KARTOGRAFICKÁ DATA A JEJICH PREZENTACE NA INTERNETU

KARTOGRAFICKÁ DATA A JEJICH PREZENTACE NA INTERNETU Ing. Jiř íCajthaml ([email protected]) Katedra mapovánía kartografie, Fakulta stavební, Č VUT v Praze

1 PROMĚNA KARTOGRAFIE Kartografie je vě da s bohatou historií. Vždyť už prvníná kresy lovců mamutů byly vlastně př edchůdci dnešních map. S př íchodem digitá lních technologií se postupně mě níprakticky všechny vě dníobory, kartografii nevyjímaje. Počítačové technologie, které byly v kartografii zpočá tku používá ny spíše v rá mci výzkumu, dnes prakticky ovlá dly kartografickou tvorbu. Poté, co byly v polovině devadesá tých let minulého století do praxe standardně zavedeny digitá lní metody tvorby map, nastupuje počá tkem nového století internet, jako ideá lní médium pro prezentaci tě chto dat. Současné technologické možnosti nabízejí víc než jen pouhé zobrazová ní map. Kartografická data mohou být sdílena na různých serverech a s daty je možno interaktivně pracovat př ímo v prostř edí internetu. Prá vě současnými možnostmi publikace dat na internetu se zabývá tento př íspě vek. 2 KARTOGRAFICKÁ DATA Pokud se podívá me na kartografická data, můžeme najít zá kladní dva formá ty, rastrová a vektorová data. Nejdř íve bych rá d rozlišil, jakým způsobem data vznikají. Původní data jsou dnes prakticky výhradně tvoř ena ve vektorových formá tech. Rastrová data pak vznikajíbuď neskenová ním starších map, nebo př erastrová ním dat vektorových (vě tšinou př i př edtiskové př ípravě map). 2.1 Vektorová data Vě tšina dnešních map je tvoř ena ve formě vektorů. Samotných vektorových formá tů je velké množstvía prakticky každý software disponuje vlastním vektorovým formá tem. Mezi softwarovými produkty, pomocíkterých lze vytvá ř et mapy, jsou velké rozdíly. Rozdě lil bych je do čtyř ech skupin: • Grafické programy (Adobe Illustrator, Corel DRAW, Macromedia FreeHand) • CAD systémy (AutoCAD, MicroStation) • Specializovaný kartografický software (OCAD) • GIS (ArcGIS, GeoMedia, MapInfo) Grafické programy nejsou primá rně určeny pro tvorbu map. Jsou používá ny hlavně v oblasti profesioná lní grafiky a DTP. Pro kartografické ú čely se používají hlavně v oblasti př edtiskové př ípravy (montá ž jednotlivých archů, oř ezové značky). Velký rozmach zažívá tvorba interaktivní grafiky v dnes velice populá rních produktech Macromedia Flash a FreeHand. Prá vě formá t softwaru Flash je použitelný i na internetu, použitím př íslušného plug-inu. CAD systémy př edstavujíná stroje pro počítačem podporované navrhová ní. Slouží př edevším k tvorbě technických výkresů. I př esto jsou dodnes používá ny v kartografické tvorbě , neboť byly v počá tcích nejlepším ř ešením udržová ní vektorových dat. V našich podmínká ch dominuje produkt MicroStation používaný př edevším geodetickou praxí.

S ná stupem digitá lní kartografie začaly být vytvá ř eny produkty specializované př ímo na tvorbu map. Z nich se do této doby nejvíce prosadil švýcarský software OCAD. Př edstavuje vlastně jednoduchý kreslicí program, který však umí pomě rně dobř e pracovat se značkovým klíčem mapy a dá le nabízí ně kolik speciá lních kartografických funkcí. Díky jeho př íznivé ceně (oproti CAD systémům) je dnes hodně rozšíř en a používá n zejména pro tvorbu turistických map (Shocart, Kartografie Praha), autoatlasů (Geodézie Č S, Shocart, Kartografie Praha) nebo plá nů mě st. GIS systémy nabízejínejpokročilejšímožnosti sprá vy vektorových dat. Na rozdíl od všech př edchozích nepracují pouze s kresbou, ale i s atributovými tabulkami, pomocíkterých jsou pak data vizualizová na (př evedena podle značkového klíče). Data zde také mohou být transformová na mezi různými kartografickými zobrazeními. Velikou výhodou je možnost databá zového uklá dá ní dat, protože to př edstavuje nejlepší možnost jejich udržová ní. GIS také disponují velikou šíř í ná strojů pro kontroly kresby nebo topologie. Jak jsem jižzmínil, prakticky každý software disponuje svým vlastním vektorovým formá tem. Jen namá tkou: • AI – Adobe Illustrator • CDR – Corel DRAW • SWF – Macromedia Flash • DGN – Bentley MicroStation • DWG – Autodesk AutoCAD • OCD – OCAD • SHP – ArcGIS Př evody mezi jednotlivými formá ty nejsou jednoduché a proto je snaha vytvoř it ně jaký standardizovaný formá t pro vektorová data. Vytvoř enítakového formá tu pro desktop aplikace nenídnes reá lné, avšak data začínajíbýt zobrazová na na internetu, kde jižk určité standardizaci dochá zí. Slibným standardem pro vektorová data, která jsou zobrazová na na internetu, je formá t SVG (scalable vector graphics), který bohužel zatím nemá př íliš velkou podporu v internetových prohlížečích. Formá t SVG je založen na značkovacím jazyku XML, který je dnes používá n k př enosu informací mezi různými systémy. Pomocíjednoduchých značek je definová na celá kresba. K její vizualizaci je pak možné použít různé stylové jazyky (CSS, XSL). Dalšíaplikaci jazyka XML př edstavuje GML (geography markup language), který začíná být standardním formá tem pro př enos prostorově umístě ných dat včetně jejich atributů. Používá n je tedy hlavně př i komunikaci různých GIS systémů. Data jsou opě t uzavř ena do jednoduchých značek, nyníi včetně popisných atributů. Standardy SVG a GML jsou definová ny OGC (Open Geospatial Consortium), organizací, která je ve svě tě GIS velice aktivní. Pokud chceme mapu vytisknout, dochá zív zá vě rečné fá zi tvorby jejípř evedenído vektorových formá tů vhodných pro tisk (vě tšinou PDF nebo PS). 2.2 Rastrová data Ačkoliv jsou mapy tvoř eny ve vektorových formá tech, jejich publikace v digitá lní podobě je vě tšinou prezentová na rastrovým obrazem. Tvůrce mapy tak dá vá najevo, že si nepř eje, aby ně kdo mě nil symbologii, př ípadně editoval jím vytvoř ená data. Vektorová data jsou tedy př ed svým publiková ním vě tšinou př erastrová na a pak nabízena jako obrazy. Formá tů rastrových dat je také velké množství, na rozdíl od vektorových jsou však tyto formá ty otevř eně jší. Nejpoužívaně jšími formá ty jsou: • TIFF – buď bez komprese, nebo velice často s kompresíLZW

• JPEG – obraz se ztrá tovou kompresí, ideá lnípro fotografie • GIF - dř íve prakticky standard pro obrá zky na internetu • PNG – dnes nejlepšípro publikaci obrá zků na internetu Rastrová data jsou dá le používá na př i prezentaci starých mapových dě l, která existujípouze v analogové formě (na papíru). Staré mapy jsou neskenová ny (vě tšinou ve formá tu TIFF) a př ípadně př evedeny do jiného formá tu. Nejvhodně jšími formá ty pro publikaci dat na internetu se jevíJPEG (pro fotografie a podobné obrazy) nebo PNG. 2.3 Souřadnicové umístění dat Př i prá ci s geografickými daty má me často požadavek jejich souř adnicového umístě ní. U vektorových dat se naplno projevuje typ použitého software. Formá ty grafických programů (AI, CDR, SWF) nejsou souř adnicově umístě né. Pokud tedy chceme pracovat se souř adnicemi, je tř eba tato data transformovat. Naplno se projevuje výhoda GIS produktů, které podporují různá kartografická zobrazení a jejich vzá jemné transformace. Rastrová data majídvě možnosti georeferencová ní. Buď je souř adnicové umístě ní zahrnuto v hlavičce formá tu (GeoTIFF), nebo jsou informace o poloze uloženy v externím souboru (nejčastě ji „world file“ firmy ESRI). Data pak př estavuje dvojice souborů (TIFF + TFW, JPEG + JGW). 3 JAK JSOU DATA PUBLIKOVÁ NA? Pokud mluvíme o publikaci digitá lních dat, má me na mysli buď možnost stá hnout si data do své desktop aplikace nebo možnost prá ce s daty př es internet. Pokud jde o loká lní používá ní dat v desktop aplikacích, stačí, aby aplikace byla schopná data načíst. Poté již můžeme bezproblémově pracovat (bohužel pově tšinou pouze s rastrovými daty). Vystavení dat na internet je dnes stá le častě jší. Vě tšina internetových portá lů nabízík prohlíženíurčitá mapová díla. Rá d bych se nynízmínil, jakým způsobem je možné data na internet dostat. 3.1 Prosté umístění na WWW Nejjednoduššímetou publiková nína internetu je vloženíobrazu př ímo do HTML strá nky. Obrá zek je pak součá stí strá nky, není možné ho zvě tšovat, zmenšovat, př ípadně ně jak upravovat. Rastrový obrá zek můžeme publikovat jako JPEG nebo PNG, vektorový jako SVG (vě tšinou za použití plug-inu, neboť plnou podporu formá tu SVG dá vá z významných internetových prohlížečů zatím pouze Opera). Pomocíplug-inu je také možné zobrazovat data ve formá tu SWF (Flash). Jistým vylepšením pouhého vložení obrá zku do HTML kódu je vytvoř ení ná hledového tlačítka pro odkaz na strá nku s obrá zkem. Ještě pokročilejší metodou jsou tzv. klikacímapy, které umožňujíobraz rozdě lit na definované odkazové oblasti. Každá oblast pak funguje jako tlačítko, které odká že uživatele na př íslušnou čá st mapy. Tato metoda se hodí např íklad pro zobrazení kartografických dě l s definovaným kladem mapových listů. Všechny uvedené metody využívajípouze jazyka HTML a na straně uživatele tedy vyžadujípouze internetový prohlížeč, na straně serveru pouze webový server. Další ř ešeníbudou využívat pokročilejších technologií.

3.2 Flash Pomocítechnologie Flash lze vytvoř it zajímavé interaktivníaplikace. Technologie je založena na serverovém ř ešení. Na internetu je mnoho uká zek mapových aplikací založených na technologii Flash. Velice zajímavou aplikaci př edstavuje Zoomify, produkt který umožňuje velice rychlý zoom rastrových dat. Proto je Zoomify používá no hlavně př i prezentaci starých map, které nenítř eba souř adnicově umístit. U ná s je na tomto ř ešení založen sklad historických map na serveru http://oldmaps.geolab.cz (UJEP v Ú stínad Labem). 3.3 Web mapping Web mapping je metoda zobrazení geografických dat pomocí ně jaké serverové aplikace. Na straně serveru tedy stojí vedle webového serveru ještě jiná aplikace, která je schopná se serverem komunikovat a př edá vat mu vyžá daná data. Tuto aplikaci vě tšinou nazývá me mapový server. Mapserver muže být naprogramová n prakticky v jakémkoliv programovacím jazyce, důležitá je možnost komunikace s webovým serverem. U programů napsaných v jazyce C/C++, Perl a dalších je využívá no tzv. CGI rozhraní(common gateway interface) mezi aplikacía webových serverem. U Java aplikacíje možná př ímá komunikace s webovým serverem. V současné době existuje ně kolik nejrozšíř eně jších ř ešení mapserveru a to buď komerčních nebo svobodných. Mezi nejpoužívaně jšíkomerčnímapservery patř í: • ArcIMS (ESRI) • GeoMedia WebMap (Intergraph) • MapXtreme (MapInfo) • MapGuide (Autodesk) Alternativou tě mto komerčním produktům je skupina svobodného software, který je možno bezplatně šíř it a dokonce upravovat ke svým potř ebá m. Mezi mapservery patř ícído skupiny svobodného software patř í: • UMN Mapserver (University of Minnesota) • Deegree • geoserver Jaké jsou výhody web mappingu? Na internetu můžeme publikovat georeferencované (souř adnicově umístě né mapy), aplikace zajistí načítá ní vždy jen potř ebných dat, mapy můžeme posunovat, zvě tšovat, zmenšovat, atd. Jednodušší variantou je tzv. Static web mapping. Př edstavuje využití HTML formulá ř ů a př edá vá níparametrů CGI aplikaci, která mapu zobrazí. Webová strá nka pak reaguje na tlačítka a př epínače formulá ř e a CGI aplikace (mapový server) vytvá ř í výsledné kompozice. V HTML formulá ř ích se často používají skrýtá (hidden) pole, která uchová vajíinformaci o stavu aplikace. CGI je pak programové rozhraní, které umožňuje př edá vat vstupní hodnoty do promě nných, které využívá CGI aplikace (mapový server). Pokročilejší možností (tzv. Interactive web mapping) je doplně ní Static web mappingu o interaktivníprvky pomocítechnologiíDHTML, Java applets, ActiveX či různých plug-inů. Technologie DHTML je založena na skriptová nína straně klienta (JavaScript, VBScript), DOM (document object model) a CSS (cascading style sheets). Pomocíjednoduchých skriptů pak můžeme interaktivně mě nit obsah i vzhled strá nky. Na webových strá nká ch jsou stá le populá rně jšíJava applety. Jsou to moduly napsané v jazyce Java a doplně né do HTML kódu. Pokud má klient nainstalová nu podporu Javy, applet se spustí a může oživit strá nky stejně jako např . DHTML (je tř eba

poznamenat, že Java má mnohem vě tšímožnosti). Java má velkou výhodu i ve své nezá vislosti na platformě a prá vě proto je dnes tak populá rní. Jak tedy vypadá výsledná aplikace? Na straně serveru jsou uložena geografická data (buď v souborech nebo v databá zi) a dá le zde bě ží webový server spolu s mapovým serverem. Zá kladníHTML strá nka obsahuje formulá ř , př ípadně vložené skripty nebo applety. Na straně klienta stačí internetový prohlížeč, s př ípadnou podporou Javy nebo s jinými plug-iny. 3.4 Webové mapové služby Nejnově jším trendem v oblasti publikace dat na internetu jsou rozhodně webové mapové služby. Ty umožňují sdílení dat mezi různými servery a pokud mapové servery bě žícína serverech dodržujípř íslušné standardy, neníproblém taková data kdykoliv př ipojit nebo zase odpojit. Do webové aplikace tak můžeme pouhým zaškrtnutím políčka př ipojit data tř eba z druhého konce republiky. Pod souhrnným ná zvem webové mapové služby rozumíme celou ř adu služeb, z nichž nejvýznamně jší jsou WMS a WFS. Web Map Service (WMS) umožňuje př enos dat jako rastrového obrá zku. I vektorová data jsou tedy narastrová na a poslá na př es internet. Web Feature Service (WFS) pak umožňuje př enos vektorových dat a to př evedených do formá tu GML. Na našem ú zemíse zatím využívá spíše WMS. 4 APLIKACE MAPSERVERU STARÝ CH MAP V rá mci svého doktorského studia jsem vytvoř il jednoduchou webovou aplikaci pro prezentaci starých map na internetu. Moje prá ce souvisí s grantem GA Č R 205/04/0888 - Georeferencová ní a kartografická analýza historických mapová ní Č ech, Moravy a Slezska, jehož ř ešitelem je můj školitel, prof. Veverka. Vstupnídata do mého projektu pochá zí prá vě z tohoto grantu a př edstavují naskenované rastry map 2. vojenského mapová ní Rakouska-Uherska. Originá ly map se nachá zejí ve Vídni, kde byly také neskenová ny. Rastry bylo nejdř íve nutné oř ezat podle mapových rá mů tak, aby bylo pozdě ji možné vytvoř it bezešvou mapu. Dá le bylo nezbytné rastry georeferencovat (souř adnicově umístit). Aby mohla být data dá le využívá na a porovná vá na se současným stavem krajiny, bylo nutné je př evést do ně kterého ze současných souř adnicových systémů. Globá lnítransformačníklíč pro transformaci souř adnic ze souř adnicových systémů Rakouska-Uherska do S-JTSK odvodil doc. Č ada ze ZČ U. Př i znalosti transformace již není problém př evést zná mé souř adnice rohů mapových listů do S-JTSK. Rastry byly dá le uloženy na server a př ipraveny k zobrazení. Pro rychlejšízobrazová nímap byla data indexová na (technikou „tile index“) a dá le byly u všech rastrů př idá ny „ná hledové pyramidy“. Obě tato vylepšení byla provedena použitím volně šiř itelné knihovny GDAL. Webová aplikace př edstavuje static web mapping, tedy HTML formulá ř s použitím CGI aplikace. Jako mapserver byl použit svobodný produkt UMN MapServer vyvíjený univerzitou v Minnesotě . Pro zvýšení interaktivity jsem doplnil ně kolik skriptů v JavaScriptu tak, aby bylo možné mapou posunovat v osmi zá kladních smě rech a dá le aby bylo možné interaktivně odečítat souř adnice S-JTSK. Na uká zku byla k aplikaci př ipojena vzdá lená data (vrstevnice z datového skladu Ú HÚ L Brandýs n/L) pomocíWMS. Aplikaci se budu snažit dá le vylepšovat, jejísoučasný stav je vidě t na obrá zku. Zkušební verze této aplikace bě ží na internetové adrese http://mapserver.fsv.cvut.cz.

Uká zka aplikace mapserveru starých map

5 ZÁ VĚR Internet se jeví jako velmi vhodné médium pro publikaci map. Technologie již natolik pokročily, že neníproblémem pracovat s mapou př ímo v prostř edíinternetu bez nutnosti staženízdrojových dat. Velmi slibným se jevírozvoj webových mapových služeb, které umožňujísdílenídat na různých serverech. Literatura 1. CAJTHAML, J. Využitíwebový ch mapový ch serverů . 16. kartografická konference: Mapa v informačníspolečnosti – abstrakta, s.34 (plný text ve sborníku na CD), Brno 2005, ISBN 80-7231-015-1 2. CAJTHAML, J. Mapserver of the Old Maps. GIS Ostrava (př íspě vek na konferenci), Ostrava 2006. 3. KOLLINGER, M. Návrh a implementace finančně nenáročného způ sobu publikace geografický ch dat na internetu. ZČ U Plzeň (diplomová prá ce), 2004 4. HONZÍK, V. Posouzeníinternetový ch software pro použitíGIS na internetu. Č VUT v Praze (diplomová prá ce), 2002