UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Přírodovědecká fakulta Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie
Studijní program: Geografie (bakalářské studium) Studijní obor: Geografie - kartografie
TECHNOLOGIE GEOINFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ V MOBILNÍCH ZAŘÍZENÍCH
Bakalářská práce
Josef Laštovička
Praha 2013
Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Přemysl Štych, Ph.D.
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Přírodovědecká fakulta Katedra apl. geoinformatiky a kartografie
Akademický rok vypsání práce: 2012/2013
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Jméno a příjmení: Josef Laštovička studijní program: Geografie studijní obor: Geografie a kartografie Garant studijního programu/oboru vám schválil přidělení této bakalářské práce: Název práce: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních Zásady pro vypracování: Cílem této bakalářské práce je přehled soudobých technologií vyuţívající geoinformačních systémů na chytrých telefonech a tabletech. Hodnoceny budou na základě jejich aplikování do výuky na středních a základních školách. V první části práce budou detailně popsány současné dostupné technologie chytrých mobilních telefonů a tabletů. Bude zde taktéţ srovnání platformy Android a iOS. Ve druhé části se bude práce zabývat přehledem dostupného geoinformačního softwaru pro mobilní telefony a tablety. Mimo jiné práce bude zejména zaměřena na volně staţitelné programy. Ve třetí části se budeme zabývat kritickým zhodnocením funkčností softwaru. Bude zde popsána aplikace těchto programů v praxi. Jejich kladné a záporné stránky a taktéţ srovnání dostupných volně staţitelných programů s programy placenými. V poslední části se budu věnovat aplikaci geoinformačních systémů v rámci chytrých telefonů a tabletů do výuky středních a základních škol. Právě toto působení by mohlo změnit pohled studentů na současné geoinformační systémy a taktéţ by jim mělo pomoci při výběru budoucího povolání, případně dalšího studia. Práce s tablety a chytrými telefony budou probíhat v hodinách zeměpisu, kdy si ţáci vyzkoušejí sběr dat, mapování v terénu a tvorbu základních map. K práci kromě telefonů a tabletů budou rovněţ vyuţívat i osobních počítačů a volně staţitelných geoinformačních programů pro PC. Pro studenty a ţáky rovněţ připravím pracovní listy, tablety, chytré telefony, software a jiné pomůcky, na kterých potom otestujeme a porovnáme moţnosti soudobých mobilních geoinformačních programů.
Seznam odborné literatury: DAVIS, D. (2000): GIS pro kaţdého – Vytváříme mapy na počítači. Computer Press, Praha, 112 s. DELANEY, J. (1999): Geographical Information Systems – an introduction. Oxford University Press, Oxford, 194 s. KOLÁŘ, J. (2003): Geografické informační systémy 10. Vydavatelství ČVUT, Praha, 161 s. KRYGER, J., WOOD, D. (2005): Making Mas - A VisualGuide to Map Design for GIS. The Guilford Press, New York, 303 s. SCHUURMAN, N. (2004): GIS – a short introduction. Blackwell Publishing, Oxford, 169 s. ŠTYCH a kol. (2008): Vybrané funkce geoinformačních systémů. Česká kosmická kancelář, Praha, 177 s. ZIPF, A., STROBL, J. (2002): Geoinformation mobil. Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg, 230 s.
Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Štych Přemysl, Ph.D. Datum zadání bakalářské práce: 21.12.2012 Termín odevzdání bakalářské práce: dle harmonogramu příslušného akademického roku
......................................... Garant studijního programu/oboru V Praze dne 15.8.2013
......................................... Děkan
Velké poděkování patří mému školiteli RNDr. Přemyslu Štychovi za jeho pomoc, rady a nápady při zpracování této bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat celé mojí rodině za podporu po celou dobu studia. Na závěr děkuji oběma školám, kde probíhalo testování aplikací a zejména učitelům Mgr. Romanu Veselskému a Mgr. Dagmar Laštovičkové.
Prohlašuji, ţe jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně a ţe jsem všechny pouţité prameny řádně citoval. Jsem si vědom toho, ţe případné pouţití výsledků, získaných v této práci, mimo Univerzitu Karlovu v Praze je moţné pouze po písemném souhlasu této univerzity. Svoluji k zapůjčení této práce pro studijní účely a souhlasím s tím, aby byla řádně vedena v evidenci vypůjčovatelů.
V Praze dne 4. března 2013 ……………………………….. Josef Laštovička
Abstrakt
Cílem této bakalářské práce je podat přehled soudobých geoinformačních systémů pracující na platformě mobilních technologií. Vybrané technologie byly hodnoceny ţáky a studenty základních a středních škol pomocí vypracovaných testových materiálů. V úvodní části práce jsou stručně popsány současné dostupné technologie chytrých mobilních telefonů a tabletů se zaměřením srovnání platformy Android a iOS. Ve druhé části práce předkládá detailní přehled dostupného geoinformačního softwaru se zaměřením na volně staţitelné programy. Třetí část předkládá kritické zhodnocením funkčních parametrů softwaru. Uvedeny jsou kladné a záporné stránky hodnocených aplikací a srovnání dostupných volně staţitelných programů s programy placenými. Poslední část se zaměřuje na moţnosti začlenění geoinformačních systémů na platformě chytrých telefonů a tabletů do výuky středních a základních škol. Jejich uţívání ve výuce by mohlo změnit pohled studentů na současné geoinformační systémy a mohlo by zvýšit jejich popularitu a praktické uţívání.
Klíčová slova: Mobilní GIS, smartphone, tablet, GPS, mobilní operační systémy, iOS a Android.
Abstract
The aim of this work is to provide an overview of modern geoinformation systems operating on mobile technology platform. Selected technologies were evaluated by the students of elementary and secondary schools developed using test materials. In the introductory part of the paper briefly describes the current available technology smart phones and tablets focusing comparison platform iOS and Android. The second part of presents an overview of available geo-information software with a focus on free downloadable programs. The third part presents a critical evaluation of the functional parameters of the software. The following are the positive and negative aspects of the applications evaluated and compared to the available free downloadable programs with paid programs. The last part focuses on the possibility of integrating geo-information systems on the platform of smartphones and tablets in teaching primary and secondary schools. Their use in teaching could change students' view of current spatial information systems and could increase their popularity and practical use.
Key words: Mobile GIS, smartphone, tablet, GPS, mobile operating systems, iOS and Android.
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních
Obsah
1
Úvod .................................................................................................................................... 12
2
Mobilní éra 21. století a posun ve vývoji GIS aplikací ......................................................... 15
3 Vývoj geoinformačních systémů: Od magnetofonových pásek a sálových počítačů k chytrým mobilním zařízením .................................................................................................... 17 4
Mobilní počítačové technologie v oblasti vzdělávání ......................................................... 20
5
Software a hardware mobilních zařízení............................................................................. 22
6
Funkce mobilních zařízení využívaných v GIS...................................................................... 24 6.1
GPS a jeho obdoby v podobě GLONASS a Galileo ....................................................... 24
6.2
Digitální kompas a gyroskop ....................................................................................... 25
6.3
Akcelerometr............................................................................................................... 26
7
Architektura mobilních operačních systémů ...................................................................... 27 7.1
Architektura platformy iOS ......................................................................................... 27
7.2
Architektura platformy Android.................................................................................. 29
7.3
Srovnání uživatelského rozhraní Androidu a iOS ........................................................ 30
8
GIS software pro mobilní zařízení ....................................................................................... 33
9
Metodika ............................................................................................................................. 35 9.1
Testovaná zařízení ....................................................................................................... 35
9.1.1
Samsung Galaxy Pocket....................................................................................... 35
9.1.2
GoClever Tab R7500 ............................................................................................ 36
9.1.3
Apple iPhone 3GS ................................................................................................ 37
9.1.4
Apple iPad Mini ................................................................................................... 37
9.2 10
Výběr aplikací a způsob hodnocení softwaru pro chytrá zařízení............................... 39 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android............................................................ 41
10.1
GIS ............................................................................................................................... 43
10.2
Mapy a polohové systémy, digitální kompasy, určování nadmořské výšky................ 44
10.3
Meteorologie............................................................................................................... 46 7
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních 10.4 11
Zkoumání vesmírných těles......................................................................................... 47 Testování aplikací na základních a středních školách ..................................................... 49
11.1
Metodika tvorby pracovních listů ............................................................................... 49
11.2
Testování žáků základní školy a nižšího stupně víceletého gymnázia......................... 50
11.3
Testování třetích ročníků čtyřletého gymnázia........................................................... 55
11.4
Výsledky dotazníků náhodného vzorku populace ....................................................... 59
11.5
Obecné shrnutí výsledků hodnocení technologií nástrojů soudobých mobilních GIS 60
12
Závěr................................................................................................................................ 62
Seznam použité literatury ........................................................................................................... 64 Seznam příloh.............................................................................................................................. 67
8
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních
Použité zkratky
CAD
Computer Aided Design, 2D a 3D počítačové projektování a rýsování
CGIS
Canada Geographical Information Systém, první geoinformační systém vyvinutý v 60. letech 20. století v Kanadě
DBMS
DataBase Management Systém, systém obsahující soubor programů, které spravují data v databázi
EDGE
Enhanced Data rates for GSM Evolution, druh 2G mobilní sítě, svojí rychlostí vývojově navazuje na GPRS (někdy téţ označováno jako 2.75G)
HD
High Definition, vysoké rozlišení displeje (s 1080 nebo 720 body v řádku)
HSDPA
High Speed Downlink Packet Access, druh 3G mobilní sítě (někdy téţ označováno jako 3.5G)
GIS
Geografické informační systémy
GLONASS
Globalnaja navigacionnaja sputnikovaja sistěma, druh lokalizačního systému na Zemi
GPS
Global Position Systém, druh lokalizačního systému na Zemi
GPRS
General Packet Radio Service, druh 2G mobilní sítě s moţností připojení na internet a přenosem dat (někdy téţ označováno jako 2.5G)
GSM
Global Systém for Mobile, druh 2G sítě, která je nejrozšířenější mobilní sítí na světě umoţňující telekomunikační sluţby, na něţ navazuje GPRS a EDGE s moţností připojení k internetu
IrDA
Infrared Data Association, druh bezdrátové datové komunikace dvou zařízení s touto technologií, hojně uţívané v minulém desetiletí
LTE
Long Term Evolution, druh 4G mobilní sítě s velmi vysokou přenosovou rychlostí (někdy téţ označováno jako Pre-4G)
NFC
Near Field Communication, druh bezdrátové komunikace na krátkou vzdálenost
SDHC
Secure Digital High Capacity, druh paměťové karty
SIM
Subscriber Identity Module, identifikační karta uţivatele mobilní sítě 9
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních
Seznam použitých obrázků
Obr. 1 Technologie smartphone ................................................................................................. 12 Obr. 2 Změny ve využívání počítačové techniky ......................................................................... 18 Obr. 3 Schematický obrázek fungování GPS ............................................................................... 25 Obr. 4 Architektura platformy iOS .............................................................................................. 28 Obr. 5 Architektura platformy Android....................................................................................... 30 Obr. 6 Uživatelské rozhraní Android 4 na tabletu od firmy ASUS ............................................... 31 Obr. 7 Uživatelské rozhraní platformy iOS 6 na iPhone 5 a iPad 4 ............................................. 32 Obr. 8 Samsung GalaxyPocket .................................................................................................... 36 Obr. 9 GoClever TAB R7500 ........................................................................................................ 36 Obr. 10 iPhone 3GS ..................................................................................................................... 37 Obr. 11 iPad Mini ........................................................................................................................ 38 Obr. 12 Aplikace ArcGIS na iOS ................................................................................................... 44 Obr. 13 Ukázka lokalizačních služeb – Apple Maps a Kompas na iOS......................................... 46 Obr. 14 Aplikace Meteor na systému Android............................................................................ 47 Obr. 15 Aplikace Sky Map na systému Android .......................................................................... 48
Seznam použitých tabulek
Tab. 1 Testovaná zařízení ............................................................................................................ 38 Tab. 2 Geoinformační aplikace pro Android a iOS ...................................................................... 41 Tab. 3 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů na iOS a Android ................................................. 52 Tab. 4 Srovnání hodnocení GIS aplikací na Android a iOS .......................................................... 56
10
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních
Seznam použitých grafů
Graf 1 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů na jednotlivých zařízeních .................................. 53 Graf 2 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů v rámci obou zkoumaných škol........................... 54 Graf 3 Vlastnictví mobilních zařízení u žáků 8. a 9. tříd .............................................................. 54 Graf 4 Náročnost práce pro žáky ZŠ Bohdalov a Gymnázia Žďár nad Sázavou ........................... 55 Graf 5 Předchozí znalost žáků ZŠ Bohdalov a Gymnázia Žďár nad Sázavou v probírané látce ... 55 Graf 6 Vlastnictví mobilních zařízení testované třídy třetího ročníku ........................................ 57 Graf 7 Předchozí znalost studentů třetích ročníků v probíraném tématu .................................. 58 Graf 8 Vlastnictví mobilních zařízení u náhodného vzorku populace ......................................... 59
11
1 Úvod
1 Úvod V posledních letech se rozmáhá trend, který představuje snahu minimalizovat rozměry počítačů a mobilizovat je, tedy aplikovat je do terénu a pohybu. Mobilní technologie představují velkou šanci i pro rozvoj geoinformačních systémů. Dle Šedivé (2010) je mobilizace způsobena snahou získávat informace v pohybu efektivní cestou, tedy rychlého získání informací v čase a v poţadované formě. Tohoto trendu bylo zajisté dosaţeno vytvořením smartphonů. Smartphone, neboli chytrý telefon, je mobilní zařízení kombinující telefon a kapesní počítač (viz. Obr. 1). Jedná se o novou vývojovou třídu mobilních technologií, které umoţňují osobní správu informací a některé bezdrátové komunikační technologie. Je standardně vybaven operačním systémem, který je moţno modifikovat dalším softwarem (Zheng, Ni 2006). Na obdobném základu jsou postaveny i tablety, které však mají několik zásadních rozdílů. Prvním z nich je velikost displeje, který je daleko větší, a druhým základním rozdílem je nemoţnost připojení na telefonní sít mobilních operátorů. U mnohých modelů lze sice tablet připojit na internetovou síť mobilního operátora, ale u většiny zařízení nelze přístroj připojit na ţádnou mobilní telefonní síť a není z něj tedy nemoţné telefonovat.
Obr. 1 Technologie smartphone (zdroj: Zheng, Ni 2006) 12
1 Úvod Velkou výhodou pro mobilní geoinformační systémy dnešní doby je podpora GPS, pomocí něhoţ můţeme lokalizovat jednotlivé body a vytvářet geodata, neboli data, ke kterým je připojena informace o poloze. V soudobých zařízeních najdeme i mnoho dalších uţitečných funkcí jako je například trojosý gyroskop či elektronický kompas. Mezi další vymoţenosti jistě patří také kvalitní vysokorychlostní připojení k internetu, a to zejména na 3G a 4G sítě v terénu. Přestoţe 4G sítě zatím v našich geografických podmínkách nejsou dostupné, tak ve vyspělejších západních zemích je tato platforma ve velkých městech jiţ běţnou rutinou. V případě těchto zařízení lze nalézt taktéţ Wi-Fi připojení, pomocí něhoţ se lze připojit na lokální internetovou síť či uskutečnit méně kvalitní lokalizaci, stejně jako u mobilních sítí. Internetové připojení umoţňuje přímo odesílat data získaná v terénu a ukládat je na server, ze kterého si data můţeme načítat na osobním PC. Výhodou dnešních zařízení je jistě také vyuţití Bluetooth technologií (Zheng, Ni 2006). Poslední dobou se setkáváme stále častěji s novými vymoţenostmi. Jednou z nich by mohla být náhrada za Bluetooth NFC technologií, která umoţňuje ještě rychlejší přenos dat mezi zařízeními s touto technologií. Právě geoinformačním systémům na mobilních zařízeních je věnována celá tato bakalářská práce. Budeme se zabývat o následující představení těchto technologií a poukáţeme na jejich výhody a nedostatky. Zaměříme se na vyuţívání těchto technologií běţnou populací. V rámci komplexního hlediska se budeme zabývat těmito problémy:
Přehled zařízení a jejich funkcí
Přehled mobilních operačních systémů pro smartphony a tablety
Architektura Android a iOS
Vývoj GIS aţ k současným mobilním aplikacím
Geoinformační aplikace pro Android a iOS
Vlastní testování aplikací a výzkum v oblasti jejich vyuţívání
Aplikace těchto technologií ve výuce na školách
V současné době je moţné se setkat s mnohými platformami mobilních zařízení. Mezi dvě nejrozšířenější lze zařadit iOS systémy a Android systémy. Jedná se o nejrozšířenější operační systémy, do kterých lze doinstalovat nejrůznější software obdobně jako na počítač. Mezi dalšími systémy můţeme jmenovat Windows Mobile, který byl nejrozšířenější platformou operačního systému společně s platformou Symbian na smartphonech ještě před pár lety (Mobilnet 2013). Právě inovace a snahy o zkvalitnění přístupu k informacím a nárůst mobilních zařízení s dotykovými obrazovkami vytvořil tlak na korporace jako je Google a Apple. To vedlo k vytvoření těchto dnes velmi rozšířených systémů. Kaţdým dnem tedy vzniká celá řada nejrůznějších programů pro tyto mobilní platformy. Mezi nimi jsou i programy geoinformačních systémů (GIS). Otázkou jen zůstává, do 13
1 Úvod jaké míry mají jejich funkce a aplikace váhu ve srovnání s geoinformačními programy pro stolní počítače. ČSÚ (2010) uvedl, ţe v roce 2009 v České republice mezi osobami ve věku 16 aţ 24 let je 98 % jednotlivců, kteří vyuţívají mobilní telefon. Uţ tento fakt jistě stojí za povšimnutí a je tedy zcela jistě bez pochyb, ţe mobilní zařízení představují velkou perspektivu pro rozvoj počítačových softwarů.
14
2 Mobilní éra 21. století a posun ve vývoji GIS aplikací
2 Mobilní éra 21. století a posun ve vývoji GIS aplikací Rozvoj současné techniky v 21. století vedl ke zvyšování mobility. Postupem času došlo k zavedení počítačové infrastruktury do všech domácností. Největší rozmach nastal po zavedení internetu. Právě internet způsobil největší globální informační propojení a adaptaci lidí na počítačovou infrastrukturu. Dnešní uspěchaný ţivot vedl k vytvoření největší globální sítě. Připojený chce být téměř kaţdý, a právě mobilní jednotky nám pomáhají se snadno k síti připojit doma nebo kdekoliv v terénu, na cestách i v práci. Proto došlo k velkému rozvoji i u mobilních sítí, jejichţ přenosová datová rychlost se den ode dne stále zvyšuje (Zahariadis 2003). Právě tyto faktory způsobily tlak na současné vývojáře a techniky, kteří v rámci velkých firem spolu navzájem vytvářejí konkurenční vztahy a soupeří o největší popularitu a prestiţ. Stačí se poohlédnout za hity poslední doby v podobě mobilních telefonů, které jsou osazeny nejmodernějšími moţnými technologiemi, jako jsou čtyřjádrové procesory, dvanáctijádrové grafické čipy umoţňující zobrazovat Full HD obraz i navyšování kapacity operační paměti a velikosti úloţiště. Operační paměti v současných mobilních telefonech a tabletech dosahují běţně velikosti 1 aţ 2 GB. Právě tato mobilní zařízení přinášejí velikou revoluci v komunikaci. Bez pochyb se na této revoluci podíleli i poskytovatelé telekomunikačních sluţeb. Dnes jiţ nenajdeme mobilního operátora, který by v rámci svých tarifů neposkytoval mobilní internet a většina tarifů je tomuto trendu přizpůsobena. Je velmi zajímavé, jak se lidstvo adaptovalo na tyto sluţby a kaţdým dnem je vyuţívá stále více lidí na naší planetě. Většina uţivatelů smartphonů a tabletů povaţuje tyto technologie za součást kaţdodenního ţivota. V minulosti těchto technologií vyuţívala zejména business skupina. Dnes uţ ale nejsou moţnosti mobilních zařízení zdaleka vyuţívány pouze k pracovním účelům. Setkáváme se s nimi například při zábavě a odpočinku v podobě her, také při komunikaci na sociálních sítích či například při cestování. Vyuţitelnost perspektivy těchto technologií jsou v mnoha oborech téměř neomezené. Jedním z perspektivních oborů je bez 15
2 Mobilní éra 21. století a posun ve vývoji GIS aplikací pochyb i geoinformatika. Aniţ by si to uţivatelé uvědomili, dochází k vyuţívání geoinformačních technologií v celé řadě-běţně uţívaných aplikací. Ať uţ jsou to komunikační sluţby, lokalizační sluţby nebo dokonce i multimediální aplikace. Tyto technologie se staly součástí běţného ţivota lidí (Falaki a kol. 2010).
16
3 Vývoj geoinformačních systémů: Od magnetonových pásek a sálových počítačů k chytrým mobilním zařízením
3 Vývoj geoinformačních systémů: Od magnetofonových pásek a sálových počítačů k chytrým mobilním zařízením Neţ se podíváme blíţe na problematiku soudobých mobilních geoinformačních technologií, je potřeba se pozastavit nad celkovým vývojem moderní kartografie zejména s přísunem kvantitativní revoluce od 60. let minulého století. Od té doby lidstvo udělalo celou řadu velmi uţitečných kroků. Dále je třeba zamyslet se nad tím, jak se v jednotlivých obdobích postupně střídaly veškeré moderní technologie, které byly nahrazovány ještě modernějšími, rychlejšími a výkonnějšími prostředky. Celý vývoj geoinformačních systémů je tedy vázán na revoluční vývoj počítačového hardwaru i softwaru. Jak uvádí Voţenílek (1998), tak je třeba věnovat pozornost i pokroku v teorii strukturování a analýze digitálních dat. Ze softwarového hlediska pak v podobě nových programovacích jazyků. Voţenílek (1998) uvádí čtyři základní etapy vývoje geoinformačních systémů. První období potom nazýváme jako pionýrské a řadíme ho od počátku 60. let aţ do roku 1973. Pro tento vývojový úsek je velmi důleţitý vliv průkopnických osobností. Hlavní činností tohoto období byla snaha začlenit výpočetní techniku do tvorby tematických map. Později v 60. letech byl vyvinut první geoinformační systém zvaný CGIS (Canada Geographica lInformation System). Ten obsahoval data například o zemědělství, lesnictví a některých specifických kritériích o obyvatelstvu. Systém byl vyuţíván k tvorbě nejrůznějších tematických map s naskenovanými podkladovými mapami. Po mnoha úpravách je systém uţíván dodnes. Velkého rozvoje v této době dosáhly také CAD systémy na Massachusetts Institute of Technology. Mimo jiné v této době byly uţívány zejména sálové počítače a jednou z nejznámějších firem dodávající tyto počítače byla firma IBM.
17
3 Vývoj geoinformačních systémů: Od magnetonových pásek a sálových počítačů k chytrým mobilním zařízením Od roku 1973 do počátku 80. let hovoří Voţenílek (1998) o druhé vývojové etapě, která je charakteristická nárůstem osobních počítačů ve všech sférách lidské činnosti. Právě v roce 1973 vzniká první komerční firma, zabývající se zpracováním geograficky definovaných dat společnost H&S Computing, která vytváří data pro NASA. Firma se zaměřila na výstupní sloţku v podobě grafického systému, jenţ měl být vyuţíván zejména armádou k obranným účelům. V roce 1973 se také vyvíjí mnoho dalších mapových systémů například pro místní správu v Nashvillu. V roce 1969 vznikla firma ESRI, která právě v 70. letech představuje první vektorový systém zvaný ARC/INFO. Za třetí etapu Voţenílek (1998) povaţuje období od roku 1982 do konce 80. let. Tato etapa je důleţitá zejména z hlediska komercionalizace GIS. Dochází k integraci dat z různých zdrojů a také k integraci databázových principů s grafikou. Co se týká vývoje počítačového hardwaru, došlo k propojení více osobních počítačů pomocí základní sítě LAN a někdy i se sálovým serverovým počítačem. V našich podmínkách docházelo ke sběru dat a vytváření jednoduchých databází právě v kartografii a geodézii. Čtvrtou etapou je dle Voţenílka (1998) je přelom 90. let. Kromě velkého rozvoje počítačové infrastruktury a jejího zavedení jak do práce, tak do domácností, byla největším posunem v technice zavedení celosvětové počítačové sítě – internetu. Vedle klasických počítačů se také začínají objevovat první mobilní zařízení. Nejprve v podobě notebooků a kapesních počítačů. Celkově docházelo k postupnému zmenšování těchto pracovních jednotek a také k přidávání nejrůznějších doplňujících funkcí těchto zařízení jako například GPS.
Obr. 2 Změny ve vyuţívání počítačové techniky (zdroj: Voţenílek 1998) 18
3 Vývoj geoinformačních systémů: Od magnetonových pásek a sálových počítačů k chytrým mobilním zařízením Otázkou zůstává, zda příchod chytrých telefonů a zejména potom tabletů nevytváří právě novou vývojovou etapu, která navazuje na všechny čtyři předchozí (viz. Obr. 2). Tablety dnes nahrazují notebooky, protoţe k nim lze jednoduše připojit klávesnici a pracovat na nich jako na klasickém notebooku. Ostatně jako práce s novým operačním systémem Windows 8, který má kromě interaktivního prostředí Metra moţnost spuštění Desktop módu, zaručující klasické prostředí desktopových Windows. Není tedy problémem s takovýmto tabletem pracovat jako na klasickém notebooku nebo stolním počítači. Pomocí stylusu nebo interaktivního dotykového displeje nám naopak přináší nový rozměr v ovládání zařízení. Na závěr této kapitoly si lze otázku, kam bude celý vývoj v tomto oboru směřovat? Kaţdým dnem odborníci přicházejí s novými nápady a technologiemi. Stejně jako probíhá vývoj z hlediska hardwaru, tak i probíhá softwarová revoluce, kterou nelze zastavit. Kaţdý správný geoinformatik, by měl tyto trendy sledovat a věnovat jim náleţitou pozornost. Právě díky těmto technologiím je geoinformatika věda posouvána dál a kaţdou chvílí můţe GIS vyuţívat více vzhledem k jednoduchosti ovládání prvků aplikací i samotných mobilních zařízení.
19
4 Moderní technologie v oblasti vzdělávání
4 Mobilní počítačové technologie v oblasti vzdělávání S modernizací se setkáváme na kaţdém kroku. Samozřejmě kromě běţného ţivota se mobilní počítačové technologie postupně dostávají i do našich škol. Výuka informačních technologií je dnes jiţ zcela běţnou na základních školách, kde se děti seznamují s prací na počítači a moţnostmi získávání informací z internetu. Právě dalším krokem v této modernizaci je i zavádění notebooků a tabletů do výuky. Tedy zavádění mobilních zařízení. Bezpochyby největším problémem jejich zavedení je poměrně vysoká cena. Dříve bylo u modernizace problémem kromě pořizovací ceny také seznámení s danou technikou. To uţ však nyní takový problém není. Dodávané softwary nejsou příliš uţivatelsky náročné a setkáváme se s celou řadou nejrůznějších školení pro ředitele a učitele všech stupňů jednotlivých škol. Nová technika také přináší velké moţnosti a velmi často je také blízká samotným ţákům, kteří pak mají moţnost daleko snáze pochopit probíranou problematiku (Kubeš 2013). Mezi nejzajímavější projekty, zabývající se právě modernizací počítačové infrastruktury na školách, je Vzdělání 21. Počáteční fáze tohoto projektu byla zahájena jiţ v roce 2009, kdy na prvních třech základních školách byly vytvořeny tzv. digitální učebny, ve kterých měli ţáci přístup k látce ve svých netboocích. Postupem času se celý projekt rozrůstal na další školy. Dalším velmi významným projektem byl Flexibook 1:1, který byl zaveden na 11 školách v České republice a to díky velmi úzké spolupráci s nakladatelstvím Fraus. Právě nakladatelství Fraus zajišťuje tvorbu elektronických učebnic pro studenty (Nakladatelství Fraus 2013a a 2013b). Samozřejmě nemůţeme brát tyto způsoby novodobé výuky za zcela nahrazující klasickou výuku. Na samotných školách nepředstavuje vyuţívání notebooků a tabletů při výuce plnohodnotnou náhradu běţných učebnic, atlasů, sešitů a jiných pomůcek. Jedná se spíše o zkvalitnění zdrojů informací a o zpestření současné výuky. Právě moderní technologie a posun ve vzdělávání můţe mít velký motivační dopad na ţáky a studenty. Samotné učebnice 20
4 Moderní technologie v oblasti vzdělávání v elektronické podobě je moţné mnohem snadněji aktualizovat a také je moţné nahrazovat je novými. Dříve si školy nakoupily učebnice, které měly po určitou dobu, po kterou byly ministerstvem schváleny jako vhodné k výuce (Kubeš 2013). Nesmíme také zapomenout na fakt, ţe vedle elektronických učebnic lze do výuky volně začlenit dostupné aplikace právě například pro tablety. Student si pak můţe danou látku procvičit individuálně doma nebo společně se ţáky a učiteli ve škole. Učitelé jsou pak díky těmto novým metodám schopni snadněji vysvětlit nejrůznější problematiku a naopak studenti jsou schopni danou věc mnohem snáze pochopit, případně si ji představit na daném konkrétním příkladu v praxi. Touto cestou je pak učitel můţe ovlivnit, motivovat a vyvolat zájem o probíranou látku.
21
5 Software a hardware mobilních zařízení
5 Software a hardware mobilních zařízení Na začátku bychom si měli uvědomit, ţe smartphone nebo tablet je mobilním osobním počítačem, který má dlouhou historii od svého vzniku. V minulé éře mobilních zařízení jsme se setkali s mnoha osobními komunikátory a kapesními počítači (PDA a PocketPC), které jsou vlastně předchůdci celé škály dnešních mobilních zařízení, ze kterých jsou dvěma největšími zástupci tablety a smartphony (Zheng, Ni 2006). Tyto dva přístroje se příliš neliší. Nějaké zásadní rozdíly ale rozhodně nalézt můţeme. Prvním z nich je velikost zařízení, velikost displeje a váha. Právě tablet dosahuje větších rozměrů a typický je pro něj osmi aţ desetipalcový displej, zatímco u smartphonů nalezneme displej o velikostech tři aţ čtyři palce. Dalším rozdílem je způsob konektivity, kdy tablet aţ na výjimky většinou nemá přístup k telefonní síti, případně potom nemá přístup na GSM sítě. Samozřejmě se také setkáváme s celou řadou hybridních zařízení kombinujících vlastnosti tabletu a smartphonu. Taková zařízení potom nazýváme phabletem (někdy téţ označováno jako smartlet). Jedná se o zařízení, která mají funkce smartphonu a displej větších rozměrů, tedy přibliţně pět aţ šest palců (Wikipedia 2013c). Je tedy zřejmé, ţe displej hraje velkou roli pro uţití zařízení a pro práci v aplikacích. V současné době jsou displeje nové generace. K jejich ovládání nám postačí samotný prst, případně můţeme tablet ovládat i více prsty a vyuţívat tak gest, potom hovoříme o takzvaném multitouch displeji. Displej nám dovoluje uţívat i virtuální klávesnici, která dnes nahrazuje všechny typy klávesnic. U chytrých telefonů se ale také setkáme s kombinací metody virtuální klávesnice a klasické číselné klávesnice, případně qwerty klávesnice. Kdybychom měli shrnout významné hardwarové prvky, které tvoří dnešní smartphony a tablety, byly by to následující (Zheng, Ni 2006):
Displej – dotykový, velmi často multitouch 22
5 Software a hardware mobilních zařízení
Procesor – dnes více jader
Operační paměť
Vícejádrové grafické čipy
Úloţiště, případně slot paměťové karty – dnes jiţ nemá takovou důleţitost, protoţe moţností jsou i Cloud úloţiště (virtuální – serverové)
Bluetooth modul
Mikrofon, reproduktory, zvukový výstup, video výstup
Fotoaparát, přední kamera
SIM slot (klasický, nano, micro) a telefonní anténa
Wifi příjmač
GPS modul, digitální kompas, gyrometr, GLONASS modul
Mezi nejznámější firmy, které dodávají smartphony a tablety na náš trh, bychom určitě zařadili firmy Apple a Samsung. Mezi dalšími výrobci by to byli Nokia, Sony, LG, Motorola, Huaweii, Blackberry.
23
6 Funkce mobilních zařízení využívaných v GIS
6 Funkce mobilních zařízení využívaných v GIS 6.1 GPS a jeho obdoby v podobě GLONASS a Galileo Jedním ze základních předpokladů pro správné fungování geoinformačních systémů na mobilních zařízeních jsou samozřejmě lokalizační systémy. Pro Evropu se vyvíjí systém Galileo. Mezi nejznámější a nejvíce vyuţívané patří GPS a GLONASS. Oba tyto systémy pracují na obdobném principu. GPS byl původně navigační systém vyvinutý pro americkou armádu a u systému GLONASS pro armádu bývalého Sovětského svazu. Původně tyto moderní technologie nebyly k dispozici pro civilní účely. U GPS byla zadána do 1.5.2000 záměrná chyba, kdy přístroje ukazovaly hodnoty s odchylkou přibliţně 100 metrů. Dnes jsou ale tyto systémy volně dostupné a můţe je vyuţívat kaţdý. Přesnost těchto zařízení závisí na kvalitě přístroje, ale v průměru je přesnost zaměření přibliţně 5 aţ 10 metrů, jak uvádí ve své publikaci Steiner a Černý (2003). Samozřejmě se setkáváme u profesionálních GPS s přesností i v řádech centimetrů. V tomto případě je také vyuţíváno vyrovnávacích měření, kde se uţívá zejména pozemních stanic. U méně kvalitních GPS zařízení na telefonech je přesnost od 10 aţ po 15 metrů, coţ pro běţnou osobní lokalizaci postačuje. Pokud u profesionálních GPS chceme vyšší přesnost, hovoříme potom o diferencionální GPS (téţ DGPS), kdy pomocí pozemních stanic jsme schopni určovat lokalizaci s přesností centimetrů. Často se také setkáváme s pojmem A-GPS, coţ je asistovaná GPS, která potřebné efemeridy stahuje pomocí internetového připojení telefonu. Tento proces potom zajišťuje rychlejší získání údajů potřebných k lokalizaci. Nyní si představíme na příkladu GPS, jak tato technologie funguje. Dle Steinera a Černého (2003) je tento systém zaloţen na výpočtu vzdáleností přístroje a druţice. Tyto druţice jsou ve výšce 20 000 km nad Zemí a je jich 24, tedy v daný okamţik jich lze spatřit najednou
24
6 Funkce mobilních zařízení využívaných v GIS celkem 12. Aby mohl přístroj vypočítat přesnou polohu, musí zachytit signál alespoň ze tří druţic, a pokud nás zajímá i nadmořská výška, je jich zapotřebí minimálně čtyř. Celý princip, jak uvádí Steiner a Černý (2003), je postaven na měření časové odezvy, která je potřebná při vyslání signálu z druţice a jeho následného zachycení přístrojem. Tento signál je vysílán ze Země směrem k druţici, která slouţí jako zrcadlo a daný signál zachytí a odrazí. Po té co signál s určitou časovou prodlevou dorazí do přístroje, dojde ke kalkulaci a přesného vypočtení vzdálenosti. Je tedy naprosto nezbytné, aby byl v přístroji stejný čas jako u hodin druţice. Právě v druţicích se nacházejí velmi přesné atomové hodiny, podle kterých se pak seřídí při primární kalibraci hodiny GPS přístroje. Kdybychom chtěli velmi přesné GPS zařízení, museli bychom mít v měřícím přístroji atomové hodiny, coţ je vzhledem k velikosti zařízení nemyslitelné. Proto tedy dojde k velmi rychlé kalibraci času na GPS zařízení a pak uţ můţe probíhat samotné měření. Mimo jiné je v přístroji pro výpočet nastaven algoritmus, který propočítává současné polohy všech druţic, které se na obloze vyskytují.
Obr. 3 Schematický obrázek fungování GPS (zdroj: Steiner, Černý 2003)
6.2 Digitální kompas a gyroskop Jednou z významných funkcí novodobých smartphonů a tabletů je i digitální kompas. Právě určení přesné polohy a světových stran nám zaručí velmi kvalitní moţnosti navigace, snímaní tras či zaznamenávání GPS bodů. Dříve jsme se s digitálním kompasem setkávali zejména u drahých GPS přístrojů. Dnes jiţ jsou v telefonech běţnou rutinou. O celou funkci se stará elektronický magnetometr, coţ je zařízení snímající magnetickou indukci obdobně jako u
25
6 Funkce mobilních zařízení využívaných v GIS klasického kompasu. Tento druh kompasu nám ukazuje na magnetický severní pól Země. V případě, ţe bychom chtěli skutečný severní pól, bylo by zapotřebí vyuţít buď softwarové aplikace nebo trojosého gyroskopu. Právě s trojosým gyroskopem se dnes také setkáváme v mobilních zařízeních. V praxi byl vyuţíván zejména v námořní plavbě. O celou funkci se pak stará tříosý setrvačník, který z našeho pohledu vykonává daleko přesnější funkci kombinací akcelerometru a digitálního kompasu. Dokáţe tak daleko přesněji a senzitivněji vnímat pohyb přístroje, coţ je nesmírně důleţitá vlastnost pro navigační systémy a geoinformační aplikace (Wikipedia 2013a a 2013b).
6.3 Akcelerometr Jedná se o zařízení, které nám v mobilech a tabletech umoţňuje snímání pohybu ve dvou osách. Zajišťuje detekci otáčení a náklonu. Díky tomu přístroj pozná, ţe jsme jej otočili o 90 stupňů a software nám pak zaručí například přetočení pohledu. Vyuţití akcelometru je však velice různorodé a pestré. Setkáváme se s nimi nejen u mobilních zařízení, ale také při snímání pohybu a sklonu např. u automobilových airbagů či měření zrychlení nebo odstředivé síly. Akcelometr je schopen rozeznávat i nejrůznější vibrace, coţ lze vyuţít i při fotoaparátu ke stabilizaci obrazu. V navigačních systémech pak společně s digitálním kompasem zaručuje kvalitnější určování polohy světových stran s tím faktem, ţe přístroj není vţdy stabilně vodorovně k povrchu zemskému (Husák 2013).
26
7 Architektura mobilních operačních systémů
7 Architektura mobilních operačních systémů Je zapotřebí si uvědomit, ţe právě zázemí operačního prostředí umoţňuje správnou komunikaci hardrwaru a softwaru a jeho interface umoţňuje uţivateli proniknout do samotného ovládání celého přístroje při získávání potřebných informací. V případě této práce se budeme věnovat architektuře dvou operačních systémů: iOS a Android, které povaţujeme za nejvíce relevantní s dynamickým vývojem a velkými perspektivami hojného vyuţívání do budoucna.
7.1 Architektura platformy iOS Jak uvádí Lee (2012) ve své publikaci, iOS je druh operačního systému, který má být obdobou Mac Os X, coţ je operační systém, který se vyuţívá na stolních počítačích a noteboocích od firmy Apple. Jeho struktura je téměř totoţná. Celý operační systém je moţné rozloţit do 4 navzájem propojených a ovlivňujících se vrstev. První vrstvou je Core OS vrstva, která představuje naprosto základní zpracování matematických algoritmů, jak uvádí Lee (2012). Skrze tuto vrstvu je propojen základní hardware jako procesor, paměti či samotné uloţení souborů a propojení se systémem nebo také kontrola zdroje energie. Jednou ze základních sloţek Core OS je i OS X Kernel, coţ je jádro celého systému umoţňující zpracovávat jednotlivé úkony. Druhou stmelující částí je dle Leeho (2012) Core Services vrstva, která zajišťuje například přístup k jednotlivým souborům, práci se sítěmi a připojení k nim, propojení s adresáři, URL utility nebo kontakt se samotným jádrem iOS zařízení. Třetí částí podle Leeho (2012) Media vrstva. Ta umoţňuje základní multimediální funkce, zajišťující například zvukové, obrázkové či video prvky systému. Do nich je nutné 27
7 Architektura mobilních operačních systémů zařadit i například pořizování zvukových nahrávek, prohlíţení JPG, PNG, TIFF obrázků nebo podpora prohlíţení PDF a samotných videonahrávek. Tyto funkce zajišťují dvě základní sloţky této vrstvy a to Audio jádro a Animační jádro. Poslední vrstvou je Cocoa. Na mobilních zařízeních jí bývá přidáván název Cocoa Touch, protoţe na rozdíl od běţných počítačů je tato vrstva ovládána pomocí pouhého prstu přes dotykovou plochu. Vrstva umoţňuje Multi-Touch ovládání, tedy ovládání pomocí více prstů najednou. Dále zajišťuje významné akcelerometrické, lokalizační či prohlíţecí funkce v podobě prohlíţení webu a podobně. Všechny vrstvy je moţné si prohlédnout na Obr. 4. Pro základní utváření aplikací pro iOS slouţí program zvaný Xcode. Dle Apple (2013a) je tento program koncipovaný pouze pro Apple OS X a firma Apple jej nabízí zdarma ke staţení. Nalezneme zde například mnoho uţitečných miniaplikací. Mezi nimi je například i simulátor vytvářených programů. Aplikaci si tedy můţe vytvořit kdokoliv, kdo má alespoň základní znalosti z oblasti IT. Program je koncipován poměrně jednoduše, ale zároveň obsahuje i mnoho profesionálních funkcí, pomocí nichţ programátoři počítačovým jazykem konfigurují jednotlivé algoritmy. Podrobným přehledem vytváření aplikací pro iOS se ve své publikaci věnuje i Lee (2012). Platforma iOS má celou řadu verzí, nejnovější verzí je iOS 6, která obsahuje například i funkce multitaskingu a umí si poradit i s nejnovějšími současnými technologiemi jako jsou LTE sítě nebo HD obraz.
Obr. 4 Architektura platformy iOS (zdroj: Developer Bada 2013)
28
7 Architektura mobilních operačních systémů
7.2 Architektura platformy Android Lee (2011) uvádí, ţe v případě Android se jedná modifikovanou verzi Linuxového operačního systému, která je určena právě pro mobilní zařízení. Mimo jiné jde o nezakódovaný volný systém, do kterého je moţné utvářet aplikace obdobně jako v případě iOS,a to konkrétně programy Eclipse, Android SDK a Android Developement Tools. Architektura operačního systému Android se dle serveru Android (2013) skládá obdobně jako u systému iOS z pěti základních vrstev. První a nejdůleţitější vrstvou je tzv. Linux Kernel vrstva, která má za úkol propojení daného zařízení tedy hardwaru se softwarem. V tomto směru tedy Kernel jádro obsahuje ovladače pro zobrazení na displeji, zvuku, úloţného prostoru, pro ovládání zařízení, pro ovládání úloţných prostorů a Wi-Fi spojení. Dále také zajišťuje nejrůznější síťová spojení. Dalšími dvěma vrstvami jsou tzv. Libraries a Android Runtime vrstva. Android (2013) uvádí, ţe knihovny jsou napsány v jazyce C/C++ a zajišťují základní funkce systému. Dál je lze rozlišit na Surface manager, který má za úkol zobrazování aplikací. Open GL zajišťuje grafické úkony, Media Framework pracuje s multimediálními soubory a obsahuje nejrůznější kodeky pro podporu přehrávání videí. Dále zde máme Webkit, který je jádrem pro prohlíţení internetových stránek a Freetype podvrstva zajišťuje zobrazení a vykreslení textu. Poslední podvrstvou je pak SSL vrstva, která má za úkol šifrování a přenos dat. Další vrstvou je jiţ zmiňovaná Android Runtime vrstva, která obsahuje modul zvaný Dalvik Virtual Machine, který zajišťuje překódování aplikací napsaných v Javě do nativního kódu, se kterým je pak operační systém schopen dále pracovat. Předposlední vrstvou je Aplication Framework, která zajišťuje základní systémové knihovny operačního systému. Mezi nimi můţeme nalézt mnoho významných manaţerů například pro instalace dalších aplikací, pro telekomunikační sluţby, jednotlivá aktivní a neaktivní okna, dále pak pro vyhledávání, lokalizaci a notifikace. Dále aplikace umoţňující vyhledávání obsahu a jeho prohlíţení v rámci systému. Soubory jsou napsané v Javě a doplňující staţený software je pak schopen komunikovat s těmito základními knihovnami a zároveň je ovládat, jak uvádí Android (2013) na svém serveru. Poslední vrstvou je tedy samotná aplikační vrstva jiţ zmíněného doplňujícího softwaru, kterou je moţné stahovat přes integrovanou aplikaci v operačním systému. Konkrétně v případě Androidu v Google Play nebo v Android Marketu v dřívějších verzích softwaru. V rámci doplňujícího softwaru je moţné stáhnout i jiné virtuální obchody, kde je moţné pořizovat aplikace nejrůznějšího zaměření. Celé propojení vrstev je moţno vidět na Obr. 5.
29
7 Architektura mobilních operačních systémů
Obr. 5 Architektura platformy Android (zdroj: Mobile2go 2013)
7.3 Srovnání uživatelského rozhraní Androidu a iOS Z pohledu uţivatelského rozhraní systému Android a iOS lze hodnotit celkové rozvrţení ovládání daného systému. U Androidu rozdíly závisí na jednotlivých verzích a také na konkrétní softwarové úpravě Androidu pro jednotlivé výrobce mobilních telefonů. Nejdůleţitějším odkazem na hlavní liště je ale odkaz na hlavní menu, které nás odkáţe na seznam veškerých aplikací, nainstalovaných do mobilního zařízení. Toto tlačítko nalezneme u všech verzí Android systému. Další části plochy jsou potom volně rozvrţeny dle potřeb uţivatele. Je moţné si sestavit plochu z mnoha stran, které si uţivatel přes dotykový displej posouvá do boku. Není problémem vytvořit nejrůznější zástupce aplikací, případně miniaplikace, které bývají označovány jako tzv. widgety. Důleţitým prvkem uţivatelského rozhraní je téţ oznamovací centrum, které navazuje na velmi malou pevnou lištu v horní části displeje, na níţ se zobrazují hodiny, stav signálu a baterie či nepřečtená oznámení aplikací. Přetaţením této malé lišty směrem dolů po displeji získáme konkrétnější informace o oznámení a moţnost ovládat připojení k bezdrátovým sítím, Bluetooth a podobně. V případě tabletů s Androidem 4 se situace liší, zde lišta vyskakuje po kliknutí na oblast hodin, které jsou ve spodní části pracovní plochy. Na Obr. 6 pak vidíme ukázku systému Android 4 pro tablet. Na obrázku jsou vidět 30
7 Architektura mobilních operačních systémů zmiňované widgety, zástupce aplikací, ovládací panel s hodinami a vpravo nahoře tlačítko hlavního menu se všemi nainstalovanými aplikacemi v zařízení.
Obr. 6 Uţivatelské rozhraní Android 4 na tabletu od firmy ASUS (zdroj: Ritchiesroom 2013)
Operační systém iOS je koncipován z hlediska rozhraní uţivatele velmi podobně. Několik zásadních rozdílů, však lze nalézt. Stejně jako u smartphone Androidu je i u iOS v základním rozhraní hlavní lišta, do které si navolíme námi nejčastěji uţívané aplikace. V případě iPhone se jedná o čtyři aplikace a u iPadu jich je moţno mít šest. Obdobná pracovní plocha jako u Androidu zde ale není. Nemáme zde moţnost umístit widgety na pracovní plochu. Celý systém je v tomto případě velice zjednodušený. Uţivatel si zde z jednotlivých ikon vytváří stránky, které si podobně jako v aplikačním menu Androidu posouvá do boků. Jednotlivé ikony pak lze slučovat do sloţek. Systém se pak kromě dotyků ovládá také základním kolečkem – tzv. Home tlačítkem, které slouţí nejen pro návrat na základní menu, ale také k ovládání multitaskingu a případně jiných funkcí, které si sám uţivatel navolí. Stejně jako u Androidu zde nalezneme i notifikační (oznamovací) centrum, které má velmi podobné prvky Androidu stejně jako horní lišta s hodinami, stavem baterie, signálu a vyuţívaných jiných funkcí (Bluetooth, budík a podobně). V rámci oznamovacího centra se ale nesetkáváme s ovládáním bezdrátových připojení, jako je tomu u Androidu. Podrobněji se můţeme seznámit s uţivatelským rozhraním v publikaci Hesse 2012 a Hart-Davise 2013.
31
7 Architektura mobilních operačních systémů
Obr. 7 Uţivatelské rozhraní platformy iOS 6 na iPhone 5 a iPad 4 (zdroj: Apple 2013c)
32
8 GIS software pro mobilní zařízení
8 GIS software pro mobilní zařízení V této kapitole se zaměříme na popis aplikačních výhod geoinformačních systémů v mobilních zařízeních pro platformu Android a iOS. Právě na těchto dvou platformách se s nimi potkáváme v mobilních zařízeních nejčastěji. Jejich oborové vyuţití téměř nezná hranic a uţíváme jak při pracovních záleţitostech, tak i pro osobní volný čas a zábavu. Základní obory, ve kterých je moţno mobilní GIS vyuţít, jsou:
Cestování, komunikace, lokalizace, navigace, turistika
Doprava – lodě, letadla, vlaky, autobusy
Zeměměřičství
Zprávy a výstupní dokumentace
Vědecká činnost
Vyhledání informací, zdrojů a spojů
Tvorba odborných prací
Počasí, smog, znečištění, katastrofy
Hasiči, záchranáři, policie, obrana a armáda
Přehledná tvorba prací, do níţ je zařazena lokalizace problému (kartogram, kartodiagram, bodová metoda)
Dle Klora (2013) je mobilní GIS chápán jako technologický celek pro přístup ke geoprostorovým datům a LBS (Location Based Services) z mobilních telefonů a tabletů. Lze tedy rozdělit na dvě základní sloţky a to jiţ zmíněnou LBS, která představuje zaměření na poskytnutí GIS sluţeb pro navigaci v terénu. Druhou sloţkou je pak Field-Based GIS, který je zaměřený na sběr, aktualizaci a analýzu prostorových a atributových dat. Obecně pak vyuţití geoinformačních systémů rozlišujeme do dvou základních skupin. První skupinou jsou tzv. operátoři a sekundární uţivatelé. Operátorem můţe být například 33
8 GIS software pro mobilní zařízení kartograf a sekundární uţivatelé nám zprostředkovávají data pro koncového uţivatele. Druhou skupinu pak tvoří koncoví a primární uţivatelé, kteří na základě GIS ve svém oboru rozhodují (např. stavební technici a podobně). Tímto rozdělením se pak zabývá ve svých skriptech Kolář (2003). Také je potřeba se zamyslet nad tím, jaké představuje současný mobilní GIS výhody a nevýhody oproti klasickým kartografickým dílům v podobě běţné analogové mapy. Výhody:
Ţádné papíry – elektronická forma
Vyuţití internetu – moţnost i dalších aplikací
Nastavitelné měřítko
Nastavitelné mapové vrstvy pro lepší přehlednost a také více dat
Moţnost úprav, zaznamenávání poznámek a geoinformací
Přenosnost
Napojení na navigační systémy, či mobilní síť
Rychlost a moţnosti vyhledávání Nevýhody:
Omezení energií
Horší čitelnost na přímém slunečním světle
Potřebné IT dovednosti a znalosti
Trendem dnešní doby, je jiţ vytvořené programy na běţné stolní počítače a notebooky převést do mobilnější podoby na chytré telefony a tablety. V terénu a v praxi pak získává práce s těmito programy naprosto nového rozměru.
34
9 Metodika
9 Metodika 9.1 Testovaná zařízení Současné mobilní geoinformační technologie pro platformu Android a iOS budeme testovat na čtyřech zařízeních. Pro platformu Android byl zvolen smartphone Samsung Galaxy Pocket a tablet GoClever Tab R75. Naopak pro iOS je to smartphone iPhone 3GS a iPad Mini jako tablet. Záměrně byla vybrána zařízení, u kterých můţeme hovořit o srovnatelném výkonu a poměrně snadné cenové dostupnosti, protoţe se jedná z velké části o lowend zařízení. 9.1.1
Samsung Galaxy Pocket
Jedná se o zařízení se systémem Android 2.3, který bývá někdy téţ nazýván přívlastkem Gingerbread. Zařízení má velice kompaktní rozměry: 103,9 x 57,9 x 11,98 mm. Velice nízká je i hmotnost, která činí pouhých 97 gramů. Jedná se o plně dotykový telefon s displejem o šířce 2,8 palce, který vyuţívá technologii TFT a má rozlišení 320x240 bodů. Díky takto malým rozměrům a hmotnosti, jej můţeme brát kdykoliv sebou do terénu a telefon pro nás nebude představovat ţádnou zátěţ. O celý sviţný chod samotného přístroje se stará poměrně výkonný procesor s taktem 832 Mhz. Telefon vlastní 289 MB operační paměti. Přístroj vyniká konektivitou k sítím jako je Wi-Fi standard b/g/n a GSM, GPRS, EDGE a také HSDPA 3G sítí, je zde mnoho dalších uţitečných funkcích, které právě vyuţívají geoinformační aplikace. Je to například GPS modul, digitální kompas a akcelerometr (Gsmarena 2013a).
35
9 Metodika
Obr. 8 Samsung GalaxyPocket (zdroj: Gsmarena 2013b)
9.1.2
GoClever Tab R7500
Dalším zařízením, které si přiblíţíme je tablet od firmy GoClever. Tento tablet vlastní operační systém Android 4.0.4 a taktéţ vlastní multitouch displej o rozměru 7 palců s technologií TFT a velikost pixelů s rozlišením 800 x 480 bodů. Celé zařízení má rozměry: 198 x 120 x 11 mm. Je tedy velice kompaktní a není problém jej vzít sebou na výlety, do práce, na cesty nebo třeba i do školy. Tablem disponuje výkonným procesorem s taktem 1 GHz (konkrétně Cortex A8) a vlastní 512 MB operační paměti. Ze síťových funkcí můţeme jmenovat Wi-Fi modul b/g/n a moţnost připojení externího 3G adaptéru. Tablet bohuţel nedisponuje GPS modulem a ani jinými moţnostmi připojení na síť, či schopností přenosu dat jako je Bluetooth. Z pohledu ovládání je tento androidový přístroj srovnatelný s jiţ zmiňovaným zařízením Samsung Galaxy Pocket (Goclever.com 2013).
Obr. 9 GoClever TAB R7500 (zdroj: Goclever 2013)
36
9 Metodika 9.1.3
Apple iPhone 3GS
Tento telefon je třetím dílem firmy Apple v řadě iPhone, pro něţ je typický update operačního systému, kdy s kaţdou novou verzí telefonu přichází i nový iOS. Původně byl pro verze 3GS iOS 3.0, ale v našem případě máme do zařízení zaktualizovanou verzi 6.1.3. Telefon má poměrně kompaktní rozměry: 115.5 x 62.1 x 12.3 mm. TFT displej má velikost 3,5 palce a obsahuje 320 x 480 bodů. Hmotnost telefonu je vyšší 135 gramů, protoţe telefon je vytvořen z velmi kvalitních materiálů (tvrzený plast, skleněné sklíčko displeje či kovový rámeček) a je poměrně odolný vůči nárazům. V telefonu nalezneme 600 Mhz procesor Cortex A8 a 256 MB operační paměti. Kromě klasických telefonních sítí GSM podporuje i 3G síť v podobě HDSPA. Má moţnost se připojit na Wi-Fi b/g a nebo moţnost komunikovat přes Bluetooth. Mimo jiné také obsahuje i GPS modul, akcelometr nebo digitální kompas. Všechny iOS zařízení obsahují pouze velmi málo tlačítek. Ovládají se pomocí Home tlačítka, které je srovnatelné s androidovým Menu tlačítkem. Dále má zapínací tlačítko, dvě tlačítka pro ovládání hlasitosti a v poslední řadě také tlačítko na tichý reţim telefonu s vibracemi. Podrobnější informace uvádí internetový server o mobilních zařízeních Gsmarena (2013a).
Obr. 10 iPhone 3GS (zdroj: Gsmarena 2013a)
9.1.4
Apple iPad Mini
Posledním pozorovaným zařízením je produkt firmy Apple zvaný iPad Mini, který je jeden z produktů řady iPad. iPady jsou počítačovými tablety s 9,7 palcovým displejem a u iPadu Mini nalezneme o něco málo menší displej o velikosti 7,9 palce. Mimo jiné je tento model extrémně tenký a má velice kompaktní rozměry vhodné pro kaţdou situaci: 200 x 134,7 x 7,2 mm. Jeho hmotnost je 308 gramů. V iPadu je nahrán stejný operační systém jako v předchozím případě u
37
9 Metodika iPhone 3GS, tedy iOS 6.1.2. iPad Mini má zabudovaný dvoujádrový A5 procesor o taktu 1 GHz a operační paměť o velikosti 512 MB. U tohoto zařízení se setkáváme s dvěma výbavovými verzemi. V obou verzích standardně nalezneme Bluetooth, Wi-Fi a/b/g/n, trojosý gyroskop, digitální kompas nebo akcelerometr. U draţší verze je navíc moţné vyuţívat GPS a GLONASS modulu a také 3G internetových sítí. Ovládání přístroje je naprosto totoţné s iPhonem (Apple.com 2013b).
Obr. 11 iPad Mini (zdroj: Apple 2013b)
Veškeré kompletní informace o testovaných přístrojích nalezneme v následné přehledné tabulce Tab. 1. Tab. 1 Testovaná zařízení
Parametry
Srovnání testovaných zařízení Smartphony Tablety Samsung Galaxy GoClever TAB Apple iPad Mini Apple iPhone 3GS Pocket (S5300) R7500 (bez 3G)
Displej (palce) 2,8 Rozlišení (počet bodů) 320x240 Počet barev 256k Technologie displeje multitouch TFT Procesor (Mhz) 832 RAM (MB) 289 Storage (GB) 3 Rozšíření úložiště (GB) 32 GB micro SDHC 2G sítě ano 3G sítě ano GPS ano Wi-Fi b/g/n Bluetooth ano
3,5
7
7,9
320x480 16M
800x480 64k
1024x768 16M
multitouch TFT
multitouch TFT
multitouch LED
600 256 8, 16 a 32
1000 512 4 32 GB micro SDHC ne externě ne b/g/n ne
2x1000 512 16, 32 a 64
x ano ano ano b/g ano 38
x ne ne ne a/b/g/n ano
9 Metodika
Parametry Zadní fotoaparát (Mpx) Přední fotoaparát (Mpx) Základní tlačítka Operační systém Obchod s aplikacemi Digitální kompas Akcelerometr Snímač osvětlení Rozměry (mm) Baterie, kapacita Hmotnost (g)
Srovnání testovaných zařízení Smartphony Tablety Samsung Galaxy GoClever TAB Apple iPad Mini Apple iPhone 3GS Pocket (S5300) R7500 (bez 3G)
2
3
X
5
x 2 senzorová, Menu
x
1,2
Menu
0,3 2 senzorová, Menu
Menu
Android 2.3 Google Play, Samsung
iOS 3.0 - 6.1.3
Android 4.0.4
iOS 6.0 - 6.1.3
AppStore
Google Play
AppStore
ne ano
ano ano
ne ano
ano ano
ne
ano
ne
ano
103,9x57,9x11,98
115,5x62,1x12,3
200x134,7x7,2
Li-Ion, 1200 mAh 97
Li-Ion, nezjištěno 135
198x120x11 Li-Ion, 2200 mAh 318
Cena (Kč)* 2300 8788 (32 GB verze) 1597 *ceny od nejniţší dle serveru www.zbozi.cz (dne 13.5.2013)
Li-Ion, nezjištěno 308 8068 (16 GB verze)
Zdroje: Gsmarena (2013a a 2013b), Samsung (2013), Goclever.com (2013), Apple.com (2013b).
9.2 Výběr aplikací a způsob hodnocení softwaru pro chytrá zařízení Hodnocení zkoumaných softwarů probíhalo v několika zásadních krocích. Prvním z nich byl výběr a vytvoření dostupných geoinformačně zaloţených aplikacích. Které byly náleţitě vyzkoušeny, zda jsou vhodné pro další testování. Dále pak probíhalo hledání vhodných programů pro testování ve školách a také hledání kvalitních GIS aplikací k výzkumu. Po vytvoření náleţitého přehledu bylo nutné vybrat vhodnou metodu pro hodnocení aplikací a také náleţitě na základě metody hodnocení vytvořit logicky uspořádané pracovní listy. Nejvýznamnějším krokem potom bylo samotné testování a hodnocení, které probíhalo ve čtyřech liniích. První bylo hodnocení autora, dále testování zaloţené na vybrané metodě pro určení analytických funkcí, třetí potom na základě výsledků pracovních listů a čtvrté na základě názorů studentů na zpracování a uţivatelské prostředí jednotlivých programů. 39
9 Metodika U aplikací pouze zaloţených na geoinformačních databázích pro základní školy byl software hodnocen zejména podle úspěšnosti zpracování pracovních listů, které nalezneme v přílohách. Naopak u hodnotnějších geoinformačních aplikací testovaných na středních školách bylo zkoumání poněkud podrobnější. Způsob hodnocení analytických funkcí aplikací byl volně inspirován metodou Carto Evaluation, která se skládá ze čtyř základních metod hodnocení a je uvedena v publikaci od Dobešové (2009). Zjednodušeně by ji šlo chápat jako zhodnocení kvalit hlavních cílů a to v podobě konstrukce mapy, mapových znaků, kartografických vyjadřovacích metod a také mapové syntaxe. Bohuţel v případě geoinformačních aplikací na mobilních zařízeních platformy Android a iOS nebylo z důvodů neplnohodnotného GIS softwaru moţno plně uţít této metody. Proto po jednoduché analýze dostupných analytických funkcí těchto softwarů bylo vytvořeno obdobné hodnocení. U třech podrobně zkoumaných aplikací bylo zahrnuto i testování ve školách, kde se zohledňovalo zejména úspěšnost zpracování zadaných úkolů a tedy i schopnost orientovat se v aplikaci. Dále také názor studentů na dané aplikace a jejich kvantitativní hodnocení. V poslední řadě, pak byly procentuálně vyjádřeny moţnosti mobilních GIS v různých ohledech. U všech podrobně zkoumaných programů bylo hodnoceno 11 vlastností, za něţ bylo vyjádřeno procentuální hodnocení. U tří blíţe zkoumaných mobilních programů pak bylo toto hodnocení ještě zprůměrováno s výsledky za úspěšnost zpracování a také za hodnocení samotnými ţáky. Do hodnocení vlastností bylo tedy zařazeno, zda aplikace můţe provádět lokalizaci a zaznamenávat data pomocí GPS, případně vytvářet liniové, bodové nebo polygonové vrstvy. Dále zda můţe pracovat s daty ve vrstvách a exportovat vytvořená data. Další část hodnocení zaznamenává moţnost měření vzdáleností a ploch. U poslední vlastnosti byla pozorována moţnost změn podkladových map. Taktéţ bylo do hodnocení zařazeno, jaká je stabilita aplikace. Zda tedy nedochází k pádům programu při práci. Všechny pozorované vlastnosti měly procentuálně stejnou váhu, která potom byla zprůměrována. Posledním krokem bylo, po vytvoření a zpracování pracovních listů, jiţ samotné vyhodnocení získaných výsledků a srovnání jednotlivých úrovní škol, na jejichţ základě byl vytvořen kvalitativní přehled aplikací doplněný osobním hodnocením a poznatky autora.
40
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android Dle našeho zvoleného přístupu lze geoinformační software na mobilních zařízeních rozdělit do dvou základních skupin. Hovoříme o tzv. neplnohodnotném GIS a naopak plnohodnotném GIS. V rámci neplnohodnotného GIS není uţivateli umoţněno jakkoliv manipulovat s jednotlivými vstupními informacemi. Není tedy schopen nijak zasahovat do databáze s geodaty. Tyto aplikace tedy slouţí pouze jako prohlíţeče. U plnohodnotného geoinformačního systému je uţivatel schopen importovat vlastní data, případně exportovat vlastní vytvořené výstupy. Plnohodnotný GIS pro mobilní zařízení jsme zařadili do námi uvedené skupiny GIS a ostatní neplnohodnotné systémy do všech ostatních kategorií. V rámci tohoto hodnocení si uvedeme pouze vybrané aplikace, které jsme po prvním seznámení zhodnotili jako uţitečné a vhodné pro detailnější hodnocení. Celý seznam nalezených aplikací pro Android a iOS je uveden v Tabulce č. 2. Geoinformační systémy jsou zde chápány v širším záběru. Uvedeny jsou téţ aplikace, které nelze přímo nazvat GIS, avšak mají zaměření na určité specifické téma spojené s prostorovou dimenzí, jako např. určování nadmořských výšek, orientace v prostoru či aplikace mapových sluţeb. Není podán pouhý seznam aplikací, avšak u mnohých je přidán i podrobnější popis. Tab. 2 Geoinformační aplikace pro Android a iOS iOs
iPhone
iPad
Licence
Typ
Apple Mapy
ano
ano
freeware
Mapy
Google Maps
ano
ne
freeware
Mapy
Mapy.cz
ano
ne
freeware
Mapy
Kompas
ano
ne
freeware
Digitální kompas
Compass HD
ne
ano
freeware
Digitální kompas
Wolf GIS
ano
ano
demo/shareware
GIS
SkyView Free
ano
ano
demo/shareware
Hvězdná obloha
Sky Map
ano
ano
freeware
Hvězdná obloha
41
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android iOs
iPhone
iPad
Licence
Typ
ArcGis
ano
ano
freeware
GIS
Aladin
ano
ne
freeware
Počasí
iRadar CZ
ano
ano
freeware
Počasí
Jízdní řády
ano
ne
freeware
Dopravní spoje
Elevation – Find Yor Elevation
ano
ano
freeware
Nadmořská výška
GPS It
ano
ano
freeware
GPS
MyGIS
ano
ano
freeware
GIS
Go Map!!
ano
ano
freeware
GIS
Photo Mapo
ano
ano
freeware
GIS
Record GPS
Ano
ne
freeware
GPS
Další nalezené a nezkoumané podrobněji nebo zkoumané mimo testování ve školách Maplet
ano
ne
freeware
GIS
2GIS
ano
ano
demo/shareware
GIS
iGIS
ano
ano
freeware
GIS
Planets
ano
ano
freeware
Hvězdná obloha
Google Earth
ano
ano
freeware
3D mapy
GISRoam
ano
ano
demo/shareware
GIS
GPS
ano
ne
freeware
GPS
Current Elevation
ano
ano
demo/shareware
Nadmořská výška
KML Viewer
ano
ne
freeware
Zobrazení GPS vrstev
Stag
ano
ne
freeware
GPS
GPS Kit
ano
ano
shareware
Profesionální GPS
iKatastr
ano
ano
freeware
Katastrální mapy
Mapy ČÚZK
ano
ano
freeware
Katastrální mapy
Android
Smartphone
Tablet
Licence
Typ
Google Mapy
ano
ano
freeware
Mapy
Google Earth
ne
ne
freeware
3D mapy
Compass
ano
ne
freeware
Kompas
Aladin
ano
ano
freeware
Počasí
Meteor (obdoba iRadar CZ)
ano
ano
freeware
Počasí
ArcGIS
ano
ne
freeware
GIS
OruxMaps
ano
ne
demo/shareware
GIS
Locus
ano
ano
demo/shareware
GIS
Elevation Profile
ano
ano
freeware
Nadmořská výška
Androzis
ne
ano
freeware
Mapy
iKatastr
ano
ne
freeware
Katastrální mapy
Mapy ČÚZK
ano
ne
freeware
Katastrální mapy
Zdroj: AppStore (2013) a Google Play (2013a). Pozn.: U pole smartphone a tablet je bráno v potaz práce s testovanými Android zařízeními, které jsou popsány v Kapitole 9. Výsledek průzkumu nabídky aplikací lze vidět v tabulce Tab. 2, která dokumentuje velké mnoţství aplikací pro platformu iOS, i pro platformu Android vybraných dle výše 42
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android uvedených kritériích (GIS programy, mapové sluţby či aplikace určené pro určování geografických jevů či pozice V tabulce Tab. 2 je seznam aplikací se zaměřením především na volně staţitelné programy, jsou zde však uvedeny i placené aplikace, případně i vydané bezplatné demoverze. Také je zde uvedena jejich primární funkce. Většinu aplikací je moţno volně stáhnout a jsou koncipované spíše pro běţné, nenáročné uţivatele. Naopak u placeného softwaru se setkáváme s vylepšenými lite verzemi obohacené o nějakou významnější funkci, případně s poloprofesionálními a profesionálními GIS aplikacemi, které ve většině případů nahrazují drahá zařízení, která byla vyuţívána dříve (tedy klasické GPS zařízení). Na některé vybrané aplikace se v následující kapitole podíváme poněkud podrobněji. Mimo jiné lze také z tabulky Tab. 2 vyčíst, ţe mnoho aplikací je tvořeno autory na více platforem, proto se s některými aplikacemi setkáváme jak pro iOS, tak pro Android nebo i jiné operační systémy.
10.1 GIS Klasické GIS programy na mobilních zařízeních povětšinou postrádají velké mnoţství funkcí oproti desktopovým verzím. I přesto lze nalézt několik zajímavých aplikací, které byly hodnoceny. První takovou aplikací je software od firmy ESRI program ArcGIS. V rámci mobilních zařízení se jedná o aplikaci, která nám primárně umoţňuje napojení na samotný ESRI server, který je plný kvalitních mapových podkladů nejen pro naši republiku, ale pro celý svět. Sekundárně nám pak program umoţňuje zasahování do různých prvků databáze, kdy si vybíráme jednotlivé vrstvy, které chceme nechat zobrazit. Bohuţel, pokud svoje data nenačteme na ESRI server, tak nemáme moţnost si je zobrazit v této aplikaci. Také zde nelze vyuţívat ţádných analytických nástrojů, pouze měřítka vzdáleností a ploch. Také není umoţněno vytvářet svoje mapové výstupy. Nelze tedy hovořit o plnohodnotné mobilní GIS aplikaci. Program je přístupný jak pro iOS, tak pro Android. Obě verze jsou na obou platformách téměř totoţné. Dalšími aplikacemi je například Go Map!! a MyGIS. Jedná se o poměrně jednoduché aplikace k vytváření vlastních mapových výstupů. U obou aplikací je moţno naimportovat body trasy vytvořené například GPS. Není problémem vnášet ani vlastní body. Programy jsou pro uţivatele poměrně jednoduše ovladatelné. Je zde moţné i exportovat vlastní mapy. Oba programy jsou ke staţení pouze pro systém iOS. Ve srovnání s aplikací ArcGIS zde lze upravovat jednotlivé vrstvy a manipulovat s nimi. Lze tedy konstatovat, ţe se jedná o plnohodnotné GIS aplikace pro mobilní zařízení. Dalšími GIS programy jsou Locus nebo OruxMaps. Tyto aplikace navrţené pro systém Android jsou velice dobré pro rychlé kapesní zpracování pořízených bodů či tras pomocí 43
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android GPS. V obou aplikacích lze přímo snímat body přímo v jejich prostředí. Je také umoţněno vytvářet nenáročné mapové výstupy a exportovat je do disku zařízení či jiným způsobem sdílet. Tyto programy jsou tedy srovnatelné s aplikacemi Go Map!! a MyGIS, jedná se tedy o plnohodnotné mobilní GIS aplikace.
Obr. 12 Aplikace ArcGIS na iOS (zdroj: ESRI 2013)
10.2 Mapy a polohové systémy, digitální kompasy, určování nadmořské výšky Do této kategorie řadíme nejrůznější typy mapových aplikací. Jako příklad můţeme uvést Google Maps, Apple Mapy, Google Earth, Mapy.cz nebo Androzic. Tyto aplikace uţivatelům poskytují mapové sluţby pomocí napojení na mapové servery a práci s nimi. Některé z programů, jako je Google Maps obsahují i nástavby a rozšíření. Právě v případě této aplikace se můţe jednat o Google Street View, coţ je funkce prohlíţení ulic jednotlivých obcí ve 3D perspektivě. Najdeme zde mnoho významných napojení na vzdálené geodatabáze. Je zde tedy moţnost zjišťování nejbliţších zařízení - restaurací, památek, ubytovacích zařízení a podobně. Některé z aplikací v dnešní době umoţňují i nahlédnutí na současnou dopravní situaci nebo spojení v jízdních řádech, které si je moţno stáhnout i jako samostatný program. Samozřejmostí těchto aplikací jsou lokalizační sluţby, které máme díky sítím a GPS systémům. Také není ţádným problémem moţnost navigace, která je v řadě případů prováděna grafickou 44
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android formou a znázorněním ulic či terénu. Kdybychom měli hodnotit jednotlivé programy, nejlepší aplikace pro podmínky České republiky je Mapy.cz a potom Google Maps. Obě aplikace jsou dostupné jak pro Android tak i pro iOS. V aplikacích nalezneme kompletně zpracované informace o lokalizaci, popisu i navigaci. V rámci světa by to potom byla aplikace Google Maps. Právě aplikace Apple Maps se zaměřuje zejména na Spojené státy americké. Tyto mapy obsahují detailní zpracování ulic ve 3D prostoru, jako se s nimi obdobně setkáváme u Google Earth, u mnoha amerických velkoměst. Navíc také obsahuje informace o sluţbách či aktuální info o stavu dopravy. U aplikace Google Earth se setkáváme s naprosto dokonalou kopií desktopové verze pro PC. Je moţné jej stahovat jak pro iOS, tak pro Android. Aplikace téměř nemá chybu. Přes lokalizaci a vyhledávání obsahuje vše aţ po dokonalé rozkreslení 3D budov a významných míst po celém světě. Poslední zmíněnou aplikací je Androzic pro Android. Jedná se o program, který umoţňuje lokalizaci a základní měření na mapě. Mimo jiné vyuţívá podkladů Open Street Map. Celou lokalizaci ještě doplňují digitální kompasy, které nám napomáhají k orientaci v samotném terénu. Tyto kompasy si můţeme spustit samostatně jako aplikace Compass na Android nebo Kompas na iOS, případně mohou být moţnosti uţití digitálního kompasu přímo zabudované v samotné aplikaci. Mimo jiné u příkladu iOS je u aplikace moţné vyuţít jak magnetického, tak skutečného severního pólu. To v případě aplikace na Android moţné nebylo. V rámci polohových systémů zde nalezneme ještě mnoho důleţitých programů například pro zaznamenávání GPS polohy. V rámci Android systémů je asi nejvíce uţívána funkce Moje trasy, která je podaplikací Google Maps na Android zařízeních. Na iOS nalezneme mnoho obdobných aplikací tohoto typu také a jako příklad si uvedeme program GPS It. Obě aplikace se téměř neliší a umoţňují zaznamenávání pohybu v terénu pomocí GPS a to zejména do formátu GPX, který si pak můţeme otevřít v jakémkoliv GIS programu nejen na stolních počítačích. Poslední podskupinou jsou aplikace k určování nadmořské výšky. V této kategorii nalezneme programy, které vyuţívají GPS k určování nadmořské výšky, nebo také programy, které jsou napojeny na geodatabázi s hodnotami nadmořských výšek. Příkladem této aplikace můţe být program Elevation Profile na Adroidu nebo Elevation – Find Your Elevation na iOS. V našem případě jsou oba sledované programy zaloţené na geodatabázi, ne na snímání GPS. Na GPS snímání je zaloţen například program pro iOS zvaný GPS. Umoţňuje nám určit polohu na Zemi a také určit nadmořskou výšku právě pomocí GPS modulu, vše pak názorně zobrazí na mapě a v tabulce. Ať uţ v případě aplikací s vyuţitím GPS či bez jejího vyuţití, výsledky musíme brát s určitou rezervou a nedají se srovnávat s naměřenými hodnotami profesionálního GPS zařízení. U aplikací s vyuţitím určení nadmořské výšky pomocí GPS se liší přibliţně do 5 metrů od hodnot profesionálního GPS zařízení. U aplikací bez vyuţití GPS 45
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android pro určení nadmořské výšky jsou výchylky aţ okolo 15 metrů. (To ale závisí na geodatabázi podkladové mapy s hodnotami o nadmořské výšce, které u obou programů nebyly příliš přesné pro českou lokalizaci.)
Obr. 13 Ukázka lokalizačních sluţeb – Apple Maps a Kompas na iOS (zdroj: Leawo 2013)
10.3 Meteorologie Předposlední skupina zkoumaných aplikací se tematicky zabývá meteorologií. Mezi dva nejrozšířenější geoinformační programy v naší republice můţeme zařadit programy Aladin a Meteor pro Android, jehoţ obdoba pro iOS se nazývá iRadar CZ. Tyto aplikace snímají data od ČHMÚ. První aplikace – Aladin umoţňuje nahlíţet na meteorologická data, která jsou vynášena v mapové podobě. Předpověď je modelována dle meteorologické analýzy Aladin. Předpověď je umoţněna na tři dny a jsou zde k dispozici data o povětrnostních, teplotních, sráţkových informacích a také informací o oblačnosti. Druhým zkoumaným programem je jiţ zmiňovaná aplikace Meteor na Androidu či iRadar CZ na iOS zařízeních. Aplikace nám poskytuje kromě radarových dat o oblačnosti podávat informace o aktivní činnosti konvektivních buněk. Nejnovější verze iRadaru CZ je poněkud vyspělejší neţ verze pro Android. Umoţňuje nám například získávat informace přímo o meteostanicích, aerologických sondáţích, meteografech, webkamerách nebo o výstrahách na našem území. Lze ale očekávat, ţe obdobné informace budou k dispozici i v novějších verzích Meteoru.
46
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android
Obr. 14 Aplikace Meteor na systému Android (zdroj: Google Play 2013b)
10.4 Zkoumání vesmírných těles V poslední řadě nás zajímají aplikace spojené s nebeskou sférou. Na Android zařízeních byla testována zejména aplikace Google Sky Map, která bohuţel není k dispozici na iOS, a pro tuto aplikaci jsme našli obdobný program v podobě SkyView Free. Všechny tyto aplikace mají obdobný základ, tedy nahlíţet v rámci určitého času a data z jakékoliv pozice na Zemi na nebeská tělesa. Ta se nám jeví na kulové ploše. Aplikace také vyuţívají lokalizačních funkcí a digitálního kompasu nebo G senzoru, které jsme si v této kapitole jiţ představili. Některé aplikace dokonce umoţňují náhled na viditelné planety a měsíce. Obě aplikace pro tyto platformy jsou překvapivě velmi kvalitně propracované. Jediným nedostatkem by mohlo být názorně oddělená plocha zobrazených hvězd nad a pod obzorem. Nicméně u zařízení s kvalitní GPS, G senzorem a digitálním kompasem lze získat velice kvalitní měření a odpovídající hodnoty v aplikacích se skutečností.
47
10 Výsledky hodnocení software pro iOS a Android
Obr. 15 Aplikace Sky Map na systému Android (zdroj: Google Play 2013c)
48
11 Testování aplikací na základních a středních školách
11 Testování aplikací na základních a středních školách 11.1 Metodika tvorby pracovních listů Jedním z hlavních cílů této práce bylo zhodnocení uţivatelské ovladatelnosti aplikací ţáky a studenty ZŠ a SŠ pomocí vytvořených pracovních listů. Snahou bylo zohlednit snadnost práce skrze uţivatelské rozhraní, kde se zejména zkoumala náročnost programů na jejich pochopení a práci s nimi. Právě schopnost pochopit fungování daného softwaru má významnou roli pro začlenění a uţívání daného softwaru. Důleţitá je tedy uţivatelská snadnost, přístupnost a srozumitelnost. Většina uţivatelů si aplikaci stáhne, a kdyţ během prvních pár chvil při uţívání neporozumí podstatě programu, hrozí u aplikace hledání alternativy. Aplikace byly testovány studenty základních a střední škol, následně bylo vyhodnoceno testování autorem této práce. V případě základní školy a niţšího stupně gymnázia se testovaly hlavně základní zeměpisné aplikace, které by mohly obohatit běţné hodiny zeměpisu. U druhé skupiny (třetích ročníků gymnázia) se pak jednalo o mnohem náročnější programy, které jiţ nebyly pouze zaloţeny na externích geodatabázích, ale přímo zde byly moţnosti zpracovávat například vlastní geodata a vytvářet výstupy, na nichţ byly aplikovány analytické nástroje. Vedle samotných pracovních listů, které jsou uvedeny v přílohách, bylo provedeno také dotazníkové šetření. To bylo realizováno na třech dotazovaných skupinách lidí. První dvě představovali ţáci a studenti škol (viz. Příloha 1). V poslední řadě to potom byl náhodný vzorek populace (viz. Příloha 2). V celém dotazníkovém šetření byly zjišťovány zkušenosti a znalosti respondentů týkající se geoinformačních systémů; dále potom vyuţívání mobilních sítí a celkově mobilních zařízení. Kromě samotné práce s aplikacemi studentům byla podána přednáška, která měla za úkol objasnit jak teoretické, tak i praktické sloţky geoinformačních systémů se zaměřením na mobilní GIS. Tento blok měl upozornit studenty na geoinformační
49
11 Testování aplikací na základních a středních školách technologie, které mohou kaţdodenně vyuţívat k získávání potřebných dat, ať uţ k výuce nebo k samotnému osobnímu vyuţití. Celá koncepce pracovních listů byla pro základní školy navrţena nejprve jako vyhledávací funkce v mapách, kdy ţáci vyuţívali mobilních zařízení k vyhledávání potřebných údajů v mapě, s čímţ se běţně setkávají v hodinách zeměpisu. V dalších úkolech pak navazovaly ostatní obory specializované obory geografie, jako je meteorologie, geofyzika, geomorfologie a samozřejmě geoinformatika v podobě tvorby map a měření hodnot pomocí GIS. Úlohy byly seřazeny od nejjednodušších po sloţitější. Na základní úlohy navazovaly bonusové úlohy, které se skládaly z jedné úlohy z matematické geografie, která je brána pouze okrajově na základních i středních školách. A potom z dalších dvou úkolů, které byly pouze doplněním práce v případě, ţe ţáci jiţ měli vše splněné a na ostatní ţáky by museli čekat. U pracovních listů pro studenty střední školy byly pracovní listy vytvořeny poněkud jiným způsobem. Byly oproti předchozím pracovním listům vţdy vytvořeny pouze pro jednu aplikaci. Bylo zde zkoumáno, zda-li si ţáci poradí s nahráním dat do programu a s pořizováním nových dat v programu, práce s atributovou tabulkou, tvorbou mapy a jejím exportováním. Poslední část byla zaměřena na analytické funkce GIS, kdy si měli studenti zkusit měřit a kalkulovat data v aplikaci. Obecný způsob hodnocení výsledků a metody hodnocení funkcí byly jiţ popsány v Kapitole 9.2.
11.2 Testování žáků základní školy a nižšího stupně víceletého gymnázia První testování probíhala na Základní škole v Bohdalově a na Gymnáziu ve Ţďáře nad Sázavou po předchozí domluvě s řediteli a učiteli zeměpisu. V případě Bohdalova se jednalo o výběr osmi ţáků osmých a devátých tříd a v případě Ţďáru bylo testováno dvacet osm ţáků třídy kvarty (tedy devátého ročníku základního vzdělání). Nejprve byli ţáci seznámeni se současnými geoinformačními systémy a jejich moţnostmi v dnešním světě. Po hodinové přednášce jim byla rozdána zařízení a následně měli čas na rychlé seznámení se zařízením, po němţ následoval 40 minutový test základních GIS aplikací pro iOS a Android. Tento test nalezneme v přílohách jako Přílohu 3 a 4. Po vypracování testů jim byly ještě rozdány dotazníky (viz. Příloha 1), ve kterých vyjádřili vlastní postoje a názory na současné moţnosti a vyuţití mobilních technologií ve výuce a v běţném ţivotě. Stejné dotazníky pak byly rozdány i studentům třetích ročníků při druhém testování pokročilejších GIS aplikací. Druhý typ (viz. Příloha 2) dotazníků obdrţela a vyplnila také skupina náhodného výběru populace, se kterými jsme pak názory mohli porovnávat. 50
11 Testování aplikací na základních a středních školách Testování ţáků probíhalo v rámci základních a poměrně jednoduchých aplikací. Důleţité bylo u testů sledovat nejčastější problémy při zpracování úkolů v různých aplikacích. Dále bylo pozorováno, jakých výsledků bylo dosaţeno s tablety a jaké se smartphony. A v poslední řadě také v rozlišení operačních systémů Android a iOS. V další části bylo moţné u prvního testování porovnávat výsledky, schopnost porozumění úloze a určitou intuitivnost při ovládání dané aplikace. Celé testování probíhalo na víceletém gymnáziu a na základní škole. Proto tedy můţeme provést i určité srovnání z tohoto pohledu. Vedle tohoto srovnání – studenty víceletých gymnázií a běţné základní školy, ještě také poukáţeme na nejčastější chyby a problémy, či naopak kladné výsledky jednotlivých zkoumaných aplikací a moţností jejich nástrojů. Vypracované písemné testy byly ohodnoceny, kdy kaţdý úkol měl hodnotu jednoho bodu. Body potom byly sečteny a byly vytvořeny procentuální výsledky. V druhé části pak byly zkoumány jednotlivé části testů, zejména úspěšnost u jednotlivých úkolů, které byly vypracovány dvěma skupinami aplikací. Tedy na jedné straně pro iOS a na druhé straně pro Android. Jak bylo zmíněno výše, testování předcházela přednášce o současných geoinformačních technologiích, která trvala 45 minut. Bylo zde zahrnuto i fungování GPS a něco málo z historie kartografie. Následovalo seznámení se s poskytnutým zařízením, tzn. základní ovladatelské úkony jako je zapnutí, vypnutí přístroje, seznámení se s jednotlivými sloţkami a menu…. Po této části se studenti rozdělili do čtyř skupin, kterým pak bylo rozdáno zadání pracovních listů, které nalezneme v Příloze 3 a Příloze 4. Čas na zpracování všech úkolů byl 40 minut. Celá výuka byla tedy koncipována do dvou vyučovacích hodin. Největším překvapením při zpracování úloh byla schopnost současné mládeţe dokonale pracovat s nejmodernějšími technologiemi informačních systémů. Je tedy zřejmé, ţe počítačová gramotnost u této mladé generace není ţádným problémem. Ačkoliv na testování nebylo hodně času, studenti dokázali velmi pohotově pracovat s mobilními zařízeními. Samotné testování obsahovalo několik typů základních úloh. Po jejich zpracování následovaly bonusové úlohy, které byly zpracovány v případě hotových základních úloh. Pokud se vyskytly v základních úlohách chyby, bylo moţné získat náhradní body právě za bonusové úlohy. Celkovou procentuální úspěšnost nalezneme v Tab. 3, kde máme přehledně rozděleny základní a bonusové úlohy, typ úkolu a pouţité programy. Je zde patrné, ţe největší úspěšnost byla v případě prvního úkolu, kdy ţáci hledali nejvhodnější silniční spojení mezi dvěma hledanými městy. Zde byla úspěšnost zpracování 100%. Velmi úspěšní byli také hned v druhé úloze, kdy bylo třeba nalézt určitá zařízení jako restaurace či obchody v hledané lokalitě. 51
11 Testování aplikací na základních a středních školách V ostatních úkolech si ţáci vedli průměrně vzhledem k vyšší náročnosti úkolů oproti prvním dvěma úlohám. Největším problémem bylo ale cvičení, při němţ měli porovnávat hodnoty skutečného kompasu s kompasem digitálním. Zde byla problémem nejspíše neznalost dané problematiky. Bohuţel všechny skupiny označily moţnost, ţe digitální kompas ukazuje stejné hodnoty jako kompas klasický. Dalším nedostatkem byla také práce v aplikaci Google Maps, kde ţáci měli exportovat výřez mapy. Úspěšnost v rámci tohoto úkolu byla pouhých 37,5 %. V bonusových úlohách si potom studenti vedli o poznání lépe. Výsledky potvrdily hypotézu, ţe pro ně není problémem vyhledat dopravní spojení, vytvořit jednoduchý mapový výstup a pracovat s ním. Velkým nedostatkem ale byly znalosti v oblasti práce s nebeskou sférou. Úkol zahrnoval přesné nastavení pro danou polohu a čas na Zemi. Potom pomocí aplikací bylo moţné vidět jevy na nebeské sféře. Úkolem bylo zjistit, jaké souhvězdí by bylo moţné vidět na určité části nebe. Nejčastějším problémem bylo neuvědomění si, ţe některá souhvězdí, která se na nebeské sféře nacházela, byla v danou chvíli pod obzorem. U některých skupin bylo problémem opomenutí pozměnit zkoumané datum a čas pro dané pozorování. Při srovnání platforem si pak daleko lépe vedl iOS oproti Androidu. Dle dosaţených výsledků na omezeném vzorku respondentů se tedy iOS jeví intuitivnějším systémem. Tab. 3 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů na iOS a Android
Základní úlohy
Úkol Trasy a navigace Vyhledávání lokalit Zeměpisná poloha Digitální kompas Předpověď počasí Předpověď počasí Uloţení výřezu mapy Nadmořské výšky
Výsledek iOS
Výsledek Android
Google Maps, Mapy.cz
100,00%
100,00%
100,00%
Mapy.cz
Mapy.cz
91,67%
94,44%
93,06%
Mapy.cz, GPS It Kompas, Compass HD
Androzic
100,00%
33,33%
66,67%
Compass
0,00%
0,00%
0,00%
iRadar CZ
Meteor
100,00%
50,00%
75,00%
Aladin
Aladin
50,00%
100,00%
75,00%
Google Maps Find Your Elevation
Google Maps
75,00%
0,00%
37,50%
Elevation Profile
75,00%
66,67%
70,83%
ArcGIS, Wolf GIS
ArcGIS Celkový průměr iOS/Android
100,00%
66,67%
83,33%
76,85%
56,79%
66,82%
SkyView Free
Google Sky Map
0,00%
0,00%
0,00%
GoMap!, Photo Mapo, MyGIS
Google Maps
100,00%
100,00%
100,00%
Jízdní řády Celkový průměr iOS/Android
100,00%
100,00%
100,00%
66,67%
66,67%
66,67%
Program iOS Google Maps, Apple Maps, Mapy.cz
Bonusové úlohy
X
GIS programy
Hvězdná obloha Tvorba mapy/Hledání počtů vrstev Hledání spojení
Průměrný výsledek obou platforem
Jízdní řády
Programy Android
Zdroj: vlastní výzkum
52
11 Testování aplikací na základních a středních školách Druhým důleţitým výzkumným záměrem bylo srovnání výsledků v rámci smartphonů a tabletů. Z Grafu 1 je patrné, ţe lépe si vedli studenti pracující s tablety neţ se smartphony. Příčinou byl nejspíše menší displej, který hraje na mobilních zařízeních velice důleţitou roli. V případě Základní školy Bohdalov bylo vynecháno testování na smartphonu z důvodů malého počtu ţáků. Graf 1 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů na jednotlivých zařízeních 95,00% 90,00% 85,00% 80,00%
Procentuální výsledek práce - Gymnázium Žďár nad Sázavou
75,00% 70,00%
Procentuální výsledek práce - ZŠ Bohdalov
Zdroj: vlastní výzkum Při pohledu na Graf 2 a výsledky obou škol je patrné, ţe rozdíly mezi oběma školami byly minimální. Gymnázium ve Ţďáře nad Sázavou získalo 83, 33 % a Základní škola Bohdalov 81, 89 %. Výsledky jsou tedy srovnatelné. Za pozastavení stojí, ţe dosaţená výše bodů je celkem vysoká s ohledem na vymezený čas a relativní náročnost úkolů. Téţ je potěšující, ţe práce ţáky bavila a téměř se nevyskytly problémy s chováním ţáků. Na základě těchto informací bychom mohli konstatovat, ţe uţ i pro deváté ročníky základních škol by bylo moţné zavést těchto moderních technologií do běţné výuky jako obohacení kaţdodenní probírané látky. To potvrzuje i výsledky anketního šetření, kdy více jak 84 % dotazovaných ţáků by uvítalo začlenění mobilního zařízení do výuky.
53
11 Testování aplikací na základních a středních školách Graf 2 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů v rámci obou zkoumaných škol 90,00% 88,00% 86,00% 84,00% 82,00% 80,00% Gymnázium
ZŠ Bohdalov
Zdroj: vlastní výzkum, pracovní listy Po vypracování testů byly studentům rozdány jiţ zmiňované dotazníky, na jejichţ výsledky se nyní podíváme. Celkem bylo testováno 36 ţáků a z toho 20 dívek a 16 chlapců. Průměrný věk respondentů byl 14 let. Prvním zkoumaným tématem bylo, zda vlastní nějaké mobilní zařízení. Výsledky potom můţeme vidět v Grafu 3. Na 59 % ţáků vlastní mobilní zařízení. V případě zavedení techniky do výuky by tedy nebyl problém pracovat se s kaţdým zařízením ve dvojicích či ve skupinkách. V případě nákupu několika zařízení školou by tento problém byl zcela nepodstatný. Dále bylo zkoumáno, jaký zdroj nejčastěji ţáci pouţívají pro připojení na internet. Bylo překvapivé, ţe přibliţně 25 % dotazovaných jsou nejčastěji připojeni na mobilním zařízení. Zbývající většina pak vyuţívá nejčastěji připojení ve svých domovech. Jen mizivá část potom nejčastěji ve škole. Graf 3 Vlastnictví mobilních zařízení u ţáků 8. a 9. tříd smatphone
tablet
smartphone a tablet
žádné
29%
41%
9%
21%
Zdroj: vlastní výzkum, dotazníkové šetření V další části byl dotazník zaměřený na samotnou náročnost zpracování úloh a také na geoinformační znalosti a vyuţití těchto systémů v jejich kaţdodenním ţivotě. V Grafu 4 pak vidíme, jak ţáci odpovídali na otázku náročnosti, kdy většina dotazovaných odpověděla, ţe pro ně byla práce středně těţká. V Grafu 5 potom můţeme vidět, ţe necelá polovina ţáků se jiţ dříve před testováním setkala s podobnými úkoly. Mimo jiné byli respondenti dotazováni na 54
11 Testování aplikací na základních a středních školách jejich nejoblíbenější aplikace. V tomto směru vyhrál program Google Maps a na druhém místě Mapy.cz. Třetí a čtvrté místo potom patřilo meteorologické aplikaci Aladin a populárnímu programu Google Earth. V poslední části dotazníku byla zkoumána četnost vyuţití webových mapových sluţeb. Výsledkem bylo, ţe 96 % sledovaných ţáků dává přednost elektronickým mapám před klasickými tištěnými v podobě atlasů či jiných map. Graf 4 Náročnost práce pro ţáky ZŠ Bohdalov a Gymnázia Ţďár nad Sázavou těžká
střední
lehká
0% 5%
13%
82%
Zdroj: vlastní výzkum, dotazníkové šetření Graf 5 Předchozí znalost ţáků ZŠ Bohdalov a Gymnázia Ţďár nad Sázavou v probírané látce méně než 30 %
okolo 30 %
okolo 90 %
více než 90 %
okolo 60 %
6% 6%
22%
23%
43%
Zdroj: vlastní výzkum, dotazníkové šetření
11.3 Testování třetích ročníků čtyřletého gymnázia Další testovanou skupinou byli studenti třetího ročníku gymnázia ve Ţďáře nad Sázavou. Dle dotazníkového šetření se jednalo o studenty, kteří měli v průměru jiţ osmnáct let a 55
11 Testování aplikací na základních a středních školách předpokladem tedy byla jiţ určitá znalost v oblasti informatiky a také jejich pokročilé zeměpisné znalosti. Tentokrát jiţ nebylo účelem testovat pouze jednoduché aplikace, avšak pokročilejší geoinformační aplikace umoţňující pokročilejší zpracování vlastních dat a jejich vizualizaci (tvorbu map). Před samotným testováním byla zkoumána nabídka geoinformačních aplikací pro tyto mobilní platformy (viz Kapitola 7). Pro nejlépe vyhodnocené aplikace byly vytvořeny pracovní listy, které můţeme nalézt v Příloze 5, Příloze 6, a Příloze 7. V úvodní části byla studentům nejprve objasněna problematika GIS a také jim byl předveden volně staţitelný Quantum GIS, do něhoţ si pomocí mobilních zařízení sbírali data přes GPS technologie. Mimo jiné jim také byl předem doručen seznam probíraných aplikací, se kterými se ve svém volném času mohli seznámit, protoţe se jednalo o mnohem uţivatelsky náročnější aplikace oproti testovaným na základních školách. Po vstupní přednášce jim byly rozdány pracovní listy, jejichţ úkoly byly vypracovány ve třech významných GIS aplikací: ArcGIS v případě platformy iOS a také OruxMaps a Locus nad platformou Android. Studenti byli rozdělení do tří skupin po pěti ţácích a na vypracování kaţdého pracovního listu měla kaţdá skupina třicet minut. Pracovní listy byly potom vyhodnoceny a udělány náleţité závěry. Způsob hodnocení testování aplikací je popsán v Kapitole 9.2. Zaměřme se proto na dosaţené výsledky.
Měření plochy
Změna podkladové mapy
Stabilita aplikace
Celkové hodnocení
ano
ano
ano
65%
Locus
ano
ne
91% 12% ano
ano
ano
ano
ano
ano
ne
ano
ano
ano
ano
65%
OruxMaps ano
ne
96% 83% ano
ano
ano
ano
ano
ano
ne
ano
ano
ano
ano
90%
Tvorba mapy
ano
Práce s vrstvami dat
ne
Ruční vložení bodů
ano
Záznam pomocí GPS
ne
Export Dat
ne
Import dat
ne
Lokalizace
ne
Hodnocení studentů
81% 58% ano
Splnění úkolů
ano
iOS
ano
Android
ArcGIS
Aplikace
Měření vzdáleností
Tab. 4 Srovnání hodnocení GIS aplikací na Android a iOS
Aplikace testované ve třetích ročnících
Ostatní hodnocené aplikace MyGIS
ne
ano
x
x
ano
ano
ano
ne
ano
ano
ano
ne
ne
ano
ano
73%
iGIS HD
ne
ano
x
x
ano
ano
ano
ne
ano
ano
ne
ne
ne
ano
ano
64%
2GIS
ano
ano
x
x
ano
ano
ne
ne
ne
ano
ne
ne
ne
ano
ne
36%
GIS Roam
ne
ano
x
x
ano
ano
ne
ne
ne
ano
ne
ano
ano
ano
ano
64%
QGIS
ano
ne
x
x
ne
ano
ano
ne
ano
ano
ano
ano
ano
ne
ne
64%
Wolf-GIS
ne
ano
x
x
ano
ano
ne
ano
ano
ne
ne
ano
ano
ano
ano
73%
Zdroj: Vlastní testování 56
11 Testování aplikací na základních a středních školách Dle výsledku hodnocení a testování aplikací byl nejlépe ohodnocen OruxMaps a potom Locus pro platformu Android. Na platformě iOS byla testována pouze aplikace ArcGIS, kterou lze spustit i pro Android, ale ne v případě našich testovaných zařízení. I přesto si vedla o poznání hůře neţ první dvě zmíněné. Z ostatních hodnocených aplikací lze vyzvednout program MyGIS a Wolf-GIS na platformu iOS. Právě MyGIS je naprosto jedinečným programem, pro rychlou tvorbu map v terénu. Práce s ním je velice jednoduchá a má velice příjemné uţivatelské rozhraní. U aplikace Wolf-GIS bych ještě pozvednul moţnost importu shapefile souborů, které jsou jako moţnost na mobilních zařízeních k nahrání jen velmi zřídka. Ostatní si pak vedou průměrně ve stejném hodnocení. Další částí výzkumu bylo dotazníkové šetření, které bylo obdobné jako u ţáků osmých a devátých ročníků základní školy. V tomto případě testování probíhalo pouze v rámci jedné třídy jedné školy. Oproti předchozímu testování tedy nebylo moţné porovnávat dvě školy. Dotazníkové šetření bylo stejné jako na základních školách. Testováno bylo vybraných 12 ţáků, kteří vytvořili při práci trojčlenné skupiny. Průměrný věk dotazovaných byl 18 let a bylo vybráno 7 chlapců a 5 dívek na základě jejich výsledků a znalostech ze zeměpisu a informatiky. V první části dotazníku jsme se zejména zaměřili opět na vlastnictví mobilních zařízení u studentů ve třetím ročníku. Dle dotazníků je patrné, ţe velká část studentů nevlastní ţádné chytré zařízení. Obdobně tomu bylo i u ţáků základní školy a niţšího stupně gymnázia. Jak je vidět v Grafu 6, nikdo z dotazovaných studentů nevlastní tablet i smartphone a více neţ polovina vlastní alespoň smartphone nebo tablet. Graf 6 Vlastnictví mobilních zařízení testované třídy třetího ročníku smartphone
tablet
smartphone a tablet
45%
žádné
46%
9% 0%
Zdroj: Vlastní výzkum, dotazníkové šetření Dále jsme se zaměřili na problematiku uţívání internetu. Pouze 9 % dotazovaných nejčastěji uţívá internetu pomocí mobilního zařízení, zbývajících 91 % je potom nejčastěji připojena doma. Opět jsme se setkali s kladným ohlasem na dotaz zavedení mobilních zařízení do výuky. Téměř 64 % dotazovaných by bylo pro jejich zavedení do běţné výuky. 57
11 Testování aplikací na základních a středních školách Úkoly, které studenti zpracovávali, byly poněkud náročnější neţ u studentů niţších ročníků. Pracovní listy se zaměřily na práci s pokročilejšími GIS aplikacemi. Dle dotazníku byla zjevná vstupní vysoká neznalost geoinformačních systémů. To se samozřejmě projevilo i na výsledcích dotazů týkajících se náročnosti práce. Všem dotazovaným se práce zdála středně obtíţná a jak je vidět na Grafu 7 aţ 91 % studentů uvedlo, ţe znali pouze do 30 % probírané tematiky. Práce tedy byla velmi náročná uţ na samotné pochopení celého tématu (základních principů GIS) I přes dvouhodinovou přednášku o GIS, GPS a DPZ a dále přes hodinové cvičení o získávání dat pomocí GPS a jeho zpracování v mobilních zařízeních a v desktopových PC GIS, měli studenti často problémy při zpracování pracovních listů. Bylo by dobré věnovat problematice více času, kterého je bohuţel v hodinách zeměpisu na středních školách velice málo. Jako velký nedostatek můţeme povaţovat i absenci výuky zeměpisu ve čtvrtých ročnících, kdy na gymnáziu ve Ţďáře nad Sázavou se mohou studenti zeměpisně vzdělávat pouze v rámci volitelného semináře. Graf 7 Předchozí znalost studentů třetích ročníků v probíraném tématu méně než 30 %
okolo 30 %
okolo 90%
více než 90% 0%
okolo 60 %
0% 0% 9%
91%
Zdroj: vlastní výzkum, dotazníkové šetření Obdobně jako u výsledků dotazníků ţáků základních škol se i zde setkáváme s velkou převahou uţívání elektronických map oproti klasickým tištěným, a to aţ v 91 % dotazovaných. Lze tedy říci, ţe si studenti uvědomují integraci GIS do mnoha různých oborů a činností, se kterými se setkáváme kaţdý den. Webové mapy a GIS potom vyuţívají v 91 % nejčastěji na počítači nebo notebooku. Na mobilních zařízeních teda zřídka kdy a to i vzhledem k snadnosti a rychlosti aplikací oproti stolním počítačům. Mezi nejoblíbenější aplikace na mobilních zařízeních patří zejména Mapy.cz, Google Maps a Google Earth. Lze tedy říci, ţe studenti mají jen velmi malý přehled o aplikacích vyuţívající geoinformační systémy na mobilních zařízeních. Mimo jiné s obdobným problémem jsme se setkali i u ţáků niţších ročníků, kdy bylo nejčastější odpovědí na oblíbené aplikace právě Google Maps nebo Mapy.cz.
58
11 Testování aplikací na základních a středních školách
11.4 Výsledky dotazníků náhodného vzorku populace V další části výzkumu byl pozorován náhodný vzorek populace, u něhoţ jsme zkoumali obdobné znalosti a vyuţití GIS jako u studentů a ţáků ve školách a to nejen v rámci mobilních zařízení. Náhodně oslovených 24 osob, u nichţ bylo provedeno dotazníkové šetření, mělo průměrný věk 28,3 roku. Díky tomuto faktu můţeme provést porovnání skupiny dospělých osob se studenty a ţáky. Bylo osloveno 14 ţen a 10 muţů. V první tematické části dotazníku jsme se zabývali vlastnictvím mobilních zařízení jedinců. Jak je patrné z Grafu 8, v 59 % běţná populace vlastní alespoň smartphone, 4 % tablet a 4 % obě dvě zařízení. Lze tedy konstatovat, ţe na 67 % náhodného vzorku populace vlastní alespoň nějaké chytré zařízení. Tyto hodnoty jsou srovnatelné s výsledky na základních a středních školách. V další části nás zajímalo místo nejčastějšího uţití internetu. Všichni dotazovaní jej alespoň občas vyuţijí a nejčastěji ve svém domově a to v 75 % případů. Dalších 12,5 % populace se připojuje přes mobilního operátora a 12,5 % ve škole nebo v zaměstnání. I tento ukazatel byl obdobný trendu, se kterým jsme se setkali u ţáků a středoškolských studentů. Změnu přináší způsob vyuţití map u dotazovaných osob. Dle výsledků pouze 30 % dotazovaných vyuţívá zejména tištěné mapy, elektronické mapy mají tedy převahu ve vyuţívání. V konečné části dotazníku jsme řešili znalost a vyuţití GIS a webových map. Výsledkem byly obdobné jevy, se kterými jsme se setkali u studentů střední školy. Systémy vyuţívají nejčastěji na stolním počítači nebo na notebooku. Pouze 9 % na mobilním zařízení, tedy na tabletu nebo smartphonu. Co se týče četnosti uţití, je to tedy v obou případech, jak na střední škole i u dospělé populace, mnohem častěji neţ u ţáků základních škol. Graf 8 Vlastnictví mobilních zařízení u náhodného vzorku populace smartphone
tablet
smartphone a tablet
33% 59% 4% 4%
Zdroj: vlastní testování, dotazníkové šetření
59
žádné
11 Testování aplikací na základních a středních školách
11.5 Obecné shrnutí výsledků hodnocení technologií nástrojů soudobých mobilních GIS Geoinformační aplikace, se kterými se setkáváme na mobilních zařízeních, se vyznačují omezenou nabídkou nástrojů ve srovnání s programy na stolní počítače a notebooky. Velkou výhodou ovšem je, ţe téměř veškerý hodnocený software byl freeware, tedy volně staţitelný obsah. V pohledu na námi testované technologie, mnoho aplikací vytvořených pro Android nebylo plně optimalizovaná pro zobrazení na testovaných zařízeních. S tímto problémem se u iOS nesetkáváme. Naopak velkou nevýhodou v iOS je samotná synchronizace. Jak je na Apple softwaru zvykem, nesetkáme se zde například s procházením ve sloţkách. Obsah, který chceme do aplikace načíst, musíme nejprve nahrát přes iTunes, internet, e-mail nebo přes virtuální Cloud úloţiště. Důleţitý je také pohled na celkovou jednoduchost aplikací. Práci s těmito aplikacemi zvládne i člověk se základními znalostmi v oblasti dnešní moderní geoinformatiky a kartografie. Ze všech zkoumaných aplikací, které byly součástí výzkumu, bychom měli některé z nich vyzvednout. Za povšimnutí určitě stojí všechny GIS programy a mapové sluţby s českou lokalizací. Například bychom mohli jmenovat aplikaci iRadar/Meteor, který v oblasti meteorologie nemá konkurenci. Data pro tuto aplikaci vytvářejí profesionální týmy odborníků z ČHMÚ. Tak i aplikace Mapy.cz představuje špičku ve svém oboru a lze ji běţně vyuţívat i k turistickým účelům v terénu, kdy mohou plně nahradit běţné tištěné mapy a v mnoha měřítcích je překonat. Ze zahraničních programů se jí můţe vyrovnat pouze aplikace Google Maps, která obsahuje mnoho podaplikací, jako jsou navigace, Street View, provoz, informace o městské hromadné dopravě nebo samotné napojení na aplikaci Google Earth. Také zde můţeme provádět export viditelného zobrazení. Ve světovém měřítku této aplikaci konkuruje pouze Apple Maps, která se lokalizačně zaměřuje zejména na Spojené státy americké. Všechny tyto programy jsou perspektivní z budoucího hlediska vývoje pro celou mobilní geoinformatiku. Dalším z vysoce hodnocených programů, které vynikají na obou zkoumaných systémech, je aplikace ArcGIS, která vyniká svojí jednoduchostí a byla velice rychle a snadno pochopena ţáky a studenty. Tento program by byl tedy vhodný pro uţití nejen na základních a středních školách ale také například na vysokých školách, kdyby si učitelé se základní znalostí zpracování GIS na PC připravovali dané materiály do výuky nebo by jej mohla distribuovat firma v podobě specializovaných atlasů. Naopak v některých programech, se kterými jsme se setkali, jsme narazili na fatální problémy. Mezi ně bychom mohli zařadit aplikace zaměřené na určení nadmořské výšky, jako například aplikace Elevation a Elevation Profile, jejichţ výsledky měření se lišily od
60
11 Testování aplikací na základních a středních školách profesionálních přístrojů aţ o desítky metrů. Data v těchto programech jsou pro naše zeměpisné podmínky velmi málo přesné. Celkově z hlediska operačních systémů na mobilních zařízeních bychom mohli vyzvednout platformu iOS, která vynikala v jednodušších GIS aplikacích, které byly uţivatelsky velmi příhodné k ovládání a také byly velice sviţné. Oproti tomu se na systému Android setkáme s mnohem více plnohodnotnými mobilními GIS aplikacemi, do kterých lze snadněji importovat potřebná data ke zpracování. Zároveň lze snadněji za pomocí sloţkového zobrazení disku či jiného paměťového úloţiště importovat potřebná data, či pracovat v souladu s ostatními geoinformačními aplikacemi. Lze tedy jednoduše vyuţívat data pořízená jedním programem a spravovat tyto data v programu druhém. Díky tomuto faktu je moţné sehnat i více programů v oficiálním obchodě pro systém Android. Na druhé straně si musíme přiznat, ţe zde nalezneme i mnoho nekvalitních nebo špatně propracovaných aplikací. Pro příklad uvedeme Quantum GIS určený právě pro Android, který měl představovat dle hodnocení špičku ve svém oboru. Nepodařilo se jej při testování spustit na celkem čtyřech zařízeních, z důvodů vysokých poţadavků na grafické komponenty zařízení.
61
12 Závěr
12 Závěr Cílem této bakalářské práce bylo hodnocení a testování soudobých technologií geoinformačních systémů na mobilních zařízeních. Během práce došlo ke střetu s určitými problémy. Prvním z nich byl bez pochyb nedostatek odborné literatury řešící tuto problematiku a to i po stránce odborných článků. I přes současný rozvoj technologií se většina odborníků zabývá tradiční desktopovou či serverovou formou geoinformačních systémů oproti mobilním verzím. Druhým jistě nezanedbatelným problémem byl rychlý technický pokrok, který byl učiněn v době, během níţ byla tato práce sepsána. Některé hodnocené aplikace se na trhu vyskytují jiţ v novějších verzích, pouţitá mobilní zařízení nedosahují v současnosti jiţ špičkových parametrů. Předloţená práce se zaměřuje přímo na mobilní aplikace, které dle autorova názoru jsou pro běţnou populaci mnohem snadněji pochopitelné neţ tradiční geoinformační programy pro PC. Další výhodou mobilních aplikací je jejich snaţší vyuţitelnost v terénu. Dle výsledků testování vybraných aplikací na ZŠ a SŠ jsou mapové a geoinformační aplikace celkem snadno pro studenty pochopitelné a tak je můţeme brát jako potenciální vhodnou pomůcku do hodin výuky zeměpisu na základních a středních školách. Pokročilejší GIS aplikace na mobilních zařízeních byly poněkud náročnější pro pochopení studenty SŠ. Nicméně i tyto technologie představují vhodnou učební metodu pro práci s prostorovými daty, coţ je tématiky na školách opomíjená. Problémem ale zůstává časový prostor, kterého je v hodinách zeměpisu velmi málo. U mobilních GIS aplikací nemůţeme hovořit o moţné náhradě za desktopové PC verze programů, kvůli náročnosti na uţivatele a téţ pro zachování jednoduchosti dotykového ovládání. Velmi často jsme mohli u zkoumaných aplikací pozorovat pouze jednotlivé části analytických nástrojů desktopových PC programů. V případě uţití jen jedné dané analytické funkce v rámci specializované aplikace se stává mnohem jednodušší a snadněji pochopitelnou. Z tohoto hlediska můţeme spekulovat o moţném budoucím vývoji GIS na mobilních zařízeních. Díky mobilním zařízením, jejich dostupnosti a snadnosti ovládání můţeme předvídat 62
12 Závěr jejich masivní rozvoj a tím pádem i velkou šanci významnější integrace GIS do běţného ţivota společnosti. Tato práce měla za cíl zdokumentovat a zhodnotit GIS technologie na mobilních zařízeních. Byl vytvořen patřičný přehled aplikací a jejich funkcí, které jsme se snaţili otestovat během výuky na základních a středních školách. GIS na mobilních zařízeních mají velký potenciál pro obohacení výuky zeměpisu. Kaţdopádně zájem studentů o zavedení mobilního GIS do výuky je dle průzkumů této práce veliký. Jejich nevšední zájem o technologie a alternativní způsob výuky upoutává pozornost a přináší do školství změny, které je nutné sledovat a akceptovat. Rozvíjí totiţ nejen znalosti studentů, ale také jejich moţnost integrovat se do současného, velmi náročného profesního ţivota technologicky vyspělé společnosti dnešní doby. V současné době velká část populace vlastní smartphone a je zvyklá pouţívat obrovské nabídky aplikací, jako jsou např. elektronické mapy četných mapových sluţeb. Závěrem lze tedy konstatovat, ţe tento obor má velkou perspektivu a mělo by se mu v budoucnu věnovat velkého zájmu, jelikoţ tudy vede cesta pro širší povědomí a vyuţívání geoinformačních technologií ve společnosti.
63
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních
Seznam použité literatury ANDROID (2013): App Framework. Staţeno http://developer.android.com/about/versions/index.html (dne 14:3.2013).
z
APPLE (2013a): Developer Tools Overview. https://developer.apple.com/technologies/tools (dne 11.3.2013).
z:
Staţeno
APPLE (2013b): iPad Mini – Technické specifikace. Staţeno z:http://www.apple.com/cz/ipadmini/specs/ (dne 17.3.2013). APPLE (2013c): iOS 6. Staţeno z: http://www.apple.com/ipad/ios/ (dne 22.5.2013). APPSTORE (2013): AppStore Downloads on iTunes. https://itunes.apple.com/us/genre/ios/id36?mt=8 (dne15.3.2013).
Staţeno
z:
ČSÚ (2010): Telekomunikační a internetová infrastruktura. Staţeno z: http://www.czso.cz/csu/redakce.nsf/i/telekomunikacni_a_internetova_infrastruktura (dne 11.12.2012). DEVELOPER BADA (2013): The Basic Architecture and UI of Bada. Staţeno z: http://developer.bada.com/article/The-Basic-Architecture-and-UI-comparisons-betweenbada-and-iOS (dne 22.5.2013). DOBEŠOVÁ, Z. (2009): Hodnocení kartografické funkcionality geografických informačních systémů. Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 213 s. ESRI (2013): Apps for Smartphones and Tablets. Staţeno z: http://www.esri.com/software/arcgis/smartphones/system-requirements (dne 22.5.2013). FALAKI, H. a kol. (2010): Diversity in smartphone usage. MobiSys, 2010. ACM, New York, 179-194 s. GOCLEVER (2013): GoClever Tab R75. Staţeno http://goclever.com/cz/cz/goclever_tab_r75#specification (dne 17.3.2013).
z:
GOOGLE PLAY (2013a): Nákup aplikací Android. Staţeno z: https://play.google.com/store (dne 15.3.2013).
64
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních GOOGLE PLAY (2013b): Meteor (Počasí). Staţeno https://play.google.com/store/apps/details?id=org.androworks.meteor (dne 22.5.2013).
z:
GOOGLE PLAY (2013c): Sky Map. Staţeno https://play.google.com/store/apps/details?id=com.google.android.stardroid&hl=cs 22.5.2013). GSMARENA (2013a): Apple iPhone 3GS. http://www.gsmarena.com/apple_iphone_3gs-2826.php (dne 17.3.2013).
z: (dne
Staţeno
z:
GSMARENA (2013b): Samsung Galaxy Pocket S5300. Staţeno http://www.gsmarena.com/samsung_galaxy_pocket_s5300-4612.php (dne 17.3.2013).
z:
HART-DAVIS, G. (2013): iPhone 5: The Fast and Easyway to Learn. John Wiley & Sons, Inc., Indianapolis, 307 s. HESS, A. (2012): iPad: Fully Loaded. John Wiley & Sons, Inc., Indianapolis, 252 s. HUSÁK, M. (2013): Akcelerometry. Staţeno http://www.micro.feld.cvut.cz/home/X34SES/prednasky/08%20Akcelerometry.pdf 26.3.2013).
z: (dne
KENNEY, M., PON, B. (2011): Structuring the Smarthphone Industry: Isthe Mobile Internet OS Platform the Key? Journal of Industry, Competition and Trade, Volume 11, Issue 3, s. 239-261. KUBEŠ, R. (2013): Učebnice v počítači. Chip, ročník 2013, č. 02, s. 20-21. KOLÁŘ, J. (2003): Geografické informační systémy 10. České vysoké učení technické, Praha, 161 s. KLOR, O. (2013): Mobilní geomorfologický Informační Systém. Staţeno http://gis.zcu.cz/studium/agi/referaty/2007/Klor_MobilniGmIS/#d0e43 (dne 14.8.2013).
z
LEAWO (2013): Major Differences You Should Know Between the iPhone 2G, 3G and 3GS. Staţeno z: http://www.leawo.com/blog/2010/02/major-differences-you-should-knowbetween-the-iphone-2g-3g-and-3gs/ (dne 22.5.2013). LEE, W. (2011): Beginning Android Tablet Application Developement. Wiley, Indianapolis, 428 s. LEE, W. (2012): Beginning iOS 5 Application Developement. Wiley, Indianapolis, 627 s. MOBILNET (2013): Windows Phone porazil BlackBerry, Android vládne všem. Staţeno z: http://mobilenet.cz/clanky/windows-phone-porazil-blackberry-android-vladne-vsemstatistiky-12062 (dne 19.5.2013). MOBILE2GO (2013): Special Package to Buy Android Phone from Maxis. Staţeno z http://mobile2go.blogspot.cz/2010/05/special-package-to-buy-android-phone.html (dne 22.5.2013). NAKLADATELSTVÍ FRAUS (2013a): Flexibook http://www.fraus.cz/flexibook-11/ (dne 5.5.2013).
65
1:1.
Staţeno
z:
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních NAKLADATELSTVÍ FRAUS (2013b): Partnerská škola – Flexibook 1:1. Staţeno z http://www.partnerska-skola.cz/FlexiBook-11 (dne 5.5.2013). RITCHIESROOM (2013): Android 4.0. Staţeno z: http://ritchiesroom.com/tag/android-4-0/ (dne 22.5.2013). SAMSUNG (2013): Galaxy Pocket – Přehled. Staţeno http://www.samsung.com/cz/consumer/mobile-phone/mobile-phone/touchphone/GTS5300ZKAXEZ (dne 17.3.2013).
z
STEINER, I., ČERNÝ, J. (2003): GPS od A do Z. eNav, s.r.o., Praha, 178 s. ŠEDIVÁ, Z. (2010): Podpora mobility v nových přístupech ve vzdělávání. Systémová integrace, Vysoká škola ekonomická, Praha, 2010, č. 4, s. 108-113. VACULÍK, P. (2013): Samsung je patentový král u mobilů. Staţeno z: http://dotekomanie.cz/2013/03/samsung-je-patentovy-kral-mobilnich-patentech/ (dne 17.4.2013). VOŢENÍLEK, V. (1998): Geografické informační systémy I. Pojetí, historie, základní komponenty. Vydavatelství Univerzity Palackého, Olomouc, 173 s. WIKIPEDIA (2013a): Gyrokompas. Staţeno z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Gyrokompas (dne 26.3.2013). WIKIPEDIA (2013b): Magnetometr. Staţeno z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Magnetometr (dne 26.3.2013). WIKIPEDIA (2013c): Phablet. Staţeno z http://cs.wikipedia.org/wiki/Phablet (dne 26.3.2013). ZAHARIADIS, T. (2003): Trends in the Path to 4G. Communication Engenieer, February 2003, s. 12-15. ZHENG, P., NI, M. (2006): Smartphone & Next Generation Mobile Computing. Elsevier, San Francisco, 551 s.
66
Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních
Seznam příloh Příloha 1: Dotazník – pro ţáky a studenty Příloha 2: Dotazník – pro průzkum náhodného vzorku populace Příloha 3: Pracovní list 1a – Základní GIS aplikace na Android (9. ročníky ZŠ a kvarta gymnázia) Příloha 4: Pracovní list 1b – Základní GIS aplikace na iOS (9. ročníky a kvarta) Příloha 5: Pracovní list 2a – GIS na Android smarphonech (3. ročníky gymnázia) Příloha 6: Pracovní list 2b – GIS na Android tabletech (3. ročníky gymnázia) Příloha 7: Pracovní list 2c – GIS na iOS smartphonech a tabletech (3. ročníky gymnázia) Příloha 8: Pracovní list 3 – Práce s GPS na mobilních zařízeních (zájemci ze studentů gymnázia) Příloha 9: Digitální verze práce na CD
67
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 1
Dotazník – pro žáky a studenty Technologie geoinformačních systémů na mobilních zařízeních Dotazník je anonymní, jeho údaje budou využity ke zpracování bakalářské práce. Otázka č. 1 Jsi: Muž / žena
Věk:
Otázka č. 2 Vlastním: Smartphone / tablet / smartphone a tablet / žádné chytré mobilní zařízení nevlastním Otázka č. 3 Nejčastěji užívám internet v: Mobilním zařízení / ve škole / doma / neužívám Otázka č. 4 Uvítal/a bys tablety při běžné výuce? Ano / ne Otázka č. 5 Ohodnoť náročnost práce: Těžká / střední / lehká Otázka č. 6 Kolik z probíraných technologií si znal/a? Méně než 30 % / do 30 % / do 60 % / do 90 %/ více než 90% Otázka č. 7 Jaké jsou Tvé 3 nejoblíbenější probírané aplikace: 1.
2.
3.
Otázka č. 8 Dávám přednost mapám v: Elektronické podobě / v tištěné podobě Otázka č. 9 Jak často využíváš geoinformačních systémů (i v podobě webových map, aplikací apod.)? Denně / týdně / ročně / nikdy / nevím, co jsou geoinformační systémy Otázka č. 10 A jak jej nejčastěji využíváš? (neodpovídej v případě, že jsi zaškrtnul u Otázky č. 9: nikdy) PC a notebook / tablet / smartphone
Za Vaše odpovědi děkuji. 68
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 2
Dotazník – pro průzkum náhodného vzorku populace Technologie geoinformačních systémů na mobilních zařízeních Dotazník je anonymní, jeho údaje budou využity ke zpracování bakalářské práce.
Otázka č. 1 Jsi: Muž / žena
Věk:
Otázka č. 2 Vlastním: Smartphone / tablet / smartphone a tablet / žádné chytré mobilní zařízení nevlastním
Otázka č. 3 Nejčastěji užívám internet v: Mobilním zařízení / ve škole či v zaměstnání / doma / neužívám
Otázka č. 4 Dávám přednost mapám v: Elektronické podobě / tištěné podobě
Otázka č. 5 Jak často využíváš geoinformačních systémů (i v podobě webových map, aplikací apod.)? Denně / týdně / ročně / nikdy / nevím, co jsou geoinformační systémy
Otázka č. 6 A jak jej nejčastěji využíváš? (neodpovídej v případě, že jsi zaškrtnul u Otázky č. 5: nikdy) PC a notebook / tablet / smartphone
Za Vaše odpovědi děkuji.
69
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 3
PRACOVNÍ LIST 1a – pro 9. ročníky ZŠ Plánování školního výletu - Google Android Nastává období jara, venku už začíná být tepleji a mnozí z Vás už uvažují o tom, co budou dělat o velkých prázdninách. Někteří již začínají plánovat letní výlety. Na co však nesmíme zapomenout před koncem školního roku je plánování školního výletu s třídním učitelem. Pokuste se sestavit zajímavý zeměpisný výlet i pro Vaši třídu. K úkolu dnes použijeme pro někoho tradiční, ale pro většinu z Vás netradiční metodu vyhledávání pomocí chytrých telefonů a tabletů. Právě tato zařízení nám mohou velice zjednodušit celé plánování a také si ověřit mnoho zajímavých zeměpisných informací, které jste se letos nebo v loňských letech učili s Vaším učitelem. Místo konání výletu: Litomyšl Datum: 3. 6.2013 – 4. 6.2013 Zařízení: zařízení)
(v případě výběru smartphone/tablet vyber dle
U možnosti více aplikací si jednu zvol. Proveď měření a potom ji náležitě zakroužkuj. V případě, že se Ti nebude s jednou aplikací dařit, vyzkoušej klidně jinou! Úloha č. 1 Jaká je nejvhodnější silniční trasa ze Žďáru nad Sázavou v aplikacích Google Maps a v Mapy.cz? Délka v km: Čas: Úloha č. 2 Nalezni pomocí aplikace Mapy.cz nejbližší zařízení nebo objekt na výletě v Litomyšli. Vypiš jeho adresu: 1. 2. 3. 4. 5.
Restaurace – Bistro Obchod – Penny Ubytování – Pension Petra Muzeum – Regionální Zajímavé místo – Pomník Bedřicha Smetany
Je možné pomocí této aplikace nalézt i zastávky veřejné dopravy a lékárny? ANO/NE V tabletu: Jaká je zeměpisná poloha Litomyšle? Zjisti pomocí aplikace Androzic. Naměřené údaje porovnej s údaji v atlase. Zeměpisná šířka:
Zeměpisná délka: 70
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 3 Ve smartphonu: Vyzkoušej si aplikaci Compass a hodnoty porovnej s klasickou buzolou nebo kompasem. Odpovídají naměřené hodnoty? ANO/NE Úloha č. 3 Jaké bude počasí dle předpovědi dle aplikace Aladin, na kolik dní nám aplikace zajistí předpověď počasí? Počasí: Počet dní předpovědi (zakroužkuj správnou možnost): a, 7 dní
b, 5 dnů
c, 3 dny
Kolik radarů nám zajišťuje v současné době přehled o stavu počasí na celé naše území Česka? Využij aplikaci Meteor. a, 1
b, 2
c, 3
Je možné pomocí této aplikace detekovat blesky na našem území? ANO/NE Úloha č. 4 Pomocí aplikace Elevation Profile zjisti nadmořskou výšku Litomyšle?
Úloha č. 5 Napiš cestu, jakou by si přes mobilní zařízení stáhnul, vytisknul či poslal na e-mail výřez mapy Litomyšle pomocí Google Maps pro mobilní zařízení.
Úloha č. 6 Pro smartphone: Pomocí ArcGIS změř plochu rybníka Velký Kosíř (JZ Litomyšle):
Pro tablet: V programu Elevation Profile si vyzkoušej naplánovat trasu ze Žďáru nad Sázavou do Litomyšle terénem. Zobrazuje aplikace graf průřezem profilu nadmořskými výškami území? ANO/NE
71
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 3 Bonusové úlohy
Bonusová úloha č. 1 Pokus se nalézt souhvězdí na východě pro 21:30 v pondělí 3. 6. 2013. Užij program Google Sky Map. Souhvězdí: Hodnoty porovnej s jednou z následujících učebních pomůcek: Školním atlasem světa (úvodní listy – mapa jarní oblohy), Školním Atlasem dnešního světa (str. 7, mapa jarní oblohy), otáčivou mapou hvězdné oblohy a kompasem. POZOR: U tohoto úkolu je potřeba v aplikaci nastavit, datum a čas dle zadání, polohu vzhledem ke vzdálenosti můžeme zanedbat.
Bonusová úloha č. 2 Zjisti kolik mapových vrstev je momentálně k dispozici v aplikaci Google Maps? a, 5
b, 6
c, 7
Bonusová úloha č. 3 Najdi brzké ranní autobusové spojení do Litomyšle ze Žďáru nad Sázavou v plánovaném dni odjezdu s maximálně jedním přestupem (užij aplikaci Jízdní řády - smartphone/Czech Time tablet). V kolik hodin autobus vyjíždí a v kolik hodin bude v Litomyšli? Odjezd ze Žďáru nad Sázavou: Příjezd
do
72
Litomyšle:
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 4
PRACOVNÍ LIST 1b – pro 9. ročníky ZŠ Plánování školního výletu – Apple iOS Nastává období jara, venku už začíná být tepleji a mnozí z Vás už uvažují o tom, co budou dělat o velkých prázdninách. Někteří již začínají plánovat letní výlety. Na co však nesmíme zapomenout před koncem školního roku je plánování školního výletu s třídním učitelem. Pokuste se sestavit zajímavý zeměpisný výlet i pro Vaši třídu. K úkolu dnes použijeme pro někoho tradiční, ale pro většinu z Vás netradiční metodu vyhledávání pomocí chytrých telefonů a tabletů. Právě tato zařízení nám mohou velice zjednodušit celé plánování a také si ověřit mnoho zajímavých zeměpisných informací, které jste se letos nebo v loňských letech učili s Vaším učitelem. Místo konání výletu: Litomyšl Datum: 3. 6.2013 – 4. 6.2013 Zařízení:
(při možnosti iPhone/iPad pracuj s možností dle Tvého zařízení)
U možnosti více aplikací si jednu zvol. Proveď měření a potom ji náležitě zakroužkuj. V případě, že se Ti nebude s jednou aplikací dařit, vyzkoušej klidně jinou!
Úloha č. 1 Jaká je nejvhodnější silniční trasa ze Žďáru nad Sázavou v aplikaci Apple Maps, Google Maps nebo Mapy.cz? Délka v km: Čas:
Úloha č. 2 Nalezni pomocí aplikace Mapy.cz nejbližší zařízení nebo objekt na výletě v Litomyšli. Vypiš jeho adresu: 1. 2. 3. 4. 5.
Restaurace – Bistro Obchod – Penny Ubytování – Pension Petra Muzeum – Regionální Zajímavé místo – Pomník Bedřicha Smetany
Je možné pomocí této aplikace nalézt i zastávky a lékárny? ANO/NE
73
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 4 Jaká je zeměpisná poloha města? Zjisti pomocí aplikace Mapy.cz nebo pomocí GPS It. Naměřené údaje porovnej s údaji v atlase. Potom si vyzkoušej aplikaci Kompas (či Compass Free HD na iPadu) a hodnoty porovnej s klasickou buzolou nebo kompasem. Odpovídají hodnoty? ANO/NE
Úloha č. 3 iPhone: Jaké bude počasí dle předpovědi dle aplikace Aladin pro dnešní den, na kolik dní nám aplikace zajistí předpověď počasí (tedy kdy bude dobré si aplikaci před výletem spustit, abychom věděli, zda-li si máme vzít pláštěnky)? Počasí: Počet dní předpovědi (zakroužkuj správnou možnost): a, 7 dní
b, 5 dnů
c, 3 dny
iPad: Jaká je 1. nebo 2. nejbližší meteorologická stanice od Litomyšle? A jaký druh informací je nám schopna aplikace o dané meteorologické stanici prozradit (uveď alespoň dvě). Název stanice: Druh informací: Obě zařízení: Kolik radarů nám zajišťuje v současné době přehled na celé naše území? Využij aplikaci iRadar CZ. a, 1
b, 2
c, 3
Úloha č. 4 Pomoc í aplikace Elevation zjisti nadmořskou výšku Litomyšle:
Úloha č. 5 Napiš cestu, jakou by si přes mobilní zařízení stáhnul, vytisknul či poslal na e-mail výřez mapy Litomyšle pomocí Google Maps.
Úloha č. 6 Pomocí Wolf GIS nebo ArcGIS zjisti jaká je plocha rybníka Velký Kosíř (JZ Litomyšle): 74
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 4 Bonusové úlohy
Bonusová úloha č. 1 Pokus se nalézt souhvězdí na východě pro 21:30 v pondělí 3. 6. 2013. Užij program SkyView Free. Souhvězdí: Hodnoty porovnej se Školním atlasem světa (úvodní listy – mapa jarní oblohy), Školním Atlasem dnešního světa (str. 7, mapa jarní oblohy), otáčivou mapou hvězdné oblohy a kompasem.
Bonusová úloha č. 3 iPad: Vytvoř vlastní mapu pomocí aplikace MyGIS nebo GoMap s nejbližšími body z Úkolu č. 2 a přepošli jej na e-mail:
[email protected]. iPhone: Vytvoř vlastní zeměpisnou pohlednici aplikací Photo Mapo a přepošli ji taktéž na adresu
[email protected].
Bonusová úloha č. 3 Najdi brzké ranní autobusové spojení do Litomyšle ze Žďáru nad Sázavou v plánovaném dni odjezdu s maximálně jedním přestupem (užij aplikaci Jízdní řády). V kolik hodin autobus vyjíždí a v kolik hodin bude v Litomyšli? Odjezd ze Žďáru nad Sázavou: Příjezd
do
75
Litomyšle:
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 5
PRACOVNÍ LIST 2a – GIS na Android smartphonech OruxMaps je GIS aplikace pro mobilní zařízení s platformou Android. S její pomocí lze vytvářet poměrně kvalitní mapové výstupy. Vyzkoušejte si vytvořit v chytrém telefonu nebo na tabletu Vaši mapu trasy z výletu.
Práce s programem OruxMaps pro Android Úloha č. 1 Zapni si OruxMaps v mobilním zařízením s Androidem a seznam se s jeho uživatelským rozhraním. Nyní je zapotřebí pomocí Ikona dálnice/Nahrát GPX/KML nahrát vrstvu GPX souboru pořízeného GPSKOU. Název souboru je Cesta domu z parku.gpx a nalezneme jej ve složce SDCARD/MYTRACKS/GPX. Kde trasa začíná a kde končí? Napiš jméno ulice.
Úloha č. 2 Zjisti, zda-li je možné v tomto programu zaznamenávat pomocí GPS trasu.
Úloha č. 3 Nyní zjisti u nahrané vrstvy GPX z Úlohy č. 1, kdy byly data pořízeny a jaká byla nejmenší a největší nadmořská výška. Toho docílíš tak, že si rozklikneš ikonu startovního bodu a nyní zde v přehledném rámečku nalezneš potřebné údaje.
Úloha č. 4 Lze námi zobrazenou trasu sdílet? Napiš případně cestu, jakou bys daný úkol provedl.
Úloha č. 5 Nyní si zadej v Ikoně mapy/Změna mapy: Google Hybrid. Mapu si patřičně oddal tak, aby byla dobře a přehledně vidět celá Česká republika. Nyní se pokus změřit přímou vzdálenost mezi Brnem a Znojmem. Hodnoty porovnej v atlasu ČR dle grafického nebo číselného měřítka mapy. (Měření se provede kliknutím na šipku nalevo a vybráním ikony pravítka. Potom je třeba mít zaměřované místo úplně uprostřed, nebo si zde zobrazit kurzor.)
76
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 6
PRACOVNÍ LIST 2b – GIS na Android tabletech Locus je GIS aplikace pro mobilní zařízení s platformou Android. S její pomocí lze vytvářet poměrně kvalitní mapové výstupy. Vyzkoušejte si vytvořit v chytrém telefonu nebo na tabletu Vaši mapu trasy z výletu.
Práce s programem Locus pro Android Úloha č. 1 Zapni si Locus v mobilním zařízením s Androidem a seznam se s jeho uživatelským rozhraním. Nyní je zapotřebí pomocí Hlavní Menu/Import dat nahrát vrstvu GPX souboru pořízeného GPSKOU. Název souboru je Cesta domu z parku.gpx a nalezneme jej ve složce SDCARD/MYTRACKS/GPX. Kde trasa začíná a kde končí? Napiš souřadnice nebo ulici.
Úloha č. 2 Zjisti, zda-li je možné v tomto programu zaznamenávat pomocí GPS trasu.
Úloha č. 3 Nyní zadej, aby se importovaná vrstva GPX z Úlohy č. 1 zobrazila jako viditelná stopa. Toho docílíš tak, že si rozklikneš ikonu s vrstvami a nyní zde v sekci Stopy zajistíš viditelnost vrstvy Cesta domu z parku. Nyní proveď změnu podkladové mapy. Rozklikni ikonu mapy a v online mapách nalezni Cyklo mapu od společnosti Shocart. Obsahuje podkladová mapa informace o možnosti ubytování v hotelech?
Úloha č. 4 Nyní si prohlédneme atributová data námi nahrané vrstvy. Podobně jako u zobrazení vrstvy v úloze 3 si danou vrstvu rozklikneme a podíváme se, jaké údaje vrstva obsahuje. Zajímat nás bude nejnižší a nejvyšší nadmořská výška trasy.
Úloha č. 5 Celou mapu si nyní vyexportujeme a uložíme jako vrstvu KMZ. Toho docílíme tak, že si zapneme Hlavní Menu/Sdílení a export/Exportovat obsah mapy. Nyní jej uložíme a výsledek si pak přesdílíme na e-mail. KMZ soubor si pak můžeme pustit téměř v jakémkoliv GIS programu (například ArcGIS, Google Earth).
77
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 7
PRACOVNÍ LIST 2c – GIS na iOS smartphonech a tabletech Práce s programem ArcGIS pro iOS ArcGIS je profesionální GIS software od firmy ESRI. Tento program je určen ke zpracování geografických dat pomocí databází. Geografická data nám umožňují k určitým místům na zemském povrchu sdělovat informace o jejich vlastnostech různého charakteru. Jako je pokryv, nadmořská výška, počet obyvatel a podobně. Tato data se po té nanáší do vrstev na sebe a vytvářejí v grafickém prostředí mapu. Právě program ArGIS je užíván mnoha kartografy, geology, geodety a přírodovědci po celém světě. A s jeho výstupy se setkáte nejen v podobě internetových map, ale také ve Vaších atlasech či turistických mapách. Právě firma ESRI nabízí bezplatnou verzi tohoto softwaru i na mobilní zařízení jako je chytrý telefon nebo tablet. Oproti klasické počítačové verzi obsahuje pouze základní funkce pro běžné uživatele. Vyzkoušejte si i vy možnosti moderní geoinformatiky. Úloha č. 1 Zapni si ArcGIS v mobilním zařízením a seznam se s jeho uživatelským rozhraním. Nyní si ve vyhledávači nalezni mapy ArcData: Chráněná území České republiky (CENIA). V něm si nalezneme dané vrstvy a necháme zobrazit pouze podvrstvu Biosferické rezervace. Nyní nás bude zajímat, kolik nalezneme Biosferických rezervací v kraji Vysočina?
Úloha č. 2 Obdobně jako v Úloze č. 1 nalezni mapu ArcData: Hustota obyvatel 2001. Zde nalezni jakou hustotou obyvatel má okres Hlavní město Praha a okres Klatovy?
Úloha č. 3 V aplikaci ArcGIS mobile nalezni vrstvu Silniční a dálniční síť ČR. V této mapě zjisti, jaká rychlostní silnice prochází Mladou Boleslaví? Také se pokus zjistit informace o tzv. metadatech, zejména kdo data pořizuje a jak častá je aktualizace.
Úloha č. 4 Pokus se v programu ArcGIS změřit rozlohu kraje Hlavní město Praha.
Úloha č 5 Pomocí programu ArcGIS zjisti vzdušnou vzdálenost ze Žďáru nad Sázavou do Prahy. 78
UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie Josef Laštovička, 3. BGEKA
Příloha 8
PRACOVNÍ LIST 3 – práce s GPS na mobilních zařízeních Zmapování okolního terénu školy Už jsi někdy slyšel o GPS? Jedná se o globální družicový systém, který byl původně navržen k armádním účelům. V poslední době jej ale začalo užívat velké množství lidí k civilním účelům. Velmi často k navigacím do auta či k pohodlnému cestování. A víš, že některé chytré telefony a tablety tuto technologii velmi dobře ovládají! Vyzkoušej si to i ty s Vaším učitelem zeměpisu! U více aplikací použij jednu a zakroužkuj ji. Úloha č. 1 Pomocí chytrého telefonu s GPS zaznamenej trasu okolí školy. K úkolu využij aplikaci Moje trasy (Android) nebo GPS It a Record GPS (na iOS).
Úloha č. 2 Vynesenou trasu ulož jako soubor GPX a vrstvu si přepošli na e-mail pro práci s tablety, které nemají možnost GPS. (e-mail:
[email protected])
Úloha č. 3 Trasu si z e-mailu ulož do počítače a otevři pomocí programu Quantum GIS (s podkladem Open Street Map za pomocí učitele) nebo v Google Earth na PC. Proveď printscreen vynesené trasy v programu a ulož jej na plochu počítače.
Úloha č. 4 Taktéž trasu otevři na tabletu nebo smartphonu v programu Locus (Android) nebo MyGIS (iOS). Je možné v tomto programu zaznamenávat přímo trasu pomocí GPS? Napiš i jaký program si použil.
Úloha č 5 Nyní zde vytvoř mapu, kterou potom vyexportuj nebo ulož. (výsledek ulož do přístroje nebo odešli na e-mail:
[email protected])
79
