6. Moderní informační technologie a terénní výuka 6.1. Moderní technologie v geoinformatice Jak již bylo zmíněno, k nejmodernějším metodám prezentace GIS dat slouží tzv. 3D vizualizace. Aplikací samotných, které nám tyto možnosti dávají, bychom na trhu našli hned několik. Program GeoShow3D, který byl použit pro zpracování území Integrovaného terénního pracoviště nabízí hned několik možností. Geoinformatika jako vědní disciplína využívá k výrobě a zpracování dat složitých softwarů, které jsou pro laiky pověstnou španělskou vesnicí. Není to ani tak způsobeno jejich cenou, jak by se na první pohled mohlo zdát. Každý z profesionálních programů většinou disponuje volně dostupnou freewarovou verzí, která slouží výhradně k prohlížení vytvořených GIS dat. Tento problém souvisí spíše s tím, že i tyto volně stažitelné prohlížečky mají specifický způsob ovládání při práci s daty a tak se v něm běžní uživatelé počítačů příliš dobře neorientují. 6.2. Program GeoShow3D 6.2.1. Seznámení s GeoShow Problému s přiblížení geoinformatiky veřejnosti chtěla zamezit španělská společnosti GeoVirtual, která vyvinula pro práci v 3D právě program GeoShow3D, který prezentuje GIS data veřejnosti v podobě velice zábavného hraní. Pochopitelně i program GeoShow3D má několik svých modifikací, které slouží v prvé řadě k výrobě a editaci 3D projektů. Další modifikace slouží k prezentování a distribuování dat po internetu tak, aby bylo možné výsledné vizualizace využívat přímo on-line. Třetím produktem je opět volně stažitelná verze, která slouží pouze k prohlížení trojrozměrných projektů a to jak desktopově tak i přímo po internetu, aniž bychom museli ukládat nějaká data do vlastního počítače. V prvé řadě bychom měli pohovořit o uživatelsky velmi přátelském prostředí. Samotné ovládání se podobá spíše počítačové hře v podobě leteckého
simulátoru. K jednoduchému ovládání poslouží pouze myš, nebo kurzor klávesnice. (viz. příloha GeoShow3D_Lite_CZ.pdf). 6.2.2. Technicko-materiální požadavky Řešení a realizace je velice jednoduchá. 3D projekty jsou umístěné buď přímo v počítači a nebo na nějakém serveru, který dále pomocí softwaru GeoShow3D Terrain server distribuuje data vstříc jednotlivým uživatelům. A jaké jsou potřebné parametry domácího počítače, na kterém si můžeme tyto 3D projekty prohlížet? Ačkoliv by se na první pohled mohlo zdát, že budou potřeba nejmodernější výkonné desktopy, opak je pravdou. Minimální požadavky na prohlížení projektů (Windows 98/ME/2000/XP, Pentium III 450 MHz, 128 MB RAM, 3D grafická karta) se můžou v dnešní době gigahertzových procesorů zdát skoro až nemožné. K prohlížení projektů přes internet potom poslouží spojení již od 128 Kb/s, které je základní nabídkou např. kabelových televizí nebo různých ADSL připojení. Největší podíl na kvalitním zobrazování celého projektu má 3D grafická karta. Podle její kvality a možnostech potom aplikace umožní zobrazit až 8 rastrových vrstev najednou. 6.2.3. Vstupní data 6.2.3.1. Digitální model terénu Jako podklad všech 3D projektů slouží digitální terénní model (dále jen DTM), na který se dále pokládají různé grafické (rastrové) vrstvy (viz. obr. 3). Způsobů získávání DTM je popsán v kapitole 5. Metody práce. 6.2.3.2. Rastrové vrsty Máme-li již DTM můžeme přejít k dalšímu kroku, tedy k položení rastrových vrstev. Pro 3D vizualizaci území se většinou používá aktuálních ortofotomap (kolmých leteckých snímků), které spolu s DTM dodávají věrohodný obraz o celém území. DTM je georeferencovaný, což jinými slovy znamená, že v sobě nese souřadnice umístění na zemském povrchu. Stejné souřadnice mají
pochopitelně všechny rastrové vrstvy, které do projektu vkládáme. Proto máme zaručeno, že umístění těchto vrstev bude odpovídat umístění na Zemi. Rastrová vrstva, které je do projektu vložena potom přilne k DTM a vlastně ho na všech místech do detailu kopíruje. Detailnost jednotlivých vrstev záleží na jejich rozlišení. Pro vizualizaci zájmového území byla použita ortofotomapa s rozlišením 0,5 metru/pixel. Co všechno nám program GeoShow3D přinese a co nám v rámci zobrazování vrstev umožňuje? Je-li právě zapnutá jako rastrová vrstva libovolná ortofotomapa, pak by laik mohl mít představu podobnou té, jaké to je, když se letí letadlem. Díky automatické a především manuální navigaci mohou uživatelé sami pohled kamery měnit, čímž se stává užívání a ovládání programu doslova zábavnou hrou. GeoShow3D však nabízí mnohem víc. Dokáže (v závislosti na kvalitě grafické karty) zobrazit až 8 rastrových vrstev najednou, čímž nám poskytuje nepřeberné množství dalších informací o daném území. Přitom záleží jen na nás, kterou z těchto vrstev právě chceme sledovat. Jednoduchým stisknutím tlačítka, můžeme tyto vrstvy libovolně vypínat a zapínat. Je tedy velice snadné využít zobrazení hned několika rastrových vrstev souběžně. Lze tak například kombinovat ortofotomapy s různým rozlišením. Stejně tak lze připojit naskenovanou turistickou mapu, topografickou mapu, či různé mapy tématické. 6.2.3.3. Vektorové vrstvy Pochopitelně vkládáním rastrových vrstev do projektů zdaleka možnosti 3D vizualizací nekončí. Spokojit se pouze s jakousi 3D mapou by v dnešní době určitě nestačilo. Program GeoShow3D proto dokáže využít standardních GIS dat ve formátech ESRI Shapefile, která je možné do projektů vkládat ve formě vektorových vrstev. Může se jednat o vektory ve formě bodů, linií i polygonů, přičemž počet těchto vektorových vrstev už potom není ničím omezen. Takže chceme-li mít například představu o veškeré vodní síti, žádný problém. Vektorová data využijí
jistě i turisté, protože není nic jednoduššího, než si zapnout vrstvu obsahující turistické značky a plánování trasy výletu se změní ve velmi zábavnou hru. 6.2.3.4. 3D objekty Aby byla ale 3D představa naprosto dokonalá, program GeoShow3D nám umožňuje vkládat do projektů libovolné 3D objekty. Pro dosažení reálnější představy o vzhledu krajiny lze do projektů vložit například 3D modely budov, blokové zástavby nebo celého města. Tyto objekty pak mohou být jak ve formě jednoduchých těles, tak i v podobě podobné skutečnosti. Způsob, jakým vznikají 3D objekty vychází opět z kombinace různých způsobů měření. V prvé řadě vyjdeme z geodetických měření, při kterých získáme data o poloze jednotlivých domů. Ke zjištění výšky střech a budov opět využijeme fotogrammetrických metod. Stejně jako u kontroly výškopisu při práci s DTM využijeme oddělení stereoskopického vyhodnocování. Zde již data dostávají 3D podobu a my již získáváme jednoduchý 3D model. K přesnému zachycení detailů lze potom využít pozemního laserscanningu a digitální fotografie. Tímto způsobem lze vyrobit i velice reálný 3D model nejrůznějších staveb. 3D objekty však mohou být vytvářeny i z digitálních podkladů získaných od projektantů. Lze tedy zhotovit i vizualizace plánovaných staveb, které zase slouží k prezentaci plánovaných projektů na veřejnosti. Šikovný grafik potom připojí i stromy, sloupy vysokého napětí, mosty, městské obchvaty a podobě. 6.2.4. Popisky a informační body Nyní se nacházíme ve fázi, kdy si prohlížíme trojrozměrný projekt a volně se pohybujeme nad libovolným územím. K orientaci v celé scenérii nám poslouží nejen směrová růžice udávající informace o poloze S, J, V, Z, ale především spousta dalších pomůcek a nástrojů.
6.2.4.1. Popisky První z řady těchto pomůcek jsou 3D popisky. Do projektů je totiž možné vložit mimo rastrových a vektorových vrstev neomezené množství popisků míst a informačních bodíků ve formě štítků a ikonek. Popisky jsou pro snadnou orientaci a přehlednost vyhledávání seskupovány do kategorií. Podávají nám krátké textové informace o daném bodu. Jako jsou například názvy obcí, hradů, zámků, vodních toků a nádrží a další. Zároveň je možná k popiskům vložit 128 znaků krátkého textu. Můžeme se tedy dozvědět základní údaje konkrétního místa (adresa, kontaktní telefon, aj.). Pochopitelně je možné nastavit obr. vzhled 8 jednotlivých kategorií, takže můžeme měnit barvu, styl písma nebo jestli mají popisky obsahovat rámečky. 6.2.4.2. Informační body Oproti tomu informační body jsou nositelé dalších multimediálních informací a jsou zobrazovány formou malých 3D ikonek přímo v terénu. V praxi to znamená, že pokud klikneme na nějaký informační bod, otevře se nám nové okno, které poskytne o daném místu nespočetné množství dalších informací. Odkazy mohou být například webové stránky, textové nebo pdf dokumenty, fotografie nebo videa a spousta dalších. Stejně jako popisky jsou pro přehlednost, snadnou orientaci a vyhledávání seskupovány do kategorií. Zároveň je také možné vypínat a zapínat zobrazování těchto kategorií. Nemůže se tedy stát, že by byl celý projekt pro veliké množství těchto popisků a informačních bodů nepřehledný. 6.2.4.3. Pohledy a průlety Program GeoShow3D nemusí však sloužit pouze jako skvělý pomocník pro vyhledávání, ale díky předdefinovaným pohledům a průletům může velice snadno sloužit jako velice atraktivní prezentace libovolných lokalit. Uživateli nabízí možnost prohlédnout si zajímavá místa v celém území a to jak pomocí statických pohledů, tak také dokonce pomocí dynamických průletů napříč scenérií. V praxi to vypadá tak, že si pouze zvolíme např. průlet nad historickými
památkami a automatický pilot již vykoná všechnu práci za nás. Poletí s námi od jedné památky k druhé, u zajímavých míst se zastaví a toto místo nám pomocí dalšího okna představí. K předdefinovaným průletům je možné připojit i hudbu nebo dokonce i mluvený komentář. 6.2.5. Uživatelské nástroje a funkce programu GeoShow3D Jak již bylo několikrát zmíněno, program GeoShow3D má velice všestranné využití. K tomu nám dopomáhají i některé další funkce, které program nabízí. Jestliže jsme mluvili o turistice a o plánování výletů jistě využijeme nástroje měření. Díky nim je možné bez problémů zaměřit aktuální polohu konkrétního místa. Stejně tak můžeme měřit vzdálenosti a to jak vzdušnou čarou, tak také profilovou vzdálenost přímo po povrchu. I měření obvodů a ploch (vzdušnou čarou i po povrchu) není pro aplikaci žádný problém (viz. příloha GeoShow3D_Lite_CZ.pdf). Přesnost je vždy taková, jak přesný je DTM. Další nástroj, který nám usnadňuje orientaci v terénu, je přehledová mapka overview. Zapneme-li si tuto funkci, pak se nám v novém okně vyobrazí mapka a kurzor, který nám udává aktuální postavení a orientaci kamery. Pohybujeme-li se, pak kurzor v přehledové mapce mění také svoji polohu a pozici. Stejně tak je možné kliknout na libovolné místo v této mapce a kamera v hlavním okně programu se do tohoto místa přesune. Uživatelé také jistě velmi ocení funkci snapshot vytváření snímků. Kliknutím na ikonu fotoaparátu vpravo dole na liště hlavního okna vytvoříme snímek aktuálního pohledu, který můžeme přímo z aplikace tisknout, ukládat a nebo posílat elektronickou poštou. Posledním zajímavým nástrojem je funkce legendy. Pokud nebudeme rozumět některým vektorovým vrstvám, popiskám či použitým 3D ikonkám, není nic jednoduššího, než si tyto údaje vyčíst z legendy projektu.