Úvod do geografických informačních systémů (GIS)
Jednotlivé činnosti v projektu GIS – vizualizace a tvorba výstupů
Studijní článek: Neinteraktivní vizualizace
Posledním typem základních operací v GIS je vizualizace geografických dat a tvorba výstupu z databáze GIS. Tento proces slouží k převodu dat z digitální formy (databáze GIS) zpět do analogové, člověku čitelné formy (mapy, grafy, tabulky, zprávy).
My se zde soustředíme na technické aspekty této problematiky. Co se týče estetických hledisek (hlavně pro tvorbu map), odkazuji na předmět TKA.
Nejčastějším výstupem jsou mapy. GIS zde slouží jako prostředek digitální kartografie (Computer Aided Cartography - CAC). Jako takový poskytuje obvykle následující nástroje, sloužící k automatizování tvorby mapy:
- Tvorba více tématických map z jedné geografické databáze.
- Tvorba kartogramů, diagramů a grafů vzhledem k poloze, které se týkají.
- Užívaní statistických metod pro zpracování hodnot atributových vlastností grafických objektů a jejich využití při grafické reprezentaci daného objektu.
- Automatické generování legendy.
- Automatické generování měřítka, směrové růžice, rámu, zeměpisné/kilometrové sítě.
- Prostředky pro automatizaci tvorby symbolů a popisu (anotace) spolu s řešením kolizí.
Mezi další typy analogových výstupů patří např. grafy, tabulky, zprávy …
Vlastní vizualizace pak probíhá na dvěma způsoby, v závislosti na použitém hardware.
- Interaktivní vizualizace - monitory.
- Neinteraktivní vizualizace - plottery/tiskárny/osvitové jednotky, … obecně řečeno tisková zařízení.
Poznámka: Na rozdíl od subtraktivního skládání barev na monitoru (model RGB), probíhá tisk pomocí aditivního skládání barev, (model CMYK). více se o této problematice můžete dozvědět v předmětu Kartografická reprodukce a polygrafie (KRP).
Neinteraktivní vizualizace
Začneme neinteraktivní vizualizací - tiskárny zde nebudeme zmiňovat, platí pro ně většina věcí co pro plottery.
Mezi další zařízení patří např. osvitové jednotky ovšem i ty využívají pro komunikaci s PC stejné ovladače (viz. dále), jako plottery a tiskárny.
Plottery
Plottery jsou to zařízení pro tvorbu tiskových výstupů na velké formáty. Jejich velikosti jsou obvykle od A2 - po A0 (na šířku). Velikost výstupů je pak omezena pouze šířkou - mohu snadno tisknout výstupy široké 1 metr a dlouhé relativně neomezeně (záleží na velikosti paměti plotteru, SW a délce papíru).
Podrobněji si tedy uveďme pouze plottery, ostatní tisková zařízení jsou obdobná. Existují dva nejběžnější druhy plotterů - perové a inkoustové.
- Perové (dnes se v GIS již téměř nepoužívají), kde je výstup tvořen pomocí několika per o různých barvách, které jsou pomocí mechanických převodů posouvány. Existují dva typy - statický (papír se neposouvá, pera se posouvají v horizontálním i vertikálním směru), druhý je posuvný (papír se posouvá vertikálně, pera horizontálně). Z principu tisku je jasné, že jsou určeny pouze pro vektorové kresby. Jejich rozlišení se pohybuje kolem desetiny milimetru. Využívají se v CAD.
- Inkoustové, kde je místo per nasazena tisková hlava, ve které probíhá míchání barev a tisk pomocí různých metod (inkjet, bubblejet, … ). Tyto plottery jsou v podstatě velkoformátové tiskárny (pracují na stejném principu jako běžné tiskárny), ale z historických důvodů se jim říká plottery, někdy také umí emulovat perové plottery (pak se tisková hlava chová jako pero). Na rozdíl od perových však umí inkoustové tisknout i rastry. Jejich rozlišení se také uvádí v jednotkách používaných při rastrových tiscích - běžně 360 a 720 dpi.
Způsoby komunikace tiskového zařízení s GIS programem:
- Výrobce tiskového zařízení dodá ovladač přímo pro konkrétní GIS SW (např. drivery v MicroStation) - nevýhody - tyto ovladače nelze použít v jiných aplikacích.
- Výrobce tiskového zařízení dodá ovladač pro operační systém (OS).
GIS potom využívá služby OS pro tisk (např. Kokeš, GeoMedia, Arc GIS, Arc View).
Nevýhody: při multiplatformním provozu (Windows/NT/DOS/Unix) musí být k dispozici ovladače pro všechny OS.
- Výrobce použije některý ze standardů pro popis tiskové stránky a GIS tento popis umí vytvořit - asi nejlepší a často používaný způsob, který umožňuje použít většina GIS.
Nejpoužívanější standardy pro popis stránek velkých formátů:
- HPGL - hewlett-packard graphics language - byl vyvinut speciálně pro perové plottery HP. Slouží k popisu pohybu per po tiskovém prostoru (soubor obsahuje příkazy). Tento typ souboru je určen pouze pro vektorovou grafiku. Výhodou je široká podpora (i ostatními výrobci) - přípona *.hp, *.hpg
- HPGL/2 - rozšíření HPGL o další možnosti (rastry, komprese). Zaveden spolu s rozšířením inkoustových plotterů. Je také velice často podporován.
- PostScript - jazyk vyvinut firmou Adobe pro popis stránky nezávislý na rozlišení výstupního zařízení. Nemusí obsahovat jen kresbu, nýbrž může obsahovat i definice fontů a další. Existují 3 verze - level 1, 2 a 3:
level 1 se už prakticky nepoužívá,
level 2 je nejrozšířenější (existuje veliké množství zařízení používající Postscript level 2),
level 3 je nejlepší, měla by umět zachovávat barevné odstíny na různých zařízeních, nicméně není ještě úplně rozšířen. Formát PS je velice často používán v oblasti desktop publishing (DTP), jelikož z jednoho tiskového souboru je možné tisknout jak na laserových tiskárnách (rozlišení 300dpi), tak i na osvitových jednotkách (rozlišení tisíce dpi).
PostScriptové soubory mají obvykle příponu *.ps.
- Encapsulated (zapouzdřený) PostScript, vychází z PostSriptu, nejedná se již o popis celé stránky, ale pouze jednoho konkrétního obrázku (neobsahuje tedy definice okrajů, zalomení stránek, číslování a další). Soubor EPS je možné vkládat do PS dokumentů a je možné jej importovat do programů určených pro desktop publishing (Quark X Press, Corel a další). Soubory mají příponu *.eps.
- CGM - Computer Graphics Metafile - ANSI standard pro výměnu 2D rastrové a vektorové grafiky. Mnoho programů umí provádět výstupy do CGM (podobně jako do PS, HPGL), a mnoho programů určených pro práci s grafikou umí CGM importovat a použít ho v plné šíři (např Corel Draw, Word a další). Existují i zásuvné moduly (plugins) například do Netscape, které umí CGM zobrazovat na běžné WWW stránce (CGM používají firmy. Intergraph a Bentley ve svých GIS Internetových klientech pod názvem ActiveCGM).
- WMF/EMF - Windows MetaFile/Enhanced MetaFile jsou standardem pro výměnu dat prostředí MS Windows - prakticky každá aplikace pod Windows je umí používat. Nevýhoda je jasná, není možné je používat v heterogenním prostředí. Přípony *.wmf, *.emf.
- VRML - Virtual Reality Modelling Language - standard pro popis 3D grafiky na Internetu. Mnoho produktů používajích 3D zobrazení (AV 3D analyst, Erdas Imagine Virtual GIS) umí exportovat danou 3D scénu do VRML. Tento soubor je pak možné používat v prostředcích pro prohlížení i editaci VRML scén jako jsou CosmoPlayer (plugin do WWW prohlížeče) a další. I zde existuje několik jeho verzí.
Uvedené formáty však nejsou jediné používané, existuje mnoho jiných a specializovaných, zvláště u drahých a přesných zařízení, případně zařízeních s extrémním rozlišením jako jsou osvitové jednotky pro tisk map, tvorba filmu a další. Příkladem může být Gerber, SciTex, ….
Rasterizéry
Co když ale nemám postscriptovou tiskárnu a chci tisknout postscriptové výstupy ?
Pak mohu použít tzv. RIP (Raster Image Processor). Ty zpracovávají ps soubory a převedou je přímo do podoby vhodné pro konkrétní tiskárnu. Některé navíc umí i další "kouzla" jako je tisknout barevné separáty, tisknout větší plochu na několik fyzicky menších stránek.
Příkladem může být ArcPress, GhostScript (freeware!), Interplot, Image Alchemy, Adobe Distiller.