ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE Google Earth a tvorba uživatelských map semestrální práce Radim Kostka Tomáš Grešš editor: Vladimír Atanasov, Ondřej Boháč V Praze dne 1. 5. 2012 Kartografická polygrafie a reprografie
Úvod V posledních letech jsme svědky velkého rozvoje aplikací a webových prohlížečů, které pomocí internetu zobrazují informace o Zemi. Mezi nejzajímavější aplikace, které jsou dostupné na trhu patří bezesporu Google Earth a webová služba Google Maps. Tyto aplikace poskytují informace o kterékoliv vybrané lokalitě na Zemi. Spolu s údaji o terénu a prostředí máme také možnost získat podrobnější údaje, vztahující se k danému objektu nebo předmětu na digitální mapě, případně snímku. Jelikož není v silách žádné organizace podat velmi detailní obraz každého koutu naší Země, je v Google Maps služba, která může pomoci vytvářet informační zdroje o nezpracované oblasti. Každý z nás si může zmapovat svoji oblíbenou část planety a upozornit na ni všechny ostatní v aplikaci Google Earth a službě Google Maps. 1 Google Earth Google Earth je program virtuálního glóbu, vytvořený firmou Keyhole, Inc., který se původně jmenoval Earth Viewer. V roce 2004 byl zakoupen firmou Google, která ho neustále vyvíjí dál. Pro zobrazení povrchu Země využívá informace ze satelitních snímků, leteckých snímků a vlastního GIS informačního systému. Informace z daného GIS systému jsou k dispozici zdarma pro každého. Pro lepší využití informací z GIS systému, je možné k němu přistupovat i s pomocí internetových prohlížečů jako Mozilla Firefox, Opera, Google Chrome nebo Microsoft Internet Explorer. Pro tyto prohlížeče je dostupný plugin (zásuvný modul), který dává uživatelům obrovské možnosti pro využití Google Earth k výzkumu nebo osobnímu použití. Prostřednictvím tohoto modulu můžou data využívat také všechny webové aplikace a mapové prohlížeče. Google Earth zobrazuje satelitní a letecké snímky v různých rozlišeních umožňující uživatelům vidět povrch Země z ptačí perspektivy. Některé oblasti máme v současné době k dispozici v rozlišení až 0.1 m. Google Earth mimo satelitních obrázků, využívá jako informační zdroj DEM (Digital Elevation Model) ze SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) systému americké organizace NASA, což umožňuje zobrazovat uživateli trojrozměrný model povrchu Země. Mnozí uživatelé do daného systému přidávají vlastní informace a data, získaná z různých zdrojů. Tímto se báze dat rozšiřuje a zdokonaluje. Tyto informace se vkládají pomocí jazyka KLM (Keyhole Markup Language). Za pomoci tohoto jazyka může Google Earth zobrazovat budovy, tvary a jiné konstrukce ve 3D. Nové objekty je možno vytvářet ve volně dostupné aplikaci Google SketchUp. Tento software je možno použít pro tvorbu, úpravu a sdílení 3D modelů. Nově lze v aplikaci Google Earth též shlédnout také povrch planety Mars, zemského Měsíce, a nebo zkoumat souhvězdí hvězdné oblohy z pohodlí domova. 2 Google Maps Google Maps jsou službou, která poskytuje technologii k zobrazení map na webových stránkách, což je jednou z nových možností zobrazení digitálních map. Mapy donedávna poskytované byly většinou statické, nespojovali informace s mapovým podkladem. Až společnost Google spojila vyhledávání novou a intuitivnější formou. Mapa je ovládána pomocí myši nebo klávesnice, výsledky vyhledávání se zobrazují přímo na mapě. To, co si vyhledáme, najdeme přímo v mapě, spolu se souvisejícími odkazy. Tyto mapy poskytují standardně tři pohledy mapový, satelitní a pohled na satelitní snímky přes aplikaci Go- 1
ogle Earth, který umožňuje pozorovat terén ve 3D. Velice pěkný je satelitní pohled, kde Google poskytuje pohled na známá místa z ptačí perspektivy a často se na těchto obrázcích zobrazí věci, které mají zůstat skryté. Na rozdíl od ostatních služeb, které používají satelitní snímky z minulosti, je možné zobrazit navigační instrukce i na kombinovaných mapách, díky tomu, že jsou přesně spojené. Snímky s vysokým rozlišením pocházejí z komerčního satelitu QuickBird od společnosti DigitalGlobe, který byl vyvinutý v roce 2001 a pracuje s maximálním rozlišením 60 cm na pixel. Jednotlivé snímky scény pokrývají plochu asi 16,5 x 16,5 km, přičemž při jednom snímání je možno spojit až 10 scén v souvislém pásu 165 x 16,5 km. Vzhledem k poměrně úzkému záběru, je zřejmé, že v rámci životnosti satelitu se podaří ve velkém rozlišení nasnímat jen malou část zemského povrchu. Další pozoruhodnou funkcí je Street View. Tato funkce umožňuje procházet se ulicemi vybraných významných měst. Obr. 1: Google Earth Obr. 2: Google Maps Sadu zajímavých funkcí skrývá aplikace Laboratoř Map. Mezi nejzajímavější patří: Nástroj na měření vzdáleností - změří libovolnou vzdálenost. Ukazatel zeměpisných souřadnic - umístí do bodu malý ukazatel souřadnic. Inteligentní lupa - umožní přiblížení jen na dostupné snímky. Nejnovější funkcí je možnost sledovat povrch přes rozhraní MapsGL. Toto rozhraní podporuje zobrazení budov ve 3D, pozorování leteckých snímků pod úhlem 45 stupňů 2
a možnost rychlého přepnutí do módu Street View, bez nutnosti instalace pluginu. MapsGL je beta technologií Google Maps, která používá rozhraní WebGL a platí pro ni určité systémové požadavky (verze prohlížeče, operační systém, grafická karta atd.). Obr. 3: MapsGL 2.1 Google Maps a tvorba uživatelských map Společnost Google doplnila službu Google Maps o možnost vytvořit si vlastní uživatelskou mapu pod názvem Moje místa (My Maps) a možnost jejího následného zveřejnění. Všechno je samozřejmě zdarma, s podmínkou založeného účtu u Googlu. Uživatelské mapy umožňují vytvářet a sdílet mapy doplněné o různé poznámky s celým světem. Pokud například vaše město nebo vesnice nejsou podrobně označené od Googlu, můžete případnému uživateli napomoct k nalezení potřebných informací. Mnoho velkých měst je na mapě už rozkresleno, mnohé další údaje se dokreslují a možnost přidání dalších podrobností je vítána. Zajímavá je např. možnost zakreslit místo schůzky a rozeslat ho svým přátelům. Dále je možné si svá oblíbená místa na Zemi označit hvězdičkou pro následné snadné a rychlé vyhledání. A nebo je možné libovolná místa ohodnotit a naopak podle hodnocení ostatních si najít nová oblíbená místa. Zde je stručný návod, jak si rychle a jednoduše vlastní mapku vytvořit: 1. Po přihlášení zadáme v horní levé části okna Moje místa a dále Vytvořit novou mapu. 2. Dále je potřeba vyplnit nadpis a popis mapy a určit zda bude mapa veřejná (sdíleno se všemi) nebo neveřejná (sdíleno pouze s vybranými uživateli). 3. V této fázi můžeme pomocí ovládacích prvků pro vektorizaci vytvořit novou mapu. Základní kresebné funkce jsou: Značka místa - umožňuje nazvat a popsat zájmové místo. Nakreslit čáru - umožňuje nakreslit libovolnou linii, nazvat a popsat ji. Nakreslit trasu podél cest - umožňuje nakreslit libovolnou trasu vedoucí po silnici, nazvat a popsat ji. Nakreslit tvar - umožňuje nakreslit libovolný polygon, nazvat a popsat ho. 4. Po dokončení tvorby mapu uložíme. 5. Nyní si můžeme prohlédnout naši mapu na webu, popř. ji ohodnotit. 3
3 Skriptovací jazyk KML Obr. 4: Ukázka tvorby uživatelských map Jazyk KML (Keyhole Markup Language), je gramatikou jazyka XML a souborovým formátem pro modelování a ukládání geografických funkcí, jako jsou body, čáry, obrázky, mnohoúhelníky a modely, které budou zobrazeny v aplikaci Google Earth, ve službě Google Maps a v dalších aplikacích. Pomocí jazyka KML je možné sdílet místa a informace s dalšími uživateli těchto aplikací. V Galerii KML a na webu komunity aplikace Google Earth je možné najít ukázkové soubory KML, které popisují zajímavé objekty a místa. Aplikace Google Earth zpracovává soubory KML podobným způsobem, jakým webové prohlížeče zpracovávají soubory HTML a XML. Tento skriptovací jazyk má podobně jako jazyk HTML strukturu založenou na značkách s názvy a atributech, které definují konkrétní zobrazení. Aplikace Google Earth se tedy chová jako prohlížeč souborů KML. Aplikace Google Earth dokáže také pracovat se souborem KMZ, ten je komprimovanou verzí souboru KML. Referenčním polohovým systémem formátu KML je systém WGS84. Referenčním výškovým systémem formátu je systém EGM96. Jednotlivé vrstvy jazyka KML jsou zabudované do programu Google Earth, ale též je možné si vytvořit vlastní soubor KML, který bude obsahovat libovolné informace. Je možné se podělit o tento soubor s ostatními, a to poskytnutím přístupu ke stažení souboru a možnosti otevření v aplikaci Google Earth. Společnost Google vytvořila tuto vrstvu, aby vytvořila nejkomplexněji propojený atlas geografických informací na internetu, pro vyhledávání knih do programu Google Earth, kde uživatelé budou moci najít knihy odpovídající svým obsahem patřičné geografické oblasti, prostřednictvím pouhých pár kliknutí myši. 3.1 KML - co všechno obsahuje Bod - geografická pozice, definovaná zeměpisnou délkou, šířkou a v ideálním případě i výškou. Pokud Placemark obsahuje bod, tak bod sám o sobě určuje pozici samotného Placemarku, resp. jeho jména a grafického zobrazení ikony. LineString - zahrnuje spojenou skupinu čárových segmentů - úseků. Když je Line- 4
String typu Extruded, znamená to, že je jeho poloha promítnuta k povrchu Země a vytváří polygon. LinearRing - představuje uzavřenou čáru bez výplně, čili vnější okraj polygonu. V ideálním případě může být LinearRing použitý jako vnější okraj polygonu sloužící pro vytvoření děr v polygonu. Polygon je tvořen vnějším okrajem a žádnými nebo vícerými vnějšími hranami. Tyto okraje jsou definované LinearRing-y. Když je polygon typu extruded, jeho hranice jsou promítnuté na povrch, přičemž každý bod je promítnut individuálně. MultiGeometry - je kontejnerem pro jeden nebo více jednoduchých geometrických objektů (Point, LineString) tohoto stejného objektu. KML kromě samotných placemarků může obsahovat sít ový link (NetworkLink), kontejnery (Container) a překrytí (Overlay). NetworkLink - je referencí na další KML nebo KMZ soubor, který je umístěný na lokálním nebo vzdáleném počítači připojeném na síti internetu nebo intranetu. Overlay - je abstraktním elementem KML souboru, který nemůže být přímo použitý v KML souboru. Je základním nositelem pro rastrové vrstvy, které můžou být vykreslovány přímo na zobrazený povrch Země nebo do roviny obrazovky. Obrázkové Overlays můžou být konfigurované způsobem, který zaručuje opětovné překreslování v závislosti na čase či změně zobrazení. Overalys zabezpečují zobrazování ScreenOverlay a GroundOverlay. Element ScreenOverlay zobrazuje vrstvu skládající se z rastrového obrázku, který je propozičně fixovaný na obrazovku. Používá se na zobrazovaní kompasů, log apod. GroundOverlay - zobrazuje vrstvu skládající se z rastrového obrázku, který je překreslovaný na zemský povrch, přičemž poloha daného rastru je definována zeměpisnými souřadnicemi, šířkou severního a jižního ohraničení obrázku a délkou východního a západního ohraničení obrázku. Kontejner - je abstraktním elementem KML souboru podobně jako Overlay, který nemůže být přímo použitý v KML souboru. Kontejner musí obsahovat jeden nebo více elementů typu Folder nebo Document a dovoluje vytvoření vložených hierarchií. Složka Folder slouží ke shlukovaní jiných objektů, jako jsou například další Folders, Placemarks, NetworkLinks nebo Overlays. Složka je viditelná, když jsou i její nadřazené objekty viditelné. Dokument - je kontejner pro styly a všechny prvky KML souboru. 3.2 Příklad využití KML souborů pro cestování a jiné Samotný Google Earth, jakkoliv je výborným geografickým nástrojem, neposkytuje sám o sobě vhodné informace pro cestovatele a nejen pro ně. Toto dohání formát KML. Za pomoci značkovacího jazyka KML jsou vytvořeny mnohé vrstvy, které se dají dodatečně do aplikace stáhnout. Tyto vrstvy rozšiřují možnosti Google Earth a zobrazují např. světovou sít ubytovacích a rekreačních zařízení, uživatelské fotografie míst na mapě, světové počasí a podobně. Tyto vrstvy umožňují provádět různé ryze praktické úlohy jako např. vyhledat vhodné místo na dovolenou nebo jen tak si prohlížet naši modrou planetu. 5
Panoramio Toto je jedna z nejuz itec ne js ı ch vrstev pro cestovatele. Tato vrstva umoz n uje tr i za kladnı funkce: Neomezene a bezplatne ukla da nı fotografiı Zkouma nı sve ta skrz optiku jiny ch uz ivatelu Diskuze s dals ı mi uz ivateli Po jejı aktivaci se vz dy pr i pr iblı z enı do urc ite oblasti krajiny zobrazı miniatury fotek. Kliknutı m na miniaturu snı mku se otevr e jejı ve ts ı verze spolu s popisem, ktery k nı pr idal autor fotografie. Fotografie mu z ou pr ida vat lide z cele ho sve ta. Registrace se skla da z u c tu u Googlu, jme na a hesla a okamz ite probe hne odeslanı na stra nku, kde uz ivatel mu z e Uploadovat svoje fotografie. Po zada nı me sta nebo mı sta Google sa m snı mek zar adı na tuto pozici. Maxima lnı velikost fotografie je 25 MB resp. 50 Mpx. Obr. 5: Panoramio 1 Obr. 6: Panoramio 2 Mountain Tour Obsahuje tu ry po zna my ch i nezna my ch hora ch sve ta. Obr. 7: Mountain Tour 1 Obr. 8: Mountain Tour 2 Parky a rekreac nı oblasti - Zajis t uje prohlı dku pr ı rodnı ch kra s pr edevs ı m Severnı Ameriky. Aktivacı te to pr ı davne mapove vrstvy se na mape Ameriky zobrazı lokality na rodnı ch parku USA. Po kliknutı na ne ktery z nich je moz ne si pr ec ı st za kladnı informace o parku, popr. prohle dnout si obra zky parku. 6
Obr. 9: Parky a rekreac nı oblasti 1 Obr. 10: Parky a rekreac nı oblasti 2 Real-Time Earthquakes Tato vrstva takte z poskytuje zajı mave a velmi aktua lnı informace. Ukazuje mı sta na sve tove mape v podobe barevny ch bodu, kde dos lo k zeme tr esenı. Jsou rozde lena podle magnitudy a c asu, kdy se staly. Podle c asu jsou zeme tr esenı rozde leny na mlads ı jedne hodiny, mlads ı jednoho dne a jednoho ty dne. Obr. 11: Real-Time Earthquakes 1 Obr. 12: Real-Time Earthquakes 2 Wikipedie - Tato vrstva mapy pr ir azuje c la nky Wikipedie ke specificky m mı stu m na mape Google Earth. Po kliknutı na znac ky oznac ujı cı tyto lokality dojde k pr esme rova nı na pr ı slus ne stra nky Wikipedie. Obr. 13: Wikipedie 1 Obr. 14: Wikipedie 2 7
Počasí - Přehled o aktuálním počasí na celém světě. Zobrazuje informace o stavu oblačnosti a teplotě. Též zobrazuje aktuální radarová data, předpověd na nejbližší dny a údaje z oceánských meteorologických bójí. Obr. 15: Počasí 1 Obr. 16: Počasí 2 Závěr Informační údaje o možnosti tvorby uživatelských map a jejich následného zveřejnění byly v této semestrální práci jenom nastíněny. Není ani účelem, aby podaly detailnější informace o službách, které v dnešní době poskytuje Google. Jelikož vývoj v této oblasti postupuje nesmírně rychle, je více než jisté, že v blízké budoucnosti bude funkce tvorby uživatelských map dále rozšířena a inovována. Práci na své uživatelské mapě si může vyzkoušet každý sám z důvodu snadného a rychlého ovládání. Za malé úsilí mu může být odměnou to, že svým originálním přístupem přispěl k detailnějšímu zobrazení světa. Literatura [1] Google Earth. [online]. 2012 [cit. 2012-04-29]. Dostupný z WWW: <http://www. google.com/intl/cs/earth/index.html>. [2] Google Maps. [online]. 2012 [cit. 2012-04-29]. Dostupný z WWW: <http://maps. google.cz/>. [3] Galerie Google Earth. [online]. 2012 [cit. 2012-04-29]. Dostupný z WWW: <http://www.google.com/gadgets/directory?pid=earth&synd=earth&cat= featured&hl=cs&gl=cz>. [4] KAaS LF TUKE KOŠICE. [online]. 2009 [cit. 2009-05-21]. Dostupný z WWW: <http: //www.simulacie.leteckafakulta.sk/?q=node/5>. [5] Google Earth. SADOVSKÝ, P., Inet sk s.r.o. [online]. c2001-2009 [cit. 2009-05-21]. Dostupný z WWW: <http://www.inet.sk/clanok/3618/ google-earth-dalsie-informacie-pre-cestovatelov>. ISSN 1336-1899. [6] Thailon. [online]. 2005-2009 [cit. 2009-05-21]. Dostupný z WWW: <http://www. misovic.net/2007/10/27/kml-co-je-to-kml-a-co-obsahuje/>. 8