Analytické úlohy a prezentace dat GIS (8. díl)
V předchozím díle jsme pojednávali o projektu GIS. Řekli jsme si něco o tom, jaké cíle má projekt sledovat a jak se připravuje databáze projektu.
V tomto díle si řekneme něco o dalších dvou součástech projektu a to o vypracování analytických úloh ze získaných dat a tvorbě konečných výstupů a jejich prezentace.
Analýza dat
V GIS, tak jako i v jiných odvětvích, se občas potýkáme s různou terminologii. V teorii i v praxi nazýváme některé postupy rozdílně. Tyto rozdíly vyplývají jednak z rozdílných překladů, ale i z rozdílného vysvětlování pojmů. Analýza dat je svým způsobem zařazena do kategorie manipulace s daty.
Při jemnějším zkoumání bychom mohli za manipulaci s daty považovat jenom tu část, která se týká úprav atributů, geometrie, topologie, aktualizace, konverze dat, změny měřítka nebo reklasifikace údajů. Pojem analýza dat má trochu jiné výsledky, než samotná manipulace s daty. Očekáváme u ní vždy konkrétní výsledek ze zkoumaných dat. Při manipulaci s daty se nám analytické výsledky mění.
Pokud budeme pojednávat o datech udržovaných v relačních databázích, tak lze za analytické považovat tyto základní operace:
- jednoduché – jsou ty, které probíhají v jedné. Může se zde jednat o výpočty vzdáleností, obvodů a ploch, prostorové a atributové dotazy, sousedské operace,
- složité – jsou ty, kde se využívají data ze dvou a více vrstev nebo objektů, případně s kombinací s jinou externí vrstvou,
- digitální modely terénu – možnost odvodit výšku terénu pro požadované místo nebo objekt,
- analýzy sítí – jako souborů liniových objektů, charakterizovaných směrem, délkou a propojením minimálně dvou bodů,
- statistické analýzy.
Prohledávání databáze
Množství a validita datových atributů nám umožňují provádět analýzy z potřebného pohledu. Prohledáváním databáze získáváme dva možné výsledky. Buď získáváme informace z existujících dat anebo z nich vytváříme nová data pro jiné analytické úlohy. V každém případě má prohledávání databáze tři základní části:
– které údaje chci prohledat,
– jaké podmínky musí splňovat,
– jaký úkon se má s vybranými údaji provést.
Prohledáváním databáze se můžeme ptát – „co se nachází na daném místě?“ Takovému dotazu říkáme prostorový. Atributovým dotazem nazýváme takový, když se ptáme na otázku „které objekty mají danou vlastnost?“ Na oba typy dotazů se lze dívat ještě z pohledu, jestli se jedná o data vektorová nebo rastrová.
U vektorových údajů se dotazy vykonávají z atributových tabulek. U rastrových údajů se identifikuje konkrétní buňka a zjišťují se atributy, které jsou v ní uložené. Obě otázky lze kombinovat a vytvářet tak složitější dotazy. Výsledky jednoduchých nebo i složitějších dotazů zobrazujeme ve finálních mapových sestavách.
Vizualizace
Vizualizace je vidění, nebo-li zraková forma našeho vnímání. Pro každý objekt nebo výsledek analýzy jsou definovány atributy, které ho zobrazují na monitoru nebo v tiskové sestavě. Jde o zobrazení takové, jak ho chceme vidět a ne vždy tak, jak reálně existuje. Je to tak proto, že naše reálné vnímání není schopné rozeznat objekty, které jsou malé nebo vzdálené a současně potřebujeme, aby jsme na ně upozornili, protože jsou předmětem našeho zájmu. Proto používáme označení, které je výraznější než označení ostatních objektů.
Vizualizace v GIS není jenom zobrazení mapových výstupů. Využíváme jí i při zobrazování různých grafů, schémat nebo diagramů. Pokud mluvíme o vizualizaci v GIS, máme na mysli počítačové zpracování alfanumerických dat.
Základní teorii grafického zobrazení dat se zabývá grafická sémiologie, která pozůstává z několika disciplin, jako je:
Syntaktika – sleduje vztahy grafických znaků mezi sebou, znázornění struktury konkrétního jevu
Sémantika – sleduje vztahy znaků k jejich obsahu, znázornění smyslové stránky znaků (obsahu)
Sygmatika – se zabývá vztahy znaků k funkci vyjadřovaného objektů
Pragmatika – zkoumá vztahy uživatelů znaků ke znakovým soustavám, znázornění uživatelské a užitné stránky znaků, má význam pro rychlejší vnímání a trvalejší zapamatování
Počítačová grafika má své zákonitosti a my se je snažíme co nejvíce přiblížit lidskému vnímání a tomu, co považujeme pro danou vizualizaci za podstatné. Pro grafické zobrazení rozeznáváme tři základní grafické elementy – bod, linii a plochu a šest grafických proměnných, které lze libovolně upravovat podle toho, jak chceme sdělit danou informaci. Jedná se o velikost, jas, vzor, barvu, směr a formu.
Barva hraje prim
Nejdůležitější roli mezi proměnnými hraje zcela určitě barva. Z běžné praxe známe několik modelů.
RGB model
RGB model lze skvěle zobrazit jako krychli, kde jednotlivé x,y,z osy odpovídají modrému, červenému a zelenému světlu.
Na úhlopříčce krychle je potom stav, kdy všechna tři světla svítí na maximum, tedy vytvoří bílou (RGB=255,255,255).
Shrneme-li to, RGB model udává sílu původního světla rozloženého na sílu jeho 3 barevných kanálů RGB.
Stejnou barvu lze tedy snadno obnovit, pokud zajistíme 3 světla přesných barev červená, zelená a modrá a jejich sílu zregulujeme podle RGB hodnot (např. 0 nesvítí, 255 svítí naplno).
Jejich vzájemným složením je obnovena původní barva – proto se RGB model nazývá často aditivní model.
Hodí se tedy pro zařízení, které do tmavého podkladu světla přidávají, a tím vytvářejí barvy. Přidají-li se všechna 3 světla naplno, vytvoří se bílá. Taková zařízení jsou zejména televize či monitory.
Model CMYK
Při převodu obrazu z monitoru na papír často obraz ztratí svoji krásu, zejména brilanci barev. Příčinou je právě zcela odlišný způsob tvorby barev na papíře a na monitoru. Azurová je doplňková barva k červené, a proto bude odrážet všechno světlo vyjma červeného.
Podobně purpurová je doplňková k zelené a žlutá k modré. Pomocí CMY barev je tak možné řízeně "ubírat" RGB světlo, a tak docílit barev jaksi opačně – ubíráním z bílé.
A to je princip modelu CMYK, kde čtvrtá černá barva (K-blacK) je přidána jen pro snazší realizaci tmavých barev.
Teoreticky není vůbec nutná, prakticky je ale obtížné vytvořit tak ideální inkousty, aby jejich smícháním vznikla opravdu černá nehledě na ekonomické hledisko.
Barevný model HSB (někdy HSV)
Pro některé situace je výhodný model HSB (HSV). Jeho přínos je v tom, že odpovídá lidskému vnímání barev. Zatímco RGB či CMYK jsou modely založené na míchání barev, HSV model definuje barvy přirozeným způsobem pro člověka a tedy odpovídá na přirozené otázky: Jaká je to barva? Jak je sytá? Jak je světlá či jak je tmavá? Je tedy velmi intuitivní a pro některé případy velmi názorný.
Barevný model HSB používá podobně jako model RGB také 3 veličiny pro popis barvy, dává jim ale jiný význam:
Odstín barvy (Hue, H) popisuje vlastní čistou barvu. Pro popis barvy se používá úhel na barevném kole – tedy rozsah 0-360°.
Dohodou se za úhel 0° považuje červená, 120° odpovídá zelené a 240° modré.
Sytost či saturace barvy (Saturation, S) popisuje, jak moc je barva "čistá" tedy bez přimíchání bílé (šedé).
Čím více má v sobě barva bílé (šedé), tím více totiž její čistota tedy sytost klesá.
Udává se v procentech přičemž sytost 100 % znamená jen čistou barvu, sytost 50 % znamená poloviční příměs bílé (šedé) a sytost 0 % potom znamená jen odstín šedé (od bílé po černou) tedy již zcela bez barvy.
Jas (Brightness, B – někdy též Value, V) popisuje jas barvy v rozsahu 0-100 %.
Vektorová a rastrová grafika
V závěru ještě vzpomeňme rozdíl mezi vektorovou a rastrovou grafikou. Vektorová grafika využívá body a linie jako základní stavební prvky. Protože je popsána matematicky, dosahují její výstupy větší rozlišovací schopnost. Objekty se mohou podle potřeby zvětšovat nebo zmenšovat a pořád budou vypadat tak, jak byly vytvořeny pro výstup. Příkladem klasické vektorové grafiky je použití softwaru CorelDraw nebo Adobe Illustrator.
Naproti tomu rastrová grafika je tvořena jako matice pixelů. Objekt je sice možné nakreslit, ale manipulace s nim je soustředěna spíše na práci s kontrastem, změnou barvy nebo filtrováním, než se změnou jeho velikosti. Představitelem rastrové grafiky je software Corel Photo-Paint nebo Adobe Photoshop.
Pro GIS mají obě grafiky svůj význam. Lze je kombinovat a to většinou tak, že rastrová grafika tvoří podklad a vektorová definuje objekty, které jsou pro naše zkoumání podstatnější.
V GIS je většina výstupů tvořena mapou v tiskové podobě. Forma výstupu může být různá. Od map pracovního významu, kde většinou schématicky znázorňujeme zkoumané jevy, přes mapy obrazového typu, které mají kromě vypovídacích schopností působit i jako estetický doplněk v daném prostředí, až po soubory map vázané do knih – atlasy. Využití je opravdu rozmanité. Žádná oblast života je neopomene.
Proto je potřeba věnovat velký prostor ne jenom tomu jaká data jsou k dispozici, ale i konečnému grafickému zobrazení. To je výsledkem naši cesty.
Obrázky: www.fotografie.cz
Díly seriálu:
Když se řekne GIS… (1. díl)
Hardware a software pro GIS (2. díl)Geografické objekty a jejich modelování (3. díl)
Vektorové a rastrové modely, geometrie a topologie (4.díl)
Databázové systémy pro GIS (5. díl)
GIS – získávání dat, proces aktualizace dat (6. díl)
GIS projekt, budování databáze (7. díl)
Analytické úlohy a prezentace dat GIS (8. díl)
Lidský a ekonomický faktor GIS (9.díl)
Využití GIS v podmínkách městského úřadu (10. díl – shrnutí)
Odpovědět na příspěvek