Abstrakt
Tato bakalářská práce se zaměřuje na automatizaci procesu tvorbu map pro orientační běh s důrazem na zpracování volně dostupných datových sad v Česku. Metodika výběru dat a technického řešení vychází z již existujících, podobných prací, které byly vytvořeny pro realizaci projektu MapAnt.... Práce implementuje principy těchto prací na data leteckého laserového skenování a na datové sady dostupné v Česku. Zpracování dat probíhá pomocí skriptu napsaného v jazyce Python. Filtrace datových sad ZABAGED® a OpenStreetMap vychází ze znakového klíče ISOM 2017-2. Na základě filtrace a testování výstupních map pak vznikne ideální kombinace vtupních dat, která umožňuje vykreslení co možná nejlepšího výstupu.
Práce se zaměřuje i na hodnocení datových zdrojů a zohledňuje variabilitu lokalit. Proto je výstupem aplikace s grafickým rozhraním, která umožňuje generování mapy pro vybrané území a úpravu vstupních parametrů pro docílení co možná nejlepšího výstupu. Na základě porovnání vytvořených map pomocí aplikace s referenční mapou, která byla vytvořena tradičním způsobem, byla formulována doporučení týkající se výběru datových sad a jejich vrstev a atributů. Doporučení berou v potaz potřeby map pro orientační běh a rozličnost charakteristických lokalit v Česku a jsou tak obecně aplikovatelné. Mapový výstup je předpřipraven tak, aby bylo možné s ním nadále pracovat v jiných softwarech využívaných při tvorbě map pro orientační běh.
Úvod
Příprava podkladů pro mapy pro orientační běh je nedílnou součástí práce mapaře. V posledních letech je snahou každého mapaře si co nejvíce zjednodušit práci. K tomu dopomáhají jednak veřejné datové sady a možnost jejich využití, ale i nástroje, které dokážou automaticky zpracovat data například z leteckého laserového skenování. Stejně tak je v zájmu závodníka být připraven za samotný závod nejen fyzicky, ale i teoreticky. V místě, které ještě nebylo zmapováno pro orientační běh, je se poptávka po jakékoliv dostupné mapě.
Automaticky generované mapy z volně dostupných dat jsou nejpřirozenější cestou, jak dosáhnout náhledu na prostor mapované oblasti, bez osobní znalosti terénu nebo terénního šetření. Projektů zabývajících se touto problematikou je hned několik. Problémem jsou ale lišící se datové sady v různých zemích světa.
Tato práce aplikuje známé metody ze světových projektů na české prostředí a datové sady v něm dostupné. Zároveň srovnává dostupné datové sady a zaměřuje se na výběr vhodných dat a jejich kombinaci tak, aby bylo možné docílit co nejpřesnějšího a nejpodrobnějšího mapového výstupu, který zároveň odpovídá znakovému klíči ISOM 2017-2. Na základě těchto poznatků pak mohla vzniknout aplikace na jejímž výstupu je nejlepší správnost dosažitelná za použití volně dostupných datových sad.
Postup práce
Vývojové prostředí
Zpracování dat a celý skript je napsán v programovacím jazyce Python, kde se nabízí využití mnoha knihoven pracujících s geografickými daty. Stejně tak se nabízí využití knihovny tkinter pro vytvpřní grafického rozhraní. Předpříprava bodových mračen byla provedena v softwaru CloudCompare. Skript byl zpracován v prostředí Visual Studio Code. Data ZABAGED® byla předpřipravena v QGIS.
Získání vstupních dat
Výšková data (DMR a DMP), byla stažena z geoportálu ČÚZK a jednotlivé dlaždice byly spojeny do oblastí testovacích lokalit v softwaru CloudCompare.
pro stahování dat z OpenStreetMap (OSM) byla zvolena možnost využití knihovny osnmnx s jejíž pomocí jsou automaticky stahovány vybrané objekty z OSM. Databáze ZABAGED® byla stažena opět z geoportálu ČÚZK.
Implementace principů práce z bodovými mračny
Bodová mračna DMR a DMP jsou v aplikaci zpracovávána postupy, které byly popsány již existujícími řešeními. Na základě řešerše tak byly implementovány do aplikace OMapMaker. Některé postupy byly upraveny tak, aby zpracování odpovídalo vlastnostem Českých dat. Rozdílem je například nutnost zpracování zvlášť DMR a DMP.
Dále byl upraven postup generování vrstevnic a to převážně v části vrstevnic doplňkových.
Implementace filtrování dat OSM ZABAGED®
Správné vykreslení znaků dle klíče ISOM 2017-2 závisí na filtraci tagů a atributů datových sad. Dle definic znaků ve znakovém klíči tak byly vyhlédávány odpovídající atributy v databázi ZABAGED®. Podobně tomu bylo u OSM, kde ale bylo možné využít pro inspiraci již stávající převodníky, které používá například software OpenOrienterringMapper, nebo Karttapullatin. Tyto převodníky byly upraveny a uzpůsobeny datům v Česku. Na základě následného testování byly tyto filtrační postupy poupraveny tak, aby byl výstup co nejsprávnější.
Obr.1: vygenerované mapy testovacích lokalit
Výsledky
Automatické generování map je jednou z cest ke zjednodušení práce mapaře a výpomoc při přípravě závodníka a každý posun k ve zlepšení podrobnosti a přesnosti je velmi znát. Díky této práci vnikla aplikace, která implementuje principy automaticky generovaných map a která je přizpůsobena českým datům. Generování map bylo uzpůsobeno na základě testování, které proběhlo nad čtyřmi lokalitami s různě členitým průběhem reliéfu. Na základě rešerše a testování byly také zhodnoceny možnosti a vhodnost využití jednotlivých zkoumaných datových sad.
V Česku je možné z dostupných dat generovat kvalitní mapy pro orientační beh (OB), které jsou srovnatelné s mapami generovanými ve světě. Největší limitací jsou a nejspíše vždy budou podrobné datové sady, díky kterým je i přesto možné dosáhnout kvalitních výsledků, co se týče důležitých prvků mapy. Z práce vyplývá, že pro území Česka je dobré čerpat data pouze ze dvou databází, ZABAGED® a OSM, což je poměrně málo, ale díky tomu je usnadněna práce s filtrací dat. Díky datům ZABAGED® možné, dle potřeby, doplnit nebo nahradit data OSM stejně jako je tomu v případě zemí, kde jsou také využívány místní podrobné databáze pro generování map pro OB. Velkým posunem v dostupných datech je zveřejnění datové sady DMP OK, která díky pravidelné aktualizaci bude zůstávat využitelnou i nadále. Oproti tomu data DMR 5G nejsou v některých lokalitách se složitějším průběhem reliéfu dostačující, protože hustota bodových mračen není tak velká jako například u DMP OK. Co se týče aktuálnosti, jsou ve většině případů dostačující, i z důvodu nepravidelné aktualizace v místech změn.
Samostatně stojící aplikace přináší možnost uživateli bez znalostí GIS vygenerovat mapu pro OB. Stejně tak je tomu u práce mapařů, kde jde, minimálně z důvodu možnosti stahovat data z ČÚZK, o zjednodušení práce. Zatím ale není možné dosáhnout takových výsledků, aby byla mapa vhodná pro použití při závodě.
Aplikace
Aplikace OMapMaker je ve verzi 1.0 ke stažení níže. Soubory aplikace jsou ke stažení v Přílohách. Novější verze jsou dostupné na platformě GitHub.
OMapMaker (v1.0)
Github
Přehled datových zdrojů
Výsledkem práce je také tabulka s tagy a atributy pro jednotlivé znaky. Tabulku je možné filtrovat dle skupin znaků. Celá tabulka i s výsledky testování je dostupná v sekci ke stažení (Přílohy).
| Znak | Název | Doporučený zdroj | OSM | ZABAGED® |
|---|
Ke stažení