za účelem pozorování oblohy je tedy nutné mít referenci k mapě, která odráží stav oblohy přímo nad místem, ze kterého budeme oblohu pozorovat. V některých AIS se dané místo nastavuje prostřednictvím výběru z předvoleného seznamu lokací (hvězdárny, města), v jiných určením polohy místa pozorování na mapě Země, nebo také prostřednictvím přímého zadání geografických souřadnic. Zvolené nastavení by měla být aplikace schopna uložit do paměti a použít ho při dalším spuštění. 7) Nastavení času pozorování U každé mapy je také nutné znát její referenci k časovému okamžiku. V případě map hvězdné oblohy je čas prvkem, který ovlivňuje podobu mapy neustále. Narozdíl od map v GIS, kde čas, až na výjimky, hraje roli spíše v řádu měsíců 18 , u astronomických map jsou rozhodující okamžiky už v řádu minut. Proto je v AIS a elektronických mapách nastavení časového okamžiku mapy nutným standardem. Pomocí dostupných astronomických dat lze vypočítat polohu většiny objektů na obloze zpětně do minulosti nebo naopak do budoucnosti, a to s obstojnou přesností do několika tisíců let od současnosti 19 . Některé aplikace jsou schopné automaticky plynule měnit časový okamžik směrem do minulosti i do budoucnosti a zrychleně animovat pohyb objektů a oblohy jako celku. 8) Přepnutí mezi módem atlasu a planetária Volba módu planetária nebo atlasu v rámci jedné aplikace, stejně tak možnost zobrazení pouze fotografické mapy, je důležitým prvkem v univerzálnosti aplikace. Uživatel tak nemusí používat mnoho různých U některých map například v krizovém managementu může čas hrát roli i v řádu minut. Ve většině případů map zobrazujících fenomény na zemském povrchu se ale jedná o časové jednotky mnohem delší. 19 Neplatí pro pozice planet, ty se s přibývajícím nebo ubývajícím časovým okamžikem rychle odchylují od reality. 18

26

aplikací za různými účely. Oba módy by mělo být možné upravit podle vlastních požadavků a toto nastavení uložit do paměti programu. 9) Noční režim Možnost přepnutí celé aplikace do módu nočního režimu je nezbytná pokud má být aplikace využívána i k pozorování oblohy. V případě, že ale taková aplikace obsahuje mapu se dá takové využití předpokládat. Barevná konfigurace nočního režimu mnohonásobně ulehčí schopnost lidského oka adaptovat se rychle střídavému pohledu na obrazovku a na tmavou oblohu. Barevná konfigurace módu nočního režimu je popsána v oddíle 5.6.1 Barvy. 10) Ovládání teleskopu Možnost napojení aplikace na elektronický teleskop, skrze použití tzv. telescope serveru, tedy druhého programu zodpovědného za vlastní ovládání teleskopu. Řada aplikací tuto funkci umožňuje. Jedná se o synchronní zaměření středu okuláru teleskopu a určité značky (křížek, kruh apod.) na mapovém poli aplikace. Teleskopem je tedy možné pozorovat to, co je právě zobrazeno na mapě a naopak. Tato funkce tedy může umožnit velice rychlé zjištění informací o objektech, které uživatel najde na obloze a teleskop a digitální mapa se tak stávají jedním celkem. 11) Převrácení obrazu Funkce užitečná pro pozorování oblohy teleskopem s lichým počtem zrcadel. Obraz v teleskopu je v tomto případě zrcadlově převrácený oproti skutečnosti, je tedy důležité mít možnost přizpůsobit obsah mapového pole obrazu v teleskopu. V opačném případě je orientace v mapě velice ztížena. 4.2.1.3 Vrstvy Analogově ke GIS, i AIS je složitý systém obsahující obrovské množství dat, které nelze a je nežádoucí zobrazit najednou. Z tohoto důvodu je nutné, aby byly informace obsažené v databázi AIS rozděleny do skupin (vrstev) takovým způsobem, aby byla v každé skupině pouze data stejného charakteru. Jednotlivé vrstvy by potom mělo být možné vypínat a zapínat podle potřeby, skládat je na sebe v libovolném počtu a pořadí a získávat tak více informací o určitém objektu nebo oblasti na noční obloze. Kvůli překryvu mapových vrstev je nutné, aby měla data jasně definovanou polohu v jednotném souřadnicovém systému. Stejně jako v GIS existují i zde dva různé typy vrstev, respektive digitálních dat - vektorové vrstvy a rastrové vrstvy. Vektorové vrstvy jsou zpravidla vlastní objekty a jejich symboly (v případě, že není mapa fotografická), dále ekvatoriální, galaktické nebo jiné souřadnicové sítě včetně pólů, rovina ekliptiky, popisy objektů, izofoty, hranice souhvězdí,

27

spojnice nejjasnějších hvězd souhvězdí a podobně. Rastrové vrstvy jsou potom hlavně fotografie částí oblohy v malém měřítku, nebo fotografie jednotlivých objektů. Mohou to být ale například i fotografie horizontu, nebo některé mapové symboly. Na rozdíl od GIS, rastrová data ve hvězdné kartografii nikdy neobsahují informace o výšce. Strom použitých vrstev by měl být přehledný a pokud možno barevně odlišený pro snadnější orientaci. Zároveň by zde měla být možnost ho minimalizovat nebo skrýt ve prospěch maximalizace mapového pole. 4.2.2 Konkrétní AIS Jak již bylo uvedeno v oddíle 3.3.3 Informační systémy, vzhledem k volné definici a odlišnému chápání informačních systémů, lze za AIS právem považovat i aplikace, které se tímto přízviskem neprezentují. Takovým případem je bezpochyby například výše popsané Stellarium. Podobných aplikací by zde bylo možné popsat několik, nicméně budou krátce zmíněny dva informační systémy, které hrají důležitou úlohu v současné astronomii. 4.2.2.1 Aladin Sky Atlas Nejznámějším a pravděpodobně nejkomplexnějším astronomickým informačním systémem vůbec je Aladin Sky Atlas. Jedná se o interaktivní atlas, vyvinutý Centrem astronomických dat ve Štrasburku (CDS) v roce 1999, který je zdarma volně dostupný v appletové verzi i ve verzi desktopové aplikace. Projekt Aladin je určen hlavně pro profesionální astronomy, případně zkušené astronomy amatéry. Tomu odpovídá jeho nabídka funkcí, která překračuje rámec funkcí obsažených v jiných elektronických aplikací, které se dají rovněž považovat za AIS. Aladin umožňuje uživateli zobrazovat digitální obrazy jakékoliv části oblohy, překrývat přes sebe vrstvy z různých astronomických katalogů nebo vlastních dat a interaktivně přistupovat k souvisejícím datům a informacím umístěných převážně v databázích SIMBAD, NED 20 a VizieR 21 (možný je ale přístup k většině astronomických serverů po celém světě). Aladin poskytuje uživatelům množství analytických nástrojů pro práci s nahranými rastrovými a vektorovými vrstvami, od úpravy hodnot jednotlivých pixelů, přes tvorbu vektorových kontur v závislosti na luminozitě částí rastrového podkladu, až po aplikaci nejrůznějších filtrů. Jeho vysoká specializace a úroveň náročnosti na astronomické znalosti nedovoluje se jím v této práci zabývat hlouběji. Na domovské stránce (http://aladin.u-strasbg.fr) k němu existuje rozsáhlá dokumentace. 20 NED je databáze obsahující obrovské množství informací o objektech mimo naši Galaxii. V současné době eviduje na více než 10 miliónů objektů. 21 VizieR je služba poskytující informace z dostupných astronomických katalogů.

28

Obr. 8: Okno astronomického informačního systému Aladin Sky Atlas tak, jak je zobrazeno v jeho appletové variantě. V pravém horním rohu se nachází seznam nahraných vrstev, dole potom seznam vybraných objektů.

4.2.2.2 SKY-MAP.ORG Jedná se o nekomerční projekt, jehož hlavním účelem je sloučit astronomické, astrofyzikální a jiné informace o nejrůznějších objektech ve vesmíru a volně je poskytnout komukoliv prostřednictvím internetu. Vizí projektu je rozšíření povědomí a zájmu o astronomii mezi širokou veřejnost za účelem řešení dlouhodobé otázky přežití člověka ve vesmíru.

29

SKY-MAP.ORG nabízí kromě základní mapy celé oblohy i možnost přepnutí do jiných módů 22 infračervenými a rentgenovými snímky počínaje, přes obraz oblohy složený z nezávisle pořízených snímků profesionály i amatéry, až po tzv. Sloan Digital Sky Survey (SDSS), což je průzkum založený na co nejrealističtějším zobrazení vesmíru pomocí fotografií z pozemského obřího teleskopu. Dále jsou k dispozici funkce zapnutí/vypnutí obrazů souhvězdí, zapnutí/vypnutí zobrazení rovníkové souřadnicové sítě, uložení současného pohledu do externího souboru JPEG, PNG, GIF, BMP nebo TIFF, nastavení odpovídajícího pohledu na oblohu v závislosti na poloze na Zemi, vyhledávání objektů a změna měřítka. K dispozici je také 18 různých jazykových verzí a ostatní prvky, které mají větší či menší souvislost přímo s mapou (například blog, forum, seznam zajímavých objektů apod.). Po najetí myší na nějaký objekt zobrazuje aplikace základní informace o tomto objektu: jméno, příslušnost k souhvězdí, pozici objektu, vzdálenost, zdánlivou magnitudu a případně zdánlivý rozměr. Po kliknutí na objekt otevře aplikace nové okno s mnohem detailnějšími informacemi, včetně fotografií objektu, dostupných článků o objektu a relevantních odkazů. Na rozdíl od projektu Aladin, je tento projekt určen pro všechny uživatele, tedy profesionály i pro nadšence astronomie a širokou veřejnost. Jeho ovládání a prostředí by se dalo vzdáleně přirovnat například ke českému mapovému serveru mapy.cz. Uživatel zde nepotřebuje žádné hlubší znalosti o aplikaci k tomu, aby jí byl schopný plně ovládat, ani znalosti astronomických katalogů a jiných zdrojů dat k tomu, aby mohl tato data zobrazit. Projekt SKY-MAP.ORG je dostupný pouze online, a to na webové adrese http://www.sky-map.org.

22 Data v jiných módech nejsou ještě plně kompletní a pokrývají pouze určitou část oblohy. Nicméně jejich sběr stále probíhá.

30

Obr. 9: Výřez levého horního rohu projektu SKY-MAP.ORG. Zde zobrazena základní mapa („SKY-MAP.ORG“) z dostupných mapových vrstev.

4.3 Využití GIS jako software pro tvorbu map (GIS) Jako GIS bude v této podkapitole označen program, který je schopný zpracovávat rastrová a vektorová data za účelem tvorby analogové mapy nebo jiného grafického výstupu, nebo přípravy dat pro interaktivní mapu. Navzdory skutečnosti, že GIS software jsou primárně vytvořené pro analýzy a tvorbu analogových map a výstupů, případně pro přípravu dat pro elektronické mapy, všechny se vztahující k povrchu zemského tělesa, jsou nezastupitelným nástrojem v procesu vytváření jakýchkoliv map, a tedy i map astronomických. Ačkoliv jsou některé astronomické programy schopné vytvořit ze zadaných dat jednoduchou mapu a připravit ji pro tisk nebo pro uložení do externího souboru, nemají jejich funkce dostatečnou sílu k vytvoření mapy podle libovolných požadavků. Mapy z těchto programů jsou často pouze orientační, mají konečné rozlišení a z toho plynoucí i omezenou velikost. Naproti tomu funkce GIS dávají obrovské možnosti manipulace s libovolným množstvím dat. To je vzhledem k objemu astronomických dat více než žádoucí. Nástrojů GIS lze využít k zobrazení dat v požadované kartografické projekci, protože umožňují použití libovolných zobrazení, tedy i těch tradičně používaných v astronomii. Umožňují provést 31

generalizaci a protřídění dat v závislosti na libovolných požadavcích. GIS také mohou upravit grafický vzhled astronomických objektů na mapě pomocí použití nebo vytvoření libovolných symbolů, stejně jako základně upravit jiné grafické vlastnosti objektů a mapového pole. Umožňují zobrazení a úpravu textových součástí dat pro jejich případné použití v mapě. Ve fázi tvorby v GIS je tedy tvorba klasické mapy a mapy hvězdné oblohy v mnoha ohledech velice podobná. Nicméně velkým rozdílem při vytváření mapy povrchu nějakého tělesa a mapy hvězdné oblohy je fakt, že se na oblohu díváme „zevnitř“ narozdíl od pohledu na zemské, nebo jiné těleso, „zvenčí“. Tento pohled se přenáší i na mapu a je tedy třeba přizpůsobit tomuto rozdílu postup tvorby vhodnou transformací dat nebo kartografického zobrazení. K tvorbě analogových map hvězdné oblohy je tedy bezpochyby možné využít identické nástroje jako při tvorbě map zemského povrchu. To ve většině případů znamená použití určitého GIS software, jako jsou například ESRI ArcGIS, GRASS nebo Christine GIS, pro zpracování a úpravu prostorových dat a následnou úpravu v grafickém editoru, jako například Adobe Illustrator nebo Corel DRAW, pro dotvoření grafické, estetické a funkční stránky. Konkrétní postup při využití GIS ve tvorbě analogové astronomické mapy je rozpracován v podkapitole 6.2 Popis tvorby. 4.3.1 Generalizace GIS jsou schopny generalizovat podkladová data podle nejrůznějších kritérií, která odrážejí účel, měřítko a grafické zaplnění mapy. Při tvorbě mapy hvězdné oblohy se proces generalizace vztahuje k několika prvkům, z nichž nejdůležitějším je samozřejmě počet hvězd. Celkový počet hvězd jen v naší Galaxii se odhaduje na zhruba 1012 (ESA, 2004), počet viditelných a popsaných hvězd je samozřejmě nižší, ale i tak je těžké si takové číslo představit, natož se pokoušet tolik bodů smysluplně zobrazit na nějakou mapu. Proto se generalizací odstraňují ty nejméně výrazné hvězdy na základě jejich hvězdné velikosti - magnitudy. Nejslabší hvězdy pozorovatelné Hubbleovým teleskopem dosahují hodnoty magnitudy 30, naproti tomu lidské oko bez dalekohledu je schopné zachytit hvězdy do velikosti 6 mag. Podle účelu mapy se tedy vyberou pouze hvězdy takové magnitudy, která má pro danou mapu smysl. Například pro obyčejnou otočnou mapku noční oblohy je zbytečné zahrnout do výběru už hvězdy s magnitudou větší než 4 pokud nejsou vyloženě důležitou součástí souhvězdí či orientačním bodem. Podobně pak procházejí generalizací i jiné objekty na noční obloze. Některé typy objektů se mohou, nebo musí, vynechat úplně, protože nemají k účelu mapy vztah. Je například chybné znázornit do mapy určenou pro pozorování oblohy radiové zdroje nebo třeba černé díry, protože tyto nejsou opticky přímo pozorovatelné.

32

Stejně tak je použito generalizace při tvorbě legendy. Jednotlivé magnitudy hvězd mohou být odstupňovány libovolně, v závislosti na přesnosti mapy. Běžným postupem je ale stupňování po jedné nebo i půl jednotce magnitudy. Veličiny u jiných objektů, jako například velikost galaxií nebo typy mlhovin, se stupňují s mnohem menším počtem intervalů než je tomu u hvězd. Generalizace se týká také izofot 23 Mléčné dráhy. V závislosti na měřítku, přesnosti mapy a dostupných datech je vykreslena mléčná dráha na různých mapách různě: někde je naznačena pouze jednou generalizovanou izofotou (jedním odstínem barvy nebo linií), jinde je izofot k rozlišení intenzity svítivosti použito více. Nicméně pokud se nejedná přímo o mapu Mléčné dráhy, její obraz o jedné až třech izofotách by měl být dostatečným standardem. Samozřejmě i zde platí zásada, že čím menší je měřítko mapy, tím větší generalizace je nutno použít. Tedy čím menší měřítko, tím méně slabých hvězd, méně stupňů rozlišení magnitudy a velikostí jiných objektů, méně izofot Mléčné dráhy a podobně.

23

Izofoty jsou čáry, respektive plochy, o stejné intenzitě světla.

33

5 MOŽNOSTI A OTÁZKY STANDARDIZACE 5.1 Organizace Zavádění všeobecně uznávaných standardů v odvětvích lidské činnosti a výzkumu mají na starosti mezinárodní organizace. K organizacím zavádějícím standardy relevantní k tématu této práce patří: Open Geospatial Consortium (OGC) Jedná se o neziskovou organizaci zavádějící standardy v oblasti geografických informačních systémů. OGC sdružuje na 370 firem, vládních institucí a univerzit po celém světě. Jejím hlavním posláním je koordinace procesu vývoje a implementace standardů pro geoprostorová data a služby, výměnu a zpracování dat, na základě otevřené shody zúčastněných institucí. Protože AIS vycházejí z GIS a také pracují s prostorovými daty, dá se předpokládat, že se určitá část zaváděných standardů OGC dotýká i jich. Autorovi práce se bohužel nepodařilo v rozsáhlé dokumentaci objevit žádný konkrétní příklad standardu vztahujícího se přímo na astronomický informační systém. Nicméně standardy zavedené OGC se vztahují přinejmenším na formáty dat používané geoinformačními systémy v případě jejich využití při tvorbě map hvězdné oblohy. International Astronomical Union (IAU) Je pravděpodobně nejvýznamnější astronomickou organizací obecně. Tato organizace pořádá pravidelná vědecká setkání a konference za účelem zhodnocení současného poznání v oblasti astronomie, výměny dosavadních poznatků a diskuze o dalším vývoji. K aktivitám IAU týkajících se standardizace patří mimo jiné definování astronomických konstant nebo tvorba jednoznačného názvosloví a jmen vesmírných těles včetně oblastí na jejich povrchu. Členy IAU je 65 států, včetně České republiky. Aktivity koordinované IAU jakožto celkem jsou v současné době rozděleny do dvanácti divizí, které koordinují celkem čtyřicet různých komisí. Různé dílčí úkoly, nejen v oblasti standardizace, jsou pak vykonávány tzv. pracovními skupinami v rámci jednotlivých komisí. International Virtual Observatory Alliance (IVOA) Jedná se o autoritu zabývající se tvorbou a zavádění standardů v oblasti astronomických dat na internetu. Jak cituje její domovská stránka: „IVOA byla založena roku 2002 s posláním ulehčit mezinárodní součinnost a spolupráci nezbytnou k rozvoji a rozšíření nástrojů, systémů a organizačních struktur potřebných k umožnění čerpání z mezinárodních archivů astronomických dat jakožto integrovaná virtuální observatoř.“

34

IVOA pracuje na principu celkem devíti tzv. pracovních skupin, majících na starost oblasti, pro které je nutné standardy zavádět. Mezi tyto oblasti patří například aplikace, sémantika, přístup k datům, modelování dat a další. IVOA sdružuje ve svém projektu 16 zemí z celého světa, Česká republika není zatím jejím členem. Organizací sdružujících a distribuujících astronomická data nezbytná (mimo jiné) pro tvorbu hvězdných map existuje několik. Mezi nejvýznamnější patří The Strasbourg Astronomical Data Center (CDS) ve Francii, Centre for astronomical data (CAD) v Rusku nebo Astronomical Data Archives Center (ADAC) v Japonsku. Všechny tyto jsou zapojené do projektu IVOA.

5.2 Katalogy Standardním a základním zdrojem většiny astronomických dat jsou astronomické katalogy vesmírných objektů. Jedná se o rozsáhlé soubory dat v analogové i elektronické formě. Vzhledem k množství objektů v pozorovatelném vesmíru je nutné objekty třídit do skupin podle různých vlastností: například jas, vzdálenost od Země a podobně. Proto katalogy obsahují vždy pouze objekty o určitém rozsahu a typu. Neexistuje žádný katalog, který by obsahoval informace o všech objektech (i jenom hvězdách) ve vesmíru, které lidstvo stačilo popsat. Základním typem katalogů jsou hvězdné katalogy, které, analogicky, obsahují informace o hvězdách. První hvězdné katalogy vznikly už ve 4. století př.n.l. a do dnešní doby jich bylo vytvořeno nepřeberné množství. Nejvýznamnějším zůstává Bayerův katalog ze 17. století, jehož označení nejjasnějších hvězd v souhvězdích pomocí řeckých písmen se používá na mapách dodnes a je obsaženo ve většině jiných katalogů. Existují i jiné typy katalogů, jako například katalog NGC (New General Catalogue), který je nejznámějším katalogem nejrůznějších objektů v oblasti hlubokého vesmíru nebo známý Messierův katalog mlhavých objektů. Dále katalogy galaxií a jiných nehvězdných objektů, nebo katalogy různých měření (fotometrická, spektroskopická měření atd.). Naprostá většina elektronických katalogů a jiných astronomických dat je dostupná z webových stránek 24 organizací uvedených v podkapitole 5.1 Organizace. K dispozici jsou v několika formátech, z nichž nejpoužívanějším je formát FITS (Flexible Image Transport System). Jedná se o standardizovaný astronomický formát dat schválený a podporovaný NASA a IAU, který může obsahovat nejrůznější vědecká data včetně obrázků a klasických tabulek (http://fits.gsfc.nasa.gov/). Jiným Astronomical Data Centre, University of Maryland [http://adc.astro.umd.edu], The Strasbourg Astronomical Data Center (CDS) [http://cdsweb.u-strasbg.fr], Centre for Astronomical Data (CAD) [http://www.inasan.rssi.ru/eng/cad/index.html], Astronomical Data Archives Center (ADAC) [http://dbc.nao.ac.jp].

24

35

používaným formátem pro hvězdné katalogy je formát dBase, což je standardní formát pro tabulková data. Standardním obsahem astronomického katalogu jsou poziční data (deklinace, rektascenze, vzdálenost, paralaxa atd.), data o fyzických vlastnostech objektů (magnituda, spektrální typ atd.), jiná popisná data (pořadové číslo, označení podle určité klasifikace atd.), epochu, ke které se data vztahují, případně jiné informace v závislosti na typu a účelu katalogu.

5.3 Souřadnicové systémy a zobrazení 5.3.1 Souřadnicové systémy Existuje 5 hlavních souřadnicových systémů, ve kterých mohou být uvedeny pozice objektů na obloze. Jedná se o zeměpisný (ve hvězdné kartografii se nepoužívá), obzorníkový, rovníkový, ekliptikální a galaktický souřadnicový systém. Běžnou praxí je používat rovníkové souřadnice druhého typu, které jsou i standardem pro hvězdné katalogy. Základní rovina rovníkové souřadnicové soustavy je určena zemskou osou a prochází světovým rovníkem. Vlastní souřadnice se pak nazývají rektascenze a deklinace. Rektascenze je horizontální souřadnice nabývající hodnot od 0 do 24 hodin a měří se od jarního bodu. Deklinace je vertikální souřadnice nabývající hodnot od 0° do -90° nad jižní polokoulí a od 0° do +90° nad severní polokoulí. 5.3.2 Kartografická zobrazení Kartografická zobrazení používaná v klasické kartografii se mohou použít i v kartografii hvězdné, smysl zde ale samozřejmě postrádají zobrazení tvořená speciálně pro jednotlivé státy nebo jiná území. V zásadě ale platí, že je možné použít jakékoliv obecné kartografické zobrazení, záleží pouze na účelu mapy. Je potřeba mít ale na paměti, že pozice objektů se v astronomii a geografii liší jedním zásadním způsobem. Tím je doslova úhel pohledu, kterým se na dané objekty člověk dívá. Zatímco v geografii se člověk dívá na objekty seshora, respektive objekty leží na vnější části koule, nebo geoidu, v astronomii je tomu přesně naopak a objekty leží na vnitřní části pomyslné koule. Příslušným způsobem jsou tak zaznamenávány i jejich pozice. Při zobrazení astronomických objektů v GIS bude logicky jejich obraz zrcadlově převrácen. Je proto nutné zobrazení upravit tak, aby převrátilo výsledný obraz po vertikální ose 25 . Nejdůležitějším a nejčastěji používaným typem pro analogové mapy je zobrazení azimutální v pólové poloze. Tímto typem se zobrazují hvězdy 25 Pro účely pozorování oblohy teleskopem s lichým počtem zrcadel, je žádoucí mít mapu zrcadlově převrácenou, aby odpovídala obrazu v teleskopu. Takové tištěné mapy ale oficiálně nevychází, pouze některé AIS jsou schopny obraz převrátit a umožnit vytisknutí zrcadlově převrácené mapy pro potřebu konkrétního uživatele.

36

kolem severního nebo jižního pólu, a proto bývají součástí mapy celé hvězdné oblohy dva obrazy kulové sféry – jeden pro jižní polokouli a druhý pro severní polokouli, respektive oblohu. Azimutální zobrazení je voleno tak, aby bylo ekvidistantní v deklinaci, tj. aby byly všechny objekty ve směru k pólu od sebe vzdálené proporcionálně. Nevýhodou tohoto zobrazení je rychle rostoucí zkreslení v rektascenzi ve směru od pólů. Dalším používaným zobrazením je válcové zobrazení v rovníkové poloze. Opět je voleno tak, aby bylo ekvidistantní v deklinaci. Této projekce se používá pro zobrazení celé oblohy najednou, průběhu mléčné dráhy oblohou, ale hlavně hvězd v okolí roviny zemského rovníku. Příčná poloha tohoto zobrazení zaručuje jeho minimální zkreslení právě v okolí obrazu rovníku. Přesnější mapy celé oblohy se tedy kvůli eliminaci zkreslení skládají ze tří mapových polí: dvě kruhová pole azimutálního zobrazení pro oba póly a jedno obdélníkové pole válcového zobrazení pro oblast kolem roviny zemského rovníku. Pro zobrazení průběhu mléčné dráhy oblohou se také používá sinusoidálního zobrazení, kde kartografické póly odpovídají galaktickým pólům. Mléčná dráha je tedy napřímena a leží v oblasti galaktického rovníku. U elektronických map a AIS je pak ve většině případů použito takových algoritmů, které přepočítávají souřadnicovou síť a upravují zobrazení uvnitř koule v závislosti na aktuální poloze zobrazovaného území a úrovni přiblížení. 5.3.3 Měřítko Plošná vzdálenost se v astronomii vyjadřuje pomocí úhlových stupňů, prostorová vzdálenost pomocí astronomických jednotek, parseků a světelných let. Měřítko plošné vzdálenosti se uvádí jak u analogových tak u elektronických map a udává se v poměru úhlových stupňů k centimetrům na mapě; například 3° = 1cm. Prostorová vzdálenost se uvádí pouze u elektronických map a to pouze ve vztahu ke konkrétnímu objektu. Pro mapy hvězdné oblohy mají jako jednotky prostorové vzdálenosti význam pouze světelné roky; astronomická jednotka a parsek jsou pro mezihvězdné vzdálenosti příliš krátké.

5.4 Formát pozičních dat V současné době jsou poziční data objektů, tedy rektascenze a deklinace, uváděny ve formátech, které jsou pro tvorbu map v klasických mapovacích nástrojích nevhodné a je nutné je před dalším zpracováním přepočítat. Pozice objektu na obloze je dána hodnotou obloukové míry ve vertikálním (deklinace) a horizontálním (rektascenze) směru. Ačkoliv se 37

dají obě hodnoty vyjádřit stejnými jednotkami, používá deklinace stupně, minuty a vteřiny, zatímco rektascenze hodiny, minuty a sekundy. Hodnota deklinace může tedy být zapsána například takto: -36°23”15’, zatímco hodnota rektascenze může mít tvar například 21h15”45’. Na první pohled je patrné, že zápis v takto rozdílných jednotkách je pro klasické mapovací nástroje bez dalších úprav velice těžko zpracovatelný. Nejschůdnějším formátem pro klasické mapovací GIS je reálné číslo. Tomu odpovídá mimo jiné decimální stupeň, tedy číslo ve tvaru například 31,548. V případě tvorby mapy v GIS je tedy třeba do tohoto tvaru převést oba typy dat: deklinaci a rektascenzi. Samotný převod není nijak zvlášť složitý, nicméně vzhledem k nutnosti převodu obrovského množství dat je už za potřebí použít jiných nástrojů, jako jsou například tabulkové procesory OpenOffice Calc nebo Microsoft Excel. Hodnoty se navíc musí ještě před vlastním převodem speciálně upravit. Tedy, ačkoliv je rozdílný formát dat deklinace a rektascenze zaběhnutým standardem, pro účely tvorby kartografických výstupů by stálo za zvážení jejich sjednocení alespoň do stejných jednotek.

5.5 Epocha Ačkoliv se hvězdná obloha - podobně jako zemský povrch - jeví jako statický celek, probíhají na ní každou vteřinou pohyby, které pomalu mění polohu jednotlivých objektů, a tedy celkový vzhled hvězdné oblohy. Tento pohyb je u většiny objektů pozorovatelných ze Země nebo jejího okolí stejnosměrný, což je v důsledku pohybu naší Galaxie jakožto celku a samozřejmě i toho, že velké množství objektů, které jsme schopni pozorovat, je právě součástí Galaxie. To ale nemění nic na tom, že se všechny objekty pohybují různou rychlostí a že existuje obrovské množství jiných objektů, které se pohybují zcela jinými směry. Z tohoto důvodu je nutné ke každému objektu znát časový okamžik, ke kterému se jeho zaměřená poloha (deklinace, rektascenze a vzdálenost) vztahuje. Za tímto účelem byl zaveden standard užívání časových epoch, respektive roků, pro které byly vypočítány polohy veškerých objektů obsažených v katalozích. Jedná se tedy o určitý typ metadat, poskytující informace o době, ve které byla data pořízena. Při tvorbě mapy hvězdné oblohy tak lze bezpečně použít data, která jsou časově kompatibilní s daty ostatních objektů. Při jakémkoliv kartografickém výstupu z AIS by měl být zřetelný okamžik, ke kterému se mapa vztahuje. Zvláště pro analogové mapy a samotná data v katalozích je epocha zcela nezbytný standard. Zápis současné epochy má podobu J2000.0, kde J znamená Juliánský rok a 2000.0 označuje 1. ledna 2000.

38

5.6 Grafická standardizace 5.6.1 Barvy Pro elektronické mapy hvězdné oblohy je vhodné přizpůsobit jejich převládající barvu pozadí, tj. barvu mezihvězdného prostoru, barvě blízké skutečnému obrazu. Jedná se tedy o odstín ležící mezi černou a temně modrou. Jakýkoliv jiný odstín působí nerealisticky a nepřirozeně, vizuálně zbytečně přitahuje pozornost ačkoliv jeho prostor neobsahuje žádnou informaci, snižuje kontrast celkového obrazu, komplikuje zobrazení ostatních prvků na mapě a především dráždí lidské oko, což platí na obrazovce dvojnásob. Ze stejných důvodů je nevhodné už i použití tmavě modré, která je ve srovnání s temnými odstíny stále velice světlá. Existují speciální případy, které kladou zvýšený požadavek na kontrast obrazu, kde se používá inverzní konfigurace, tj. bílé pozadí a černé prvky. To je ale spíše případ detailních fotografií a rastrových podkladů pro AIS než případ klasických map. Stejně tak některé aplikace dovolují vytisknout danou mapu v inverzní konfiguraci za účelem úspory inkoustu. Speciální barevnou konfigurací u elektronických map je tzv. noční režim. Ten se používá v případě pozorování skutečné oblohy za doprovodu mapy. Při přepnutí do nočního režimu získá pozadí černou barvu a prvky mapy, stejně jako veškeré ostatní světlé a zářící prvky v celém okně, získají barvu v odstínech červené až tmavě červené. Tmavě červená nedráždí lidské oko tolik, jako některé jiné barvy a zároveň zachovává dostatečný kontrast s černým pozadím. U analogových map je důležitý účel mapy pro volbu barevné konfigurace. Podobné barvy jako elektronické mapy, tedy tmavé pozadí a světlé objekty, používají mapy a planisféry určené pro noční pozorování. Důvodem je zde opět snaha snížit velikost a intenzitu světlých ploch na možné minimum a zaručit tak co nejmenší podráždění oka při pohledu na mapu. Přesně naopak je tomu u atlasů nebo nástěnných map. Tyto nepotřebují brát ohled na podráždění oka, protože nejsou určeny pro použití v terénu. Naopak zohledňují spotřebu inkoustu při jejich produkci, fakt, že se černé pozadí může lesknout při nasvícení umělým světlem, nebo případnou potřebu vepisování poznámek do takovýchto map. U jednotlivých hvězd se na mapách barevně odlišuje jejich spektrální typ, zjednodušeně řečeno jejich skutečná barva, která závisí na povrchové teplotě hvězdy. Existují různé spektrální klasifikace hvězd (například Morgan-Keenanova, Yerkesova nebo Harvardská klasifikace) a každá rozděluje hvězdy do několika hlavních tříd a podtříd. Morgan-Keenanova klasifikace rozděluje hvězdy do 7 hlavních tříd (O, B, A, F, G, K a M), které je třeba nějakým způsobem barevně odlišit. Jsou vhodné dva způsoby barevné interpretace a závisí tak spíše na typu mapy. První způsob je použití barev odpovídajících přibližně reálné barvě daného typu hvězdy tak, jak jí vnímá lidské oko, tedy plynulý přechod od modré, přes bílou a žlutou k červené. Tento způsob je přirozenější a obsahuje

39

přibližně reálnou informaci o barvě hvězdy. Na druhou stranu, malý rozsah spektra na malé ploše symbolu hvězdy znemožňuje lidskému oku spolehlivě rozpoznat podtřídy a je tedy nutné tyto informace doplnit písemnými údaji. Tento způsob je tedy více vhodný pro elektronické aplikace, kde je možné zobrazit informace o určitém objektu na požádání.

Obr. 10: Část barevného spektra, přibližně odpovídající reálným barvám hvězd, přiřazená jednotlivým spektrálním typům hvězd podle Morgan-Keenanovy klasifikace.

Druhý způsob používá širší (i celé) spektrum barev a dovoluje tak bezpečně rozpoznat nejen hlavní třídy ale případně i jednotlivé podtřídy prostřednictvím odstínů určité barvy. Tento způsob je vhodný spíše pro tištěné mapy, u kterých by nebylo možné podtřídy odlišit bez vepisování dalších informací přímo do mapy a zároveň u takových map, které kladou důraz hlavně na hvězdy než na jiné objekty na obloze.

Obr. 11: Ukázka širokého spektra barev přiřazeného k jednotlivým spektrálním typům hvězd podle Morgan-Keenanovy klasifikace.

Použití barev pro symboly jiných objektů než hvězd není nijak specifikováno a často je stačí odlišit pouze různými symboly. V případě nutnosti použití barvy pro rozlišení typů určitého objektu (například různé typy mlhovin), záleží na autorovi mapy jaké zvolí barvy, aby se symboly nestaly zaměnitelnými s jinými prvky na mapě. Zobrazení Mléčné dráhy by mělo být v případě tmavého pozadí provedeno světlejšími odstíny té samé barvy. Jiné barvy by mělo být použito pouze tehdy, pokud je barva pozadí bílá. V takovém případě je vhodné použít inverzně odstupňované světlé odstíny takové barvy, která nebude splývat s jinými barvami na mapě (například barvami spektrálně odlišených hvězd). Většinou je vhodné použití velmi světlých odstínů šedi. Vzhledem k malým rozměrům zobrazovaných prvků na mapě hvězdné oblohy je žádoucí volit kontrastní barvy. Ale stejně jako v kartografii obecně, i zde platí, že použití plně sytých barev je opticky nevhodné.

40

5.6.2 Symboly Samotné tvorby map se samozřejmě dotýká i standardizace grafických značek, respektive použitých symbolů v mapě. Ačkoliv neexistuje žádné striktně vymezené pravidlo definující tvar mapových symbolů pro hvězdnou oblohu, symboly pro většinu objektů v jednotlivých mapách se výrazně podobají a lze tedy hovořit o jakémsi nepsaném standardu nebo konvenci. Následuje seznam základních objektů s popisem jejich symbolů, které jsou zobrazované v širokém spektru hvězdných map. K porovnání jsou uvedeny symboly z následujících map: a) aplikace CyberSky (verze 4.0.4, autor Stephen Michael Schimpf, 2008, www.cybersky.com), b) aplikace Sky Atlas (verze zdarma, autor Piotr Bednarczuk, 2008, www.skyatlas.eu), c) mapa The Evening Sky Map (tvořena pro severní zeměpisnou šířku 40°, platná pro říjen 2008, autor Kym Thalassoudis, 2008, formát PDF, aktualizované verze dostupné na serveru http://skymaps.com/downloads.html), d) mapa The Evening Sky, Orion Telescopes & Binoculars (tvořena pro severní zeměpisnou šířku 40°, platná pro duben 2008, autor Wil Tirion, 2008, formát PDF, www.telescope.com, v současné době nedostupná), e) ilustrační mapy v kapesním průvodci po obloze Night Sky (autor map Wil Tirion, 2004), f) velkoformátová Mapa oblohy 2000.0 (kolektiv autorů, 1998), g) atlas Uranometria 2000.0 (autoři Wil Tirion, Barry Rappaport, Will Remaklus, 2001). Hvězda Drtivá většina map používá symbol plného kruhu, respektive disku. Je to nejpřirozenější tvar pro zobrazení hvězdy, protože odpovídá reálnému tvaru objektu a jedná se o nejjednodušší symbol, který maximalizuje přehlednost mapy. Chybné je použití symbolu hvězdy (v grafickém slova smyslu), který se jeví jako vizuálně přitažlivý, ve skutečnosti ale dělá mapu velice nepřehlednou a prakticky znemožňuje rozpoznatelnost rozdílných velikostí. U disku je tato vlastnost jednoznačná. Jak už bylo nastíněno, disk může mít různou velikost v závislosti na magnitudě hvězdy, a také různou barvu v závislosti na spektrálním typu hvězdy. Symbol by měl by být ohraničen tenkým lemem, ať už v barvě pozadí nebo jiné, kterým se graficky oddělí jednotlivé hvězdy v případě, že se na mapě překrývají.

41

Obr. 12: Ukázka mapových symbolů pro objekt hvězda. Zde srovnávací velikost 1 mag. a: CyberSky, b: Sky Atlas, c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Proměnná hvězda Symbol pro tento objekt by měl logicky vycházet ze symbolu hvězdy, jelikož se jedná o speciální případ hvězdy. Proměnnost tohoto objektu vychází z kolísání jeho magnitudy, což se dá přehledně znázornit jednoduchým symbolem. Zřetelně je to vidět na příkladu (g), tedy symbolech použitých v atlase Uranometria 2000.0, kdy je možné přímo ze symbolů logicky odvodit poměr proměnnosti (tedy vlevo nejmenší proměnnost, vpravo největší). Jiný systém volí autoři Mapy oblohy 2000.0 (f), kteří pouze doplňují symbol hvězdy popiskem. Tento systém nemusí být vždy lepší alternativou vzhledem ke zvyšujícímu se grafickému zaplnění mapy a horší odlišitelnosti těchto objektů od „klasických“ hvězd. Elektronické aplikace v mnoha případech nerozlišují tento symbol proto, že jsou schopny případnou informaci o proměnnosti hvězdy zobrazit spolu s jinými informacemi po, například, kliknutí myší na daný objekt.

Obr. 13: Ukázka mapových symbolů pro objekt proměnná hvězda. a: CyberSky (nemá symbol), b: Sky Atlas (nemá symbol), c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Dvojhvězda (a vícenásobná hvězda) Symbol by měl v tomto případě opět vycházet z původního symbolu hvězdy. Ve většině případů se používá stejného symbolu jako u hvězdy, který je navíc přes střed horizontálně přeškrtnutý. Prvek horizontální čáry vychází pravděpodobně z kmitavého pohybu hvězdy způsobeném gravitací jiné, fyzicky blízké hvězdy. Protože se jedná o fyzicky blízké hvězdy, je nevhodné zvolit za jejich symbol kombinaci dvou disků, jak by se dalo podle názvu předpokládat. Takové řešení by totiž spíše evokovalo přítomnost dvou opticky blízkých hvězd (fyzicky zcela nesouvislých), navíc by mohl být symbol zbytečně široký.

42

Nerozlišování dvojhvězd symbolem v některých elektronických mapách má stejný důvod jako u proměnných hvězd (viz výše).

Obr. 14: Ukázka mapových symbolů pro objekt dvoj- a vícenásobná hvězda. a: CyberSky (nemá symbol), b: Sky Atlas (nemá symbol), c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Kulová hvězdokupa Z názvu i reálného tvaru tohoto objektu logicky vyplývá, že by měl mít symbol kulatý tvar. Toho se také drží nejen všechny uvedené mapy, ale i naprostá většina ostatních map. Stejně tak se mapy drží použitého prvku kříže v tomto symbolu. Ten vychází nejspíše ze snadno identifikovatelného středu a celkově symetrického tvaru kulových hvězdokup. Kříž je jasně ohraničen nepřerušovaným kruhem, což symbolizuje víceméně zřetelné a symetrické hranice objektu.

Obr. 15: Ukázka mapových symbolů pro objekt kulová hvězdokupa. a: CyberSky, b: Sky Atlas, c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Otevřená hvězdokupa Symbol vychází z předešlé symboliky pro kulovou hvězdokupu. Není zde obsažen žádný kříž, protože tento objekt často nemá zřetelný střed. Přerušovaná čára okraje naznačuje nepravidelné hranice. Graficky zajímavou alternativou je symbol z aplikace Sky Atlas (b), který je sestaven z malého neúplného kruhu uzamknutém ve větším neúplném kruhu. Svou kompozicí více připomíná bodový symbol, zatímco většina ostatních symbolů připomíná spíše linii, která má náhodou kulatý tvar.

43

Obr. 16: Ukázka mapových symbolů pro objekt otevřená hvězdokupa. a: CyberSky, b: Sky Atlas, c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Difúzní mlhovina Mlhoviny obecně (kromě planetárních mlhovin) mohou nabývat takových rozměrů, které již není možné zaznamenat bodovým symbolem. Proto mapy s dostatečně velkým měřítkem znázorňují difúzní mlhovinu bodovým i liniovým symbolem. Konvenční použití tvaru čtverce pro bodový symbol evokuje nepravidelný tvar tohoto objektu (samozřejmě pokud pomineme fakt, že čtverec jako takový pravidelný je, ale přijmeme jiný fakt, že žádný známý objekt ve vesmíru nemá hranatý tvar. Proto objekt, který není pravidelně kulatý, má vlastně nepravidelný tvar). Plná čára zde znázorňuje jasně vymezitelné hranice, narozdíl od temné mlhoviny, která ve skutečnosti není vidět a znázorňuje se přerušovanou čarou (viz. Obr. 20.)

Obr. 17: Ukázka mapových symbolů pro objekt difúzní mlhovina. a: CyberSky, b: Sky Atlas, c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Planetární mlhovina Na rozdíl od difúzních mlhovin dosahují podstatně menších rozměrů, proto je použito výhradně bodového symbolu. Symbol evokuje určité vyzařování, což odráží fakt, že planetární mlhoviny vznikají vyvržením materiálu z hvězdy, která se nachází v jejich centru. Nicméně, podle mého názoru by se tento symbol hodil spíše pro zdroj záření. Sky Atlas (b) v tomto případě používá chybně konvenčního symbolu pro proměnnou hvězdu.

44

Obr. 18: Ukázka mapových symbolů pro objekt planetární mlhovina. a: CyberSky, b: Sky Atlas, c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Galaxie Eliptický tvar symbolu vychází jednoznačně ze skutečného obrazu většiny galaxií. Existují různé tvary a typy galaxií, ty ale není třeba na mapě hvězdné oblohy nijak rozlišovat. Vzhledem k jednoduchosti symbolu je vhodné jej barevně odlišit, aby nedocházelo k záměně s jinými objekty. Ve většině případů se pro odlišení používá červená barva.

Obr. 19: Ukázka mapových symbolů pro objekt galaxie. a: CyberSky, b: Sky Atlas, c: The Evening Sky Map, d: The Evening Sky, e: Night Sky, f: Mapa oblohy 2000.0, g: Uranometria 2000.0.

Mezi další prvky zobrazované na mapách hvězdné oblohy patří například zdroje záření nebo jiné typy mlhovin. Následující obrázek zobrazuje všechny další typy objektů uvedené v legendě atlasu Uranometria 2000.0, který v oblasti mapových symbolů představuje určitý standardu, jakožto jedno z nejvýznamnějších děl hvězdné kartografie současnosti.

Obr. 20: Ukázka mapových symbolů pro některé objekty jak je zobrazuje legenda atlasu Uranometria 2000.0. Relativní velikost symbolů je stejná jako u symbolů (g) v Obr. 12 Obr. 19.

45

6 NÁVRH KONCEPCE ANALOGOVÉ ASTRONOMICKÉ MAPY S VYUŽITÍM GIS 6.1 Vlastní návrh Autor se rozhodl pro vytvoření koncepce univerzální skládané kapesní mapy pro pozorování noční oblohy. Typ skládané mapy pro noční pozorování je totiž ve hvězdné kartografii unikátní; autorovi se podařilo podobnou mapu objevit pouze jednu, o níž její autoři navíc prohlašují, že je první svého druhu na světě (Orion DeepMap 600 Folding Star Chart, Tirion). Koncepce vychází z praktického využití takové mapy při pozorování noční oblohy. Autor tedy zvolil specifický způsob skládání mapy, který má za úkol maximalizovat její funkčnost. Dále byl navržen odpovídající rozměr celého dokumentu a takové barevné schéma, ve kterém převládají tmavé barvy. Koncepce mapy obsahuje tři mapová pole: pro severní, jižní a rovníkovou oblohu. Mapa tedy může být v této podobě použitelná pro orientační pozorování kdekoliv na Zemi. Mapa má logicky dvě strany, které označíme A a B. Strana A obsahuje dvě kruhová mapová pole severní a jižní oblohy, legendu a prostor pro další informace. Strana B obsahuje obdélníkové mapové pole ekvatoriální oblohy, titulní stranu mapy a taktéž prostor pro textové či obrazové informace. Mapová pole obsahují hvězdy, které byly vybrány z astronomického katalogu na základě určených kritérií. Kritériem pro výběr hvězd do mapy je hranice jejich magnitudy, která byla stanovena na hodnotu 5 mag. Mnoho hvězd slabších než 4 mag jsou totiž stále součástí základních obrazů souhvězdí, a proto musí být zahrnuty do výběru. Naproti tomu již zobrazení slabších hvězd než 5 mag činí v tomto měřítku mapu přeplněnou a nepřehlednou. Jako dalšího prvku obsaženého v mapových polích je použito obrazu Mléčné dráhy, který je důležitým orientačním prvkem na mapě hvězdné oblohy. Celkový návrh koncepce této mapy odráží název práce a autor se tedy zaměřuje na možnost využití geoinformatiky při tvorbě takové mapy. Výsledkem je koncepce, podle které by mohla být mapa zpracována, nikoliv hotová mapa.

6.2 Popis tvorby K vytvoření koncepce mapy bylo použito tabulkového editoru OpenOffice Calc (verze 3.0) pro prvotní zpracování a setřídění surových dat v alfanumerické podobě, dále geografického informačního systému ESRI ArcMap (verze 9.2) pro převod vytříděných dat na objekty, vektorizaci obrazu Mléčné dráhy a kartografickou úpravu dat. V poslední řadě bylo 46

využito grafického editoru Adobe Illustrator (verze CS3) pro základní grafickou úpravu projektu. Vlastní popis tvorby je rozdělen do tří hlavních bloků podle použitého software, ve kterém se koncepce zpracovávala a je uspořádán chronologicky. Pro tuto koncepci byla použita poziční a jiná data hvězd z Bright Star Catalogue – základního a nejpoužívanějšího astronomického katalogu současnosti. Katalog obsahuje celkem 9110 hvězd do magnitudy 6,5, což odpovídá jejich viditelnosti lidským okem. Katalog byl stažen po částech 26 ze serveru www.alcyclone.de. 6.2.1 OpenOffice Calc Jednotlivé části katalogu byly překopírovány přímo z webového prohlížeče do OpenOffice Calc, kde byly kladeny pod sebe na jeden list. Výsledný dokument tedy obsahoval přes 9100 řádků z nichž každý popisoval jinou hvězdu a 18 sloupců obsahujících různá astronomická a astrofyzikální data. Bylo nutné přistoupit k redukci obsažených dat, a to jednak z důvodu zbytečnosti některých dat vzhledem k účelu mapy ale i z důvodu celkového objemu dat, který činil soubor veliký, pomalý a těžko zpracovatelný. Nejdřív byly odstraněny nepotřebné sloupce až se jejich počet snížil na osm. Byly ponechány sloupce s informacemi o jménu hvězdy, jejím označení v katalozích Bayera a Flamsteeda, hodnota magnitudy, hodnota rektascenze a deklinace pro epochu 2000.0, jméno souhvězdí, do kterého hvězda patří a zkratka daného souhvězdí. Tento krok odstranil obrovské množství dat, což se pozitivně projevilo na rychlosti, se kterou bylo možné se souborem pracovat. Nyní bylo možné přistoupit k odstranění nejslabších hvězd. Hvězdy byly vzestupně seřazeny podle hodnoty jejich magnitudy a byla stanovena hranice 5 mag pro jejich vyřazení. Hvězdy s větší hodnotou než 5 mag byly tedy ze seznamu odstraněny. Výjimku tvoří 18 pojmenovaných hvězd, které byly v seznamu ponechány z důvodu jejich možné důležitosti pro obrazy souhvězdí. Tento krok zredukoval počet hvězd na 1645 a se souborem již bylo možné bez problémů manipulovat. Jak již bylo zmíněno výše, poziční data rektascenze a deklinace jsou k dispozici v jednotkách, které nejsou, alespoň s programem ESRI ArcGIS, plně kompatibilní. V této fázi bylo tedy třeba převést hodnoty rektascenze uvedené ve formátu hodin, minut a sekund (př.: 0h 8m 23.3s) a hodnoty deklinace uvedené ve formátu stupňů, minut a vteřin (př.: +29° 5' 26") na jednotný formát decimálních stupňů. Vzhledem k faktu, že byly tři různé jednotky obsaženy v jedné buňce, bylo zapotřebí je nejdříve rozřadit do vlastních buněk, aby s nimi bylo možné provádět matematické operace odděleně. Za tímto účelem je v OpenOffice Calc nabídka Text do sloupců, 26

Data o hvězdách z oblasti jednoho souhvězdí odpovídají jedné části.

47

ve které je možné tuto operaci provést podle určitých kritérií. V sekci Volby oddělovače bylo v tomto případě nutné zvolit možnost Odděleno pomocí a zatrhnout alternativy Sloučit oddělovače, Mezera a Jiný. Alternativa Jiný se v případě rektascenze doplnila znaky h, m a s, v případě deklinace znaky °, ' a ". V závislosti na pozici těchto znaků v rámci buňky, rozdělil OpenOffice Calc data do separovaných buněk a tyto znaky zároveň odstranil. Z původních dvou sloupců obsahujících čísla a znaky bylo tedy vytvořeno sloupců šest, obsahujících pouze čísla.

Obr. 21: Část nabídky Text do sloupců v tabulkovém editoru OpenOffice Calc. V tomto případě zadané parametry pro úpravu sloupce obsahujícího hodnoty rektascenze.

Tato úprava pozičních dat umožnila jejich následný přepočet na decimální stupně. K tomu bylo použito základních vztahů; pokud u rektascenze nahradíme hodnoty hodin písmenem A, minut písmenem B a sekund C, přepočítáme rektascenzi z daných hodnot na decimální stupně pomocí vztahu: B C (A + + 2 ) × 15 60 60 U deklinace bude, po nahrazení hodnot stupňů písmenem D, minut písmenem E a vteřin písmenem F, vypadat vztah následovně: D+

E F + 2 60 60

Dále bylo zapotřebí opět odstranit přebytečné sloupce, tentokrát zmiňovaných 6 sloupců obsahujících hodnoty A až F. Protože ale tyto sloupce představovaly zdrojovou oblast dat pro výsledné dva sloupce s hodnotami rektascenze a deklinace v decimálních stupních, bylo nutné hodnoty v decimálních stupních nejdříve zbavit jejich závislosti na zdrojové oblasti. Toho bylo dosaženo zkopírováním dat a opětovným vložením pomocí funkce Vložit jinak. V kartě této funkce byla v sekci Výběr zatrhnuta alternativa Čísla, což zaručilo vložení pouze číselných hodnot, nikoliv vzorců s odkazy na zdrojovou oblast. Poté mohly být nepotřebné sloupce odstraněny. V závislosti na podkapitole 5.3 Souřadnicové systémy a zobrazení, bylo tedy nyní potřeba upravit poziční data tak, aby se výsledný obraz zrcadlově převrátil po vertikální ose. Toho bylo jednoduše dosaženo vynásobením hodnot rektascenze hodnotou (-1).

48

V této fázi již bylo možné data připravit pro finální export do souboru dBase (soubor s příponou .dbf), který je zpracovatelný programem ESRI ArcGIS. V první řadě byly překontrolovány a upraveny hlavičky sloupců a byla smazána přebytečná data v celém pracovním sešitě. Poté bylo celému sešitu nastaveno výchozí formátování a byla označena jedna buňka obsahující data (bez těchto kroků nelze soubor uložit jako dBase). Příkazem Uložit jako byla výsledná tabulka s daty uložena do souboru dBase. Tab. 1: Část dat upraveného Bright Star Catalogue ve finální, úmyslně neformátované podobě připravené pro export (zde data pro 15 nejjasnějších hvězd oblohy). mag -1.46 -0.72 -0.04 -0.01 0.03 0.08 0.12 0.38 0.46 0.5 0.61 0.77 0.85 0.96 0.98

proper name Sirius Canopus Arcturus Rigil Kentaurus Vega Capella Rigel Procyon Achernar Betelgeuse Agena Altair Aldebaran Antares Spica

Bayer a a a a1 a a b a a a b a a a a

Flamsteed constellation const 9 Canis Major CMa Carina Car 16 Bootes Boo Centaurus Cen 3 Lyra Lyr 13 Auriga Aur 19 Orion Ori 10 Canis Minor CMi Eridanus Eri 58 Orion Ori Centaurus Cen 53 Aquila Aql 87 Taurus Tau 21 Scorpius Sco 67 Virgo Vir

RA J2000 DEC J2000 101.28708 -15.283889 95.987917 -51.304167 213.91542 19.1825 219.89958 -59.164722 279.23458 38.783611 79.1725 45.998056 78.634583 -7.7983333 114.82542 5.225 24.42875 -56.763333 88.792917 7.4069444 210.95583 -59.626944 297.69583 8.8683333 68.98 16.509167 247.35167 -25.568056 201.29833 -10.838611

6.2.2 ESRI ArcMap V této fázi je třeba pracovat se třemi oddělenými projekty z důvodu rozdílných projekcí každého z nich: jeden je pro obraz severní oblohy, druhý pro obraz jižní oblohy a třetí pro obraz oblohy kolem roviny zemského rovníku. Hned v první řadě je třeba nastavit každému projektu správné zobrazení, tedy pro severní oblohu kuželové ekvidistantí v poloze pro severní pól (North_Pole_Azimuthal_Equidistant.prj), pro jižní oblohu kuželové ekvidistantní v poloze pro jižní pól (South_Pole_Azimuthal_Equidistant.prj) a pro rovníkovou oblast oblohy nastavíme zobrazení válcové ekvidistantní v rovníkové poloze (World_Equidistant_Cylindrical.prj). Pro přehlednější strukturu byl každý projekt uložen zvlášť do své vlastní složky. Data uložená v souboru dBase byla načtena do ESRI ArcMap pomocí příkazu Add Data 27 a hodnotám pozičních dat byla přiřazena příslušnost k ose pomocí nabídky Display XY Data dostupné z kontextového menu tohoto souboru. Hodnoty rektascenze přiřadíme horizontální ose x a Po uložení souboru dBase je nutné projekt v OpenOffice Calc zavřít. V opačném případě nebude možné soubor importovat do ESRI ArcMap.

27

49

hodnoty deklinace vertikální ose y. Souřadnicový systém byl zvolen Transit precise ephemeris.prj, který je určen právě pro astronomické účely a je založen na sféroidu. Pro tento účel je ale možné použít v podstatě jakýkoliv jiný systém založený i na elipsoidu, protože rozdíly jsou v takto malém měřítku nepatrné, viz Obr. 22.

Obr. 22: Porovnání odchylek pozic u některých hvězd při použití souřadnicového systému Transit precise ephemeris (červeně) a WGS 1984 (černě).

Po zobrazení objektů generovaných souborem dBase, byly všechny objekty vybrány a exportovány jako nový soubor shapefile (stars.shp). Z důvodu větší přehlednosti byl tento soubor nakopírován do tří složek připravených projektů a nahrán do každého projektu. Tento soubor shapefile tedy obsahuje vybrané hvězdy celé oblohy. Pro další práci v jednotlivých projektech bylo třeba hvězdy zredukovat pouze na ty, které se týkají dané oblasti konkrétního projektu. Bylo tedy potřeba zvolit určitou hranici v hodnotě vertikální souřadnice. Pro projekt severní polokoule byla zvolena hranice +10°, tedy všechny hvězdy s touto a nižší hodnotou deklinace (a tedy s polohou více na jih) byly určeny jako irelevantní k projektu severní polokoule. Analogicky pro projekt jižní oblohy byla zvolena hranice -10° a za irelevantní určeny hvězdy s touto a vyšší hodnotou deklinace. Pro projekt rovníkové oblasti platí hranice pro irelevantní hvězdy od -30° včetně níže a od +30° včetně výše. Hranice u projektů polokoulí je volena tak, aby nevynechávala zbytečně velkou část viditelných hvězd a zároveň zredukovala zkreslení na okraji mapového pole, které rychle roste směrem od středu a projevuje se na kružnicích rektascenze. Zvolená hodnota hranice u projektu rovníkové oblasti zase zaručuje bezpečný překryv mapového pole s mapovými poli projektů polokoulí a zkreslení je na okrajích v rámci zvolených hodnot v relativně nízké. Mimo jiné, tyto hranice odráží stav Mapy oblohy 2000.0, 1. vyd., 1998. Separování relevantních a irelevantních hvězd bylo provedeno pomocí nástroje Select By Attributes. V okně tohoto nástroje byla jako atribut pro výběr zvolena deklinace (v konkrétním případě souboru stars.shp jsou hodnoty deklinace označeny hlavičkou DEC_J2000), poté příslušné kritérium a nakonec uvedena hodnota hranice. Pro projekt severní oblohy byl tedy zápis funkce pro výběr relevantních hvězd následující: 50

"DEC_J2000" > 10 pro projekt jižní oblohy potom: "DEC_J2000" < -10 a pro projekt oblasti roviny zemského rovníku: "DEC_J2000" > -30 AND "DEC_J2000" < 30 Aplikací zadaných kritérií byly vybrány příslušné hvězdy, které byly poté exportovány do nového souboru shapefile. Ten byl příslušně označen (stars_north.shp, stars_south.shp a stars_equator.shp) a přidán do projektu.

Obr. 23: Nabídka nástroje Select By Attributes a vybrané hvězdy pro projekt jižní oblohy (označené azurovou barvou).

Nyní bylo možné přistoupit k vlastní klasifikaci hvězd podle určitého kritéria. Tímto kritériem je především magnituda, případně i spektrální typ. Zde byla jako kritérium zvolena pouze magnituda 28 . ESRI ArcMap umožňuje klasifikaci symbolů v závislosti na zadaných hodnotách. Tuto klasifikaci je možné provést prostřednictvím funkce Graduated Symbols 29 . V nabídce Value se zvolí jako kritérium hodnota magnitudy (v tomto případě označena hlavičkou MAG_) a v nabídce Classes se vybere počet kategorií. Vzhledem k tomu, že byly pro mapu vybrány hvězdy do magnitudy 5 a pojmenované hvězdy přesahující tuto hranici, je v tomto konkrétním případě vhodné rozdělit symboly do šesti kategorií, kdy první 28 Postup při klasifikování podle spektrálního typu by byl stejný jako u magnitudy, pouze s tím rozdílem, že by se u spektrálního typu nerozlišovala velikost, ale barva symbolu. 29 Cesta k této funkci: Layer properties – Symbology – Quantities – Graduated Symbols.

51

kategorie obsahuje hvězdy o magnitudě 1 a jasnější, druhá kategorie hvězdy od 1,01 mag do 2 mag a tak dále až poslední, šestá, kategorie obsahuje hvězdy slabší než 5 mag. Toto rozdělení se provede ručně pomocí úpravy zlomových hodnot (Break Values) v nabídce Classify na požadované hodnoty. Nicméně bylo přistoupeno k jinému řešení jak rozdělit hvězdy do kategorií. Výše zmíněný postup klasifikuje hvězdy v rámci jedné vrstvy. Při pozdějším exportu projektu do souboru zpracovatelném grafickým programem se tedy všechny kategorie roztříděných hvězd exportují jako jedna společná vrstva. Tím se znemožní úprava jednotlivých kategorií jako celku, v případě, že bude nutné nějaké úpravy provádět. ESRI ArcMap je sice schopný provádět grafické operace se symboly, které tak mohou být upraveny téměř do finální podoby už zde, je ale výhodné nechat si prostor pro případnou úpravu symbolů i v grafickém programu. Zvolený postup tedy vychází z rozdělení jednotlivých kategorií do oddělených souborů shapefile, a tedy vrstev. Toho bylo dosaženo opět použitím nástroje Select By Attributes, kdy byla jako atribut zvolena magnituda (MAG_). Tentokrát se už ale vybíralo pouze z hvězd relevantních pro daný projekt (tedy ze souborů stars_north.shp, stars_south.shp a stars_equator.shp). Funkce pro výběr byla zapsána pro první kategorii v následujícím tvaru: "MAG_" <= 1 pro kategorie 2 až 5 potom: "MAG_" "MAG_" "MAG_" "MAG_"

> > > >

1 2 3 4

AND AND AND AND

"MAG_" "MAG_" "MAG_" "MAG_"

<= <= <= <=

2 3 4 5

a pro poslední kategorii: "MAG_" > 5 Vybrané hvězdy byly exportovány do nového souboru shapefile, příslušně označeny (E1.shp až E6.shp, N1.shp až N6.shp a S1.shp až S6.shp) a přidány do projektu. Tento postup byl proveden v každém projektu zvlášť. Poté byl změněn grafický vzhled symbolů na jednoduché plné černé disky a jejich velikost na největší pro kategorii 1 a nejmenší pro kategorii 6. Hvězdy byly v této fázi připraveny pro export a zpracování v grafickém programu.

52

Obr. 24: Ilustrace rozdílu mezi dvěma možnými způsoby klasifikace symbolů pomocí ESRI ArcMap. Vlevo použití automatického nástroje na klasifikaci Classify (typ Graduated Symbols), který klasifikuje v rámci jedné vrstvy. Vpravo klasifikace rozdělením do zvláštních vrstev.

Součástí map hvězdné oblohy je v mnoha případech více či méně přesný obraz Mléčné dráhy. Původním záměrem bylo získat přesná data a s jejich pomocí vytvořit co nejpřesnější obraz. Nicméně se ukázalo, že taková data je nesmírně obtížné sehnat a poté i zpracovat. Bylo tedy výzvou pokusit se využít metod a funkcí GIS k vytvoření obrazu Mléčné dráhy, která by i tak vycházela by z relativně přesných astronomických dat. Tohoto úkolu bylo nakonec dosaženo díky georeferencování a vektorizaci rastrové mapy zobrazující dvě úrovně Mléčné dráhy v galaktické perspektivě upravené R. S. Fritziusem, 2001. Mapa ve formátu GIF byla nejdříve upravena v grafickém editoru tak, aby vyhovovala požadavkům pro její pozdější georeferencování. Bylo jí třeba jednak nastavit, aby byly hranice obrázku dostatečně daleko od krajních hvězd souboru stars.shp a po transformaci tak stále přesahovaly oblast souboru stars.shp. Mapa byla tedy použita dvakrát vedle sebe a bezešvě spojena do jednoho celku. Dále bylo třeba barevně zvýraznit některé hvězdy rozprostírající se hlavně podél Mléčné dráhy ale i po celé mapě. Vybraných hvězd bylo využito jako referenčních bodů pro pozdější georeferencování rastru a jejich zvýraznění na v mapě pak pouze pro lepší orientaci. Výsledný obrázek byl poté uložen jako milky_way.gif a importován do nového projektu. Do tohoto projektu byl zároveň nahrán soubor stars.shp, obsahující veškeré vybrané hvězdy oblohy. Z tohoto souboru bylo vybráno celkem 25 hvězd 30 odpovídajících hvězdám zaznačeným do obrázku. Toho bylo docíleno opět pomocí nástroje Select By Attributes. Hvězdy byly vybírány tentokrát podle jejich jména (PROPER_NAM), protože většina zaznačených hvězd měla na rastrové mapě uvedené svoje jméno 31 . Zápis funkce pro výběr těchto hvězd vypadal následovně: 30 Acrux, Adleramin, Aldebaran, Achernar, Algol, Altair, Antares, Arcturus, Betelgeuse, Canopus, Caph, Capella, Castor, Deneb, Fomalhaut, Kentaurus, Markab, Nunki, Polaris, Pollux, Regulus, Rigel, Rigil, Rotanev, Sirius, Vega. 31 Jména hvězd, které nebyly na mapě pojmenované, byla zjištěna jejich vyhledáním v aplikaci Stellarium.

53

"PROPER_NAM" = 'jméno hvězdy' OR Přičemž se tento zápis opakoval 25krát po sobě a poslední zápis již neobsahoval funkci OR. Vybrané hvězdy byly exportovány do nového souboru shapefile, který byl pojmenován reference_stars.shp a přidán do projektu. V této fázi bylo možné začít připravovat rastrovou mapu pro georeferencování (tedy přiřazení jedné vrstvě souřadnice podle jiné vrstvy). Pro georeferencování je v ESRI ArcMap k dispozici nástrojová lišta Georeferencing. V její nabídce Layer je důležité opět vybrat vrstvu, které budeme souřadnice přiřazovat. V tomto případě byl automaticky vybrán rastr milky_way.gif, protože projekt neobsahoval žádný jiný rastrový soubor. Protože soubory reference_stars.shp a milky_way.gif neměly stejný souřadnicový systém, byly v projektu zobrazeny v sobě neodpovídajících rozměrech a pozicích. Nejdříve tedy bylo nutné je umístit na stejné místo na obrazovku. To bylo provedeno nástrojem Fit To Display, který rastr automaticky přesune a zmenší tak, aby odpovídal současnému zvětšení obrazovky. Případné další předběžné úpravy tvaru, pozice či orientace je možné provést nástroji Scale, Shift a Rotate, které jsou dostupné v nástrojové liště Georeferencing. Nyní bylo možné začít vlastní georeferencování. Z nástrojové lišty Georeferencing byl vybrán nástroj Add Control Points. Tímto nástrojem byly postupně přiřazovány souřadnice vybraných 25 hvězd vrstvy reference_stars zaznačeným hvězdám rastrové vrstvy milky_way, a to tím způsobem, že prvním kliknutím byla určena pozice bodu na rastru a druhým kliknutím pozice stejného bodu na referenční vrstvě. ESRI ArcMap se tak snažil rastr transformovat tak, aby se stejné body obou vrstev sobě co nejvíce přiblížily. Transformace rastru je v ESRI ArcMap možná v několika úrovních: • Afinní transformace (1st Order Polynomial Transformation) • Polynomická transformace druhého řádu (2nd Order Polynomial Transformation) • Polynomická transformace třetího řádu (3rd Order Polynomial Transformation) • Adjust transformace (Adjust) • Kubická interpolace (Spline) Vybranou úroveň je třeba aplikovat v závislosti na požadovaném úkolu, ale zároveň na celkovém počtu zadaných kontrolních bodů. Protože byla Mléčná dráha na rastru zobrazena v galaktické perspektivě (kde se zobrazuje jako přímka) a bylo nutné ji převést do souřadnic válcového zobrazení v rovníkové poloze (kde se zobrazuje jako křivka), byla jako transformace zvolena kubická interpolace 32 . Tento typ je totiž jako jediný schopný transformovat zvlášť jednotlivé úseky obrazu nacházející se mezi Režim kubické interpolace je možné aktivovat až po zadání minimální hranice deseti kontrolních bodů. Do té doby je možná transformace pouze v nižších řádech. Cesta k nastavení režimu kubické interpolace je následující: Georeferencing – Transformation – Spline.

32

54

dvěma kontrolními body a obraz tak podle potřeby zakřivit. Výsledkem je tedy na jednu stranu poměrně zkreslený celkový obraz, morfovaný v každé své části jinak, na druhou stranu v okolí kontrolních bodů (vybraných hvězd) je přesnost vysoká, protože tento typ transformace přemístí body v rastrové vrstvě na místo přesně odpovídající pozici bodu v referenční vrstvě. Po aplikaci všech 25ti kontrolních bodů bylo možné výsledný transformovaný obraz uložit do nového souboru příkazem Rectify a nahrát ho do nového projektu.

Obr. 25: Část výsledného obrazu georeferencované rastrové mapy Mléčné dráhy pomocí kubické interpolace. Červeně zobrazeny pozice referenčních bodů (vybraných hvězd).

Pomocí aplikace ESRI ArcCatalog, což je aplikace pro správu souborů a je součástí balíku aplikací ArcGIS, byly vytvořeny dva nové soubory shapefile polygonového typu. Těmto byl přiřazen stejný souřadnicový systém jako souboru s hvězdami (tedy Transit precise ephemeris.prj) a byly pojmenovány milky1.shp a milky2.shp. Tyto prázdné soubory shapefile byly nahrány do projektu obsahujícího georeferencovaný rastrový obrázek Mléčné dráhy. Nyní bylo možné zahájit vlastní vektorizaci. Pro úpravu souborů shapefile je zapotřebí aktivovat editační režim (Editor – Start Editing). Je důležité, aby byly správně zvolené nabídky Task a Target v závislosti na požadovaném úkolu. V tomto případě bylo v nabídce Task zvoleno Create New Feature, což znamená, že bylo požadováno vytvoření zcela nového polygonu. V nabídce Target byl zvolen soubor milky1.shp, což znamená, že se nový polygon bude vytvářet právě v tomto souboru, respektive vrstvě. Poté byl zvolen nástroj Sketch Tool, s jehož pomocí byla v patřičně velkém zvětšení obkreslena vnitřní část Mléčné dráhy. Po jejím obkreslení a uzavření polygonu dvojitým poklepem, byly provedené změny uloženy volbou Save Edits. Stejný postup byl použit pro vnější část Mléčné dráhy, pouze s tím rozdílem, že se v nabídce Target zvolil soubor milky2.shp. Po

55

uložení změn i v tomto případě byl editační režim ukončen (Editor - Stop Editing). Tímto byly vytvořeny dvě nové polygonové vrstvy kompatibilní s ostatními projekty a mohly tak být nahrány do jednotlivých projektů severní, jižní a ekvatoriální oblohy. Zde byly polygony zbaveny obrysů a byla jim přiřazena pouze výplň, z důvodu pozdější úpravy v programu Adobe Illustrator. Poslední úpravou před exportem jednotlivých souborů bylo převedení všech tří projektů do stejného měřítka.

Obr. 26: Celkové zobrazení vybraných hvězd a obrazu Mléčné dráhy v jednotlivých projektech v programu ESRI ArcMap. Vlevo projekt jižní oblohy, uprostřed projekt oblohy v oblasti rovníku, vpravo projekt severní oblohy.

V této fázi bylo již možné exportovat každý projekt zvlášť do souboru čitelném programem Adobe Illustrator. V menu File byla tedy zvolena volba Export Map a v nabídce Uložit jako typ byl vybrán typ AI. V kartě General v rámci Options bylo nastaveno rozlišení grafiky (Resolution) na 600dpi, což bezpečně stačí na odstranění rovných hran na oblých prvcích mapy. V kartě Format pak bylo zvoleno barevné schéma CMYK kvůli pozdějšímu tisku a zaškrtnuta alternativa Convert Marker Smybols to Polygons, z důvodu umožnění pozdější editace jednotlivých symbolů (hvězd) v programu Adobe Illustrator. Kliknutím na Uložit byl projekt exportován do souboru s příponou .ai a byl připraven pro další zpracování. 6.2.3 Adobe Illustrator Pro práci v grafickém editoru je v první řadě třeba zvolit rozměr nového dokumentu. V tomto případě považuje autor za přiměřené pracovat s velikostí papíru A3 a celkový rozměr poté přizpůsobit rozvrženým prvkům v rámci velikost A3. Na straně A byly vytvořeny dva identické kruhy představující mapová pole severní a jižní oblohy a pod nimi bylo ponecháno určité místo na legendu. Toto rozvržení strany A vymezilo celkovou velikost plochy konceptu, která činí 37,5 x 23cm. Rozvržení strany B bylo tomuto rozměru přizpůsobeno. Na straně A byl mapovým polím byl přidán okraj, respektive rám mapy, pro případné vložení popisů souřadnic a bylo upraveno barevné schéma pozadí, rámu a mapového pole. Nyní bylo možné importovat samotné soubory vytvořené v ESRI ArcMap, obsahující hvězdy a mléčnou 56

dráhu. To bylo provedeno příkazem Place v nabídce File. Po umístění obou souborů objektů na pracovní plochu jim bylo změněno barevné schéma 33 a jejich velikost byla upravena tak, aby kružnice opisující všechny hvězdy v rámci jednoho souboru objektů odpovídala velikosti kružnice mapového pole.

Obr. 27: Pohled na pracovní plochu Adobe Illustrator po vložení a naformátování dat zpracovaných v ESRI ArcMap.

Nyní bylo možné odstranit přebytečné části mléčné dráhy. V tomto případě byl zvolen postup s pomocí možnosti Divide Object Below, která rozřeže všechny vrstvy nacházející se pod vybraným objektem v závislosti na tvaru tohoto objektu. Polygony Mléčné dráhy byly ořezány podle kružnice mapového pole. Tento postup prakticky rozdělil oba polygony na části nacházející se v mapovém poli a části vně mapového pole. Části nacházející se vně mapového pole mohly být nyní odstraněny. Dále byl symbolům hvězd aplikován tenký okraj v barvě pozadí a hierarchie vrstev se hvězdami byla nastavena takovým způsobem, že největší hvězdy byly umístěny nejvíce naspod (vzadu), nejmenší pak nejvíce nahoře (vepředu). Toto umožnilo bezpečně rozpoznat jednotlivé hvězdy, které se dosud překrývaly. 33 Uložením v ESRI ArcMap pro formát Adobe Illustrator se vytvoří kolem každé vrstvy tzv. Clipping Path, tedy okraj, který představuje velikost pracovní plochy programu ESRI ArcMap ve chvíli exportu. Clipping Path je výhodnější z každé vrstvy ihned po importu do Adobe Illustrator odstranit, jinak překáží při výběru a práci s jednotlivými vrstvami.

57

Obr. 28: Aplikace tenkého okraje na symbol hvězdy a správné pořadí vrstev zobrazí do té doby nerozpoznatelné hvězdy, které se kryly s jinými.

Podobný postup byl použit při tvorbě mapového pole na straně B s tím rozdílem, že zde musela být velikost importovaného souboru přizpůsobena v jiném poměru. Proto musely být upraveny i velikosti hvězd v tomto souboru, a to z toho důvodu, aby velikosti hvězd na všech mapových polích odpovídaly velikostem uvedeným ve společné legendě. Mapové pole na straně B bylo dále otočeno o 180 stupňů a umístěno do horní části listu. V této fázi je nutné vysvětlit navrženou koncepci skládání a prohlížení takové mapy. Účel tohoto typu mapy vyžaduje pokud možno co nejmenší rozměr. Proto je mapové pole rovníkové oblohy již umístěno na druhé straně, čímž je možné snížit celkovou výšku mapy. Zároveň ale správná funkčnost mapy vyžaduje minimalizaci otáčení celé mapy z jedné strany na druhou. Autorem navržený způsob skládání mapy umožňuje při pohledu na mapová pole na straně A zobrazit mapové pole na straně B pouhým horizontálním překlopením horní části mapy. Proto je obsah horní části strany B, tedy včetně mapového pole rovníkové oblohy, otočen o 180 stupňů. Horní část mapy je přitom nižší než spodní část. To zaručuje viditelnost legendy, umístěné dole na straně A, i při prohlížení mapového pole umístěného na straně B. Celkový koncept skládání a prohlížení mapy je zřetelný na příloze 5. Poslední fází ve tvorbě této koncepce je identifikace volných ploch a přiřazení jejich významu. To je provedeno pomocí ohraničení těchto ploch a obecného popisu obsahu plochy (viz přílohy). Přiřazení významu volným plochám je provedeno teoreticky a je orientační. V praxi závisí na množství a povaze informací, které by se měly na mapě objevit.

58

7 ZÁVĚR Informační systémy se používají v astronomii již několik desetiletí. Vývoj v tomto odvětví dospěl do takové fáze, že se v současné době hovoří již o astronomických informačních systémech. Práce nastínila principy současných map v elektronické i analogové formě, stejně jako bližší popis principů astronomických informačních systémů schopných kartografických výstupů. Při tvorbě koncepce mapy hvězdné oblohy v GIS byly použity a úspěšně aplikovány stejné principy využívané při tvorbě map zemského povrchu. Postup použitý v této práci tedy ukázal GIS jako plně využitelný software při tvorbě mapy hvězdné oblohy. Stejně tak ale poukázal na to, že ačkoliv může být práce v GIS velkou částí celkového procesu tvorby, nelze GIS software použít k vytvoření analogové mapy hvězdné oblohy samostatně, bez použití jiných typů software. Obecně je v povědomí mnoha uživatelů GIS nástrojů, a bohužel i kartografů, mylná představa, že současné mapové GIS mají kapacity pro vytvoření analogové mapy v plnohodnotné grafické podobě vhodné pro konečný tisk. Není tomu tak. Kromě nutného předzpracování dat, je význam konečné grafické úpravy mapy velice vysoký. Přes poměrně širokou nabídku možností grafické úpravy mapy přímo v GIS (respektive aplikaci ESRI ArcMap), nemůže v současné době žádný GIS plně nahradit možnosti grafických programů. Využití grafického programu a základních znalostí grafické tvorby v procesu tvorby mapy hvězdné oblohy - stejně jako jakékoli jiné mapy - je tedy nutností, pokud má být mapa kartografickým dílem. Toto tvrzení lze podpořit slovy předního světového uranografa, Wila Tiriona: „(Pro tvorbu map) používám několik grafických editorů, ze kterých Adobe Illustrator - program pro vektorovou grafiku - je tím nejdůležitějším.“ Pokud by měl být proces tvorby koncepce mapy přesunut do roviny tvorby plnohodnotné mapy, bylo by zapotřebí vyřešit ještě řadu dalších úkolů. Ty by zahrnovaly například vytřídění nedůležitých hvězd převážně v graficky přeplněných částech mapy, implementace ostatních vesmírných objektů relevantních pro danou mapu, zobrazení popisů u důležitých objektů, vytvoření liniových obrazů souhvězdí, zavedení orientační souřadnicové sítě a vytvoření odpovídajícího rámu mapy, vytvoření plnohodnotné legendy či doplnění dodatečných informací relevantních k účelu mapy týkajících se například orientace, správného použití mapy, zajímavých míst na obloze a podobně. Podobného postupu zpracování dat, který se v práci týká hvězd, by bylo použito i v případě implementace ostatních bodových objektů. Jako doporučení plynoucí z praktického postupu realizace koncepce a tvorby mapy by autor rád uvedl, že standardní formát hodnot pozičních dat je velice nevyhovujícím pro potřeby tvorby map. Současné GIS totiž nejsou schopny tento formát rozpoznat jako souřadnice. Za zvážení by

59

stálo trvalé sjednocení jednotek, ve kterých jsou poziční data udávána. V ideálním případě by mohly být v katalozích k dispozici zároveň data už v decimálních stupních, nebo doplňkové katalogy pouze v těchto jednotkách.

60

8 SEZNAM POUŽITÝCH POJMŮ A ZKRATEK GIS – geografický informační systém (geographic information system) AIS – astronomický informační systém (astronomy information system) Magnituda – zde zdánlivá hvězdná velikost, tedy fotometrická veličina udávající jasnost objektu pozorovaného ze Země. Značí se mag nebo m. Rektascenze – horizontální souřadnice udávající úhel mezi rovinou deklinační kružnice objektu a rovinou deklinační kružnice procházející jarním bodem. Deklinace – vertikální souřadnice udávající úhel mezi objektem a rovinou světového rovníku. Applet – program fungující v rámci například webového prohlížeče, bez nutnosti jeho vlastní instalace na počítač. Open Source – software, jehož zdrojový kód je veřejně dostupný. Na jeho vývoji se tedy může nezávisle na sobě podílet neomezený počet dostatečně kvalifikovaných lidí. Freeware – software, který je distribuován bezplatně či za symbolickou odměnu, nebo dobrovolný finanční příspěvek. Shareware – software, který je možné volně distribuovat a zdarma ho vyzkoušet. Při dlouhodobějším použití je ale uživatel povinen se řídit podmínkami autorovy licence, což zpravidla znamená zaplatit cenu programu nebo se registrovat.

61

9 LITERATURA Knihy a analogové mapy: [1] KAROSCHKA, E.: The observer's sky atlas: with 50 stars charts covering the entire sky, Springer-Verlag, Berlín, 1988, 130 s. [2]: DUŠEK, J., GABDZYL, P., HOLLAN, J.: Báječný svět hvězd aneb Jak se stát hvězdářem, 1. vyd., Hvězdárna a planetárium Mikuláše Koperníka v Brně, Brno 1996, 66 s. [3]: DUNLOP, S.: Nigh Sky: Get to Know the Natural World, 2. vyd., HarperCollinsPublishers Ltd, Londýn, 2004, 255 s. [4]: LONGLEY, P., GOODCHILD, M., MAGUIRE, D., RHIND, D.: Geographic Information Systems and Science, 2. vyd., John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2005, 517 s. [5] HLAD, O., HOVORKA, F., SOJKA, P., WEISELOVÁ, J.: Mapa oblohy 2000.0, 1. vyd., Hvězdárna a planetárium hl. m. Prahy, ZES Brno, 1998 Elektronické zdroje: [6] RAPANT, P.: Úvod do geografických informačních systémů (Skripta PGS), Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Ostrava, 2002, 112 s. [online] Dostupný z: [7] TIRION, W.: personální portfolio, 2008. [online] Dostupný z: [8] MOLLISE, R.: Skywatch Magazine, roč. 11, č. 1, s. 1 - 2, 2002. [online] Dostupný z: [9] RAPPENGLÜCK, M. A.: Palaeolithic Constellations: The Contribution of Archaeoastronomy to the Study of Archaic Ice Age Cultures, výtah, 1999. [online] Dostupný z: [10] International Virtual Observatory Alliance. [online] Dostupný z: [11] ARNETT, B.: Planetarium Software, 2008. [online] Dostupný z:

62

[12] Epoch (astronomy) – Wikipedia, the free encyclopedia, 2008. [online] Dostupný z: [13] AstroWeb Consortium: AstroWeb: Astronomy Information Systems, 2007. [online] Dostupný z: [14] NASA/GSFC: Flexible Image Transport System, 2008. [online] Dostupný z: [15] Centre de Données astronomiques de Strasbourg: SIMBAD Astronomical Database, 2001. [online] Dostupný z: [16] NASA/Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology: NASA/IPAC Extragalactic Database, 2008. [online] Dostupný z: [17] Centre de Données astronomiques de Strasbourg: VizieR Service. [online] Dostupný z: [18] International Astronomical Union. [online] Dostupný z: [19] Open Geospatial Consortium, Inc., 1994 – 2009. [online] Dostupný z: [20] NOGA, G.: Astronomické souřadnice. [online] Dostupný z: [21] SkyMaps.com: Recommended Books and Products, 2006. [online] Dostupný z: [22] THALASSOUDIS, K.: The Evening Sky Map, Northern Hemisphere, December 2008, 2008. Konkrétní mapa tesmn0810.pdf na serveru již nedostupná. [online] Aktuální verze dostupné z: [23] Willman-Bell, Inc.: Uranometria 2000.0 Deep Sky Atlas by Tirion, Rappaport and Remaklus, PDF náhledy. [online] Dostupný z: [24] Astronomical Data Center, University of Maryland: Astronomical Catalogs, 2002. [online] Dostupný z:

63

[25] Star Catalogue – Wikipedia, the free encyclopedia, 2008. [online] Dostupný z: Aplikace a elektronické mapy: [26] BEDNARCZUK, P.: SKY ATLAS (ATLAS NIEBA), verze „free“, 2007. Dostupný z: [27] CHÉREAU, F. et al.: Stellarium, verze 0.10.0, 2008. Dostupný z: [28] CDS (BONNAREL, F. et al).: Aladin Sky Atlas, verze 5.0, 2008. [online] Dostupný z: [29] IOUSSOUPOV, V. et al.: SKY-MAP.ORG, poslední verze 2008. [online] Dostupný z: [30] UPPMAN, A.: Universe Applet, poslední verze 2008. [online] Dostupný z: [31] UPPMAN, A.: Large Structures Applet, poslední verze 2008. [online] Dostupný z: [32] SCHIMPF, S. M.: CyberSky, verze 4.0.4, 2008. Dostupný z: Data: [33] HOFFLEIT et al.: Bright Star Catalogue, 5. vyd., Yale University Observatory, 1991. Distribuováno Centrem pro astronomická data (Astronomical Data Center), NASA. Staženo přes Alcyclone Software. [online] Dostupný z WWW: [34] FRITZIUS, R. S.: Star Map in Galactic Perspective, obrázek: smnewd.gif, 2001. Upraveno dle: Die nördliche Milchstrasse, A. Pannekoek, 1920; Die südliche Milchstrasse, A. Pannekoek, 1929; Atlas Coeli 1950.0, A. Bečvář, 1958; Star Atlas, R.S. Fritzius, 1972. [online] Dostupný z WWW:

64

SEZNAM PŘÍLOH Příl. 1 Základní koncepce mapy hvězdné oblohy. Strana A Příl. 2 Základní koncepce mapy hvězdné oblohy. Strana B Příl. 3 Koncepce mapy hvězdné oblohy s mapovými poli a základní grafickou úpravou. Strana A Příl. 4 Koncepce mapy hvězdné oblohy s mapovými poli a základní grafickou úpravou. Strana B Příl. 5 - volná Složená koncepce mapy hvězdné oblohy s mapovými poli a základní grafickou úpravou.

65

Příl. 1

66

Příl. 2

67

Příl. 3

68

Příl. 4

69