ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE Hmatové mapy semestrální práce Magda Valková Pavel Dobrovolný Editor: Dana Bartošová V Praze dne 3. 5. 2012 Kartografická polygrafie a reprografie
Úvod Dříve se lidé s úplnou nebo částečnou ztrátou zraku ocitali na okraji společnosti, nebo byli dokonce fyzicky ničeni, přitom o zrak může přijít kdokoliv i v průběhu života. Dalo by se říci, že potenciálně se problém týká nás všech. V dnešní době to mají takto postižení lidé již o něco jednodušší. Pomocí speciálních pomůcek se stávají samostatnějšími a jsou více začleňováni do pracovního běhu společnosti. Následující text se vám bude snažit ukázat problematiku a možnosti výroby tyflomap (hmatových map, nebo tactile map), jedné z pomůcek pro slepé a slabozraké. 1 Tyflografka a tyflokartografie Zrakem lze získat přibližně 60-90 % všech informací. V okamžiku poškození zraku přichází člověk o velkou část informací. Musí se naučit využívat kompenzační činitele, kterými jsou převážně paměť, sluch či hmat. K tomuto slouží nejrůznější tyflomapy, náčrtky a prostorové modely. Tyflografika je tedy věda zabývající se zobrazováním pro potřeby nevidomých a tyflokartografie je potom část oboru kartografie zabývající se tvorbou kartografických děl provedených pro vnímání prostřednictvím hmatu. 1.1 Čitelnost tyflomap Princip kompozice je stejný jako u klasické kartografie, kde se snažíme vyhotovit mapu tak aby zachycovala co možná nejvěrohodněji skutečnost, ale zároveň mapa byla přehledná a snadno čitelná. Musí se však vzít v potaz, že mapa nebude čtena zrakem, nýbrž hmatem. Z tohoto důvodu by měly být veškeré informace v dosahu rozevřených prstů obou rukou. Velikosti prvků map jsou závislé na konečném uživateli, na jeho schopnostech a zkušenostech. Čitelnost ovlivňují velkou měrou i popisy Braillovými písmem, které zabírají více místa než latinka. I když nám daná technologie umožňuje kvalitní barevné provedení, je vhodné používat kontrastních barev bez ohledu na to, jak mapa vypadá na pohled hezky. Osobám s částečnou slepotou pak prvky nesplývají v jednu skvrnu. V dnešní době se česká tyflografická tvorba omezuje především na jednoduché situace v mapách velkého měřítka. Obr. 1: Braillovo písmo 1
1.2 Kompoziční prvky V tyflomapách se používají pouze základní kompoziční prvky: Název: Pravidla pro sestavení, provedení a umístění jsou zcela shodná s tvorbou klasické kartografie. Mapové pole: Vlastní kresba. Legenda: Měla by být umístěna co nejblíže mapovému poli pro rychlé objasnění významu použitých znaků. Velmi často se umisťuje mimo list mapového pole, kde se úsporných z důvodů tiskne namísto fólií jen na speciální papír. Měřítko: Jako grafické měřítko slouží zobrazená čára, která znázorňuje pro uživatele známou vzdálenost, například délku ulice. Jiná měřítka se neuvádějí, protože by nebyla pro uživatele nijak vypovídající. Severka: Pouze nadstavbový kompoziční prvek, který se uvádí jen ve výjimečných případech, především při tvorbě orientačních plánů měst. Ostatní speciální kompoziční prvky se nepoužívají, neboť by jen snižovaly čitelnost mapy. 1.3 Typy tyflomap Jedna z možností rozdělení na 3 typy podle Univerzity Palackého v Olomouci: Klasická reliéfní hmatová mapa s doplněním popisků Braillovým písmem. Inverzní mapa - slouží pro následnou snadnou tvorbu klasických reliéfních hmatových map např. odléváním sádry. Zvuková tyflomapa - reliéfní mapa doplněna zvukovými popisy geografických jevů. Obr. 2: Inverzní mapa 2
2 Technologie výroby tyflomap 2.1 Manuální technologie výroby Kresba na dlaň: Jde o jednu z nejstarších metod netrvalého rázu, používanou dodnes. Výhodu má především v okamžité zpětné vazbě. Nalepování provázků: Pomocí nalepování provázků na klasické geografické mapy a nalepením popisků v Braillově písmu. Metodu využívají především pedagogové při výuce a rodiče při vysvětlování prostorových vztahů. Používá se především v domácích podmínkách, při nedostatku technologie pro jiný způsob výroby. Mapy však nejsou nijak dobře čitelné, působí nekompaktně a uživatel se s nimi musí dlouho seznamovat. Ruční výšivky: Ruční výšivky podlepené kartonem jsou velice pracné a náročné na vyhotovení a poměrně náročné na čtení. Ruční kresba na slepecký papír: Kresba na papír s vysokým obsahem celulózy. Vytváří se pomocí speciálních rádýlek a dlátek. Lze dobře vyjádřit i složitější tvary bez ztráty dobré čitelnosti. Dodnes jde o jednu z nejpoužívanějších metod. 2.2 Strojová technologie výroby Tlačený karton: Princip je založený na tuhnutí vlhkého kartonu na kovové matrici, která musí být vyrobena tak, aby odolala vysokým tlakům při tlačení kartonu. Tradice této technologie je hlavně v Německu, Anglii a Francii. Metoda se používá i pro tvorbu zvláštních pohlednic či přání. Obr. 3: Italský glób pro slepce, sféra je spojena ze dvou kusů plastových výlisků. 3
Tlačený plast: Metoda se provádí prostřednictvím termovakuového tisku. Mezi matricí a folií se vytvoří vakuum a za vyšších teplot se plast vytvaruje podle předlohy. Oproti předchozí metodě je tato technika výhodnější v tom, že matrice nemusí odolávat tak vysokým tlakům a lze dobře zobrazit i Braillovo písmo. Nevýhodu má metoda v tom, že se často vyhotovuje s absencí barev jen na hnědé nebo čiré fólie, což odebírá osobám se zbytky zraku možnost orientace dle barev. V dnešní době je to u nás jedna z nejužívanějších metod. (a) mapa Jižní Ameriky tlačená na barevný plast (b) hmatový model kanton Zug (Švýcarsko) tlačená na bílý plast Obr. 4: Tlačený plast 4
Tlačený plech: Zde musí být opět vyhotovena vysoce kvalitní matrice, která odolá vysokým tlakům při tvarování plechu. Výhoda vysoká odolnost a dlouhá trvanlivost, proto se často umisťuje do venkovního prostoru. Z toho důvodu jsou kladeny vysoké nároky na kvalitu barvy. Nevýhodou můžou být ostré výstupky a hrany. Obr. 5: Plánek místností na veřejných prostorech Tisk na braillských tiskárnách: Jde o bodový tisk, vhodný zejména pro znázornění jednoduchých orientačních plánků, ke znázornění geometrického rozložení místností atp. Obr. 6: Bodový tisk Tepelný tisk: Tiskne se na speciální vzpěnovací papír (swell paper). Výstupem je hmatný obrázek s podkreslenou černou konturou (vhodné pro jedince s částečnou ztrátou zraku a pro učitele při výuce). Alternativou a jednodušší variantou tiskárny je jen termopero. (a) papír na zahřátých místech vystoupne Obr. 7: Tepelný tisk (b) tepelná tiskárna 5
3D tisk: Metoda rozvíjející se až v poslední době. Nová technologie 3D tisku dává nové možnosti při tvorbě map a modelů pro osoby s poškozeným zrakem. Podrobněji bude rozeberána v následující kapitole. 2.3 3D technologie Jak již bylo zmíněno, jde o metodu, která se zavádí až se současným rozvojem nových 3D technologií. Z prostorového počítačového modelu se tiskne mapa ve 3D. I zde se však musíme dívat na to, aby výsledný model byl snadno a dobře čitelný. Kdyby se vytiskl jen klasický DMT, tak by s ním osoba bez zraku nebyla schopna dobře pracovat. Model by se jí jevil jen jako zvlněný povrch. Z toho důvodu je vhodné používat např. hypsometrii, kde se jednotlivé kategorie budou lišit výškou. Výsledkem tak bude jakýsi terasový model. I zde se však musí ohlídat, aby na modelu nebyly velké skokové výstupky, které by bránily komplexnímu čtení informací. I když nám daná technologie umožňuje kvalitní barevné provedení, tak je vhodné používat kontrastních barev bez ohledu na to, jak mapa vypadá na pohled hezky. Tato technologie je z kartografického hlediska nejbližší k tradiční kartografické tvorbě. Obr. 8: Tyflokartogram nezaměstnanosti ČR zhotovený 3D tiskem 2.3.1 3D Tisk Základem je dobře vyhotovený prostorový model vytvořený v nejrůznějších programech. Nejčastěji se model tvoří ve formátech STL (Stereolitography Tessellation Language) nebo VRML (Virtual Reality Modeling Language). Model se musí typologicky zkontrolovat, aby neobsahoval obrácené normály, překrývající se polygony atd. K tomu slouží nejrůznější nástroje jak v tiskárně, tak i v samotných programech. Průběh samotného tisku pomocí práškové metody: nanesení 0,1 mm vrstvy prášku na bázi sádry v místech, kde se nachází kresba, se na prášek nanese pojící vrstva na bázi pryskyřice pak celá vrstva klesne o 0,1 mm níže a opakuje se předchozí proces Celý tisk je časově poměrně náročný a může se pohybovat i v desítkách hodin. Tisk může být jednobarevný, nebo i barevný v barevné hloubce 24bitů. Barevná tiskárna tiskne přes 4 tiskové hlavy s barvami cyan (azurová), magenta (purpurová), yelow (žlutá) a bezbarvá barva. Barva se nanáší dle potřeb spolu s pojivem. Další 6
(a) Rozprostření vrstvy prášku (b) Tisk vrstvy modelu a pokles pracovní plochy o cca 0,1mm Obr. 9: Proces 3D tisku (c) Rozprostření vrstvy prášku možností obarvení modelu je nanesení složitějších rastrových textur na povrch modelu. Po procesu tisku se musí přibližně hodinu nechat zatuhnout pojivo. Až po té je možné výtisk z tiskárny vyjmout. Přebytečný prášek, který na modelu ulpěl, se očistí a vyfouká ve vedlejší komoře tiskárny, opatřené dvěma otvory na ruce. Většina přebytečného prášku, která zůstane v pracovním prostoru tiskárny, se dá znovu využít. Obr. 10: Očištění výtisku od přebytečného prášku Po očištění se výtisk ještě napustí speciálním infiltrátem, který konečně zajistí jeho tvrdost a pevnost. Napouštění lze provádět různými způsoby, od namáčení v lázni až po nátěr štětečkem. 2.3.2 Povrchová úprava map Výsledné vytisklé tyflomapy se mohou posypat různými prášky, aby se docílilo různé drsnosti povrchu, která napomůže v rozlišování jednotlivých jevů. Například v Kanadě posypává výrobce mapy bavlněnými vlákny s dobrými dotykovými vlastnostmi. 2.3.3 Zvukové mapy Jedná se o 3D výtisk doplněný hmatovými tlačítky. Po stisku se přehraje nahraná informace např. doplňující informace ke znázorněnému státu. Výhoda je v tom, že na zvukovou stopu se vejde i několik stránek psaných informací, které jsou dostupné i jedincům bez znalosti Braillova písma. 7
Obr. 11: Ukázka zvukové tyflomapy památek UNESCO v ČR 3 Percepce geoprostoru prostřednictvím tyflomap moderního typu Jedná se o projekt, který probíhal v letech 2008-2010 na Univerzitě Palackého v Olomouci. 3.1 Cíl projektu Cílem řešení projektu je zhodnotit a rozpracovat aspekty interpretace a percepce geoprostorou prostřednictvím prostorových informací na tyflomapách moderního typu z pohledu současného stavu technologie kartografické tvorby v ČR. Snahou řešitelského kolektivu je přiblížit českou produkci tyflomap a tyfloatlasů světové kartografické tvorbě pro nevidomé a slabozraké a zprostředkování možností další tvorby tyflomap pro komunitu zrakově postižených. 3.2 Řešitelé Katedra geoinformatiky, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci prof. RNDr. Vít Voženílek, CSc. doc. RNDr. Jaromír Kaňok, CSc. Mgr. Magdaléna Kozáková Mgr. Zuzana Němcová Mgr. Alena Vondráková Jan Doležal Ústav speciálněpedagogických studií, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci prof. PaeDr. Libuše Ludíková, Csc. Mgr. Dita Finková, Ph.D. 8
Mgr. Veronika Růžičková, Ph.D. Mgr. Vojtech Regec 3.3 Spolupracující organizace DIGIS, spol. s r.o. Ostrava TyfloCentrum Karviná TyfloCentrum Olomouc Střední škola, základní škola a mateřská škola pro zrakově postižené, Brno, Kamenomlýnská 2 Gymnázium pro zrakově postižené a Střední odborná škola pro zrakově postižené Praha, Radlická 591/115, 15800 Praha - Jinonice Základní škola, Opava, Havlíčkova 1 4 Výstupy 4.1 Testování vzorků mapových znaků Výsledky jsou ke stažení na stránkách Katedry speciální pedagogiky Pedagogické fakulty Univerzity Palackého. [7]. 4.2 Vyrobené mapy Všechny uvedené mapy budou v budoucnu dlouhodobě vyráběny. 4.2.1 PROTOTYPY TYFLOMAP NOVÉHO TYPU: Politická mapa (2009) Jedná se o prototyp politické mapy na příkladu Evropy. Je vytištěná technologií 3D tisku, využívá k rozlišení geoprvků metody pozitivního reliéfu, obsahuje i popis braillovým písmem a černotisk pro slabozraké osoby. Orientační plán (2009) příkladu města Olomouce. Jedná se o prototyp orientačního plánu vybrané lokality na Kartogram (2009) krajích ČR. Jedná se o prototyp kartogramu na příkladu nezaměstnanosti v Hypsometrie (2009) Je to tyflomapa vytištěná technologií 3D tisku jako tradiční reliéfní tyflomapa se základnou 5 mm, využívající k rozlišení geoprvků metody pozitivního reliéfu, včetně popisu braillovým písmem a černotisku pro slabozraké osoby. Jedná se o prototyp hypsometrické mapy na příkladu hypsometrie Evropy. 9
4.2.2 PROTOTYPY ZVUKOVÝCH MAP: Politická mapa (2010) Zvuková tyflomapa pro uživatele představuje unikátní kombinaci tyflomapy a multimédií. K jednotlivým prvkům mapy jsou doplněny informace v podobě nahraných zvukových stop. Zvuková politická mapa představuje unikátní systém zvukových spínačů umístěných v rámci jednotlivých oblastí administrativního dělení v 3D mapě. Kartogram (2010) Zvukové spínače jsou umístěné v rámci jednotlivých kvantitaivněcharakteristických ploch v 3D tyflomapě. Hypsometrie (2010) Zde figurují spínače v rámci hypsometrických celků mapy Evropy. Analytická mapa (2010) 3D mapa obsahuje spínače určující jednotlivé objekty, např. na plánu města pro prostorovou orientací nevidomých. Obr. 12: Testování map v praxi Závěr I přesto že jsou čím dále tím větší možnosti jak pomoci postiženým osobám začlenit se do běžné společnosti, tak se v našich podmínkách příliš nevyužívají. Snaha o větší integraci lidí se zrakovým postižením sebou nese i větší potřebu tyflomap, aby tito jedinci mohli být v rámci možností samostatní a naučili se orientovat v prostoru a chápat samotný geoprostor. Nicméně pokrok je, že se využití nových technologií řeší a zkoumá díky probíhajícím výzkumům na Univezitě Palackého v Olomouci. 10
Literatura [1] Voženílek, V., Ludíková, L., Růžičková, V.,Finková, D., Vondráková, A., Kozáková, M., Doležal, J.: Hmatové mapy technologií 3D tisku [2] 3D Tisk: WWW stránky, [online], [cit. 2011-04-06], URL:http://www.digis.cz/3d-tiskarny-vyroba-3d-modelu/ [3] Obr. Tepelný tisk: WWW stránky, [online], [cit. 2011-04-06], URL: http://www.trustystore.cz/ [4] Obr. Tlačený plast: WWW stránky, [online], [cit. 2011-04-06], URL: http://www.terrainmodels.com/tactile.html/ [5] Obr. Italský glób: WWW stránky, [online], [cit. 2011-04-06], URL: http://www.terrainmodels.com/globes.html/ [6] Obr. Braillovo písmo: WWW stránky, [online], [cit. 2011-04-06], URL: http://www.identifont.com/show?9va/ [7] Průzkum k projektu - Tyflomapy/Geoprostor: WWW stránky, [online], [cit. 2012-04-06], URL: http://www.ksp.upol.cz/cz/tyflomapy/ [8] Stránky projektu: WWW stránky, [online], [cit. 2012-04-06], URL: http://www.tactilemaps.upol.cz [9] Stránky projektů podporovaných z veřejných zdrojů: WWW stránky, [online], [cit. 2012-04-23], URL: http://www.isvav.cz 11