UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE. Přírodovědecká fakulta. Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie

Transkript

1 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.

2 UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Přírodovědecká fakulta Katedra apl. geoinformatiky a kartografie Akademický rok vypsání práce: 2012/2013 Jméno a příjmení: Josef Laštovička studijní program: Geografie studijní obor: Geografie a kartografie ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE 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.

3 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: Termín odevzdání bakalářské práce: dle harmonogramu příslušného akademického roku Garant studijního programu/oboru Děkan V Praze dne

4 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 Josef Laštovička

5 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.

6 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.

7 Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních Obsah 1 Úvod Mobilní éra 21. století a posun ve vývoji GIS aplikací Vývoj geoinformačních systémů: Od magnetofonových pásek a sálových počítačů k chytrým mobilním zařízením Mobilní počítačové technologie v oblasti vzdělávání Software a hardware mobilních zařízení Funkce mobilních zařízení využívaných v GIS GPS a jeho obdoby v podobě GLONASS a Galileo Digitální kompas a gyroskop Akcelerometr Architektura mobilních operačních systémů Architektura platformy ios Architektura platformy Android Srovnání uživatelského rozhraní Androidu a ios GIS software pro mobilní zařízení Metodika Testovaná zařízení Samsung Galaxy Pocket GoClever Tab R Apple iphone 3GS Apple ipad Mini Výběr aplikací a způsob hodnocení softwaru pro chytrá zařízení Výsledky hodnocení software pro ios a Android GIS Mapy a polohové systémy, digitální kompasy, určování nadmořské výšky Meteorologie

8 Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních 10.4 Zkoumání vesmírných těles Testování aplikací na základních a středních školách Metodika tvorby pracovních listů Testování žáků základní školy a nižšího stupně víceletého gymnázia Testování třetích ročníků čtyřletého gymnázia Výsledky dotazníků náhodného vzorku populace Obecné shrnutí výsledků hodnocení technologií nástrojů soudobých mobilních GIS Závěr Seznam použité literatury Seznam příloh

9 Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních Použité zkratky CAD CGIS DBMS EDGE HD HSDPA GIS GLONASS GPS GPRS GSM IrDA LTE NFC SDHC SIM Computer Aided Design, 2D a 3D počítačové projektování a rýsování Canada Geographical Information Systém, první geoinformační systém vyvinutý v 60. letech 20. století v Kanadě DataBase Management Systém, systém obsahující soubor programů, které spravují data v databázi Enhanced Data rates for GSM Evolution, druh 2G mobilní sítě, svojí rychlostí vývojově navazuje na GPRS (někdy téţ označováno jako 2.75G) High Definition, vysoké rozlišení displeje (s 1080 nebo 720 body v řádku) High Speed Downlink Packet Access, druh 3G mobilní sítě (někdy téţ označováno jako 3.5G) Geografické informační systémy Globalnaja navigacionnaja sputnikovaja sistěma, druh lokalizačního systému na Zemi Global Position Systém, druh lokalizačního systému na Zemi General Packet Radio Service, druh 2G mobilní sítě s moţností připojení na internet a přenosem dat (někdy téţ označováno jako 2.5G) 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 Infrared Data Association, druh bezdrátové datové komunikace dvou zařízení s touto technologií, hojně uţívané v minulém desetiletí Long Term Evolution, druh 4G mobilní sítě s velmi vysokou přenosovou rychlostí (někdy téţ označováno jako Pre-4G) Near Field Communication, druh bezdrátové komunikace na krátkou vzdálenost Secure Digital High Capacity, druh paměťové karty Subscriber Identity Module, identifikační karta uţivatele mobilní sítě 9

10 Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních Seznam použitých obrázků Obr. 1 Technologie smartphone Obr. 2 Změny ve využívání počítačové techniky Obr. 3 Schematický obrázek fungování GPS Obr. 4 Architektura platformy ios Obr. 5 Architektura platformy Android Obr. 6 Uživatelské rozhraní Android 4 na tabletu od firmy ASUS Obr. 7 Uživatelské rozhraní platformy ios 6 na iphone 5 a ipad Obr. 8 Samsung GalaxyPocket Obr. 9 GoClever TAB R Obr. 10 iphone 3GS Obr. 11 ipad Mini Obr. 12 Aplikace ArcGIS na ios Obr. 13 Ukázka lokalizačních služeb Apple Maps a Kompas na ios Obr. 14 Aplikace Meteor na systému Android Obr. 15 Aplikace Sky Map na systému Android Seznam použitých tabulek Tab. 1 Testovaná zařízení Tab. 2 Geoinformační aplikace pro Android a ios Tab. 3 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů na ios a Android Tab. 4 Srovnání hodnocení GIS aplikací na Android a ios

11 Josef Laštovička: Technologie geoinformačních systémů v mobilních zařízeních Seznam použitých grafů Graf 1 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů na jednotlivých zařízeních Graf 2 Srovnání úspěšnosti zpracování úkolů v rámci obou zkoumaných škol Graf 3 Vlastnictví mobilních zařízení u žáků 8. a 9. tříd Graf 4 Náročnost práce pro žáky ZŠ Bohdalov a Gymnázia Žďár nad Sázavou Graf 5 Předchozí znalost žáků ZŠ Bohdalov a Gymnázia Žďár nad Sázavou v probírané látce Graf 6 Vlastnictví mobilních zařízení testované třídy třetího ročníku Graf 7 Předchozí znalost studentů třetích ročníků v probíraném tématu Graf 8 Vlastnictví mobilních zařízení u náhodného vzorku populace

12 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

13 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

14 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

15 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

16 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

17 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 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

18 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

19 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

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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 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 km nad Zemí a je jich 24, tedy v daný okamţik jich lze spatřit najednou 24