ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra mapování a kartografie Studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie a kartografie Kartometrická analýza Palackého mapy Čech programem MapAnalyst Cartometric analysis of Palacky s map of Bohemia by using of program MapAnalyst Diplomová práce Vedoucí práce: Prof. Ing. Bohuslav Veverka, DrSc. Bc. Magda Valková Praha 2012

2 Vedoucí diplomové práce: prof. Ing. Bohuslav Veverka, DrSc.

3 Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci na téma: Kartometrická analýza Palackého mapy Čech programem MapAnalyst vypracovala samostatně s použitím uvedených zdrojů a literatury v souladu s Metodickým pokynem o etické přípravě vysokoškolských závěrečných prací. Souhlasím s využitím práce ke studijním účelům se souhlasem katedry. V Praze dne 12. prosince Bc. Magda Valková

4 Poděkování Děkuji vedoucímu diplomové práce, panu Prof. Ing. Bohuslavu Veverkovi, DrSc. za pomoc, cenné rady, připomínky a čas, který mi věnoval při zpracování daného tématu. Dále bych chtěla poděkovat panu Ing. Filipu Antošovi za poskytnutí historické mapy Čech. Především děkuji mé rodině za velikou podporu a zázemí po celou dobu mého studia.

5 Abstrakt: Tato práce se zabývá kartometrickou analýzou historické mapy českého království ve XIV. století. Jejím autorem je František Palacký a později Josef Kalousek. Mapa patří mezi staré mapy vytvořené jednotlivci. Analýza je provedena pomocí švýcarského softwaru MapAnalyst. Během zpracování byly využity tři metody posouzení přesnosti. Jednou z nich byl výpočet s volbou kartografického zobrazení mapy díky předběžné verzi programu. Výslednými hodnotami jsou polohové odchylky zvolených prvků, měřítko, stočení mapy, střední polohová chyba a směrodatná odchylka. Další výstup je grafický a tím jsou následující vizualizace - deformace sítě, vektory posunů, izolinie měřítka a izolinie rotace. V závěru práce byla na základě zjištěných poznatků zhodnocena přesnost mapy. Klíčová slova: Palackého mapa Čech, kartometrická analýza, polohová odchylka, vektory posunů, historická mapa, kartografie Summary: This work deals with the cartometric analysis of historical maps of Bohemian kingdom in the XIV. century. The author is František Palacký and his follower Josef Kalousek. Map is one of the old maps created by individuals. The analysis is performed using the software MapAnalyst from Switzerland. During processing were used three methods of accuracy assessment. One of them was calculated with a choice of cartographic projection of map by Pre - Release version of the program. Resulting values are positional deviations of individual points, scale, rotation maps, mean position error and standard deviation. Another outputs are following graphical visualization distortion grid, vectors of displacement, isolines of scale and of rotation. The map accuracy was evaluated on the base of findings in the conclusion. Keywords: Palacky s map of Bohemia, cartometric analysis, positional diversion, vectors of displacement, historical map, cartography

6 OBSAH 1. ÚVOD AUTOŘI MAPY František Palacký Josef Kalousek PALACKÉHO MAPA Historie a vznik mapy Popis Palackého mapy Měditisk KARTOMETRE Srážka mapy KARTOMETRICKÁ DIGITALIZACE Skenování SOFTWARE Prostředí MapAnalyst Vliv projekce Mercatorovo zobrazení Křovákovo zobrazení Velikost importované mapy Umístění rastrové referenční mapy World soubor Import a export bodů Grafická úprava bodů Transformace Směr transformace Výběr transformace Výstup z transformace ZPRACOVÁNÍ Využití souřadnic S-JTSK Průsečíky poledníků a rovnoběžek... 34

7 7.1.2 Sídla Soutoky Výpočet pomocí OpenStreetMap Výpočet při zvoleném kartografickém zobrazení Lambertovo konformní kuželové zobrazení Ekvidistantní kuželové zobrazení POROVNÁNÍ ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM PŘÍLOH... 64

8 1. ÚVOD Cílem diplomové práce je provézt kartometrickou analýzu Palackého mapy Čech. Práce navazuje na mou bakalářskou práci, jejímž předmětem bylo také zkoumání přesnosti této mapy. V bakalářské práci byly vypočteny souřadnice vybraných podrobných bodů pomocí Helmertovy transformace programem MATKART. Identickými body byly průsečíky zeměpisné sítě, takže i veškerá přesnost závisela na tomto podkladu. Předmětem zkoumání byla vybraná sídla a větvení vodních toků. Porovnáním souřadnic vypočtených transformací a souřadnic zjištěných v programu InfoMapa bylo provedeno zhodnocení přesnosti mapy. V diplomové práci je zvolen jiný postup hodnocení a to s využitím volně dostupného švýcarského softwaru MapAnalyst. V něm jsou pro výpočet transformace využity všechny body jako identické. Bude zde provedeno několik metod studie přesnosti mapy, které zároveň obsahují i porovnání jednotlivých verzí softwaru. a) Využití souřadnic S-JTSK b) Výpočet pomocí OpenStreetMap c) Výpočet při zvoleném kartografickém zobrazení V první metodě budou využity souřadnice stejných bodů jako v bakalářské práci a výsledky porovnány. V tomto postupu je možné posoudit vliv zákresu zeměpisné sítě, protože lze provézt výpočet pouze z podrobných bodů. Dále bude využito možnosti OpenStreetMap, tedy automaticky připojené referenční mapy. Zde budou v MapAnalyst vybrány nové body. Nebudou zde figurovat průsečíky zeměpisné sítě, protože je OpenStreetMap neobsahuje. Pro bakalářskou práci byl použit reprint Palackého mapy poskytnutý vedoucím práce, panem prof. Bohuslavem Veverkou. Mapa byla naskenována skenerem katedry mapování a kartografie s rozlišením 400 DPI a uložena ve formátu jpeg. Pro diplomovou práci by bylo nevhodnější použít originál mapy. Ten sice vlastní knihovna Historického ústavu akademie věd, ale vzhledem k tomu, že knihovna nemá k dispozici velkoformátový skener a zároveň předpisy knihovny, věk a zchátralost nedovolují tento materiál vynášet z budovy Ústavu, nelze pořídit jeho sken. Shodou okolností byla v roce 2006 vypracována diplomová práce panem Ing. Filipem Antošem zaměřena na problematiku skenování starých map, jejímž předmětem 8

9 byla i Palackého mapa Čech. Pan Filip Antoš mi poskytl naskenovaný reprint mapy, který byl v době zpracování jeho práce v mapové sbírce Katedry mapování a kartografie a je na první pohled kvalitnější, čitelnější a není nijak upraven pro jeho vydání jako původní reprint. Více se tedy podle mého názoru přibližuje originálu mapy. Skenování bylo provedeno s rozlišením 500 DPI a skener byl před snímáním kalibrován. Přímo na Palackého mapě bylo panem Antošem zkoumáno potřebné rozlišení mapy pro další zpracování a také vhodný datový formát pro jeho uložení. 9

10 2. AUTOŘI MAPY 2.1 František Palacký František Palacký se narodil 14. června 1798 v Hodslavicích na Moravě. Studoval v tehdejším Kunvaldu, latinskou školu v Trenčíně a od roku 1812 evangelické lyceum v Bratislavě, kde se seznámil s Pavlem Josefem Šafaříkem a Janem Kolárem. Pro povolání historika nezískal speciální průpravu studiem oboru historie na vysoké škole, protože to nebylo v té době možné. V posledních třech ročnících bratislavského lycea se mu dostalo studia na úrovni filozofického studia vysoké školy. V letech působil jako vychovatel ve šlechtických rodinách na Slovensku a v Uhrách. Zejména Obr. 1 Fr. Palacký (1855) [12] v Csuzu a v Bratislavě, kde se aktivně účastnil intelektuálních debat, což se stalo motivací pro další vzdělávání a studium českých dějin. Zde začal svou vlastní literární činnost básnickou, překladatelskou, literárně historickou a estetickou. Z tohoto důvodu kontaktoval Josefa Jungmanna, kterého žádal o poskytnutí základních informací o práci historika. V březnu 1823 napsal dopis podobného znění i Josefu Dobrovskému. V dubnu 1823 přijel do Prahy. V této době uměl mluvit jedenácti jazyky. Zde se jako žák Josefa Dobrovského věnoval ve službách hraběte Františka Šternberka archivní a rodopisné práci. Přijal nabídku od hraběte, aby napsal dějiny rodu Šternberků a to jej finančně zabezpečilo a také zviditelnilo. V roce 1827 se oženil s Terezií Měchurovou, dcerou bohatého pražského advokáta a velkostatkáře. Po tomto sňatku byl finančně zabezpečen a mohl se naplno věnovat bádání. V roce 1829 se konala volba zemského sněmu na titul histografa, kde Palacký zvítězil, ale přes odpor centrálních míst titul získal úředně až v roce Koncem roku 1829 vytvořil projekt českého encyklopedického slovníku. Projekt byl náročný a neuskutečnil se. Při jeho pokusu ale vznikla roku 1831 Matice česká. 10

11 Jeho největším historickým dílem jsou Dějiny národu českého v Čechách i v Moravě, na které se dlouho a pečlivě připravoval. Byl nesmírně pracovitý a podnikal cesty po mnoha evropských archivech. První díl vyšel roku 1836 v němčině a roku 1848 česky. Toto dílo popisuje historii českého národa od nejstarších dob až do nástupu Habsburků na český trůn v roce Do politiky vstoupil na straně českých liberálů v roce 1848, kdy byl zvolen do Svatováclavského výboru. V tomto roce byl předsedou slovanského sjezdu v Praze a v otevřeném dopise odmítl účast na německém sněmu ve Frankfurtu. Stává se symbolem českého veřejného života a jeho autorita v tomto okamžiku roste doma i v zahraničí. Zastával konstituční austroslavismus, byl přesvědčen, že je v zájmu malých národů žít ve velkém (mocném) státě. Roku 1850 se stal předsedou Sboru pro zřízení Národního divadla. V tomto roce začal být policejně sledován a stáhl se do soukromí. Řadu let v tomto období strávil prací na zámečku Lobkovice (dnes součást Neratovic), který patřil jeho tchánovi Janu Měchurovi. Politicky se začal znovu angažovat teprve roku Mimo jiné v tomto roce zemřela jeho manželka. V roce 1868 poklepal na základní kámen ke stavbě Národního divadla. Za nedlouho byl nazván Otcem národa. V květnu roku 1876 ulehl pro slabý zápal plic a 26. května 1876 ve svém domě v Praze zemřel. Na vlastní přání byl pohřben do rodinné hrobky v Lobkovicích. Poslední květnový den byl vystrojen smuteční průvod městem, kterého se zúčastnilo lidí. Jako většině velkých mužů se i Palackému dostalo mnoho posmrtných poct. Máme Palackého univerzitu v Olomouci, v jeho rodné vesnici Hodslavicích stojí jeho pomník se sochou a jeho rodný dům je přeměněn na muzeum. Roku 1998 jsme si všichni připomněli právě 200 let od jeho narození. Při této příležitosti byly vydány poštovní známka a stříbrná pamětní mince s jeho podobiznou. František Palacký je vyobrazen na naší tisícikorunové bankovce. [1] [10] 11

12 Obr. 2 Pomník F. Palackého v Hodslavicích Obr. 3 Rodný dům F. Palackého v Hodslavicích 12

13 2.2 Josef Kalousek Josef Kalousek, přední český historik, se narodil 2. dubna 1838 v chudé rolnické rodině ve Vamberku. Absolvoval obecnou a měšťanskou školu a poté se vyučil tkalcovskému řemeslu. Po maturitě na reálce v roce 1852, studoval na Technické univerzitě ve Vídni, kde roku 1859 vyhrál cenu za nejlepší stylisticky čistou práci českých žáků na vídeňských školách, kterou věnoval Jiřímu z Poděbrad. Kalousek studoval nejdříve polytechniku, později přešel na žurnalistiku a historii. Během studií překlá- Obr. 4 Josef Kalousek [7] dal pro Pražské noviny. Byl prvním životopiscem Františka Palackého, jeho pokračovatelem a vykladačem. Na oslavu dokonání Palackého Dějin národu Českého vydal Nástin životopisu Fr. Palackého (1876) Zabýval se historickou českou topografií. V roce 1874 napsal článek Nový důkaz, že v dávných Čechách děkanáty se shodovaly se župami a roku 1876 vydal a doplnil mapu, kterou navrhl Palacký již r. 1847, s výkladem latinským De regni Bohemiae mappa historica commentarius a českým Výklad k historické mapě Čech. Právě tato mapa je předmětem mé práce. Žil v rodině Františka Ladislava Riegera v Praze, kde působil jako vychovatel Palackého vnučky Marie Riegrové. V roce 1868 získal doktorát filosofie. V roce 1871 vydal jako čerstvě habilitovaný docent na pražské universitě svoji největší práci České státní právo. Byl obhájcem a bojovníkem za české státoprávní nároky proti jednostranným výkladům německých historiků. Do politiky vstoupil díky zájmu o českou otázku, v roce 1880 se stal zemským poslancem. Byl členem v Královské české společnosti nauk, kde v letech působil jako tajemník. Zemřel v Praze, tři roky před koncem 1. světové války, která znamenala vznik samostatného československého státu, konec Rakouska-Uherska. [11] [10] 13

14 3. PALACKÉHO MAPA 3.1 Historie a vznik mapy Roku 1847 se rozhodla Česká královská společnost nauk, že k výročí založení Karlovy univerzity vydá mapu Čech, navrženou Františkem Palackým. Mapa měla zobrazovat české království za vlády Karla IV. Palacký svou práci na mapě splnil a navrženou mapu předal kartografovi Václavu Merklasovi. Ten ale vyryl jen dvě třetiny mapy do měděné desky. I když v této nedokončené podobě mapa nemohla vyjít, bylo vytištěno několik exemplářů, které se dostaly k některým členům Společnosti nauk. Dílo jim významně posloužilo a přáli si, aby dokončená mapa vyšla. Kalousek píše: Mapa nedodělaná nemohla se vydati; několik exemplářů bylo však přece vytištěno, které jsouce soukromě rozdány některým členům Společnosti Náuk, milujícím vlasteneckou historii, byly jim k nemalému užitku a vzbuzovaly v nich slušné přání, aby tento historický zeměvid byl doplněn a vydán. [2] Po návrhu pana Václava Vladivoje Tomka rozhodla o dokončení díla Společnost nauk 8. dubna 1874, které předsedal František Palacký. Protože k tomuto rozhodnutí došlo po 27 letech, byl pověřen historik Josef Kalousek, aby doplnil mapu o nové poznatky. Opravil hranice českého království, zobrazil části sousedících zemí i s některými nejpřilehlejšími městy a vesnicemi. Doplnil například hrabství Kladské, které bylo součástí českých zemí až do roku 1742, a naopak vyjmul z mapy Chebsko, které sice patřilo ve 14. Století České koruně zástavním právem, ale nebylo její součástí. Mapu nejen doplnil, ale i opravil s využitím map generálního štábu, které byly v té době nejmodernější. Avšak stará rytina potřebovala nejenom doplňků, nýbrž i oprav rozličných. Když totiž hory, toky vod a osady v ní vytknuté s mapou generálního štábu jsem srovnával a je ku poledníkům a rovnoběžkám přikládal, nalezl jsem nemálo odchylek od polohy pravé... [2] Kalousek měl mapu i se všemi změnami a opravami dokončenou v roce 1875, ale v Praze se nepodařilo sehnat mědirytce, který by rozměrnou desku dokončil. Museli se obrátit na Antonína Knora, oficiála v c. k. rakouském vojenském ústavě zeměpisném. Ten práci provedl lépe než původní profesionální rytec. Mapa vyšla hned v roce 1876 jako příloha k Památkám archeologickým s latinským vysvětlujícím textem a podruhé v roce úmrtí Františka Palackého v pojednání České královské společnosti nauk s českým výkladem. 14

15 I přes velkou poptávku bylo o dalším vydání mapy rozhodnuto až po dalších osmnácti letech. Opět mapu opravoval Josef Kalousek a jako podklad mu sloužilo například bádání Augusta Sedláčka, autora mimo jiné velkolepého díla o českých hradech. Znovu byl problém se samotnou výrobou mapy. Nakonec se našel způsobilý měditiskař ve Vídni pan Robert Aust, který byl rodák z Moravy. Dílo vyšlo v roce 1894 a náklad byl opět rozebrán. Poslední podoba Historické mapy českého království, která je vydávána dnes, je z roku [2] [10] Obr. 5 Palackého mapa Čech 15

16 3.2 Popis Palackého mapy Na mapě jsou typické kompoziční prvky - název mapy, pod kterým jsou tirážní údaje (viz Obr. 6). V pravém horním rohu je měřítko a to číselné a grafické. Grafické měřítko je uvedeno v mílích zeměpisných a v mílích staročeských (viz Obr. 7). V levém dolním rohu je seznam děkanátů, archidiakonátů (viz Obr. 8) a legenda s vysvětlením znaků pro obce a hranice, které rozdělují území na země Koruny České, země České a vymezují území archidiakonátů a děkanátů (viz Obr. 9). Kalousek uvádí 2180 far okolo roku Na mapě je zobrazena zeměpisná síť s počátečním bodem Ferro. Nejsou zde zakreslené komunikace. Vodní toky jsou popsané a jejich velikost je rozlišena tloušťkou linie. Velikost sídel je rozlišena velikostí písma. Výškopis je v mapě zobrazen krajinnými šrafami. Na mapě je vyznačena zeměpisná síť s počátečním bodem Ferro, ten je západně od Greenwiche. [10] Obr. 6 Název mapy s tiráží Obr. 7 Měřítko mapy 16

17 Obr. 8 Rozdělení na děkanáty a archidiakonáty Obr. 9 Legenda k obcím a hranicím 17

18 3.3 Měditisk Jedná se o techniku tisku 2. poloviny 16. století. Kresba se vyhloubila do hladké měděné desky a tím vznikla mědirytina. Je to technika přímého tisku z hloubky, kde se do vyhloubených míst nanesla barva, která se před tiskem z povrchu desky setřela. Při otisku se barva přenáší z vyhloubených částí na navlhčený tiskový papír, na který je vyvíjen velký tlak. Mědirytina nahradila dřevořez a umožňovala tisk velmi jemných čar. Navíc bylo možné tónovat pomocí množství barvy v závislosti na hloubce vyryté čáry. Protože šlo o přímý tisk, obraz se vyrýval stranově převrácený a vyrytí topografické mapy trvalo až tři roky. Tisková forma ale umožňovala opakovaný tisk velkého množství výtisků. V 17. století byly využity nové postupy ke zrychlení přípravy tiskové formy pro kresbu mapy. Rytí bylo nahrazeno leptáním, které se dalo použít jak pro tisk z hloubky, tak z výšky. Pro tisk z hloubky se vyleptal obraz a jeho okolí bylo z leptuvzdorné vrstvy. Při tisku z výšky tomu bylo naopak, leptuvzdorná vrstva se aplikovala v místě samotné kresby. [3] Obr. 10 Tisk z výšky [3] Obr. 11 Tisk z hloubky [3] 18

19 4. KARTOMETRE Mapy jsou obrazem skutečnosti, která je převedena do roviny a to pomocí matematických vztahů, které jsou definované kartografickým zobrazením. Kartometrie se zabývá měřením na mapách, pomůckami pro měření a způsobem výpočetního zpracování naměřených hodnot. Je to v podstatě opačný postup proti vzniku mapy. Naměřené veličiny jsou odhadem údajů platných v realitě na zemském povrchu. Těmito veličinami jsou např. souřadnice, vzdálenosti, plochy, úhly, výšky apod. U starých map je tato záležitost složitá, protože na rozdíl od současných map, které vznikají na základě přesných geodetických nebo fotogrammetrických měření, není známo kartografické zobrazení, rozměr mapy, metoda určení polohy jednotlivých prvků mapy, v podstatě žádné geodetické a polohopisné základy. [4] 4.1 Srážka mapy Pokud jsou známy přesné rozměry mapového rámu originálu mapy, mohou se opravit naměřené souřadnice o zjištěnou srážku mapy. Nevýhodou materiálu, kterým je papír, je to, že podléhá vnějším vlivům prostředí. Během času na papír dlouhodobě působí hlavně vlhkost a teplotní změny. Důsledkem je to, že mapový papír mění své rozměry. Srážka má vliv na měřítko mapy a to je nutné uvážit při posuzování přesnosti mapy. Srážka se určuje v podélném a příčném směru a z nich lze vypočítat plošnou srážku. Je závislá na vlastnostech papíru a má vždy systematický charakter. V případě Palackého mapy vzniká při určení srážky zásadní problém a to, že nejsou známé informace o velikosti mapy. [4] 19

20 5. KARTOMETRICKÁ DIGITALIZACE Postupem času a vývojem techniky se měnily možnosti digitalizace, což je převod kartografické analogové kresby do digitální podoby. Základní rozdělení snímání grafické předlohy je na vektorový a rastrový režim snímání. Vektorová digitalizace se provádí pomocí digitizéru. Snímaná předloha se upevní na pracovní plochu digitizéru a potřebné grafické prvky se podchycují v hardwarovém souřadném systému digitizéru. V této práci je předmětem analýzy rastrový obraz mapy vytvořený skenováním. [4] 5.1 Skenování Skenování je proces, při kterém se rozloží obraz na elementární části určité velikosti, které nabývají určité hodnoty a nazývají se pixely (pixel z angl. picture element). Vzhledem ke konečné velikosti pixelu a danému rozsahu kódovacích hodnot přechází spojitá funkce původního obrazu na diskrétní funkci. Lidské oko vnímá obraz složený z pixelů, jako plynulý obraz, pokud je velikost pixelu dostatečné malá. [4] Obr. 12 Spojitá a diskrétní funkce Je nutné si uvědomit, že skenery nabízející vysoké rozlišení, nemusí vždy znamenat nejlepší kvalitu, pokud toto rozlišení není hardwarové. Jde o softwarové rozlišení, jehož základem je dělení pixelů nebo např. interpolace. Nepřináší žádné nové informace, ale pouze zvyšuje velikost datového souboru. Rozlišením se rozumí hodnota DPI (dot per inch) neboli počet bodů na palec, přičemž palec odpovídá hodnotě 2,54 cm. Po dokončení lze skenovaný obraz uložit do zvoleného grafického formátu. [5] 20

21 6. SOFTWARE MapAnalyst je softwarová aplikace pro analýzu přesnosti starých map. Jeho hlavním cílem je výpočet distorzní mřížky a další typy vizualizací, které ilustrují geometrickou přesnost a zkreslení starých map. Pro výpočet využívá identické body, které jsou identifikovány na staré mapě a zároveň na nové referenční mapě. Výsledkem zpracování je konstrukce distorzní mřížky, vektorů posunutí, izolinie lokálního měřítka a rotace. Vedle těchto vizuálních parametrů jsou vedlejším číselným výstupem globální měřítko mapy, stočení a statistické hodnoty transformací. MapAnalyst je Java aplikace, která se nemusí instalovat a výhodou programu je volná dostupnost s podporou použití na všech hlavních operačních systémech (Mac OS X, Windows a Linux). Předchozí softwary nebyly volně dostupné, zároveň vyžadovali konkrétní operační systém a navíc byly založeny na placených GIS. MapAnalyst nabízí širokou paletu parametrů pro jemné doladění generované grafiky. [13] 6. 1 Prostředí MapAnalyst V okně uživatelského rozhraní je hlavní lišta s nabídkou a s nástroji usnadňujícími ovládání a manipulaci s programem. Vedle těchto nástrojů se zobrazují aktuální souřadnice kurzoru a to podle toho, v jakém okně se pohybuje. Hlavní okno je totiž rozděleno na dvě části. V jedné je zobrazena analyzovaná stará mapa a v druhém je referenční mapa. Pokud byla již provedena analýza, zobrazují se vedle aktuálních souřadnic také informace o měřítku a rotaci aktuální polohy kurzoru. Při použití nástroje pro měření vzdálenosti a úhlu, se tyto hodnoty zobrazí také v této části. Pod obrazovou částí je nastavení jednotlivých parametrů pro vizualizaci analýzy, okno pro práci s identickými body a informace o měřítku a rotaci staré mapy vůči referenční mapě. Počátek souřadnicového systému je vložen do levého dolního rohu rastru. Souřadnicové osy jsou v MapAnalystu orientovány matematicky, tedy +X směřuje na východ a osa + Y směřuje na sever. 21

22 Obr. 13 Uživatelské rozhraní programu MapAnalyst s OpenStreetMap 6.2 Vliv projekce Při analýze se předpokládá, že analyzovaná a referenční mapa jsou ve stejném zobrazení. Pokud nemají stejné zobrazení, vizualizace bude tímto jevem ovlivněna. Protože jsou předmětem zkoumání staré mapy, u kterých není většinou známo, v jakém zobrazení jsou vytvořeny, nezbývá nic jiného než skutečnost stejného zobrazení zanedbat. Předběžná nová verze MapAnalyst umožňuje volbu zobrazení staré mapy, ale v současné době je tato verze stále ve vývoji. Pomocí MapAnalyst 1.4, jsou identické body referenční mapy transformovány do zobrazení staré mapy. Tato transformace se provádí pomocí tzv. inverzní projekce. Převede identické body z předpokládaného zobrazení na zeměpisné souřadnice φ a λ. Následuje projekce, která převádí body do souřadnicového systému staré mapy. Nejnovější verze obsahují OpenStreetMap. Je to automaticky připojená referenční mapa, která je výsledkem projektu tvorby upravitelné mapy světa. Mapy jsou vytvořeny pomocí dat z GPS, leteckého snímkování a jiných metod. OpenStreetMap je vytvořena v Mercatorově zobrazení, což není úplně vhodnou volbou pro analýzy starých map, 22

23 protože tato projekce vykazuje značné plošné zkreslení. Hodnota plošného zkreslení výrazně stoupá v blízkosti pólů, ale také v zeměpisných šířkách blíže k rovníku, není možné toto zkreslení ignorovat. Vliv zkreslení v důsledku použití Mercatorova zobrazení je odstraněn automaticky programem MapAnalyst zpracováním kontrolních identických bodů ještě před výpočtem transformace a zobrazením vizualizací. [13] Mercatorovo zobrazení Mercatorovo zobrazení je konformní válcové zobrazení v normální poloze, použito v roce Jeho výhodou je, že se loxodroma zobrazí jako přímka, to vyplývá ze skutečnosti, že se poledníky zobrazují jako rovnoběžné přímky. Loxodroma je křivka na referenční ploše, která protíná poledníky pod stále stejným azimutem. Tato vlastnost má uplatnění při letecké a námořní navigaci. Směrem od rovníku se zvětšuje odlehlost mezi rovnoběžkami a póly jsou v nekonečnu. Směrem k pólům se zvětšuje délkové zkreslení a tedy zároveň i plošné. [6] Obr. 14 Mercatorovo zobrazení [6] 23

24 6.2.2 Křovákovo zobrazení Křovákovo zobrazení je dvojité konformní kuželové zobrazení v obecné poloze, navrženo Ing. Josefem Křovákem. Bylo navrženo speciálně pro území Československa v roce 1922 jako prozatímní a závazným zobrazením se stalo v roce Dvojité je proto, že je nejprve konformně zobrazen Besselův elipsoid na Gaussovu kouli a ta je zobrazena na kuželovou plochu v obecné poloze. Obecná poloha je volena z důvodu minimalizace délkového zkreslení. Jako základní rovnoběžka byla zvolena Š 0 = [6] Obr. 15 Poloha kužele Křovákova zobrazení [6] Základním poledníkem je osa X a počátek souřadnicové soustavy je ve vrcholu kužele. Souřadnicový systém S-JTSK je zvolen tak, aby celé území ČR leželo v prvním kvadrantu a tedy souřadnice byly kladné. V tomto systému se projevuje meridiánová konvergence, která dosahuje na našem území hodnot od do [6] 24

25 6.3 Velikost importované mapy Při importu mapy je důležitá volba velikosti naskenované rastrové mapy. Velikost nesmí přesáhnout pixelů. V případě, že velikost přesáhne tuto hodnotu, se mapa vůbec nenačte nebo program zpomalí. Sken Palackého mapy měl původně velikost pix a ta byla ve PhotoFilteru změněna na pix. MapAnalyst pracuje s vlastnostmi souboru, ve kterém je uložena mapa. Proto musí být u připojované mapy správná informace o DPI, jinak se měřítko a vektory posunů vypočtou pro jinou velikost mapy. Pro správné nastavení informace o DPI je nutné znát skutečný rozměr mapy a rozměr rastru v pixelech. Potom platí vzorec: DPI = [] [ ] 2,54 DPI dot per inch (počet pixelů na palec) d... velikost rastru s rozměr mapy ve skutečnosti Ověření, že je mapa správně připojena, se provede nástrojem pro měření vzdálenosti a úhlu "Measure Distance and Angle". Importovaná mapa může být v několika formátech JPEG (jpg.), PNG, GIF, BMP, z nichž nejméně vhodný je BMP a doporučovaný je JPEG. [13] 6.4 Umístění rastrové referenční mapy Referenční mapa musí být georeferencována, jinak nebudou číselné výsledky správné. Správné připojení mapy se zajistí tzv. World souborem obsahujícím georeferenci. Je to ASCII textový soubor, který obsahuje informace o přesném umístění a velikosti připojované mapy. World soubor není potřeba tvořit pro starou mapu, zde je využíváno vlastnosti souboru, v kterém je uložena informace o DPI a velikosti rastrového obrázku. [13] 25

26 6.4.1 World soubor World soubor musí mít stejný název jako soubor s obrázkem mapy, ale přípona se liší podle formátu tohoto souboru s mapou. V závorce je vždy uvedena přípona World souboru k příslušnému formátu: jpg (jgw), png (PGW), gif (gfw), bmp (BPW) a tif (TFW). Skládá se z 6 řádků: 1 velikost pixelu ve směru osy X 2 úhel ve směru první rotace (obvykle 0) 3 úhel ve směru druhé rotace (obvykle 0) 4 negativní velikost pixelu ve směru osy Y 5 X-ová souřadnice středu levého horního pixelu 6 Y-ová souřadnice středu levého horního pixelu MapAnalyst vyžaduje stejnou velikost pixelu v obou směrech souřadnicových os. [13] Příklad Word souboru s velikostí pixelu 30 m, se souřadnicemi levého horního pixelu [100000; ]: Obr. 16 Ukázka World souboru 26

27 6.5 Import a export bodů Pro výpočet transformace se musí zvolit identické body v obou mapách a pak se musí sobě odpovídající body vzájemně přiřadit. Aby výpočet proběhl, musí se určit alespoň pět párů identických bodů. Program jinak nahlásí nedostatečný počet identických bodů při volbě tlačítka "Compute". Je to sice minimální počet, ale pro potřeby zjištění přesnosti mapy je nutné volit body rovnoměrně na celém území a v co největším počtu. Při spojení identických bodů se jednotlivé páry pojmenují. Poloha bodů jde upravit nebo úplně vymazat, páry přejmenovat a také vyhledat podle názvu. Lze také provézt import bodů bez připojení mapy. Lze importovat body staré mapy zjištěné například v jiném sofware (Kokeš), body referenční mapy (Infomapa), nebo rovnou spojené body, tedy souřadnice v obou souřadnicových soustavách. V tomto případě není potřeba pro výpočet používat obrazové okno, jedině pro náhled na importované body a kontrolu jejich polohy. Samozřejmě je nutné připojit starou mapu, aby se mohly zobrazit vizualizace výsledků a následně exportovat. Pro import bodů o známých souřadnicích se musí vytvořit ASCII soubor. MapAnalyst nabízí tři různé možnosti pro import a export bodů: 1. Import a export bodů staré mapy 2. Import a export bodů nové mapy 3. Import a export spojených bodů ASCII soubor musí mít určité náležitosti. Pro první dva případy importu se skládá ze třech sloupců, kde v prvním je číslo, popřípadě název, bodů a další dva obsahují souřadnice v pořadí (X, Y) v dané mapě. Pro případ importu spojených bodů se ASCII soubor skládá z pěti sloupců. V prvním jsou opět čísla bodů a následují dva sloupce se souřadnicemi ve staré mapě a další dva sloupce se souřadnicemi v referenční mapě. Souřadnice musí být zadány v metrech. Jednotlivé sloupce v ASCII souboru musí být odděleny čárkou a desetinná místa tečkou. Pokud je použita jako referenční mapa OpenStreetMap, lze zadat zeměpisné souřadnice φ a λ, které se zadávají ve stupních a jsou určeny na elipsoidu WGS 84. V tomto případě se ale musí provézt import bodů staré a nové mapy zvlášť. Lze zadat 27

28 hodnoty souřadnic v pixelech, ale to naopak pouze v případě, že jsou připojeny obě rastrové mapy a není použita jako referenční mapa OpenStreetMap. Může se využít i kombinace obou způsobů vkládání bodů. Když se vkládají body graficky, může se i přitom importovat bod z textového souboru, který bude mít náležitosti uvedené výše a to pomocí nástroje "Points - Place Point from Coordinate List". Ze všech bodů, které jsou spojeny, ať už vložené graficky, importované a následně spojené nebo přímo importované spojené body, se vytvoří seznam. Ten je možné zobrazit "Points - Show List of Linked Points". [13] 6.6 Grafická úprava bodů Symboly vložených bodů se mohou přizpůsobit pomocí "Points - Point Symbol". Zároveň se dají barevně odlišit body spojené a body samostatné "Points - Color of Linked Points" and "Color of Unlinked Points". Obr. 17 Nabídka bodových symbolů Obr. 18 Volba barev bodových symbolů 28