OSTRAVSKÁ UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA
ÚVOD DO KARTOGRAFIE
LUDĚK KRTIČKA
OSTRAVA 2007
2
Název: Autor: Vydání: Počet stran: Recenzovali:
Úvod do kartografie Mgr. Luděk Krtička první, 2007 87 Ing. Radek Dušek, PhD. Mgr. Martin Adamec
Studijní materiál pro distanční kurz. Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku odpovídá autor. Vydavatel a tisk: Ostravská univerzita v Ostravě. © Mgr. Luděk Krtička © Ostravská univerzita v Ostravě ISBN 978-80-7368-344-3
3 Celým textem Vás budou provázet následující symboly, které Vám napomohou ke snadnější orientaci ve studijním textu a jejichž význam je následující: Průvodce studiem Klíčová slova a pojmy k zapamatování Objasnění, konkretizace problematiky, doplňující nebo rozšiřující informace, příklad Úkol k zamyšlení Korespondenční úkol Kontrolní otázky Úkol k textu
Část pro zájemce Shrnutí studijní kapitoly Rozšiřující a doplňující literatura
OBSAH 1
CHARAKTERISTIKA OBORU KARTOGRAFIE A DĚLENÍ MAP ............................ 7 1.1 1.2
2
MATEMATICKÉ ZÁKLADY KARTOGRAFICKÝCH DĚL ...................................... 17 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.5
3
KARTOGRAFIE ................................................................................................................ 7 MAPY A JEJICH DĚLENÍ ................................................................................................. 10 TVAR ZEMSKÉHO TĚLESA ............................................................................................. 17 ZEMĚPISNÉ SOUŘADNICE .............................................................................................. 19 KARTOGRAFICKÁ ZOBRAZENÍ ...................................................................................... 22 Azimutální zobrazení............................................................................................... 24 Válcová zobrazení................................................................................................... 26 Kuželová zobrazení ................................................................................................. 28 ZKRESLENÍ ................................................................................................................... 30 MĚŘÍTKO ...................................................................................................................... 31
GENERALIZACE A KARTOGRAFICKÉ VYJADŘOVACÍ PROSTŘEDKY .......... 33 3.1 GENERALIZACE ............................................................................................................ 34 3.1.1 Činitelé generalizace .............................................................................................. 34 3.1.2 Prvky generalizace.................................................................................................. 35 3.2 KARTOGRAFICKÉ VYJADŘOVACÍ PROSTŘEDKY............................................................. 38 3.2.1 Bodové značky (obrazcové, mimoměřítkové, figurální) .......................................... 38 3.2.2 Liniové (čárové) značky .......................................................................................... 39 3.2.3 Areálové (plošné) značky ........................................................................................ 40
4
POLOHOPISNÝ A VÝŠKOPISNÝ OBSAH MAP, POPIS............................................ 43 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5 4.6.6 4.7
5
VODSTVO ..................................................................................................................... 43 Moře a oceány ........................................................................................................ 43 Jezera, nádrže, rybníky ........................................................................................... 44 Vodní toky a kanály................................................................................................. 44 Prameny, studny...................................................................................................... 45 Sněhy, ledovce......................................................................................................... 45 Vodní stavby............................................................................................................ 45 KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ ...................................................................................................... 45 SÍDLA ........................................................................................................................... 46 PŮDNÍ POKRYV ............................................................................................................. 47 HRANICE ...................................................................................................................... 47 VÝŠKOPIS ..................................................................................................................... 48 Výškové body .......................................................................................................... 48 Vrstevnice ............................................................................................................... 48 Barevná hypsometrie .............................................................................................. 50 Stínování ................................................................................................................. 51 Šrafy........................................................................................................................ 51 Další možné způsoby znázorňování výškopisu........................................................ 52 POPIS ............................................................................................................................ 53
TEMATICKÉ MAPY......................................................................................................... 57 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13
VELIKOSTNÍ STUPNICE.................................................................................................. 58 METODA BODOVÝCH ZNAČEK ...................................................................................... 60 METODA LOKALIZOVANÝCH DIAGRAMŮ ...................................................................... 60 METODA KARTODIAGRAMU ......................................................................................... 61 METODA POHYBOVÝCH ČAR......................................................................................... 62 STUHOVÁ METODA ....................................................................................................... 63 METODA IZOLINIÍ ......................................................................................................... 64 METODA BAREVNÝCH VRSTEV ..................................................................................... 65 AREÁLOVÁ METODA..................................................................................................... 65 METODA TEČEK ............................................................................................................ 66 METODA KARTOGRAMU ............................................................................................... 67 DASYMETRICKÁ METODA ............................................................................................. 70 METODA KARTOGRAFICKÉ ANAMORFÓZY .................................................................... 70
6 6
AKTUÁLNÍ MAPOVÁ DÍLA V ČR ................................................................................. 73 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4
7
DATA, DATA, DATA....................................................................................................... 74 STÁTNÍ MAPOVÉ DÍLO ................................................................................................... 74 ZABAGED............................................................................................................... 74 Rastrová Základní mapa (RZM) ČR a Rastrová mapa ČR ..................................... 77 VOJENSKÉ MAPOVÉ DÍLO .............................................................................................. 78 DMÚ-25 .................................................................................................................. 78 DMÚ-200 ................................................................................................................ 79 Rastrové ekvivalenty topografických map (RETM)................................................. 79 OSTATNÍ SUBJEKTY NABÍZEJÍCÍ MAPOVÉ PODKLADY .................................................... 79
ZÁVĚR................................................................................................................................. 85
1 Charakteristika oboru kartografie a dělení map V této kapitole se dozvíte: • co je to kartografie, jaké jsou její definice, související obory a dělení; • co je to mapa a jak je dělíme; Budete schopni: • definovat vědní obor kartografie a se kterými ostatními obory úzce souvisí • získáte přehled o vnitřním dělení kartografie na jednotlivé kartografické disciplíny • dozvíte se co je to mapa a získáte základní přehled o různých typech kartografických děl Klíčová slova této kapitoly: kartografie, geografie, geodézie, DPZ, GIS, mapa, kartografické dílo, mapový soubor, státní mapové dílo, dělení map Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: Včetně řešení úloh by jste vše měli zvládnout za 3 hodiny. Průvodce studiem Začínáme! Pakliže jste prolistovali stránky první kapitoly a vyděsili jste se z množství odrážek, nebojte se, nikdo nebude po Vás chtít aby jste uměli například členění map nazpaměť, od toho tu opravdu nejsou. Jsou tu proto, aby Vám nastínily základní terminologii a ukázaly přehled různých typů map, se kterými se můžete setkat. Pozornost by jste měli věnovat definicím klíčových slov uvedených výše.
1.1 Kartografie Tak jako existuje mnoho autorů kartografické literatury, tak se také můžeme setkat s různými definicemi kartografie: • Kartografie je věda, technika a dovednost navrhovat, zhotovovat a využívat mapy a mapám příbuzná znázornění [Čapek, et al., 1992]. • Kartografie je tvorba a studium map se všech jejich aspektech [Robinson, et al., 1995]. • Současná kartografie je oblast poznání, která soustřeďuje teoretické a praktické poznatky týkající se tvorby (vyhotovování) a využívání map [Pravda, 2004]. • Kartografii můžeme definovat jako vědu, která řeší interpretaci jevů objektivní reality nebo konstruovaného poznání pomocí matematickografických metod a výrazových prostředků. Výsledkem tohoto snažení je tvorba map všeho druhu [Novák, V., 1988]. • Kartografie je umění, věda a technologie vytváření map, včetně jejich studia jako vědeckých dokumentů a uměleckých prací. V této souvislosti mohou být za mapy považovány všechny typy map, dále plány, náčrty, trojrozměrné modely a globusy, zobrazující Zemi nebo nebeskou sféru v jakémkoli měřítku [Terminologický slovník ICA; ICA – Mezinárodní kartografická asociace]
8
Z uvedených definic je tedy patrné, že hlavním úkolem kartografie je poznávání skutečnosti v prostoru i čase a její vyjádření za pomoci matematických a grafických prostředků a postupů. Kartografie sama oboustranně souvisí s celou řadou vědních oborů a technických disciplín, ze kterých čerpá a prezentuje jejich poznatky, čímž následně umožňuje jejich další rozvoj. Za nejzákladnější bychom mohli uvést tyto vědní obory, jenž slouží kartografům při sestavování map: • geografie – je mateřským oborem kartografie, se kterou souvisí především v oblasti map malých a středních měřítek a při zobrazování velkých územních celků (mapy přehledné, globusy, atlasy). Potřebou prezentovat v mapě jevy probíhající ve společnosti socioekonomická geografie velmi silně ovlivnila vývoj tématické kartografie, kdy došlo k vývoji nových metod grafické prezentace dat. • geodézie – poskytla přesné polohopisné a výškopisné základy, vyšší geodézie poskytla údaje o tvaru a rozměrech Země, ovlivnila kartografii především v mapách velkých měřítek, sloužících především k daňovým (katastrální, pozemkové mapy), vojenským (topografické mapy) a technickým účelům (podklady pro projektování). • dálkový průzkum Země (DPZ) – je metodou sběru, ukládání a vyhodnocování enviromentálních dat o zemském povrchu, která úspěšně řeší nedostatek geografických informací a jejich následné uplatnění při tvorbě tematických i obecně zeměpisných map malých a středních měřítek. • geografické informační systémy (GIS) – je digitální technologie s jejímž příchodem došlo na kartografické scéně k velkým dopadům. GIS je technologie tvořená hardwarem, softwarem a procedurami vytvořenými k podpoře získávání, řízení, manipulaci, analýzám, sestavování a zobrazování prostorově orientovaných dat pro řízení komplexního plánování a řešení problémů. Kartografie zde sehrává důležitou roli v problematice kartografické vizualizace mapových výstupů a samotné mapy často slouží jako podklad pro získávání informací o poloze dat (vektorizace mapových podkladů). Nebyl by to pořádný vědní obor, kdyby se kartografie ještě dále nespecializovala. Pravdou je, že kartografie sestává s několika dílčích disciplín a lze ji členit podle několika hledisek. Zde uvádím základní členění: a) dle druhu mapového díla na kartografii • školní (tvorba výukových map) • atlasová (tvorba atlasů) • velkoměřítková (tvorba map do měřítka 1:5 000) • topografická (tvorba topografických map 1:10 000 až 1:200 000) • námořní (mapy moří a oceánů) • městská (plány měst) • obyvatelstva (demografické mapy) • speleokartografii (mapy jeskynních prostor) ...
9
O b r á z e k 1 Ukázka námořní mapy zachycující Bantry Bay na jižním pobřeží Irska. b) dle dílčích disciplín na kartografii • matematickou (výpočty a konstrukce související s převodem zakřiveného zemského povrchu do roviny) • historickou (historickým vývojem kartografie a historickými mapami) • nauku o mapách (všeobecné studium map a řešení základních uživatelských úloh) • kartografickou tvorbu (proces vzniku a konstrukce map) • tematickou kartografii (tvorba tematických map znázorňujících vybrané přírodní a socioekonomické jevy) • kartografickou polygrafii a reprografii (technologie tisku a rozmnožování map) • kartometrii (metody měření na mapách a jejich výpočetní zpracování) ... c) dle způsobu vzniku mapy na kartografii • klasickou (ručně tvořené mapy) • digitální (počítačově tvořené mapy) d) dle přístupu k tvorbě mapových děl na kartografii • geodetickou (zabývá se převážně zpracováním původních map velkých měřítek na základě terénního měření a leteckého snímkování) • geografickou (zpracování odvozených map středních a malých měřítek a tvorba tematických map) e) dle aspektů jimiž se zabývá na kartografii • praktickou/aplikovanou (zabývá se výrobními technologiemi a konkrétními činnostmi při výrobě map)
10 •
teoretickou (zabývá se obecnými teoretickými, metodologickými a terminologickými otázkami kartografie, např. generalizací, teorií jazyka mapy, apod.)
1.2 Mapy a jejich dělení Výsledným produktem tvorby kartografa je mapa. Mapa je zmenšené, zevšeobecněné a vysvětlené znázornění objektů a jevů na Zemi nebo ve vesmíru, sestrojené v rovině pomocí matematicky definovaných vztahů [Čapek, et al., 1992]. Můžeme se setkat také s kratšími definicemi, jako např. mapa je grafická reprezentace geografického uspořádání [Robinson, et al., 1995]. Pokud hovoříme o mapách a mapám příbuzných znázorněních jako jsou např. glóby či jiné trojrozměrné modely, platí pro ně souhrnné označení kartografická díla. Větší množství map, které znázorňují buď totéž území, ale liší se tématem, nebo zpracovávají totéž téma, ale v různých územích se nazývá soubor map (např. soubor turistických map, různé mapové ediční řady, apod.). Pakliže jsou mapy vyhotoveny nejen dle jednotného měřítka, kartografického zobrazení a značkového klíče, ale na stejně velkých mapových listech pokrývají souvisle zájmové území, jedná se o mapová díla. Pokud je mapové dílo vyhotovované a udržované ve státním zájmu, jedná se o státní mapové dílo (např. Základní mapa ČR, vojenské topografické mapy). Vzhledem k tomu, že mapy jsou používány v mnoha oborech lidské činnosti a jsou pro tyto potřeby specificky upravovány, setkáváme se tak s rozsáhlou skladbou různých druhů map. Ty můžeme dělit dle několika hledisek. Mezi základní hlediska patří účel mapy, její obsah a zobrazované území. Naprosto vyčerpávající dělení i s ukázkami některých map uvádí ve své práci např. Murdych [Murdych, Z, 1988], my si však vystačíme se základním dělením dle Veverky [Veverka, B., 1997, upraveno]: a) územní rozsah • mapy Země (planisféry, svět zobrazen na jednom listu) • mapy zemských polokoulí (hemisféry) • mapy kontinentů, moří a oceánů • mapy států, jejich skupin či částí (regiony na základě politickosprávního, hospodářského nebo fyzickogeografického vymezení) b) účel • mapy pro národní hospodářství (státní mapová díla) • mapy pro vědu, kulturu a osvětu (geologické, dopravy, ...) • mapy pro obranu státu (vojenské operační, taktické, ...) • mapy pro výuku (příruční atlasové, nástěnné, ...) • mapy pro orientaci a sport (turistické, pro orientační běh, lyžařské, vodácké, plány měst, automapy, ...) • mapy pro propagační a propagandistické účely (agitační, reklamní, ...)
11
O b r á z e k 2 Ukázka geologické mapy ČR.
Obrázek 3 Alberta, Kanada.
Ukázka mapy pro orientační běh. Terén podbíž Sundre,
12 c) obsah • mapy obecně zeměpisné (zobrazující rozsáhlé geografické celky s vysokou mírou zjednodušení základních fyzickogeografických a socioekonomických prvků) • mapy topografické (místopisné, podrobné, zobrazující zejména geografickou realitu co nejpodrobněji) • mapy tematické (účelové, speciální, s přednostně vymezeným tématem, např. meteorologické, bonitní, ...)
Obrázek Evropy.
4
Ukázka tematické mapy – meteorologická mapa oblasti
d) měřítko (T – hledisko technické, G – geografické) • velké, T 1:500 až 1:5 000 (získávané podrobným mapováním), G až do 1:200 000 • střední, T 1:10 000 až 1:200 000 (výsledek topografického mapování), G do 1:1 milionu • malé, tj. menší než střední měřítka e) forma záznamu skutečnosti • mapy analogové (klasické papírové mapy), • fotomapy (získané úpravou leteckých snímků – ortofotomapy, nebo metodami DPZ) • mapové transparenty (diamapy, určené pro promítání) • mapy reliéfní (plastické mapy s fyzickým vyjádřením výškové členitosti území) • tyflomapy (mapy pro nevidomé a slabozraké) • mapy digitální (mapové prvky jsou vyjádřeny v digitální formě pomocí informačních technologií)
13
O b r á z e k 5 Grafická ukázka tyflomapy znázorňující univerzitní areál, popis proveden v Brailově písmu.
O b r á z e k 6 Výsledná plastická podoba tyflomapy.
14 f) koncepce vyjádření skutečnosti • mapy analytické (vyjadřují jednotlivé konkrétní, přímo pozorovatelné skutečnosti, které mohou být mono i polytematické, viz mapy dešťových srážek, rozmístění průmyslu, katastrální) • mapy syntetické (vyjadřují údaje (charakteristiky) vyvozené cestou myšlenkových pochodů, tj. abstrakce, generalizace, syntézy vstupních elementárních údajů, tj. s vyjádřením vzájemných závislostí mezi jednotlivými prvky a jevy i jejich skupinami (např. mapy využití půd, členitosti reliéfu, synoptické – využívané v meteorologii pro předpověď počasí, apod.) • mapy komplexní (kombinují vlastnosti map analytických i syntetických a vyjadřující složité geosystémy přírodní i socioekonomické povahy s obzvláště vysokou mírou abstrakce a generalizace – např. mapy klimatických pásů, zemědělských produkčních dopadů, ...) g) způsob vzniku • mapy původní (vzniklé na základě přímého a původního mapování – topografické mapy, prvotním využitím leteckých a kosmických snímků nebo prvotním zpracováním statistických údajů – tematické mapy) • mapy odvozené (zpracované na podkladě již existujících map, zpravidla většího měřítka a podrobnějšího obsahu) h) hledisko času • mapy statické (zobrazují předměty a jevy k určitému datu) • mapy dynamické (zachycují vývoj v čase, časové řadě) Dle podobných kritérií, ale už v menším rozsahu můžeme třídit i atlasy. Atlas je systematicky uspořádaným souborem map vyjadřujícím informace o určitém území a jevech v něm probíhajících. Charakteristické pro atlasy je malé měřítko, použití různých měřítek, kartografických zobrazení a různé typy tematických map. Shrnutí kapitoly Řekli jsme si co je to kartografie, čím se zabývá, se kterými vědními obory souvisí a jak lze kartografii dále členit. Definovali jsme si co je to mapa, kartografické dílo, mapový soubor a uvedli jsme si jeden z mnoha příkladů, jak je možné mapy členit dle různých hledisek. Otázky: 1. Čím se zabývá kartografie? 2. Se kterými obory kartografie úzce souvisí? 3. Jak by jste charakterizovali mapu? 4. Jaký je rozdíl mezi analogovými a digitálními mapami? Úkol k zamyšlení: Prolistujte si některý celostátní deník a všimněte si, v jaké souvislosti jste narazili na nějakou mapu a v jakých oblastech byla použita. Pokuste se zamyslet nad tím, jak často a při jakých příležitostech vy sami jakou mapu používáte.
15 Rozšiřující a doplňující literatura: HOJOVEC, V. - DANIŠ, M. - HÁJEK M. - VEVERKA B. Kartografie. Praha: Geodetický a kartografický podnik v Praze, 1987, s. 19 – 23. ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992, s. NOVÁK, V. - MURDYCH, Z. Kartografie a topografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1988, s. 15 – 17, 250 – 271. PRAVDA, J. - KUSENDOVÁ, D. Počítačová tvorba tematických máp. Bratislava: Univerzita Komenského v Bratislave, 2004, s. 9 – 28. ROBINSON, A. - H., MORRISON, L., J. - MUEHRCKE, C., P. - KIMERLING, J., A. - GUPTILL, C. S. Elements of cartography. New York: John Wiley & Sons, INC.,1995, s. 8 -19. VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1997, s. 5 – 21.
17
2 Matematické základy kartografických děl V této kapitole se dozvíte: • základní terminologii týkající se orientace v souřadnicích na mapách • informace o tom jakým způsobem kartografie převádí zakulacený zemský povrch do roviny • co je to měřítko, zobrazení, zkreslení • získáte základní přehled o zobrazeních Budete schopni: • orientovat se v jednotlivých souřadnicích a dle nich vyhledávat místa v mapách • provést výpočet vzdálenosti mezi dvěma místy na zemi, pracovat s měřítkem mapy • z tvaru zeměpisné sítě odvodit jednotlivá zobrazení a být schopni určit typ zkreslení Klíčová slova této kapitoly: geoid, referenční elipsoid, referenční rovina, zeměpisné souřadnice, zeměpisná šířka, zeměpisná délka, poledník, rovnoběžka, ortodroma, loxodroma, zobrazení, projekce, zkreslení, měřítko Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: Včetně řešení úloh by jste vše měli zvládnout za 7 hodin. Průvodce studiem Za otce kartografie se považuje Ptolemaios, řecko-egyptský astronom a zeměpisec, který žil v letech 90-160 po Kristu. On i dlouhá řada kartografů po něm se potýkali s tím, jak znázornit podrobnosti zemského povrchu na list papíru. Problém je především v tom, že na rozdíl od dvojrozměrného papíru je povrch Země trojrozměrný, kulovitý a navíc velmi členitý. Pojďme se tedy se stejným problémem potýkat i my: Nejdříve si prostudujte úvodní podkapitolu o tvaru zemského tělesa, pak si vezměte do ruky atlas světa a spolu s podkapitolou o zeměpisných souřadnicích si prostudujte některé mapy. Atlas se Vám také bude hodit při studiu jednotlivých zobrazení, rozhodně jej budete potřebovat pří plnění úkolů. Kapitola je svým obsahem i rozsahem vcelku náročná, ale i tak počítejte s tím, že pokud opravdu chcete proniknout do problematiky týkající se matematických základů kartografických děl, budete muset šáhnout po publikacích uvedených v rozšiřující a doplňující literatuře.
2.1 Tvar zemského tělesa Tvar zemského tělesa a jeho členitost je dána působením četných sil, především odstředivé a gravitační. Odstředivá síla, způsobená rotací Země kolem své osy, je tím větší, čím je uvažované místo dále od osy rotace - největší je tedy na rovníku a nejmenší na pólech. Protože zemské těleso je spíše tekuté než pevné, výsledkem odstředivých sil je jeho tvar. Pokud by Země nerotovala kolem své osy, gravitační síly by zajistily, že bude velmi blízká kouli, neboť gravitační síly působí stejně na
18 rovníku jako na pólech (vždy ve směru do hmotného středu Země). Při zemské rotaci se však gravitační a odstředivé síly skládají a výsledkem je skutečnost, kdy odstředivá síla způsobí, že rovník je od středu Země vzdálen více než zemské póly, a zemská koule se tak zploští do tvaru blízkému rotačnímu elipsoidu. Zploštění není příliš velké - zemský průměr je na rovníku asi o 41 km větší než na pólech, tedy při středním poloměru Země 6371 km je vyjádřeno poměrem přibližně 1:300. Za základní hladinu pro měření výšek na zemském povrchu se označuje střední hladina moře, která se stanoví jako průměrná hladina moře mezi přílivem a odlivem. Střední hladina moře, jak vyplývá z vlastností kapalin, je vždy kolmá ke směru tíže. Tato myšlená plocha zkonstruovaná pro celou Zemi se nazývá geoid. Povrch geoidu je ve všech bodech kolmý k tížnicím. Směr tížnic je ovlivňován nepravidelným rozmístěním hmoty v zemské kůře a tak je povrch geoidu mírně zvlněný. Zemský povrch je však podstatně členitější, protože na pevnině je tvořen vyvýšeninami a proláklinami.
O b r á z e k 7 Řez referenčním elipsoidem a geoidem [Iliffe, J., 2000] Plocha popisující zemský reliéf se nazývá topografická plocha. Topografickou plochu ani geoid není možné matematicky vyjádřit a popsat a tedy využít pro konstruování map. Proto se zavádí tzv. referenční elipsoid, tedy matematicky definované těleso, jehož povrch se co nejtěsněji přimyká ke geoidu. Protože mapa umožňuje zakreslit pouze rovinný obraz, je nutné polohu bodu na zemském povrchu vhodným způsobem zobrazit do roviny mapy. Složitě členitý zemský povrch se postupně nahrazuje topografickou plochou, nulovou hladinovou plochou (geoidem) a následně referenční plochou (dvojosým rotačním elipsoidem, koulí, rovinou). Území menší než 700 km2 (tj. okrouhlé území přibližně o poloměru 15 km) má téměř stejné vlastnosti jako elipsoid, zemský povrch je uvažován jako referenční rovina a nebere se v potaz jeho zakřivený kulový tvar. Z referenčních elipsoidů bychom mohli zmínit dva elipsoidy používané v české geodetické a kartografické praxi: • Besselův elipsoid – je používán v civilní geodézii, byl určen na základě výpočtu poledníkových oblouků z deseti různých měření. Do r. 1942 byl používán v SSSR, kromě ČR je v současnosti také používán jako referenční plocha topografických map v Německu, Rakousku, Švýcarsku a Holandsku. • WGS 1984 – (World Geodetic System 1984) je nejnovějším a nejpřesnějším elipsoidem vypočteným na základě družicových měření,
19 jeho střed je totožný se středem Země (narozdíl od Besselova, Krasovského a Hayfordova elipsoidu) a maximální odchylka jeho povrchu od povrchu geoidu činí 60 m. WGS 1984 používá ve svých mapách Armáda ČR. Část pro zájemce: Elipsoidy se často jmenují po svých tvůrcích. Měření a parametry elipsoidů byly postupem času a vylepšováním metod postupně zpřesňovány. Mezi často používané elipsoidy patří také Hayfordův, IAG 1967, WGS 1980 a Krasovského elipsoid. Krasovského elipsoid byl u nás používán ve vojenské praxi, jeho základní parametry byly určeny roku 1940 z astronomickogeodetických sítí západní Evropy, SSSR a USA z důvodu tehdejší neexistence vyhovujícího elipsoidu pro území bývalého SSSR.
2.2 Zeměpisné souřadnice Základní úlohou kartografie je jednoznačné a přesné vyjádření objektu v mapě. K tomu je potřeba mít vhodnou souřadnicovou síť. V geografii a kartografii se používá zeměpisná síť, v níž je poloha bodu určena dvěma souřadnicemi – zeměpisnou šířkou φ (řecké písmeno fí, latitude, Lat, š) a zeměpisnou délkou λ (lambda, longitude, Long, d). Zeměpisná délka je úhel dvou polorovin, vycházejících ze zemské osy, kde jedna z polorovin prochází bodem zvoleným za základní a druhá určovaným bodem. Zeměpisná šířka je úhel mezi rovinou rovníku a normálou v určovaném bodě. Zeměpisné souřadnice bodů se určují měřením pomocí globálních navigačních satelitních systémů (GNSS, více na http://igscb.jpl.nasa.gov/). Hodnoty se měří a uvádí ve stupních (°), minutách (’) a vteřinách (”). Platí že 1° = 60' a 1' = 60", pro lepší zapamatování to lze přirovnat k hodině, minutám a vteřinám. Průsečnice zemského povrchu a polorovin vycházejících ze zemské osy (spojnice bodů stejné zeměpisné délky) se nazývají poledníky (meridiány). Na elipsoidu mají tvar poloviční elipsy, na kouli poloviny hlavních kružnic. Poledníky se stýkají v zemských pólech, a číslují se kladně od 0° do 180° na východ a záporně od 0° do 180 na západ od počátečního poledníku, kterým je poledník procházející greenwichskou hvězdárnou v Anglii. Část pro zájemce Greenwichský poledník, mezinárodně standardizovaný v roce 1883 není jediným základním (nultým) poledníkem. V minulosti se používal tzv. ferrský poledník procházející ostrovem Ferro (17°39’46”, dnes Hierro) na Kanárských ostrovech a také poledníky pařížský (2°20’14”) a pulkovský (30°19’39”, podle hvězdárny Pulkovo v Petrohradu). Hlavní kružnice, vzniklá jako průsečnice zemského povrchu a roviny procházející středem Země kolmo k zemské ose, se nazývá rovník. Spojením bodů o stejné zeměpisné šířce získáme rovnoběžky. Ty jsou číslovány kladně od 0° do 90° od rovníku směrem k severnímu pólu, k jižnímu od 0° do 90° záporně. Vyjma rovníku a pólů jsou rovnoběžky na kouli i na elipsoidu tvořeny vedlejšími kružnicemi.
20 Pokud rozmístíme rovnoběžky a poledníky v pravidelných intervalech, získáme zeměpisnou síť.
O b r á z e k 8 Určení polohy bodu na povrchu Země [Langr, J., 2002] Část pro zájemce Kromě zeměpisných souřadnic se v kartografii také setkáváme s konstrukčními, polárními a pravoúhlými souřadnicemi. O konstrukčních souřadnicích hovoříme v případech kdy soustava poledníků a rovnoběžek je konstruována vzhledem k jakékoliv jiné ose procházející středem koule než v poloze normální (konstrukční osa je totožná se zemskou osou). Jak zeměpisné, tak konstrukční souřadnice se používají na kouli – proto se označují jako sférické. Polární a pravoúhlé souřadnice se používají při určování polohy bodu v rovině mapy – proto se označují jako rovinné. Liší se především tím, k jakému počátku jsou souřadnice vztaženy. Pro bližší seznámení s touto problematikou jsou vhodné publikace zabývající se matematickou kartografií. Úkol k textu: Pomocí atlasu světa a zeměpisných souřadnic určete tato města: a) 114° z.d., 51° s.š. b) +152° Long., -26°50’ Lat. c) λ -78°50’, φ -0°30’ Správné řešení naleznete na konci kapitoly. Nejkratší spojnice dvou bodů na libovolné ploše se nazývá geodetická křivka. Nejkratší spojnicí mezi dvěma místy v rovině je přímka. Na zakřiveném povrchu kulaté Země však použití přímky není možné. Nejkratší možnou trasou mezi libovolnými dvěma body na kouli je oblouk vedený po povrchu přímo nad vlastní
21 přímkou, tedy po ortodromě. Ortodromu můžeme definovat jako průsečnici roviny protínající zemskou osu ve středu Země pod libovolným úhlem a v libovolném pootočení (pod úhlem 90° je ortodroma rovníkem, pod úhlem 0° je poledníkem). Pro přesné určení nejkratší vzdálenosti mezi dvěma body na zemském povrchu je nezbytné početní řešení, v geografické kartografii je zcela postačující výpočet na kouli. Při výpočtu nejkratší vzdálenosti mezi body A a B postupujeme tak, že nejdříve zjistíme zeměpisné souřadnice obou bodů. Délka ortodromy se poté vypočte dosazením souřadnic do kosinové věty sférické trigonometrie: cos D = (sin ϕ a . sin ϕ b ) + (cos ϕ a . cos ϕ b . cos δλ )
kde ϕ a a ϕ b jsou zeměpisné šířky bodů A a B, a δλ je absolutní hodnota rozdílu v zeměpisné délce mezi A a B. Všimněte si, že pokud jsou A a B na opačných stranách rovníku, výsledek sinů bude záporný. Výsledkem je úhel D vymezující oblouk hlavní kružnice. Délka ortodromy se poté vypočte vynásobením úhlu D kilometrovou délkou stupně, kde kilometrová délka stupně je vypočtena ze vzorce 2πr 2π 6378 = = 111,31 km, a r je poloměr Země 6378 km. 360 360 Příklad Výpočet vzdálenosti Jerevan ( ϕ J = 40°11’ s.š., λ J = 44°34’ v.d.) – Panama ( ϕ P = 8°45’ s. š., λ P = 79°32’ z.d.)
Nejdříve je vhodné si pro výpočty převést souřadnice na stupně (převod provedu tak, že jednotlivě vezmu minuty/vteřiny a podělím je 60): ϕ J = 40°11’ = 40,183° λ J = 44°34’ = 44,566° ϕ P = 8°45’= 8,75° λ P = 79°32’ = 79,533° Následně můžeme hodnoty dosadit do kosinové věty a výsledek přepočítat na kilometry: cos D = (sin 40,183 . sin 8,75) + (cos 40,183 . cos 8,75 . cos − 44,566 − 79,533
D = 108,975° Dkm = 108,975°. 111,31 = 12130 Vzdálenost Jerevanu od Panamy je 12130 km.
)
22 Další významnou křivkou na referenční ploše je loxodroma, která protíná v celém svém průběhu poledníky pod stejným úhlem. Každá loxodroma s azimutem jiným než 0°, 90°, 180° a 270° vytváří na referenční ploše spirálu, která se neustále přibližuje zemskému pólu (při azimutu 0° je loxodroma rovnoběžkou, při azimutu 90° poledníkem). V Mercatorově zobrazení se loxodroma zobrazuje jako přímka, čehož bylo v minulosti hojně užíváno pro potřeby námořní navigace. Pro plavbu tedy stačilo na mapě v Mercatorově zobrazení spojit koncové body úsečkou a dodržet výsledný úhel (azimut) mezi loxodromou a kterýmkoli obrazem poledníku.
O b r á z e k 9 Obrázek A nám ukazuje průběh ortodromy, B průběh loxodromy a C porovnání vzdáleností mezi Moskvou, New Yorkem a Dakarem vedené po ortodromě a loxodromě.
2.3 Kartografická zobrazení Kartografické zobrazení je způsob, který každému bodu na glóbu přiřazuje body v rovině.
Zvláštním případem kartografického zobrazení je kartografická projekce, ve které je poměr mezi referenční a zobrazovací plochou určen centrálním promítáním [Novák,V., 1988].
Obrázek10 Srovnání zobrazení na glóbu a v rovině mapy [Robinson, et al., 1995].
Zobrazení můžeme klasifikovat dle následujících kritérií: zobrazovací plochy, polohy konstrukční osy, vlastností z hlediska zkreslení [dle Čapek, R., 1992, upraveno]:
1. Podle zobrazovací plochy se rozlišují zobrazení a) jednoduchá (pravá, prostá) – vznikají převedením glóbu do roviny přímo nebo prostřednictvím válce či kužele
23 •
azimutální zobrazení – používají jako zobrazovací plochu přímo rovinu, jsou vhodná pro mapy území oválného tvaru. • válcová zobrazení – zobrazují glóbus nejprve na plášť válce, který se potom rozvine do roviny. Hodí se pro mapy území protáhlých podél hlavní kružnice. • kuželová zobrazení – zobrazují glóbus na kuželový plášť, jenž se pak rozvine do roviny. Používají se pro mapy území protáhlých podél dotykové kružnice. b) obecná (konvencionální, smluvní) – ostatní zobrazení, jejichž konstrukci nelze vysvětlit názorně prostřednictvím jediné zobrazovací plochy • nepravá zobrazení – byla odvozena z jednoduchých zobrazení. Dělí se na nepravá azimutální, nepravá válcová a nepravá kuželová zobrazení. • polykónická (mnohokuželová) zobrazení – používají nekonečného počtu kuželů. • víceplošná zobrazení – využívají konečného počtu ploch: polyedrická zobrazení rovin, mnohoválcová válců pláště, pankónická plášťů kužele. • neklasifikovaná zobrazení – zahrnují všechna ostatní zobrazení, které nebylo možno zařadit do výše uvedených skupin. 2. Podle polohy konstrukční osy rozlišujeme zobrazení • v normální (polární) poloze – konstrukční osa roviny, válce čí kužele je shodná se zemskou osou. V této poloze je běžné použití válcového a kuželového zobrazení, azimutální vzácně (použití pro polární oblasti). • příčné poloze – konstrukční osa je shodná s rovinou rovníku. Používá se u azimutálních zobrazení hlavně pro mapy polokoulí, u válcových zobrazení např. pro glóby, je používána pro české vojenské topografické mapy. Z uvedených tří poloh je tato nejméně používaná. • šikmé poloze – konstrukční osa prochází středem glóbu v libovolném jiném směru. Tato poloha je hlavně využívána u azimutálních zobrazení, u kuželových je používána pro české civilní mapy. 3. Podle vlastností z hlediska zkreslení se rozeznávají • plochojevná (stejnoplochá, ekvivalentní) zobrazení – zachovávají v každém bodě mapy nezkreslené plochy, zkreslují však úhly a délky. Jejich uplatnění je především v geografii, neboť umožňuje vzájemnou srovnatelnost jednotlivých zemí dle rozlohy. • úhlojevná (stejnoúhlá, konformní) zobrazení – nezkreslují úhly a poměrně dobře zachovávají tvar, ale na úkor zkreslení ploch a délek. Používají se hodně v geodézii a pro námořní mapy. • vyrovnávací (kompenzační) zobrazení – jsou záměrně vypočtena tak, aby zkreslení úhlů a ploch bylo pokud možno v rovnováze. Počítají se sem i tzv. délkojevná zobrazení, která ovšem nejsou délkojevná v každém bodě mapy, ale pouze jen v některých jejich částech, nezkresleny zůstávají délky poledníků (např. Postelovo, čtvercové zobrazení) nebo rovnoběžek (orografické, Sansonovo zobrazení).
24
O b r á z e k 1 1 Azimutální, válcová a kuželová zobrazení v normální, příčné a šikmé poloze. [dle Voženílek,V., 1999] Průvodce studiem Celkem existuje přibližně 300 kartografických zobrazení, v praxi se však využívá pouze několik desítek. V následujících podkapitolách si uvedeme pouze pár základních zobrazení, u příkladů některých zobrazení nejsou pro jejich větší náročnost a potřebu širšího uvedení do problematiky uváděny rovnice. Pro bližší podrobnosti, lepší pochopení a seznámení se s dalšími často používanými zobrazeními však neváhejte sáhnout po publikacích uvedených v seznamu rozšiřující a doplňující literatury na konci kapitoly.
2.3.1 Azimutální zobrazení Vznikají zobrazením glóbu do roviny, která se jej dotýká v zeměpisném pólu (normální poloha), v některém bodě rovníku (příčná poloha) a nebo v jiném bodě (šikmá poloha). V případě zobrazení na sečnou plochu je dotykovou plochou sečná rovnoběžka (zeměpisná nebo konstrukční).
25
Mapy v azimutálním zobrazení vykazují tyto základní konstrukční vlastnosti: • zobrazovací plochou je rovina • zobrazovací rovnice udávají rovinné polární souřadnice ρ , λ ’ vzhledem ke středu mapy a vzhledem k přímkovému obrazu základního poledníku • obrazy zeměpisných poledníků v normální poloze tvoří trs paprsků (polopřímek), rovnoběžky se zobrazují jako koncentrické kružnice se středem v pólu
O b r á z e k 1 2 A – tečná plocha, B – sečná plocha [Robinson, et al., 1995]
Nejznámějšími azimutálními zobrazeními jsou Postelovo, Lambertovo, ortografické, stereografické a gnómonické; poslední tři jsou zároveň projekcemi. My si zde zmíníme zobrazení Postelovo a ortografické. Postelovo zobrazení je ze všech azimutálních zobrazení nejjednodušší. Každá rovnoběžka se zobrazuje jako kružnice o poloměru ρ , rovném délce poledníkového oblouku mezi pólem a danou rovnoběžkou na glóbu. Poloměr ρ se vypočte z rovnice: ρ = r . arc δ , kde δ = 90 - ϕ V jiné než normální poloze vytvářejí obraz zeměpisné sítě složité křivky. Jde o vyrovnávací zobrazení s délkojevnými obrazy poledníků (zeměpisných v normální poloze, konstrukčních v polohách jiných). Od jiných azimutálních zobrazení se Postelovo pozná podle toho, že vzájemné vzdálenosti obrazů rovnoběžek podél přímkového obrazu středního poledníku zůstávají stále stejné.
O b r á z e k 1 3 Postelovo zobrazení: a – normální poloha, b – příčná poloha, c – šikmá poloha [Čapek, R., 1992]
26
Ortografická projekce vzniká paralelním promítáním povrchu glóbu z nekonečně vzdáleného bodu. Délkově zachovány jsou obrazy rovnoběžek, pro jejich poloměry platí rovnice:
ρ = r . sin δ V příčné poloze se zobrazují zeměpisné poledníky jako elipsy a rovnoběžky jako paralelní přímky, v šikmé poloze obojí jako elipsy. znamením Obrázek 14 Ortografická projekce Poznávacím jsou rychle se zmenšující oblouku na tečnou rovinu [Robinson, et al., 1995] vzájemné vzdálenosti obrazů rovnoběžek od středu k okrajům. Ortografickým zobrazením můžeme zachytit maximálně jednu polokouli. Její použití je prakticky jen v příčné poloze a to pro mapy měsíce a jiných mimozemských těles, neboť je nejbližší pohledu pozorovatele ze Země.
O b r á z e k 1 5 Ortografická projekce: a – normální poloha, b – příčná poloha, c – šikmá poloha [Čapek, R., 1992]
2.3.2 Válcová zobrazení Vznikají zobrazením glóbu na plášť válce. V normální poloze je dotykovou kružnicí rovník, v příčné poloze poledník, v šikmé poloze kterákoliv jiná hlavní kružnice. Dotyková kružnice se volí tak, aby tvořila osu zobrazovaného území. Mapy ve válcovém zobrazení vykazují tyto základní konstrukční vlastnosti: • válec je ovinut podél některé hlavní kružnice (tečný válec), nebo protíná glóbus ve dvou vzájemně paralelních kružnicích o stejném poloměru (sečný válec),
27 • • •
zobrazovací rovnice udávají pravoúhlé rovinné souřadnice x a y bodu v mapě tak, že osa x je přímkový obraz rovníku a osa y je přímkový obraz základního poledníku kolmého na obraz rovníku, obraz celé sítě má tvar obdélníku, který může být ve směru poledníků nekonečně dlouhý, obrazy zeměpisných poledníků v normální poloze tvoří úsečky rovnoběžné s osou y, obrazy zeměpisných rovnoběžek v normální poloze tvoří úsečky rovnoběžné s osou x.
O b r á z e k 1 6 A – tečný plášť válce, B – sečný plášť válce [Robinson, et al., 1995]
Nejznámějšími válcovými zobrazeními jsou čtvercové, Lambertovo, Behrmannovo, Mercatorovo a Gallovo. Lambertovo a Gallovo zobrazení jsou zároveň projekcemi. My si zde zmíníme zobrazení čtvercové a již dříve v textu zmiňované zobrazení Mercatorovo.
Ve čtvercovém zobrazení se poledníky zobrazují jako úsečky o délce π r , jejich vzdálenost od osy y je dána rovnicí x = r . arc λ . Rovnoběžky se zobrazují jako úsečky o délce 2 π r , kolmé k obrazům poledníků, jejich vzdálenost od obrazu rovníku se určuje z rovnice y = r . arc ϕ . Podobně jako u Postelova azimutálního zobrazení jde o vyrovnávací zobrazení s délkojevnými obrazy poledníků. Mapa světa vyplňuje obdélník o délce 2 π r a šířce π r . Zobrazení se snadno pozná podle čtvercového tvaru polí zeměpisné sítě, v příčné poloze se používá pro glóbové pásy.
h O b r á z e k 1 7 Čtvercové zobrazení [Hojovec, et al., 1987]
28
Autorem Mercartorova zobrazení je Gerhard Mercator, který jej poprvé použil v roce 1569. Obrazy poledníků jsou v tomto zobrazení nekonečně dlouhé přímky, jejichž vzdálenost od osy y udává vztah x = r . arc λ . Rovnoběžky se zobrazují jako úsečky o délce 2 π r , jejich vzdálenost od obrazu rovníku určuje rovnice
y = r . ln cot g
δ
2 Zobrazení se pozná podle toho, že vzdálenosti obrazů rovnoběžek od obrazu rovníku se velmi rychle zvětšují, póly již není možno zobrazit. Zobrazení je úhlojevné, v příčné poloze a při použití elipsoidu se hodně uplatňuje v geodetických zobrazeních (Gauss-Krügerovo, UTM). Mercatorovo zobrazení je dodnes používáno pro letecké a námořní mapy a to nejen pro zachovanou stejnoúhlost, ale především proto, že loxodroma se v něm jeví jako přímka. Je však krajně nevhodné pro přehledné mapy celého světa.
O b r á z e k 1 8 Mercatorovo zobrazení [Hojovec, et al., 1987]
2.3.3 Kuželová zobrazení Vznikají zobrazením glóbu na plášť kužele – obraz glóbu se nejprve zobrazuje plášť kužele, po jehož rozvinutí dostáváme rovinný obraz. Plášť kužele se globusu dotýká buď v jedné vedlejší kružnici nebo jej ve dvou vedlejších seče. Mapy v kuželovém zobrazení vykazují tyto základní konstrukční vlastnosti: • v normální poloze je délkově zachovanou kružnicí některá rovnoběžka, v ostatních polohách jakákoliv jiná kružnice (volí se tak, aby probíhala středem zobrazovaného územního pásu), • zobrazovací rovnice udávají rovinné polární souřadnice ρ , λ ’ vzhledem k obrazu vrcholu kužele (kartografickému pólu) a přímkovému obrazu základního poledníku,
29 •
obrazy zeměpisných poledníků jsou stejně dlouhé úsečky sbíhající se v počátku souřadné soustavy, obrazy zeměpisných rovnoběžek jsou koncentrické kruhové oblouky se středem v počátku souřadné soustavy.
O b r á z e k 1 9 A – tečný plášť kužele, B – sečný plášť kužele [Robinson, et al., 1995]
Nejznámějšími kuželovými zobrazeními jsou Ptolemaiovo, Delisleovo, Lambertovo, Gaussovo a Albersovo. Z těchto zobrazení žádné není projekci, zmíníme si z nich zobrazení Ptolemaiovo a Albersovo.
Ptolemaiovo zobrazení používá jednu tečnou rovnoběžku, poledníky se zobrazují jako úsečky rovné poledníkovým obloukům na glóbu, zobrazení je tedy délkojevné v polednících. Zobrazení je nazváno dle alexandrijského astronoma Ptolemaia, je jedním z nejčastěji používaných zobrazení na geografických mapách. Obrázek 20 zobrazení [Čapek, R., 1992]
Ptolemaiovo
Albersovo zobrazení je kuželovým zobrazením se dvěma sečnými rovnoběžkami, tudíž méně zkresluje úhly. V zobrazení se póly jeví jako kruhové oblouky, rozestupy mezi rovnoběžkami se k oběma okrajům mapy zmenšují, zobrazení je stejnoploché.
O b r á z e k 2 1 Albersovo plochojevné kuželové zobrazení [Čapek, R., 1992]
30
2.4 Zkreslení Převod kulové nebo elipsoidické plochy do roviny má za následek zkreslení. Laicky by se dalo říci, že mapy nám v některých svých parametrech lžou. Toto „lhaní“ má však svá pravidla a jeho velikost lze spočítat. Zkreslení rozeznáváme několik druhů [Novák, V., 1988]: • délkové – poměr délkového elementu v zobrazovací ploše (mapě) a délkového elementu na referenční ploše (glóbu, elipsoidu), • plošné – poměr ploch nekonečně malých obrazců v zobrazovací a referenční ploše, • úhlové – rozdíl velikosti úhlu na zobrazovací ploše a odpovídajícího úhlu na referenční ploše Pokud hovoříme o tom, že dané zobrazení je „délkojevné“, znamená to, poměr délek ve skutečnosti k délkám v tomto zobrazení je zachován (podobně úhlojevné = nezkreslené úhly, plochojevné = nezkreslené plochy). Míra zkreslení narůstá spojitě směrem od dotykových bodů (ploch) v závislosti na použitém zobrazení a referenční ploše. V místech kde dochází k dotyku (protínání) referenční plochy zobrazovací plochou je poměr zkreslení roven jedné (k=1) . Úkolem kartografa je vždy vybrat zobrazení vhodné pro daný účel mapy a s co nejmenším možným zkreslením. Z následujícího obrázku vyplývá zmenšení zkreslení v mapě použitím sečné zobrazovací plochy:
O b r á z e k 2 2 Srovnání nárůstu zkreslení v azimutálním, válcovém a kuželovém zobrazení. A – zkreslení narůstající od dotykového bodu, resp. dotykové rovnoběžky, B – zkreslení narůstající směrem od dvou sečných rovnoběžek [Robinson, et al., 1995, upraveno].
31
2.5 Měřítko Aby bylo mapy možno používat, je logicky nutné, aby byly menší než mapovaná oblast. Následkem toho každá mapa musí obsahovat měřítko, které nám ukazuje poměr nezkreslené délky v mapě ku odpovídající délce ve skutečnosti. Poměr zmenšení se nejčastěji vyjadřuje číselně ve tvaru 1:m (kde 1 odpovídá vzdálenosti na mapě, m je odpovídající délka ve skutečnosti). Měřítko mapy můžeme vyjádřit několika způsoby, zásadně ale platí, že měřítko musí být součástí informací prezentovaných na jakékoliv mapě, resp. mapa bez uvedení měřítka není mapou, ale jakýmsi polotovarem, nedodělkem, obrázkem. Na mapách se setkáváme s těmito typy měřítek: • číselné – poměr zmenšení ve tvaru zlomku (např. 1 / 100 000 nebo 1 : 100 000), • slovní – vyjádření odpovídající vzdálenosti v mapě vůči skutečnosti (např. 1 cm na mapě = 1 km ve skutečnosti), • grafické – úsečka rozdělená na dílky tak aby ukazovala délky v mapě v jednotkách vzdálenosti ve skutečnosti,
O b r á z e k 2 3 Příklad grafického měřítka.
•
grafické plošné – udávající poměr ploch na mapě k ploše ve skutečnosti.
O b r á z e k 2 4 Příklad plošného měřítka. Shrnutí kapitoly Sami si již asi uvědomujete, že kartografie je velmi různorodá. Množství druhů jednotlivých map, zobrazení, různá míra zkreslení, souřadnice a všechny ty věci okolo dokáží nejednomu zamotat hlavu. My jsme si ale v této kapitole řekli opravdu jen to základní. Měli jste příležitost si uvědomit, že konstrukce mapy je postavena na matematických základech a jakým způsobem principielně probíhá převod zakulaceného zemského povrchu do roviny. Člověk by často ani neřekl, jak taková kulatá, lehce zploštělá Země, dokáže nejednoho kartografa potrápit ... Otázky: 1. Jak by jste definovali zeměpisnou šířku a délku? 2. Co je to kartografické zobrazení? 3. Jak se zobrazuje ortodroma v gnómonické projekci? 4. Které jsou základní polohy zobrazovacích ploch? 5. Jakou maximální plochu lze zobrazit při použití ortografické projekce? 6. Které skutečnosti nezkresluje Ptolemaiovo zobrazení? 7. Co vyjadřuje měřítko?
32 Řešení a odpovědi: Zeměpisné souřadnice uvedené v úkolu k textu odkazovaly na tato města: a) Calgary b) Brisbane c) Quito Korespondenční úkol: Vyčtěte z atlasu souřadnice Honolulu a Montevidea a pomocí sférické trigonometrie vypočtěte nejkratší možnou vzdálenost mezi nimi. Rozšiřující a doplňující literatura: ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992, s.18 – 22, 32 – 76. HOJOVEC, V. - DANIŠ, M. - HÁJEK M. - VEVERKA B. Kartografie. Praha: Geodetický a kartografický podnik v Praze, 1987, s. 297 - 454. ILLIFE, J., Datums and map projections. London: Whittles Publishing, 2000, s. 1 – 19, 58 – 92. MONMONIER, M., Proč mapy lžou. Praha: Computer Press, 2000, s. 5 – 20. NOVÁK, V. - MURDYCH, Z. Kartografie a topografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1988, s. 20 - 112. PRAVDA, J., Redakcia a konštrukcia máp a atlasov. Bratislava: Univezita Komenského Bratislava, 1998, s. 18 – 26. PRAVDA, J. - KUSENDOVÁ, D. Počítačová tvorba tematických máp. Bratislava: Univerzita Komenského v Bratislave, 2004, s. 29 – 49. ROBINSON, A., H. - MORRISON, L., J. - MUEHRCKE, C., P. - KIMERLING, J., A. - GUPTILL, C. S. Elements of cartography. New York: John Wiley & Sons, INC.,1995, s. 59 - 99. VOŽENÍLEK, V., Aplikovaná kartografie I. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 1999, s. 23 – 38.
33
3 Generalizace a kartografické vyjadřovací prostředky V této kapitole se dozvíte: • Co je to kartografická generalizace a jací jsou její činitelé, • Jaké používáme metody generalizace, • Jakým způsobem v kartografii můžeme vyjádřit skutečnost, promlouvat k uživatelům map. Budete schopni: • Definovat jednotlivé činitele generalizace, • Orientovat se v jednotlivých metodách generalizace, • Pochopíte jakým způsobem se rozhoduje co bude a co nebude v mapě znázorněno, • Budete vědět jak používat základní kartografické vyjadřovací prostředky, • Pochopíte vztah jednotlivých mapových symbolů k objektům které vyjadřují. Klíčová slova této kapitoly: generalizace, cenzální výběr, normativní výběr, geometrická generalizace, kresba přes míru, posun kresby, generalizace kvantitativních charakteristik, generalizace kvalitativních charakteristik, kartografická harmonizace, kartografické vyjadřovací prostředky, mapové značky, bodové značky, liniové značky, areálové značky. Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: Včetně řešení úlohy by jste vše měli zvládnout za 2,5 hodiny. Průvodce studiem Postupně nastudujte celou kapitolu. U podkapitoly zabývající se generalizací si vezměte k ruce dvě či tři mapy stejného území ale v různých měřítkách, všímejte si rozdílů v zobrazení jednotlivých objektů a jevů. Usnadní to pochopení textu. K části zabývající se kartografickými vyjadřovacími prostředky bude vhodné, když si přiberete na pomoc atlas a otevřete jej na stránce s jeho legendou.
Žijeme ve složitém světě plném detailů, který nejsme schopni v celé jeho šíři vyjádřit. Tato skutečnost se týká i kartografie. Již víme, že nelze mapovat v měřítku 1:1 a všechny znázorňované jevy a objekty se musí zmenšit tak aby se vešly do mapy. Ve výsledku to činí mapu příliš zaplněnou, nepřehlednou a důležité objekty v daném zmenšení úplně zanikají. Proto je nutné pro znázornění v mapě vybírat jen to podstatné a hlavní, resp. provádět kartografickou generalizaci. Takové objekty, které jsou příliš malé v daném měřítku mapy, se nahrazují mapovými značkami (objekty jsou kresleny přes míru). Mapové značky, diagramy, prostorové vyjadřovací prostředky, barvu a písmo souhrnně nazýváme kartografické vyjadřovací prostředky.
34
3.1 Generalizace Několik definic kartografické generalizace: • •
•
výběr a cílevědomé zevšeobecnění objektů znázorňovaných na mapě úměrně jejich významu, charakteru území, měřítku a účelu mapy se označuje jako kartografická generalizace [Čapek, R., 1992] kartografická generalizace spočívá ve výběru, geometrickém zjednodušení a zevšeobecnění objektů, jevů a jejich vzájemných vztahů pro jejich grafické vyjádření v mapě, ovlivněné účelem, měřítkem mapy a vlastním předmětem kartografického vyjadřování [ČSN 73 046 in Veverka, B., 1997] zobrazení vybraných objektů a jevů vzhledem k měřítku mapy a požadavkům efektivní komunikace [Robinson, et al., 1995]
Můžeme tedy říci, že cílem generalizace, je podat názorný a dobře čitelný obraz skutečnosti se zachováním geografického charakteru území, resp. zlepšit mapovou komunikaci.
3.1.1 Činitelé generalizace a) účel mapy – jedná se míru výběru a váhu jednotlivých jevů zobrazovaných v různých typech map. Například silně se generalizace projevuje u tematických map, kde je řada mapových prvků potlačena a nebo vynechána aby daný jev mohl být dostatečně zvýrazněn, b) měřítko – je jedním ze základních činitelů při sestavování mapy. Menší měřítko znamená snížení kapacitní schopnosti mapy, plocha se totiž zmenšuje s druhou mocninou poměrů měřítek. Například 1 km2 zabírá v mapě v měřítku 1:25 000 plochu 16 cm2, v měřítku 1:50 000 plochu 4 cm2 a v měřítku 1:100 000 plochu 1 cm2, c) kartografické vyjadřovací prostředky – vymezují stupeň generalizace z hlediska optické únosnosti mapy. Čím jsou vyjadřovací prostředky plošně náročnější, tím méně informací může mapa vyjádřit a tím více musí být obsah generalizován, d) charakteristiky vyjadřovaného území – jedná se o snahu zachovat (potlačit generalizaci) typické nebo lokálně důležité prvky krajiny (fjordy, vyvýšeniny v rovině, apod.). Ty jsou sice zobrazeny geometricky nesprávně, ale zachovávají geografický charakter zobrazovaného území. e) schopnosti tvůrců a uživatelů map - proces sestavování mapy je vždy spojen s osobou kartografa a jeho zkušenostmi, neboť ty silně ovlivňují proces generalizace. Můžeme říci, že pokud by se více kartografů pokusilo sestavit stejnou mapu, výsledek by pravděpodobně nebyl totožný. Proto se u větších a rozsáhlejších mapových děl (státní mapová díla, soubory turistických map, apod.) uplatňují při jejich vzniku tzv. redakční pokyny. Proces generalizace při tvorbě mapových výstupů v GIS je dnes z podstatné části automatizován. Přesto je osoba kartografa nezastupitelná.
35 Týká se to především nastavení vstupních parametrů generalizace a uplatnění kartografických zásad pro mapové výstupy. Z pohledu uživatele se jedná především o časovou náročnost vyhodnocení kartografické informace.
3.1.2 Prvky generalizace a) výběr vyjadřovaných skutečnost Výběr je intelektuální proces rozhodování, které typy prvků budou nejlépe sloužit účelu mapy. K provedení správného výběru kartografové musí mít jasnou představu o informacích, které mají být prezentovány v mapě [Robinson, et al., 1995]. Jedná se tedy o základní proces, kdy se kartograf rozhoduje co bude a co nebude v mapě zobrazeno (např. zobrazit silnice nebo nezobrazit silnice). Oproti tvorbě analogových map nám mapové výstupy tvořené v GIS umožňují daleko více možností při rozhodování jak a které prvky mají být zobrazeny. Důležitým limitujícím faktorem je měřítko mapy a maximální přípustná grafická náplň při které je mapa stále čitelná (max. cca 25 - 30% plochy, z čehož popis zaujímá přibližně polovinu). Používají dva přístupy pro stanovení výběru [dle Veverka, B., 1997, upraveno]: • cenzální výběr – na jeho základě je stanovena kvantitativní nebo kvalitativní hranice, od níž jsou v mapě zobrazeny prvky reality. Prvky nesplňující tuto podmínku zobrazeny nejsou. Takovýmto výběrem u kvantitativní hranice je např.: - zobrazení sídel s počtem obyvatel vyšším než 2000, - vodní plochy o výměru v mapě větším jak 6 mm2, - zobrazení výstupků na budovách větších než 15 cm, Kvalitativním výběrem je např.: - zobrazení pouze silnic první třídy a dálnic, - zobrazení pouze rychlíkových tratí, - pouze sídel, která jsou správními centry,
•
normativní výběr – vychází z únosnosti zaplnění mapy, jeho cílem je stanovit objektivní procentní normu, tj. kolik procent objektů v realitě bude zobrazeno na mapě. Tato metoda vyžaduje použití tzv. rajonizace hustoty zájmového prvku (např. sídel, vodních toků, komunikací) v území a pro každý rajon vymezit normu. Důvodem je nerovnoměrné rozšíření objektů v krajině (např. v řídce osídlené krajině by vypuštění podstatné části sídel bylo nevhodné, oproti tomu v rajonu s hustě osídlenou oblastí je aplikace tohoto výběru žádoucí).
36 Část pro zájemce: Stanovením normativu v kartografii se zabýval německý kartograf Töpfer. Töpferův zákon odmocniny zvažuje relace mezi podkladovou a odvozenou mapou různého měřítka s tím, že zachovává stejnou grafickou zátěž v obou mapách: N O = N P (M P / M O )
0,5
kde N0 – výsledný počet prvků na odvozené mapě, NP – počet prvků na podkladové mapě, MP – měřítkové číslo podkladové mapy, M0 – měřítkové číslo odvozené mapy. Töpfer posléze navrhl nový vzorec (rozšířený zákon odmocniny), který navíc respektuje význam prvku a jiné rozměry mapových značek na odvozené mapě: N O = N P CV C Z (M P / M O )
0,5
s konstantami CV – konstanta významu prvku volená relacemi CV = (MO / MP)0,5 velmi významný prvek CV = 1 prvek středního významu CV = (MP / MO)0,5 prvek nízkého významu Cz – konstanta poměru velikosti mapových značek v odvozené a podkladové mapě. b) zjednodušení tvarů – zjednodušování tvarů úzce souvisí s již zmiňovaným činitelem generalizace měřítkem, neboť zmenšením měřítka nelze zachovat všechny prvky a detaily v původní mapě. Zjednodušování má za úkol odstranit podružné detaily, které by se vzhledem k měřítku mapy nedaly zobrazit nebo činily mapu nečitelnou. Na jejich úkor se naopak zdůrazní větší, nebo výraznější tvary, které jsou pro daný prvek reprezentativní [Čapek, R., 1992].
O b r á z e k 2 5 Mapa dálničních tahů Polska. Povšimněte si zjednodušeného průběhu státních hranic.
Zjednodušují se nejen všechny čárové prvky (např. vodní toky, vrstevnice, komunikace,
37 pobřeží) ale také některé plošné (např. budovy, lesní plochy). Dochází ke zjednodušování průběhu jejich tvaru nebo spojování do jednotných ploch. c) kresba přes míru a posun kresby - menší prvky nesoucí výraznou geografickou charakteristiku daného prostoru vypustit nelze. Při jejich znázornění se aplikuje tzv. kresba přes míru. Tato kresba není půdorysně věrná, ale jsou dodrženy významné a typické ohyby průběhu osy nebo obrysové čáry – geografický aspekt zde dostává přednost. Mezi nejznámější případy uváděnými v kartografické literatuře patří např. holešovický oblouk Vltavy v Praze, delta Dunaje nebo ašský výběžek. V procesu generalizace se také často setkáváme s posunem kresby. Je nutné si uvědomit, jak velkou plochu zabírají jednotlivé mapové symboly v daném měřítku. Například je-li 10 m široká silnice znázorněna v mapě v měřítku 1 : 10 000 linií silnou 1 mm, bude stejně tlustá linie v měřítku 1 : 1 000 000 zabírat pás o šířce 1 km. Objekty v tomto pásu je tedy nutné buď vypustit nebo je odsadit a zobrazit s posunem. d) slučování – také, někdy uváděné jako generalizace charakteristik, spočívá ve zmenšování počtu vyjadřovacích prostředků pro objekty a jevy společného charakteru. Například v mapě jsou lanovky vyjádřeny jedním symbolem, který už nerozlišuje, že ve skutečnosti lanovky mohou být jedno, dvou, tří i čtyř sedačkové. Nebo silnice, která ve skutečnosti mění svou šířku, je v mapě vyjádřena značkou silnice o neměnné šířce. Podle rozeznáváme dva druhy slučování: • kvalitativní (generalizace kvalitativních charakteristik) – používá se pro vyjádření několika odlišných, ale druhově příbuzných objektů souhrnnou značkou. Například: - různé typy silnic se nahradí jedním typem silnice, - jehličnatý, listnatý a smíšený les jedním symbolem lesa, - orná půda, pastviny, louky se nahradí symbolem zemědělské půdy - strojírenství, hutnictví, energetika symbolem průmyslu, apod. • kvantitativní (generalizace kvantitativních charakteristik) – používá se tam, kde se vyjadřuje kvantita pomocí velikostní stupnice. Při kvantitativní generalizaci dochází ke snížení počtu intervalů ve velikostní stupnici, resp. k rozšíření intervalů nově vzniklých. Například: - značky vyjadřující sídla s počtem obyvatel 2001 – 5000, 5001 – 10 000, 10 001 – 25 000 budou následně vyjádřena jedním symbolem „sídla s počtem obyvatel do 25 000“. e) kartografická harmonizace – jejím úkolem je dbát na zachovávání správných vztahů mezi jednotlivými prvky v mapě při aplikaci některé z generalizačních metod. Například:
38 -
vypustím-li z mapy města s méně než 10 000 obyvateli, musím také vypustit i komunikace, které k nim vedou nebo je propojují zgeneralizuji-li vrstevnice, vodní toky v údolích musím posunout tak, aby kopírovaly údolnici a „netekly ve svahu“, apod.
3.2 Kartografické vyjadřovací prostředky Jak jsme si již poznamenali, mapové značky, diagramy, prostorové vyjadřovací prostředky, barvu a písmo souhrnně nazýváme kartografické vyjadřovací prostředky. Také se můžeme setkávat s výrazy „jazyk mapy“, „mapová symbolika“, „kartografické znaky“, apod. Hlavními kartografickými vyjadřovacími prostředky jsou mapové značky, což jsou grafické symboly, s jejichž pomocí se snažíme vyjádřit danou skutečnost, jev. Rozlišujeme tři základní skupiny mapových značek: bodové, liniové, areálové.
3.2.1 Bodové značky (obrazcové, mimoměřítkové, figurální) Používají se ke znázorňování objektů, jejichž délku ani šířku nejsme schopni v daném měřítku vyjádřit. U bodových značek můžeme sledovat několik charakteristik, které se mohou navzájem kombinovat: • tvar
•
velikost
•
orientaci
•
výplň
Podle tvaru a původu rozeznáváme značky: • geometrické – jsou tvořeny nejrůznějšími geometrickými obrazci, tj. kruhy, čtverci, trojúhelníky a obdélníky,
39 •
symbolické – symbolizují věc, kterou zobrazují,
•
obrázkové – jedná se o realistické kresby objektů, které zobrazují, uplatnění nalézají v plánech měst a na propagačních mapách,
•
alfanumerické – použití nacházejí převážně na tematických mapách (znázornění těžby chemickou značkou, letopočet bitvy, apod.) Fe Pb 1838
Podle umístění (lokalizace) rozlišujeme značky: • s přesnou lokalizací – na značce je stanoven bod, který se umísťuje přesně do místa v mapě
•
s přibližnou lokalizací – jsou takové bodové značky, u nichž nelze přesnou lokalizaci dodržet (obrázkové značky), nebo se jedná o značky kdy jev není lokalizovatelný v ploše (např. symbol ryby pro loviště ryb), nebo značky jsou lokalizovány k oblasti (např. symbol letiště, pošty je přiřazen k sídlu)
3.2.2 Liniové (čárové) značky Liniové značky se používají k vyjádření objektů a jevů liniové povahy. Jsou kresleny tak, aby jejich osa souhlasila s průběhem osy objektů ve skutečnosti (např. železnice, silnice). Výjimku tvoří schematické znázornění některých jevů (např. trasy leteckých linek). U liniových značek rozlišujeme tyto charakteristiky: • šířku
•
strukturu (typ)
•
barvu
40
Podle umístění (lokalizace) rozlišujeme linie na lokalizované: • geometricky přesně – např. zeměpisná síť, kilometrová síť, úsečky spojující 2 body (části hranice), • topograficky přesně – hlavní trasa je zachována, týká se většiny objektů, • orientačně (schematicky) – předmětem je vyjádření vztahu mezi dvěma body, např. letecké spojení Praha – New York,
3.2.3 Areálové (plošné) značky Vyjadřovacím prostředkem je výplň areálu vymezeného jeho obrysovou čarou. Hranici je možno vymezit několika způsoby, čarou o různé struktuře, tečkovanou čarou, nebo jen jednotným barevným provedením. Nedá se zde hovořit o lokalizaci, značka se umístí tam, kde se skutečné nalézá. Areály mohou tvořit souvislou oblast (mít mezi sebou společné hranice), mít ostrovní povahu (např. vymezení chráněného území v krajině) nebo se překrývat (např. rozšíření národností na určitém území, pěstování plodin na určitém území).
O b r á z e k 2 6 Různé příklady areálů. Otázka k zamyšlení: Otevřete si atlas světa na stránkách s legendou a všímejte si jednotlivých druhů mapových značek a jejich vztahu s objektem/jevem, který reprezentují. Souhlasíte s uvedeným vyjádřením? Jaký by jste navrhnuli jiný symbol řešení určitého objektu/jevu? Shrnutí kapitoly Řekli jsme si co je to generalizace a jaké máme metody generalizace pomocí nichž se provádí výběr objektů a jevů ze skutečnosti neboť jedině tak je možno vytvořit mapu čitelnou a přehlednou, resp. vztaženou k danému účelu mapy. Jak vyjádřit dané jevy a objekty v mapě, jsme si nastínili přehledem mapových značek, které patří mezi hlavní kartografické vyjadřovací prostředky.
41 Otázky:
1. 2. 3. 4. 5.
Jak by jste definovali kartografickou generalizaci? Jakým způsobem souvisí měřítko mapy s generalizací? Na jakém principu funguje normativní a cenzální výběr? Z jakých důvodů je používán posun kresby? S kterými charakteristikami se setkáváme u bodových značek a jak bodové značky můžeme lokalizovat?
Rozšiřující a doplňující literatura: ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992, s.128 - 140. MONMONIER, M., Proč mapy lžou. Praha: Computer Press, 2000, s. 27 - 46. PRAVDA, J., Redakcia a konštrukcia máp a atlasov. Bratislava: Univezita Komenského Bratislava, 1998, s. 27 – 45. PRAVDA, J. - KUSENDOVÁ, D. Počítačová tvorba tematických máp. Bratislava: Univerzita Komenského v Bratislave, 2004, s. 51 – 75. ROBINSON, A., H. - MORRISON, L., J. - MUEHRCKE, C., P. - KIMERLING, J., A. - GUPTILL, C. S. Elements of Cartography. New York: John Wiley & Sons, Inc.,1995, s. 447 - 492. SLOCUM, T., A. – McMASTER, R., B. – KESSLER, F., C. – HOWARD, H., H. Thematic Cartography and Geographic Visualization. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc., 2005, s.56 – 64, 103 – 120. VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1997, s. 41 – 48, 54 - 63.
43
4 Polohopisný a výškopisný obsah map, popis V této kapitole se dozvíte: • čím je tvořen polohopisný a výškopisný obsah map, • jaké máme metody zobrazování jednotlivých prvků, • jak je polohopis a výškopis generalizován, • jakými metodami se vzniká popis na mapách. Budete schopni: • vybrat jednotlivé prvky, které mají být zobrazeny v mapě, • vybrat jednotlivé metody, kterých použijete pro jejich zobrazení, • a přibližně definovat jakého výsledku při zobrazování mapového obsahu chcete dosáhnout. Klíčová slova této kapitoly: hypsometrie, batymetrie, vrstevnice, kóty, spádnice, stínování, šrafy, kopečková metoda, vodstvo, popis, choronyma, oikonyma, anoikonyma, latinka, transliterace, transkripce, exonyma Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: Včetně řešení úloh by jste vše měli zvládnout za 4,5 hodiny. Průvodce studiem Ani u této kapitoly by jste neměli postrádat nějakou tu mapu. Dokonce bych řekl že i mapy dvě. Jedna mapa by měla být obecně zeměpisná, tedy stačí vám nějaký atlas, druhá by měla být topografická, tedy většího měřítka, například 1 : 10 000 nebo 1 : 20 000. Tyto mapy se Vám budou hodit pro srovnávání toho, jak jsou jednotlivé prvky v daných měřítcích zobrazeny. Nezapomeňte na korespondenční úkol na konci kapitoly.
4.1 Vodstvo Většinu zemského povrchu zabírá voda. Vodstvo je základním orientačním prvkem na mapách. Pojem vodstvo zahrnuje veškerou stojatou i tekoucí vodu na zemském povrchu i pod povrchem: vodní toky a kanály, jezera, rybníky, nádrže, prameny, studny, moře a oceány, sněhy, ledy, ledovce, apod. Na topografických mapách lze znázornit veškeré vodstvo, na zeměpisných mapách je nutno vodstvo generalizovat. V následujících podkapitolách jsou uvedena pravidla dle kterých jsou zakreslovány jednotlivé prvky vodstva.
4.1.1 Moře a oceány • • • •
jejich rozsah je dán pobřežní čarou, která odpovídá hranici přílivu nebo střední mořské hladině, při zákresu do mapy musí být tvar pobřeží zachován aby bylo možno identifikovat jeho typ a přístupnost z moře, pokud se vyskytují na okraji pobřeží malé skupiny ostrovů, taktéž musí být zachovány, u fjordového pobřeží v rámci generalizace jsou důležité fjordy zachovány a zdůrazněny,
44 • • •
watty a písčiny se znázorní bodovým rastrem, korálové útesy červeně, mangrovy modře, skaliska černě, pro znázorňování hloubek se používá barevná hypsometrie nebo hloubnice (izobaty), zachována musí být hloubnice 200 m (šelf), mořské proudy se zakreslují pomocí liniových značek (červeně teplé, modře studené),
4.1.2 Jezera, nádrže, rybníky • • • • • •
jsou vymezeny břehovou čárou při střední letní hladině, pokud je břehová čára neurčitá (např. dochází ke kolísání hladiny, sezónnímu vysychání, přechodu jezera do bažin) zobrazí se tečkovaně nebo čárkovaně, kóta hladiny udává nadmořskou výšku hladiny, hloubkové body udávají relativní hloubku vůči hladině, v oblastech se soustavou jezer (např. Finsko) se jezera při generalizaci neslučují do jedné plochy, ale pouze vybírají. U vybraného jezera je nutno zachovat jeho tvar a návaznost na vodní toky, slaná jezera s obsahem soli větším jak 1% se odlišují od sladkovodních světlejším barevným rastrem, v obecně zeměpisných mapách se zakreslují pouze největší nádrže i s hrází, kótuje se hladina nad i pod přehradou.
O b r á z e k 2 7 Srovnání stejného území (jezerní plošiny) před a po procesu generalizace [Robinson, et al., 1995].
4.1.3 Vodní toky a kanály •
• •
řeky a potoky vytvářejí v krajině říční síť, jejíž charakteristický tvar je potřeba zachovat (rozeznává se několik typů tvaru říční sítě: stromečkový, kořínkový, pravoúhlý, roštový, labyrintový, radiální, prstencový, vějířový, paralelní, meandrový), typ vodního toku musí být zachován (např. meandry), hustota říční sítě musí být zachována (poměr km/km2),
45 • • •
stále vodní toky se zakreslují spojitou modrou čarou, periodické modrou čárkovanou čarou, v obecně zeměpisných mapách jsou tloušťky řek kresleny přes míru, u kanálů a průplavů je charakteristický přímý průběh, stálá šířka a upravené břehy.
O b r á z e k 2 8 Postupná generalizace říční sítě [dle Hojovec, 1987].
4.1.4 Prameny, studny • • •
v obecně zeměpisných mapách se zobrazují jen nejdůležitější prameny, studny jen v suchých oblastech, v humidních oblastech se zakreslují jen prameny výrazně silné, minerální prameny a horká vřídla zde mají zvláštní postavení a jsou většinou zakresleny.
4.1.5 Sněhy, ledovce • • •
zobrazují se na mapách bílou nebo modrobílou barvou, často doplněné modrým tečkovým rastrem, jemným stínováním nebo schematickou kresbou povrchových trhlin průběh vrstevnic na ledovci se kreslí modře uvádí se hranice plovoucího ledu
4.1.6 Vodní stavby • •
slouží jako ochrana proti vodě (hráze, jezy, vlnolamy), k využití vody (přehrady, nádrže) a k dopravním účelům (přístavy, plavební komory, majáky), v topografickým mapách se tyto objekty zakreslují všechny, na obecně zeměpisných mapách pouze ty nejdůležitější.
4.2 Komunikační sítě Komunikace propojují sídla, umožňují přepravu osob, materiálu, energie a dat. Komunikační síť můžeme rozdělit na pozemní komunikace, vodní spoje, letecké
46 spoje a zvláštní spoje (zahrnují telekomunikační sítě a různé druhy produktovodů). Pro zobrazování komunikačních sítí platí následující pravidla: • nejdůležitějšími komunikacemi jsou železnice a silnice, • železnice se rozlišují dle významu trati, počtu kolejí, elektrifikace, také se zakreslují stanice, hradla, depa, tunely, apod. (v obecně zeměpisných mapách se zakreslují pouze důležité mezinárodní tahy), • dálnice, silnice, cesty a pěšiny lze prakticky všechny zakreslit až do měřítka 1 : 25 000, do měřítka 1 : 200 000 lze zakreslit prakticky veškeré zpevněné komunikace, • v topografických mapách musí být dodržena návaznost na sídla, tzn. žádné sídlo nemůže být zakresleno bez komunikace, • při generalizaci je potřeba zachovat jednotnou hustotu sítě • pro vodní spoje se na mořích a jezerech používá schematická liniová značka spojující 2 přístavy, udává se vzdálenost mezi nimi, • u vodních toků se udává jejich splavnost, • letecká doprava zahrnuje pouze prostor letiště, na topografických mapách jsou zobrazeny i budovy a rozjezdové plochy, na obecně zeměpisných mapách je umísťován znak letadla, • u elektrických vedení bývá značkou rozlišováno napětí, • u produktovodů bývá značkou rozlišen typ produktu, který je přepravován (např. plynovod, ropovod).
4.3 Sídla • • •
•
• • •
do měřítka 1 : 500 000 jsou sídla znázorňována v ploše, nad 1 : 500 000 geometrickou značkou, v měřítku 1 : 500 000 již lze u sídel naznačit obrys a hlavní tahy, v měřítku 1 : 50 000 lze podrobně vyjádřit celkovou uliční síť, bloky domů a význačné budovy, v mapě 1 : 5 000 jednotlivé domy, atd. zeměpisných mapách jsou sídla rozdělena do velikostních kategorií v závislosti na počtu obyvatel, každá kategorie má přidělenou bodovou značku o určité velikosti, sídla s důležitým správním významem bývají často barevně či tvarově odlišena, při zmenšování měřítka se v procesu generalizace postupně dochází ke slučování jednotlivých budov do bloků a zakreslování pouze hlavních tahů přes znázornění v ploše k jednoduchému geometrickému symbolu, důležité je zachovat okolní vztahy (návaznost komunikací na okolní sídla, důležitý vodní tok protékající sídlem, apod.), na topografických mapách lze zobrazit veškerá sídla, na obecně zeměpisných mapách je nutno provést výběr, jako optimální únosné grafické zaplnění mapy u obecně zeměpisných map je uváděna hodnota 200 sídel na dm2 mapové kresby, při výběru je nutno zachovat charakter oblastí s hustým a řídkým osídlením, tzn. nelze mapu pokrýt sídly rovnoměrně.
47
O b r á z e k 2 9 Ukázka znázornění sídel: hlavní město Čečenska Groznyj je znázorněno v ploše, zatímco menší sídla jsou znázorněna geometrickou značkou.
4.4 Půdní pokryv • • • •
půdní pokryv je rozdělován na pokryv s vegetací (zem. půda, lesy) a bez vegetace (poště, zasolené půdy, skály, ledovce, plochy zdevastované povrchovou těžbou, apod.), poušť se vyznačuje hnědožlutým tečkovaným rastrem, ledovec modrým tečkovaným rastrem, skalnatá území je možno vyjádřit fyziografickým šrafem, zemědělská půda do mapy nebývá zakreslována s výjimkou vinic, chmelnic, sadů a plantáží, největší pozornost je věnována lesům, na topografických mapách se uvádí stáří lesa, rozlišuje se druhová skladba (jehličnatý, listnatý, smíšený) a parametry lesa (výška, tloušťka kmenů a rozestup stromů), na obecně zeměpisných mapách se vystačí se zelenou barvou.
4.5 Hranice Hranice oddělují plochy jednotlivých administrativních (státní hranice, krajské, okresní, obecní, katastrální) a přírodních celků (hranice světadílů, oceánů, klimatických pásů, geomorfologického členění) a také plochy odlišného využití půdy (lesy, louky, sady). Podle způsobu, jakým jsou jednotlivé hranice vymezeny, rozeznáváme dva druhy hranic: • hranice přirozené – tvoří je horské hřebeny, vodními toky, pobřežní čáry, • hranice umělé – komunikace, zdi, ploty, apod. Umělou hranicí jsou také dohodou určené poledníky nebo rovnoběžky a datová hranice. Při zpracování hranic je nutno dbát na následující pravidla: • státní hranice negeneralizovat a zakreslit co nejpřesněji její průběh • použít čárkovanou hranici pokud hranice není přesně stanovena • pokud stejným místem v území probíhá více hranic, přednost má hranice vyššího řádu
48 • •
prochází-li hranice vodním tokem, zaznačíme hranici střídavě po obou stranách vodního toku hranice vytvářejí uzavřené celky
O b r á z e k 3 0 Ukázka několika typů hranic používaných v německé topografické mapě 1 : 25 000.
4.6 Výškopis Výškopis je obrazem reliéfu na mapě. Terénním reliéfem se rozumí zemský povrch tvořený přírodními silami či lidskou činností, nezahrnuje objekty a jevy které se na něm a pod ním vyskytují. Vývojem zemského povrchu se zabývá geomorfologie. Pro zobrazování výškopisu na souši se používá termín hypsometrie, zobrazování výškopisu pod vodní hladinou se nazývá batymetrie. Při kartografickém znázorňování se terén nahrazuje topografickou plochou, která je určena kostrou. Kostru je popsána soustavou bodů (vrcholů, vrcholů sedel, nejnižších bodů prohlubní, apod.) a čar. Mezi takovéto čáry patří: • hřbetnice – spojnice míst s relativně nejvyšší výškou, • údolnice – spojnice míst s relativně nejnižší výškou, • hrany – čáry, na kterých dochází k prudké změně spádu • tvarové (obrysové) čáry – vymezují vodorovné nebo mírně skloněné části terénních tvarů (okolí vrcholů, sedel, terasy, apod.) Výškopis můžeme znázorňovat za pomoci výškových bodů, vrstevnic, barevné hypsometrie, stínování a šrafů.
4.6.1 Výškové body V mapách jsou výškové body znázorňovány jako kóty. Kóta je výška nebo hloubka vzhledem k hladinové ploše, výšky mohou být: • absolutní (nadmořské) • relativní (hloubky jezer) Výhodou této metody je že při změně měřítka nedochází k chybě, nevýhodou je, že znázorňování výškopisu pomocí této metody není příliš přehledné.
4.6.2 Vrstevnice Vrstevnice jsou čáry na topografické ploše, které spojují místa o stejné nadmořské výšce ve vhodném intervalu. Vrstevnice se dělí na: • izohypsy – znázorňující výšky nad nulovou hladinou • izobaty (hloubnice) – znázorňující záporné výšky pod hladinou
49
Vrstevnice se staly běžně používanými teprve od konce 19. století. Znázorňují se hnědou barvou, výjimku tvoří znázornění trvalých ledů, sněhu a hloubnic, kde se vyjadřují na mapách modře. Výškový rozdíl dvou sousedních vrstevnic na mapě se nazývá vrstevnicový interval. Při volbě intervalu vrstevnic se vychází se sklonitosti území a měřítka mapy. Čím je měřítko větší a sklonitost menší, tím menší může být interval vrstevnic. Nápomocen při volbě intervalu nám může být tento vztah: M i= 5000
kde i je výsledný interval vrstevnic a M je měřítkové číslo mapy. Na obecně zeměpisných mapách se může vyskytovat proměnný interval, kdy v horách se použije většího intervalu. Například interval 10 m použitý v rovině, by nebylo v horách možné uplatnit, neboť by neustále docházelo ke slití jednotlivých vrstevnic a výsledný obraz by tak byl nečitelný. Každá pátá vrstevnice je hlavní (zdůrazněná) vrstevnice, kreslí se zesíleně a slouží pro lepší orientaci a odečítání uživatele mapy. Kromě hlavních vrstevnic jsou používány také vedlejší (doplňkové) vrstevnice, zobrazované nejčastěji v polovině intervalu a sloužící pro lepší zachycení tvaru reliéfu. Používají se v místech mimo průběh normálních vrstevnic kde dochází ke změnám v tvaru reliéfu a zobrazují se přerušovanou čarou. Vrstevnice jsou doplněny spádovkami, které udávají směr spádu. Popis vrstevnic je prováděn rozptýleně po celé ploše území, kótování je orientováno (čitelné) směrem do kopce.
O b r á z e k 3 1 Generalizace vrstevnic [dle Hojovec, 1987].
50 Vrstevnice mohou vzniknout třemi možnými způsoby: • interpolací – sestává z měření jednotlivých výškových bodů v terénu, pořizování kostry (orografického schématu) a následné konstrukce vrstevnic. Jedná se o pracnou metodu, • fotogrammetricky – jedná se o interpretaci na základě leteckých snímků, • počítačovou interpolací – vrstevnice jsou tvořeny na základě různých počítačových algoritmů a metod, dnes již běžně používaná metoda. Mezi hlavní výhody vrstevnic patří oproti kótám jejich lepší přehlednost a možnost řešit na jejich základě různé úlohy (např. velikost spádu, apod.). Jako nevýhoda se jeví nutnost generalizace se změnou měřítka.´
4.6.3 Barevná hypsometrie Barevná hypsometrie spočívá v nespojitém barevném vyjádření výšek po jednotlivých výškových stupních.Výškovým stupněm rozumíme výškový rozdíl vrstevnic, vzniklá plocha mezi jednotlivými vrstevnicemi je vyplněna barvou.
O b r á z e k 3 2 Příklad použití barevné hypsometrie, oblast Abcházie. Atlas mira, 1984.
Existuje několik teorií, jak výškopis pomocí barev vyjádřit: • čím výše, tím tmavší barva • užití regionálních barev (nížiny – zelená, hory – hnědá, atd.) • čím výše, tím teplejší barvy (od šedozelené do červené) • čím výše, tím světleji, atd. V našich středoevropských podmínkách se jedná převážně o kombinaci prvních dvou metod.
51 Pro hloubky se používá modrá barva, platí vztah že čím hlouběji, tím tmavší modrá se použije. Výhodou této metody je její přehlednost a názornost na geografických mapách, na topografických mapách tato metoda není používána. Mezi nevýhody patří nemožnost zjišťovat nadmořskou výšku a také barva může u uživatelů vyvozovat některé nesprávné závěry (např. zelená pro nížiny může evokovat bujnou vegetaci i když ve skutečnosti se jedná o vyprahlou poušť, apod.). Otázka k zamyšlení: Souhlasíte s výše popsanou metodou? Jaké barevné schéma by jste použili vy pro znázornění výškopisu za pomoci barevné hypsometrie?
4.6.4 Stínování Stínování je další metodou vyjádření reliéfu. Buď se používá samotná, nebo jako doplněk u hypsometrie, někdy se používá také stínovaných vrstevnic. Úhel dopadu jednotlivých paprsků se nejčastěji volí 45°. Jako nejvhodnější směr osvětlení je uváděn severozápad, neboť poskytuje dobrý plastický vjem a tato situace reálně nemůže v přírodě nastat. U hřbetů, které vybíhají od severozápadu se použije osvětlení ze severu.
Obrázek reliéfu.
Obrázek stínování reliéfu.
33
34
Ukázka stínování
Ukázka
4.6.5 Šrafy Šrafy jsou soustavou krátkých úseček, trojúhelníků nebo jiných geometrických útvarů vyjadřujících tvar terénu. Mezi základní typy šraf patří: • technické šrafy – jsou vyjádřeny soustavou dlouhých a krátkých čar, které značí prudký sklon ve směru čárek. Technické šrafy se používají na technických mapách velkých měřítek (1 : 1 000, 1 : 2 000, 1 : 5 000), někdy se doplňují údajem o výšce spádu.
52 • •
•
topografické šrafy – vyjadřují terénní stupně, rokle, strže, apod. Pokud jsou vytvořeny přírodní cestou, kreslí se hnědě, pokud se jedná o výtvor člověka, zobrazují se černě. Někdy se doplňují údajem o výšce spádu. fyziografické šrafy – někdy uváděné jako skalní šrafy svou se svou povahou pohybují na rozhraní mezi mapovou značkou a šrafou. Používají se pro zobrazování skal, ledovců a skalních sutí, které nelze pro jejich strmost a tvarovou komplikovanost vyjádřit vrstevnicemi. sklonové šrafy – byly používány dříve místo vrstevnic. Vyjadřují sklon terénu poměrem světla a stínu daného vztahem mezi tloušťkou šrafy a velikostí mezery mezi jednotlivými šrafami. Platí zde zásada, že „čím větší sklon, tím tmavší terén“. Mezi další šrafy které byly používány patří kreslířské, krajinné, stínové.
O b r á z e k 3 5 Ukázka šraf: A – fyziografické šrafy, B – technické šrafy. Zdroj ZM 1 : 10 000.
4.6.6 Další možné způsoby znázorňování výškopisu Existuje několik dalších způsobů znázornění výškopisu. Mezi takové patří kopečková metoda, která již není používána a setkáváme se s ní pouze na historických mapách. Jako příklad takovéto mapy můžeme uvést Komenského mapu Moravy z roku 1645.
53
O b r á z e k 3 6 Kopečková metoda.
Dalším možným způsobem je blok diagram, kde se jedná o perspektivní znázornění části zemského povrchu, čímž je vyvolána prostorová představa. Někdy se také můžeme setkat s plastickou (reliéfní) mapou, kde třetí rozměr je znázorněn plasticky. Možností znázornění výškopisu je dnes celá řada, mnoho možností v modelování reliéfu poskytuje software geografických informačních systémů.
4.7 Popis Aby mapa mohla efektivně předávat uživatelům informace, musí být objekty a jevy v území vyjádřeny nejenom pomocí mapových značek, ale těmto mapovým značkám by měly být přiřazeny jejich jména. Takováto jména souhrnně nazýváme geografické názvosloví. Při konstruování mapy je nutno dbát nato, abychom mapu popisem nepřetížili a zachovali její čitelnost. Všeobecně se udává, že na obecně geografických mapách popis by měl zaujímat maximálně polovinu veškeré grafické zátěže. Popis mapy, ač se to možná nezdá, je těžkým kartografickým oříškem. Situace je obtížná nejen u názvosloví, které se vztahuje k našemu území a kde je již místní názvy jsou standardizovány, ale hlavně u zahraničního názvosloví, kde dochází hned k několika možným postupům vedoucím k uvádění české verze názvu. Geografické názvosloví můžeme podle druhu rozdělit na: • choronyma – jména velkých geografických celků (např. světadílů, států, ostrovů, pouští, atd.), • oikonyma (místní jména) – pojmenovávají objekty vytvořené člověkem sloužící k bydlení (sídla, jejich části, náměstí, ulice, atd.), • anoikonyma (pomístní jména) – pojmenovávají to, co nesouvisí s bydlením člověka (např. hory, průsmyky, moře, potoky, jezera, honitby, vinice, atd.) Geografické názvosloví podle původu dělíme na: • domácí jména – jedná se o jména v rámci ČR uváděná v češtině, jejich použití na mapách je standardizováno na základě různých pravidel. Například název státu je dán ústavou, o místních jménech rozhoduje administrativa. Názvy sídel jsou dlouhodobě historicky ustálené, pokud
54 dochází ke změně názvu sídle, jedná se o výjimečný jev (často v závislosti na změně politického systému, např. Gottwaldov – Zlín). Se změnami názvů ulic se můžeme setkat při procesu slučování obcí, kdy se název ulice mění z důvodu odstranění duplicity. Pomístní jména jsou zakotvena v Lexikonu místního a pomístního názvosloví. Tyto lexikony vydává Názvoslovná komise působící na Českém úřadu zeměměřičském a katastrálním (ČÚZK). Názvy uvedené v lexikonech jsou závazné pro použití na topografických mapách ČR, kde je v současnosti používáno cca 90 000 názvů. •
•
cizí jména – cílem mezinárodní standardizace je mít u každého geografického objektu jeden úřední název v řeči příslušného státu a jedinou latinkovou úpravu. Používají se 3 způsoby pro uvádění cizích názvů: - nejméně problematickým způsobem je případ, kdy se v dané zemi latinka používá běžně (např. London, Roma). V názvech se vyjma vietnamštiny používají také diakritická znaménka, - v oblastech, kde se používá hláskové nelatinkové písmo (azbuka, hebrejština) se provádí tzv. transliterace (přepis), kdy je používána převodní tabulka znaků. Nevýhodou této metody je ztráta fonetické výslovnosti (např. ruská výslovnost Moskvy je „maskvá“), také dochází ke komplikacím u arabštiny, neboť arabská abeceda postrádá samohlásky, - metoda transkripce (fonetického přepisu) je používána u oblastí se znakovým písmem (japonština, čínština, korejština). Jedná se o snahu foneticky převést znakové písmo do latinky, zpětný převod je vyloučen.
exonyma (vžitá jména) – jedná se o názvy geografických objektů ležících mimo naše území, které jsou používány běžně v českém jazyce. Vznikly překladem nebo přizpůsobením či „zkomolením“ cizího názvu do češtiny. Jedná se vlastně o dublety, druhý název geografického objektu může být na mapách uveden v závorce (např. Roma – Řím, Venezia – Benátky, Rocky Mountains – Skalnaté hory). Mapy jsou někdy vybavovány rejstříkem, kde nalezneme jednotlivé názvy abecedně seřazeny. Rejstříky obsahují původní název doplněný překladem nebo exonymem, často se uvádí i výslovnost.
55
Shrnutí kapitoly Řekli jsme si co vše zahrnuje polohopisný a výškopisný obsah map a jaká máme pravidla a metody pro jeho znázorňování. Také jsme si nastínili problematiku popisu na mapách. Otázky: 1. Jaká platí pravidla pro zakreslování pobřeží na obecně zeměpisných mapách? 2. Jak by jste definovali vrstevnicový interval? 3. V čem spočívá metoda barevné hypsometrie? 4. Jaké máme typy šrafů? 5. Jak jsou zobrazována sídla na obecně zeměpisných mapách? 6. V čem spočívá metoda transkripce? Korespondenční úkol: Nalistujte si v atlase mapu Kazachstánu a vypište dle členění v této kapitole kterými prvky a jakými metodami je tvořen obsah této mapy. Rozšiřující a doplňující literatura: ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992, s.146 - 182. HOJOVEC, V. - DANIŠ, M. - HÁJEK M. - VEVERKA B. Kartografie. Praha: Geodetický a kartografický podnik v Praze, 1987, s. 117 - 130. NOVÁK, V. - MURDYCH, Z. Kartografie a topografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1988, s. 213 – 216, 225 - 229. SLOCUM, T., A. – McMASTER, R., B. – KESSLER, F., C. – HOWARD, H., H. Thematic Cartography and Geographic Visualization. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc., 2005, s. 292 - 309. VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1997, s. 64 - 89.
57
5 Tematické mapy V této kapitole se dozvíte: • co jsou to tematické mapy a jak je dělíme • jaké používáme metody pro tvorbu tematických map Budete schopni: • definovat jakým způsobem tematické mapy vznikají • zvolit vhodnou metodu pro prezentaci určitých jevů v mapě • odvozovat z mapy o jakou tematickou mapu se jedná a jakým způsobem interpretovat jevy v ní znázorněné Klíčová slova této kapitoly: tematická kartografie, tematická mapa, metoda bodových značek, metoda lokalizovaných diagramů, kartodiagram, metoda pohybových čar, stuhová metoda, izolinie, metoda barevných vrstev, areálová metoda, tečková metoda, kartogram, pravý kartogram, nepravý kartogram, jednoduchý kartogram, složený kartogram, strukturní kartogram, dasymetrická metoda, kartografická anamorfóza. Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: Včetně řešení úlohy by jste vše měli zvládnout za 5,5 hodiny. Průvodce studiem Tak jsme se konečně po všech těch děleních, zobrazeních, generalizacích, mapových značkách propracovali k mapám – mapám tematickým. Možná si to ani neuvědomujete, ale s tematickými mapami se setkáváte dnes a denně. Například při sledování předpovědi počasí nebo když si otevřete noviny a přečtete si o kolik že vzrostla ona statistiky tolik sledovaná průměrná mzda a s povzdychnutím nad obsahem své peněženky pohlédnete na mapku která znázorňuje výši této mzdy v jednotlivých okresech. Jako u předchozích kapitol, i nyní se Vám bude hodit jako pomůcka pro studium nějaká ta mapa – nyní přímo atlas. Atlas ČSSR 1984 pravda není rozhodně novinkou na kartografickém trhu, obsahově je zastaralý, ale co se týká použitých metod a způsobu prezentace daných jevů lze ho jen doporučit. Pokud jej nenajdete někde ve vaší knihovně a ani nenaleznete obdobný produkt, který by obsahovat dostatečnou šíři tematických map, zkuste se svěřit do péče internetu a některé další ukázky si najít tam. Stačí za pomoci geodetického a kartografického slovníku si přeložit některé výrazy a ty pak zadat vyhledat na Googlu. Ale pozor: Google jako vyhledávač Vám vyhledá všelicos, tedy i takové mapy, které prováděli autoři bez dostatečných kartografických znalostí a které je nutno označit za omalovánky, paskvily apod. Na druhou stranu ale můžete nalézt ukázky zdařilé a pěkné, které Vám usnadní cestu do světa kartografie.
Tvorbou tematických map se zabývá tematická kartografie. Myslím, že můžeme bez nadsázky říci, že dnes, díky snadné dostupnosti kartografického software a geografických informačních systémů, jsou tematické mapy nejrozšířenějším kartografickým produktem. Tematické mapy, lze definovat jako mapy, které na topografickém podkladě přebíraném z vhodné výchozí (podkladové, základní) mapy podrobně zobrazují
58 zájmové přírodní, socioekonomické a technické objekty a jevy a jejich základní vztahy. Těmito vztahy se rozumí především poloha, rozšíření, pohyb, funkce, frekvence výskytu, intenzita, kvalita, kvantita, apod. [Veverka, B., 1997]. Tematické mapy jsou charakteristické výraznou mírou abstrakce a geometrické schematičnosti, neboli výrazným a co nejpodrobnějším vyjádřením daného mapového prvku (tématu). Ostatní obsah je zpravidla potlačen a zobrazen pouze jako schematizovaný. Prvky nesouvisející s daným tématem mapy se nezobrazují vůbec (např. komunikace na meteorologických mapách). Z koncepčního hlediska lze mapy rozdělit na: • analytické – znázorňují jedno (nejčastější) nebo více témat bez vyznačení souvislostí mezi jevy (např. mapa teplot nebo tlaku vzduchu vztažená k určité hodině), • syntetické – znázorňují několik různých prvků a nebo jevů, ukazují jejich souvislosti a nebo vztahy (např. synoptické mapy ze kterých je možno usuzovat vývoj počasí), • komplexní – tyto složité mapy vyjadřují nejen vztahy mezi jednotlivými znázorněnými jevy, ale lze jimi vyjádřit, resp. z nich vyčíst i informace o příčinách a důsledcích určitých jevů (např. mapy kvality životního prostředí). Z hlediska jednotlivých vědních disciplín a podle určení map lze mapy rozdělit na: • mapy přírodních jevů (fyzickogeografické) – zahrnují vše co vzniklo činností přírody, jako příklad můžeme uvést mapy hydrologické, geomorfologické, zoogeografické, meteorologické, apod. • mapy společenských jevů (socioekonomické) – zahrnují objekty a jevy vzniklé na základě lidské činnosti nebo takové, které s lidskou činností souvisí, např. mapy hospodářské, železniční, lesnické, technické, turistické, administrativní, apod. V následujících podkapitolách si uvedeme příklady nejběžnějších vhodných vyjadřovacích metod v oblasti tematické kartografie. Než se tomu ale tak stane, je záhodno seznámit se s velikostními stupnicemi, bez nichž nelze jednotlivé jevy měřit a prezentovat.
5.1 Velikostní stupnice Aby bylo možno konstruovat tematické mapy a aby z nich uživatel správně mohl interpretovat informace je nutno u všech znázorňovacích metod zkonstruovat odpovídající stupnice. Správná volba stupnice výrazně ovlivňuje výslednou podobu vytvářené mapy, při její tvorbě je nutno respektovat celkovou grafickou zaplněnost mapy a zejména čitelnost v místech s vysokou koncentrací mapových značek. Rozeznáváme stupnice: • funkční – kde u funkční spojité stupnice každá značka má svou individuální velikost (výšku, šířku, plochu), lze u nich zpětně kartometricky zjišťovat zobrazenou kvantitu, totéž platí u funkční skokové stupnice, kde je část vypočtených velikostí grafických symbolů vypuštěna z důvodu neexistence mapovaného jevu,
59 •
intervalové – každému intervalu odpovídá jedna velikost značky zpravidla vztažená ke středu tohoto intervalu. Intervalové stupnice s plynule navazujícími intervaly se dále dělí na konstantní, pravidelně rostoucí, (klesající), nepravidelné, exponenciální, atd. Intervalové stupnice s plynule navazujícími intervaly jsou nejpoužívanějšími. U intervalové stupnice skokové dochází k vypuštění několika intervalů z důvodu neexistence mapovaného jevu a ve stupnici tak vzniká mezera, hiát.
O b r á z e k 3 7 Velikostní stupnice a) spojitá funkční stupnice – individuální velikost jednotlivých hodnot (diagramů) dle míry, b) skoková funkční stupnice s intervaly – stejná velikost intervalů, c) příklad legendy s funkční nelineární stupnicí, d) příklad legendy s funkční lineární stupnicí [dle Hojovec, 1987, upraveno]
Každá vytvořená tematická mapa by měla obsahovat legendu, měřítko a graficky vyjádřenou stupnici. Bez nich jako by mapa byla němá, neboť uživatel z ní nemůže vyčíst jednotlivé interpretované jevy.
60
5.2 Metoda bodových značek S metodou bodových značek se setkáváme především v mapách zachycujících naleziště a těžbu nerostných surovin, průmyslovou výrobu, sídla, apod. Pro vyjadřování používá geometrické (kroužky, čtverečky, apod.), symbolické (obrysy plodin, kanystr na benzín, továrna s komínem, apod.), obrázkové (významné budovy na orientačních plánech, apod.) a alfanumerické značky (chemické značky prvků, data událostí, apod.).
O b r á z e k 3 8 Metoda bodových značek - mapa ekonomických aktivit a přírodních zdrojů Chorvatska v roce 1996.
Metoda bodových značek je vhodná pro znázorňování polohy a kvality nespojitých bodových objektů. Velikostí značky lze vyjadřovat kvantitativní stránku jevu, která se většinou mění nespojitě, velikost značky tedy odpovídá určitému rozpětí hodnot (např. objem těžby ropy 101 – 150 barelů/den).
5.3 Metoda lokalizovaných diagramů Jedná se o obdobu metody bodových značek, které jsou zde nahrazeny různými diagramy. Lokalizované diagramy jsou tedy také vztaženy k určitému bodu (sídlu, průmyslovému závodu, policejní stanici, apod.). Často dochází k záměně s metodou kartodiagramu, kde je daný jev vyjadřován vzhledem k celé dílčí ploše, např. okresu, vlastní diagramy mohou být v obou metodách stejné.
61 Bodové diagramy vyjadřují kromě kvantity (velikost diagramu) v absolutní (ks, °C, apod.) i relativní (%) míře také kvalitu (vnitřní struktura diagramu). Lokalizované diagramy mají v tematické kartografii široké použití, často se s nimi setkáváme na klimatických mapách, velké uplatnění mají v socioekonomické geografii (průmysl, zaměstnanost, apod.).
O b r á z e k 3 9 Strukturní kruhový diagram vyjadřující velikost a strukturu průmyslu ve vybraných městech Španělska. Povšimněte si chybějícího měřítka a hlavně grafické stupnice – jsme tak schopni vyčíst pouze strukturu průmyslové produkce, její objem již nejsme schopni zjistit.
5.4 Metoda kartodiagramu Podobně jako u metody lokalizovaných diagramů se u metody kartodiagramu používají stejné vyjadřovací prostředky a mohou se znázornit stejné jevy. Rozdíl je ve vyjádření hodnot nikoli pro lokalizované body, ale souhrnně za určité územní celky (statistické jednotky), do jejichž středu jsou jednotlivé diagramy lokalizovány.
62
O b r á z e k 4 0 Znázornění iniciátoru požáru v okresech a krajích ČR pomocí metody kartodiagramu. Povšimněte si způsobu jakým jsou kartodiagramy zobrazovány v oblastech s jejich vysokou hustotou (přes sebe dle pravidla „menší nad větší“) a řešení Prahy, kdy je diagram přesunut z důvodu lepší čitelnosti mimo mapu. Tato mapa je dobrou ukázkou kvalitně zpracované tematické mapy: nechybí název přesně definující danou problematiku i s časovým obdobím, legenda, měřítko, grafická stupnice pro přepočet velikosti diagramů na počet případů požáru a směrová růžice.
5.5 Metoda pohybových čar Používá se pro vyjádření směru pohybu, rychlosti, frekvence (dopravy, migrace, vzdušných a mořských proudů, obchodu, apod.). Pro vyjádření směru se použije šipek, tloušťka a délka zde může vyjadřovat kvantitu/sílu jevu, barva kvalitu (např. modrá – studený proud, červená – teplý proud.
63
O b r á z e k 4 1 Pomocí pohybových čar jsou znázorněny hlavní dopravní trasy ilegálně těženého dřeva. Zdroj: http://www.grida.no/
5.6 Stuhová metoda Tato metoda bývá také nazývána pruhová, pásová nebo částečně lokalizovaných diagramů. U této metody je zachován reálný průběh, vnitřní struktura značí kvalitu, šířka čáry značí kvantitu daného jevu (vodnatost řek, frekvence nebo objem dopravy). Touto metodou lze vyjádřit i vnitřní strukturu dopravy v obou směrech.
O b r á z e k 4 2 Ukázka: stuhový součtový dvousměrný kartodiagram.
64
O b r á z e k 4 3 Znázornění objemu a struktury nákladní železniční dopravy pomocí stuhové metody. Zdroj: Atlas ČSSR 1984.
5.7 Metoda izolinií Tato metoda je určena pro vyjadřování spojitých geografických jevů (většinou přírodních). Izolinie se sestrojují na základě bodového pole naměřených hodnot, ze kterých se poté interpolují body o zaokrouhlených předem stanovených hodnotách. Proloží-li se body se stejnou hodnotou křivkami, vzniknou izolinie. Pro izolinie znázorňující určité jevy byly zavedeny různé názvy. Např. vrstevnice jsou čáry spojující body o stejné nadmořské výšce, izochrony jsou čáry stejné časové dostupnosti centra, izotermy zobrazují oblasti o stejné teplotě, atd. Izolinie jsou uzavřené čáry, dvě různé izolinie se nemohou křížit ani spojovat.
65
Obrázek 44 Uplatnění metody izolinií v meteorologii: bílé izobary znázorňují odchylky od tlaku vzduchu 850 hPa přepočteného na hladinu moře, černé izotermy znázorňují teploty vzduchu. V rámci znázornění teplotní situace je použita i metoda barevných vrstev. Situace ze dne 19. září 2004. Zdroj: http://www.wetterzentrale.de/
5.8 Metoda barevných vrstev Metodou barevných vrstev jsou znázorňovány spojité jevy u kterých jsou k dispozici izolinie (teplota, tlak, srážky, apod.). Plochy mezi izoliniemi (interval definovaný hodnotami hraničních izolinií) jsou barevně odlišeny dle barevné stupnice. Do této metody je zahrnována i barevná hypsometrie sloužící pro znázornění výškopisu na obecně zeměpisných mapách.
5.9 Areálová metoda Areálová metoda se používá pro znázornění kvality a rozšíření ploch s výskytem určitého jevu. Pokud jsou areály výrazně vymezeny (lesní plochy, stejné geologické složení, hranice států) jsou ohraničovány areálovými čárami a vyplňují se barvou nebo rastrem. Pokud se jedná o jevy, které se v území vyskytují nesouvisle a nebo v malém množství, znázorňují se pouze plošným rastrem nebo popisem bez čárového ohraničení. V místech přechodu jednoho jevu do druhého se zobrazí přechod také v mapě –areály jsou vyznačeny tak že připomínají do sebe zapadající hřebeny (viz. obrázek níže). Tato metoda je opticky podobná jiným metodám, zejména metodě kartogramu.
66
Obrázek 45 Národnostní struktura Afghánistánu. Všimněte si národnostně smíšených oblastí znázorněných propojením obou symbolů připomínající do sebe zapadající hřebeny nebo šikmou šrafu.
5.10 Metoda teček Metoda teček je známa také jako bodová metoda. Slouží ke znázorňování nerovnoměrně rozmístěných nespojitých jevů: obyvatelstva, obdělávané půdy, zvířat, apod. Název tečka nebo bod je možná trochu zavádějící, uvědomíme-li si, že místo tečky se dají používat také jiné jednoduché geometrické značky (kroužky, čtverečky, trojúhelníky), stává se to však výjimečně. Každá tečka má určitou váhu, tzn. vyjadřuje určitou kvantitu (např. 1 tečka = 100 obyvatel, 50 hektarů půdy, apod.). Umístění teček v mapě je co nejblíže k místu (nejlépe v těžišti určité lokální oblasti), kde se dané objekty nalézají. V místech s vysokou koncentrací tak dochází k velkému nakupení teček a můžeme tak dobře odvozovat závěry o hustotě znázorňovaného jevu. Pokud by v takovýchto místech docházelo k výraznému překrývání a slévání teček, je vhodné povýšit váhu tečky (např. 1 tečka bude místo 10 obyvatel reprezentovat 25 obyvatel a dojde tak k přerozdělení teček v mapě) nebo použít několik velikostních kategorií teček o různé váze. Použití barvy nám umožňuje znázornění několika druhů jevů v mapě,
67 nebo slouží pro lepší rozlišení teček právě při použití několika velikostních kategorií.
O b r á z e k 4 6 Zavlažovaná půda na farmách v roce 1997 v USA. Jedna tečka reprezentuje 10 000 akrů půdy, což přibližně odpovídá 40,5 km2.
5.11 Metoda kartogramu Kartogram paří mezi nejpoužívanější vyjadřovací prostředky tematické kartografie. Můžeme jej definovat jako tematickou mapu, znázorňující plošným způsobem statistická data přepočtená na relativní hodnoty v předem definovaných územních jednotkách. Metoda kartogramu bývá často kombinována s metodou kartodiagramu, což umožňuje současné vyjádření absolutních i relativních hodnot. Za územní jednotky se nejčastěji volí geografické hranice, nejčastěji hranice administrativní (hranice obcí, okresů, krajů, apod.) nebo se můžeme setkat s geometrickými hranicemi (strany čtverců, šestiúhelníků) v jejichž rámci probíhá sběr statistických dat. Kartogramy můžeme v zásadě rozdělit na dva druhy: • kartogramy pravé – vyjadřovaný jev je přepočten na příslušnou jednotku plochy (např. počet obyvatel na km2, hustota silniční sítě na km2) • kartogramy nepravé – vyjadřovaný jev nemá prostorový základ, ale je vztažen jiné veličině v rámci územní jednotky (např. počet uchazečů na 1 volné pracovní místo dle okresů, % zalesněné plochy k celkové ploše okresu, apod.)
Charakteristické pro kartogram je že sledovaný jev, který se ve skutečnosti v daném území vyskytuje nerovnoměrně, je zde vyjádřen jedinou střední hustotou nebo intervalem hodnot (např. 5 – 10, 11 – 20 prasat na hektar). Aby bylo možno
68 vytvořit správnou stupnici, je nutno před konstrukcí kartogramu provést analýzu vstupních dat: zjistit maxima, minima a frekvenci výskytu jednotlivých jevů v daném souboru, provést testování těchto dat, vytvořit stupnice podle povahy rozdělení četností a zvolit vhodné barvy pro jednotlivé intervaly. Mezi základní typy kartogramů patří: • jednoduchý kartogram – jedná se o nejčastější typ konstruovaného kartogramu, pro každý areál vyjadřuje jednu kvantitativní charakteristiku, • složený kartogram – umožňuje vyjadřovat dva nebo více jevů současně v jednotlivých areálech a snadno srovnávat jejich intenzitu. Vzniká překrytím dvou a nebo více kartogramů přes sebe, je důležité aby sestavení intervalů ve stupnici bylo zpracováno jednou metodou a aby vyjádřené jevy byly od sebe dostatečně graficky odlišeny (obvykle dochází ke kombinaci vodorovných a svislých šraf, při znázornění 3 jevu se na podkladu používá intenzity odstínu jedné barvy), • strukturní kartogram – umožňuje znázornit vnitřní strukturu jevu, jev je v areálu dělen na dílčí složky (např. strukturní kartogram zabývající se využitím půdy bude sledovat zemědělskou půdu, lesní půdu, vodní plochy, zastavěné plochy a ostatní plochy). Plochy areálů jsou rozděleny na stejně široké pásy vyjadřující 100%, v rámci každého pásu se proporčně uvádějí jednotlivé dílčí složky. Pruhy se v rámci areálu opakují, • síťový kartogram – jedná se o kartogram s geometricky vymezenými areály (např. čtverce), za které se provádí statistický sběr a následná interpretace jevů, • prostorový kartogram – jedná se o prostorové znázornění jednoduchého kartogramu.
O b r á z e k 4 7 Příklad jednoduchého pravého kartogramu vyjadřujícího počet kusů prasat na 1 ha zemědělské půdy v roce 2001. Zdroj: http://www.regionaldevelopment.cz/
69
O b r á z e k 4 8 Příklad jednoduchého nepravého kartogramu vyjadřujícího podíl hlasů z celkové volební účasti které získala Strana zelených ve volbách do PS v roce 2006. Zdroj: ČSÚ.
O b r á z e k 4 9 Prostorový kartogram znázorňující procentní změnu populace v jednotlivých kanadských provinciích za období 1996 – 2001. Zdroj: http://www.statcan.ca/
70
5.12 Dasymetrická metoda Dasymetrická metoda se používá pro znázorňování oblastí se stejnou intenzitou jevu. Územní jednotky, ke kterým se jev vztahuje nejsou stanoveny předem, ale vymezují se na základě geografického rozložení jevu, ve výsledku dasymetrická metoda podává věrnější obraz geografického rozložení statistických hodnot oproti kartogramu. Nejčastěji sledovanými jevy v rámci dasymetrické metody je hustota zalidnění a rozložení obyvatelstva nalézající uplatnění v územním plánování. Nejnovější výzkumy se snaží aplikovat dasymetrickou metodu v oblasti systému včasného varování proti tsunami, kdy se jedná o odhadování počtu obyvatel v denní a noční dobu v pobřežních oblastech.
O b r á z e k 5 0 Dasymetrická mapa hustoty zalidnění v okolí Sanfranciské zátoky, USA. Region je charakteristický prudkým nárůstem obyvatelstva, které vzrostlo v letech 1990 – 2000 z 6,0 na 6,8 milionu, tj. o 12%. Dasymetrická analýza je zde používána v rámci koncepce urbánního rozvoje pro modelování růstu měst a analýzu využití půdy. Mapa vznikla kombinací několika druhů dat: družicových dat o využití půdy, dat o svažitosti terénu, vlastnictví půdy a dopravě k identifikaci neobývaných oblastí a statistických údajů o populaci v jednotlivých územních jednotkách.
5.13 Metoda kartografické anamorfózy Anamorfóza je silně abstraktní přeměna geometrické kostry a souvisejícího obsahu mapy za účelem zvýraznění mapového tématu. Nejčastěji se jedná o takovou přeměnu, kdy plochy územních jednotek odpovídají počtu obyvatel (viz. obrázek níže) nebo jinému geografickému jevu. Obrysy územních jednotek mohou být také převedeny na pravoúhlé obrazce. V rámci takovýchto přeměn je nutné zachovat princip sousedství, neboli dodržení hraničních vztahů mezi zeměmi.
71
O b r á z e k 5 1 Mapa znázorňuje situaci, kdy došlo k deformaci v závislosti na počtu obyvatel v jednotlivých zemích světa. Povšimněte si výrazně dominantní Číny a Indie oproti znázornění Austrálie, Kanady a Ruska, které bylo zdeformováno do tenkého proužku v horní části mapy aniž by přitom byly narušen princip sousedství. Shrnutí kapitoly Definovali jsme si a rozdělili tematické mapy. Dále jsme se seznámili s typy velikostních stupnic používaných na tematických mapách a uvedli základní metody tematické kartografie i s ukázkami. Otázky: 1. Čím jsou charakteristické tematické mapy? 2. Jaké známe druhy velikostních stupnic? 3. Jak jsou lokalizovány diagramy v kartodiagramu a v metodě lokalizovaných diagramů? 4. Kterou metodu by jste použili pro znázornění časové dostupnosti centra města? 5. V čem spočívá metoda teček? 6. Jaké jsou rozdíly mezi pravým a nepravým kartogramem? Korespondenční úkol: Tematická kartografie nalézá své uplatnění v mnoha oborech lidské činnosti. Pomocí internetu nalezněte mapové ukázky (2 mapy od každého oboru) tematických map použitých v dopravě, ekonomii, územním plánování, meteorologii a cestovním ruchu. Pokuste se popsat, jakou metodou je každá mapa provedena, které mapové prvky obsahuje a zda-li souhlasíte s celkovým vyjádřením daných jevů.
72 Rozšiřující a doplňující literatura: ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992, s.183 - 204. HOJOVEC, V. - DANIŠ, M. - HÁJEK M. - VEVERKA B. Kartografie. Praha: Geodetický a kartografický podnik v Praze, 1987, s. 52 - 90. KAŇOK, J. Tematická kartografie. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě, 1999, s. 52 – 200. PRAVDA, J. - KUSENDOVÁ, D. Počítačová tvorba tematických máp. Bratislava: Univerzita Komenského v Bratislave, 2004, s. 89 – 120. ROBINSON, A., H. - MORRISON, L., J. - MUEHRCKE, C., P. - KIMERLING, J., A. - GUPTILL, C. S. Elements of Cartography. New York: John Wiley & Sons, Inc.,1995, s. 270 - 290. SLOCUM, T., A. – McMASTER, R., B. – KESSLER, F., C. – HOWARD, H., H. Thematic Cartography and Geographic Visualization. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc., 2005, s. 56 – 73, 250 - 374. VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1997, s. 119 - 146. VOŽENÍLEK, V., Aplikovaná kartografie I. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 1999, s. 43 – 144.
73
6 Aktuální mapová díla v ČR V této kapitole se dozvíte: • jaké máme základní typy geografických dat • jaké máme aktuální mapové podklady v ČR Budete schopni: • vybrat vhodné podklady pro svou budoucí mapu • budete vědět, kde takovéto podklady získat Klíčová slova této kapitoly: rastrová data, vektorová data, metadata, geodatabáze, ZM, ZABAGED, RZM, ortofoto, DMÚ, RETM Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: Včetně řešení úlohy by jste vše měli zvládnout za 5 hodin. Průvodce studiem Máte před sebou poslední kapitolu tohoto vzdělávacího textu. Tato kapitola by měla být uzavírající, zastřešující. Je ale tomu skutečně tak? Někteří z Vás si po jejím prostudování oddychnou s oním „konečně to mám za sebou“ nebo „ještě že už jsem se toho zbavil“ na rtech, jiní povzdychnou nad tím, že „sice o kartografii už něco ví, ale čím víc ví, tím víc ví že ještě víc neví“. Cesta k první dobře udělané mapě je opravdu strnitá. V této kapitole si povíme, jaká máme na území ČR k dispozici aktuální podkladová data, na jejichž základě je možno další mapy, převážně tematické, vytvářet. Tato kapitola tedy není koncem, ale dalším začátkem. Tedy alespoň pro ty z Vás, kteří se rozhodnete v cestě za kvalitní mapou vytrvat.
Ještě v nedávné minulosti bylo vytváření, zpracovávání, tisk a uchovávání map velmi pracnou záležitostí, vyžadující mnoho úsilí, trpělivosti, přesnosti a péče. Původní mapy a také mapy z nich odvozené, byly uchovávány v analogové podobě, tedy vytištěné na papíře, filmech apod., což přinášelo řadu nevýhod. Mezi nejhlavnější patřily prakticky nulová možnost editace vytištěného mapového listu, pracná aktualizace jednotlivých mapových listů, částečná ztráta geometrické přesnosti při tvorbě odvozených map či projevující se srážka papíru. S nástupem informačních technologií došlo, tak jako i v jiných oborech lidské činnosti, k prudké přeměně technologie tvorby map. Pokud máme vhodný software, znalosti jak jej ovládat a vhodná prostorová data, je možno vytvořit mapový výstup během několika minut. Tento zdánlivě jednoduchý proces však často má svá úskalí, spočívající především v nedostatečných kartografických znalostech jednotlivých tvůrců map. Mapové výstupy tak často mohou obsahovat chyby a porušovat řadu kartografických zásad. Situace se ale s postupným zlepšováním software a rozvíjením studijních oborů kartografie a geoinformatiky produkujícím odborníky rychle zlepšuje.
74
6.1 Data, data, data Data a software - ty jsou dnes alfou a omegou. Jednoho bez druhého dnes nemůže v procesu vytváření map existovat. Tak jako existuje široká škála kartografického software a geografických informačních systému, existuje celá řada prostorových dat. Vzhledem k tomu, že seznámení s oblastí používaného software by vystačilo na další publikaci, soustřeďme se zde pouze na data, na jejichž základě jsou mapy vytvářeny. Geografická data jsou uchovávána ve dvou formách: • jako rastrová data, která vznikla buď skenováním analogových map, nebo na základě rasterizace vektorových dat, rasterizace kombinace vektorových a rastrových dat nebo interpretací z družicových dat, • jako vektorová data, která vznikla vektorizací (digitalizací) analogových mapových podkladů, vektorizací rastrových podkladů, na základě konstrukce z dat získaných přímým měřením v terénu nebo získaných na základě kombinace jiných vektorových dat. Základní geografická prostorová data jsou uložena v různých datových formátech. Za nejběžnější rastrové můžeme zmínit TIFF, BMP, CIT, za vektorové DGN a DXF. Tato data jsou prakticky všechna georeferencována – tzn. jsou znázorněna v určitém kartografického zobrazení a nesou údaje o své vlastní poloze v rámci tohoto zobrazení. Spolu s tematickými daty, statistickými daty, metadaty (data o datech popisující obsah, reprezentaci, prostorový a časový rozsah, prostorový referenční systém, kvalitu a administrativní, případně i obchodní aspekty využití digitálních dat) a dalšími údaji vytváří geodatabáze.
6.2 Státní mapové dílo Tvorba a údržba státního mapového díla spadá na základě zákona do gesce Českého úřadu zeměměřičského a katastrálního (ČÚZK), který je také distributorem jednotlivých typů mapových děl. Zde uváděný seznam produktů není zdaleka kompletní, ČÚZK jich poskytuje podstatně větší šíři zahrnující jak mapy digitální, tak analogové. Tyto produkty lze získat v jednotlivých prodejnách map umístěných na katastrálních úřadech nebo skrze Geoportál ČÚZK (http://geoportal.cuzk.cz). Mapové ukázky pocházejí z www stránek ČÚZK (http://www.cuzk.cz).
6.2.1 ZABAGED Jedná se o základní koncepční řešení problematiky dat v civilním sektoru jehož správcem je Zeměměřičský ústav v Praze (ZÚ) a ČÚZK k němu vykonává autorská práva. ZABAGED neboli Základní báze geografických dat ČR představuje digitální mapy středního měřítka. Dle provedení dat ZABAGED můžeme rozdělit na: • ZABAGED/2 – jedná se o bezešvou rastrovou mapu jejímž zdrojem je základní mapa (ZM) ČR v měřítku 1 : 10 000. Mapa obsahuje polohopis, vodstvo, výškopis, vegetace a popis, používá souřadnicový systém SJTSK, dodávaná po listech jako barevná ve formátu BMP nebo jednotlivé vrstvy ve formátu CIT, • ZABAGED/1 – jedná se o vektorovou topografickou databázi s atributy, stejně jako ZABGED/2 byla odvozena ze ZM 1 : 10 000. Databáze se skládá z 8 tématických vrstev - vodstvo, sídla, komunikace, vedení sítí,
75 územní jednotky, vegetace a povrch, reliéf, geodetické body. Používá souřadnicový systém S-JTSK, dodávaná se ve formátech DXF nebo DGN.
O b r á z e k 5 2 Ukázka polohopisné vrstvy ZABAGED/1.
76
O b r á z e k 5 3 Ukázka vrstvy výškopisu ZABAGED/1.
O b r á z e k 5 4 Kompletní ZABAGED/1 zahrnující všechny vrstvy.
77
6.2.2 Rastrová Základní mapa (RZM) ČR a Rastrová mapa ČR RZM - jedná se o barevné bezešvé rastrové ekvivalenty analogových základních map v měřítcích 1 : 10 000, 1 : 25 000, 1 : 50 000, 1 : 200 000. Jsou distribuovány ve formátu TIFF, používají souřadnicový systém S-JTSK, je možné je georeferencovat do sytému WGS84 - zobrazení UTM, případně do S-42. Rastrová data jsou aktualizována v souladu s obnovou tiskových podkladů ZM. Barevná Rastrová mapa ČR je poskytována v měřítcích 1 : 500 000 a 1 : 1 000 000. Je dodávaná v systému S-JTSK buďto jako kompletní, nebo dle jednotlivých vrstev (polohopis, výškopis, atd.) ve formátu TIFF, resp. CIT. Je nutno pamatovat, že aktuální stav odpovídá tiskovým podkladům posledního vydání mapy.
O b r á z e k 5 5 Rastrová Základní mapa ČR 1 : 25 000.
78
O b r á z e k 5 6 Rastrová mapa ČR 1 : 1 000 000.
6.3 Vojenské mapové dílo Vojenské mapové dílo je dalším významným zdrojem kvalitních topografických dat. Jedná se o vektorová a rastrová data odvozená z vojenských topografických map. Data jsou součástí Vojenského topografického systému (VTIS), jejich správcem je Vojenský topografický ústav (VTOPÚ) se sídlem v Dobrušce.
6.3.1 DMÚ-25 Dílem srovnatelným se ZABAGED/1 je digitální model území DMÚ-25. Jedná se o vektorovou databázi topografických informací o území, která svou přesností a obsahovou náplní koresponduje s vojenskými topografickými mapami měřítka 1:25000 označovanými TM25. Databáze je rozdělena do 7 tématických vrstev vodstvo, sídla, komunikace, vedení sítí, hranice a ohrady, rostlinný a půdní kryt a terénní reliéf. Databáze je nabízena v základních u nás používaných souřadnicových systémech, tedy S-JTSK, S-42 i WGS 84. Data jsou poskytována ve formátech ArcInfo coverage, ArcInfo Library a ESRI shapefile. Databáze je bezešvým digitálním modelem celého území České republiky s mírným přesahem přes státní hranici. Na rozdíl od databáze ZABAGED/1 nekončí na státní hranici, ale zobrazuje ještě několik kilometrů široké pásmo sousedních států.
79
O b r á z e k 5 7 Ukázka tiskové podoby topografické mapy 1 : 25 000 na základě dat DMÚ-25. Zdroj: http://gis.cvut.cz
6.3.2 DMÚ-200 Oproti DMÚ-25 se jedná o méně podrobnou databázi. Podkladem tohoto díla je topografická mapa TM100, jejíž obsah je při převodu generalizován pro měřítko 1:200000. Polohová přesnost dat je udávána v rozmezí 40 m - 80 m, ostatní parametry jsou obdobné jako u DMÚ-25.
6.3.3 Rastrové ekvivalenty topografických map (RETM) Jedná se obdobu RZM, k dispozici jsou rastrové ekvivalenty topografických map RETM-25, RETM-50, RETM-100, RETM-200, RETM-500 a RETM-1MIL. Tyto barevné bezešvé rastrové mapy jsou distribuovány v souřadnicových systémech S-JTSK, S-42 i WGS 84 standardně ve formátu BMP a TIFF.
6.4 Ostatní subjekty nabízející mapové podklady Jedná se o mapy a mapové podklady nabízené na trhu firmami specializujícími se na oblast řešení technologie GIS a kartografickou produkci. Tyto firmy se většinou specializují na zakázkovou výrobu zabírající menší území a používající specializované technologie. Jedná se především o tyto subjekty: • ArcDATA Praha, s.r.o. (http://www.arcdata.cz)– je poskytovatelem snad nejpoužívanější geografické databáze používané pro tematické mapy v ČR. ArcČR 500 je digitální vektorová geografická databáze pro území České republiky, zpracovaná v měřítku 1:500 000, polohová přesnost je tedy není úplně nejlepší, pro účely tematických map je ale zcela dostačující.
80 •
Central European Data Agency (CEDA) a. s. (http://www.ceda.cz) – nabízí ucelený balík digitálních dat České a Slovenské republiky v různých měřítkách.
O b r á z e k 5 8 Ukázka jednoho z produktů nabízených firmou CEDA: StreetNet – mapová sada silniční sítě ČR a SR. Zdroj: http://www.ceda.cz.
• • •
T – MAPY spol. s r. o. (http://www.tmapy.cz) – nabízí rastrová i vektorová geografická data vhodná pro všestranné využití, také plány přibližně 150 českých měst, GB-geodezie, spol. s r.o. (http://www.geodezie-brno.cz) – ve své nabídce nabízí kompletní mapové podklady pro GIS měst a obcí, GEODIS BRNO, spol. s r.o. (http://www.geodis.cz) – je největší společnost zabývající se geodézií a fotogrammetrií v České republice. Z široké nabídky této firmy je nutno vyzdvihnout Barevnou ortofotomapu ČR, která je neopominutelným zdrojem informací o skutečném stavu terénu.
81
O b r á z e k 5 9 Ukázka ortofota zachycující část Mohelnice, okres Šumperk.
•
Geodézie ČS a.s. (http://www.geodezie.cz) – nabízí ucelenou řadu rastrových i vektorových dat na úrovni ČR v měřítku 1 : 50 000, krajů a měst v měřítku 1 : 10 000, nabízí podrobné podkladové mapy Prahy v měřítku 1 : 10 000 a řadu dalších produktů.
O b r á z e k 6 0 Ukázka tematické vrstvy říční síť z produkce Geodézie ČS.
82
•
SHOCart, spol. s r. o. (http://www.shocart.cz) – firma SHOCart je v současnosti největším kartografickým vydavatelstvím v ČR. Data nabízená touto firmou jsou vhodná pro mapové publikace týkající se turistiky, cestovního ruchu, automapy a také jako podkladová náplň mapových serverů (v této oblasti se jedná o spolupráci s firmou T-MAPY).
Na českém trhu existuje celá řada další tvůrců kartografických produktů a poskytovatelů geografických dat. Jejich kvalita a možnosti použití jsou odvislé především od obsahové stránky a dodávaného datového formátu, převážně se již jedná o subjekty specializující se na oblast automap, turistické mapy, apod. Bližší informace o všech zde zmíněných mapových podkladech je nejlépe hledat na internetových stránkách jejich poskytovatelů nebo v metadatovém informačním systému MIDAS (http://pcj331p.vsb.cz/midas/).
O b r á z e k 6 1 Podoba mapového podkladu firmy SHOCart v měřítku 1 : 50 000 použité v mapovém serveru dodávaném firmou T-MAPY.
83 Shrnutí kapitoly V této kapitole jsme si nastínili situaci týkající se prudkého nástupu informačních technologií v oblasti kartografie a uvedli přehled poskytovatelů základních dat využitelných při tvorbě map i s jejich ukázkami. Věřím, že v průběhu studia kapitoly jste neváhali spustit internetový prohlížeč a blížeji prozkoumat některý z uvedených odkazů vedoucí k bližšímu seznámení se zde prezentovanými ukázkami mapových děl. V seznamu rozšiřující a doplňující literatury naleznete odkazy k pramenům, které vám objasní na jakých základech byla naše současná digitální data převážně budována. Otázky: 1. Jaké jsou hlavní nevýhody analogových dat? 2. Ve kterých dvou základních formách uchováváme geografická data? 3. Jak by jste definovali metadata? 4. Které znáte poskytovatele geografických dat? Korespondenční úkol: V rámci textu jste v podkapitole o státním mapovém díle zcela určitě narazili na termín „Geoportál ČÚZK“ (http://geoportal.cuzk.cz). Podrobně jej prozkoumejte a napište k jakým účelům slouží. Rozšiřující a doplňující literatura: ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992, s.272 - 285. NOVÁK, V. - MURDYCH, Z. Kartografie a topografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1988, s. 213 – 216, 225 - 229. VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1997, s. 92 - 111.
85
7 Závěr Právě jste dokončili studium tohoto vzdělávacího materiálu. Věřím, že daná problematika Vás zaujala, prohloubila vaše vědomosti v oblasti kartografie a také zájem o další vzdělávání v tomto oboru. Je nutno poznamenat, že vzhledem k rozsáhlosti dané problematiky jsou zde nastíněny pouze nejnutnější základy, práce se nevyhnula určitým zjednodušením v některých oblastech. Práci prosím vnímejte jako úvod do širší problematiky. Rozhodnete-li se věnovat studiu kartografie i nadále, bude nyní pro Vás důležité další rozšíření jak teoretických tak i praktických (práce se software) poznatků, získání přehledu o aktuálním dění v oboru a Vaše následná specializace na některou z dílčích kartografických disciplín. Nezapomeňte, že cílem kartografa není „nabiflování“ veškerých kartografických znalostí, ale schopnost vytvořit dobrou mapu a mít pocit dobře odvedené práce nad kvalitním kartografickým dílem. V této snaze Vám přeji hodně úspěchů.
Luděk Krtička
86 Seznam použité literatury: HOJOVEC, V. - DANIŠ, M. - HÁJEK M. - VEVERKA B. Kartografie. Praha: Geodetický a kartografický podnik v Praze, 1987. ČAPEK, R. - MIKŠOVSKÝ, M. - MUCHA, L. Geografická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992. ILLIFE, J. Datums and map projections. London: Whittles Publishing, 2000. KAŇOK, J. Tematická kartografie. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě, 1999. LENHART, Z. – HÁJ, B. – LANGR, J. – ŠUMBERA, J. Tvorba map pro OB. Praha: Český svaz orientačního běhu, 2000. MONMONIER, M., Proč mapy lžou. Praha: Computer Press, 2000. MURDYCH, Z. Tématická kartografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1983. NOVÁK, V. - MURDYCH, Z. Kartografie a topografie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1988. PRAVDA, J. Redakcia a konštrukcia máp a atlasov. Bratislava: Univezita Komenského Bratislava, 1998. PRAVDA, J. Stručný lexikón kartografie. Bratislava: VEDA – vydavateľstvo Slovenskej akádemie vied, 1998. PRAVDA, J. - KUSENDOVÁ, D. Počítačová tvorba tematických máp. Bratislava: Univerzita Komenského v Bratislave, 2004. ROBINSON, A. - H., MORRISON, L., J. - MUEHRCKE, C., P. - KIMERLING, J., A. - GUPTILL, C. S. Elements of cartography. New York: John Wiley & Sons, INC.,1995. SLOCUM, T., A. – McMASTER, R., B. – KESSLER, F., C. – HOWARD, H., H. Thematic Cartography and Geographic Visualization. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc., 2005. ŠÍMA, J. Česko-anglický slovník pro geodety a kartografy. Zdiby: Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, 1993. VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1997. VOŽENÍLEK, V. Aplikovaná kartografie I. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 1999. VOŽENÍLEK, V. Cartography for GIS. Olomouc: Vydavatelství Univerzity Palackého v Olomouci, 2005.
Atlas ČSSR. Praha: Geodetický a kartografický podnik v Praze, 1984. Atlas mira. Moskva: Glavnoje upravlenije geodezii i kartografii, 1984. Internetové zdroje: http://www.geoinformace.cz/kompendium/ - Kompedium geoinformatiky http://www.zememeric.cz/ - Časopis Zeměměřič http://www.cuzk.cz/ - Český úřad zeměměřičský a katastrální http://www.czso.cz/ - Český statistický úřad http://www.tmapy.cz/ - T-MAPY, s.r.o. http://www.arcdata.cz/ - ArcData Praha s.r.o. http://www.lib.utexas.edu/maps/ - Perry-Castañeda Library Map Collection http://geography.wr.usgs.gov/ - U.S. Geological Survey http://www.grida.no/ - Grid Arendal U.N. Environment Programme http://www.shocart.cz – SHOCart, spol. s r. o.
87 http://pcj331p.vsb.cz/midas/ - Metainformační databázový systém MIDAS http://www.ceda.cz – CEDA – Central European Data Agency, a. s. http://www.geodezie.cz/ - Geodézie ČS, a. s. http://www.geodis.cz/ - Geodis Brno, s.r.o. http://www.geodezie-brno.cz – GB-geodezie, spol. s r. o. http://www.worldmapper.org/ - Worldmapper http://www.statcan.ca/ - Statistics Canada http://www.wetterzentrale.de/ - Wetterzentrale http://igscb.jpl.nasa.gov/ - International GNSS Service
