Od sběru po analýzy dat

Tři příklady práce s prostorovými daty

• Geografie patří mezi nejstarší vědy. Geografové sbírali informace o vzdálených zemích osobně nebo zprostředkovaně z vyprávění obchodníků a poutníků. Podívejme se například na mapu Edharda Etzlauba vydanou r. 1500 (obr. 3). Nazval ji německy Rom Weg, vydal ji pravděpodobně jako vůbec první mapu na světě tiskem a odkázal ji poutníkům putujícím do Říma.¹⁾ Mapa zobrazuje mnoho prostorových informací: více než 800 evropských měst, pohoří a významné cesty s odměřením vzdálenosti. Středověcí cestovatelé si všimli zvláštnosti české kotliny – věnce zalesněných hraničních hor, které ji na starých mapách zcela obklopují. Geografie doby Edharda Etzlauba byla disciplínoupopisnou – shromažďovala informace pro popis blízkých i dalekých zemí.
• V 18. století začali geografové tvořit tematické mapy. A tím se provždy změnil způsob prezentace i chápání geografických informací. John Snow byl londýnský lékař, dnes bychom řekli epidemiolog, který se rozhodl zjistit příčinu epidemie cholery, jež vypukla v londýnské čtvrti Soho r. 1854. O rok později vydal v publikaci On the Mode of Communication of Cholera dvě mapy.²⁾ Nezobrazují pouze prostorová data (veřejné zdroje pitné vody a známé výskyty případů onemocnění cholerou), ale hledají prostorové souvislosti (obr. 5).
• V letech 2003 a 2004 naměřil Český hydrometeorologický ústav na svých stanicích automatizovaného imisního monitoringu údaje o intenzitě slunečního záření. Tato data byla zajímavá pro studenta Technické univerzity, který se ve své diplomové práci zabýval stanovením vhodného geografického prostoru na území ČR pro umístění slunečních elektráren. V jedné fázi své práce se rozhodl předpovědět metodami geografických informačních systémů hodnotu globálního slunečního záření na celém území ČR. Využil k tomu nástroj pro interpolaci naměřených bodových hodnot a získal, byť s určitými nepřesnostmi, mapu hodnot sledovaného jevu v ČR. Pro svou práci použil prostorové analytické nástroje GIS.

Co mají Etzlaubova cestovní mapa, mapa výskytu cholery v Londýně a mapa globálního slunečního záření na území ČR společného? Jsou to geografická data. Ta byla zprvu „jen“ sbírána a zobrazována, u mapy Johna Snowa však již interpretována v prostorové souvislosti a na poslední ukázce analyzována metodami geografických informačních systémů (GIS).

Co dělá geograf?

Marcus Abler³⁾ odpovídá jmenováním pětice činností: pozoruje, analyzuje, modeluje, vizualizuje a komunikuje. Společným objektem zájmu geografů jsou prostorové geografické jevy, jejich rozmístění, kvantita, kvalita a vzájemné vztahy. Geografické informační systémy pomáhají především se sběrem a ukládáním dat, jejich analyzováním, modelováním geografických jevů a zobrazením výsledných informací v mapách i pomocí multimediálních výstupů (trojrozměrných modelů reliéfu, animovaných map, přeletů nad reliéfem ad.).

Geografové využívají mnoho analytických nástrojů GIS. Vycházejí přitom ze základní podstaty GIS, tedy zkoumání prostorového rozložení geografických jevů spojených s body, liniemi nebo polygony a uložených ve struktuře vrstev. Zajímají je topologické vlastnosti prvků jednotlivých vrstev (například zda se polygony představující hranice výskytu nebezpečné látky překrývají, navzájem dotýkají či nedotýkají), dále vzájemné překryvy (například místa, kde dochází ke střetu mezi biokoridorem a dobývacím prostorem). Prostorové analýzy v GIS mění surová geografická data v použitelné prostorové informace.

Každá z disciplín geografie si najde v repertoáru nástrojů analýz a modelování v prostředí GIS ty své. Geomorfolog použije analýzy povrchů pro stanovení sklonitosti reliéfu a jeho orientace ke světovým stranám. Hydrolog může nad trojrozměrným digitálním modelem terénu stanovovat hranice jednotlivých povodí a modelovat chování povodňové vlny v zátopovém území. Dopravní geografové využívají síťové analýzy k výpočtu dojížďkové vzdálenosti. Humánní geografové⁴⁾ tvoří v GIS modely migrací, umístění služeb ad.

Je nedůvěra v GIS oprávněná?

Zdálo by se, že využívání GIS má jen výhody. Alespoň v začátcích tomu tak ale zdaleka nebylo. V osmdesátých letech minulého století začaly tyto technologie poskytovat geografům vítané nástroje pro zpracování velkých souborů dat. Výhodou byla rovněž možnost sdílet geografická data snadno, rychle a efektivně. U mnohých geografů (zvláště zaměřených na humánní geografii) ale ještě mnoho dalších let přetrvávala nedůvěra. Poukazovali na to, že způsob, jímž GIS představují zemský povrch a lidskou společnost, zdůrazňuje jen určité jevy a procesy, zatímco jiné potlačuje, individuální rozdíly zastírá či odsouvá stranou. Tyto výhrady se opíraly především o tvrzení, že složitost lidských procesů je velká a žádný model je nedokáže dobře napodobit. Stejné výhrady bychom mohli mít k modelování fyzickogeografických procesů, například k předpovědi povodní.

Každý geografem, ale…

Geografické informační systémy zpřístupňují geografii téměř každému. Stačí mít pozitivní vztah k počítačům. Na internetu je velké množství map, které již nejsou pouhými obrázky k prohlížení. Uživatel očekává, že je bude dotvářet, ovlivňovat jejich podobu, klást prostorové otázky a dostávat odpovědi: Ukaž mi na mapě Liberec. Kudy vede nejkratší cesta do Bedřichova? Kudy nejrychlejší? Kde je nejbližší půjčovna lyží? Jaká je průměrná cena nemovitostí v Jizerských horách? Jaký je profil pěší modře značené cesty? Dostupná je řada programů, které dovolují zobrazovat digitální geografická data vlastní (nasbíraná přístroji GPS) nebo získaná na internetu. Programy, jako je GoogleEarth nebo ArcExplorer, má ve velké oblibě především laická veřejnost. V prostředí programů Janitor či Quantum GIS lze již vytvářet nejen vlastní mapy, ale také analyzovat data nebo tvořit trojrozměrné modely terénu.

Má to jedno úskalí: Jakkoli je používání těchto a podobných programů GIS intuitivní a při troše trpělivosti (nebo po nastudování uživatelské příručky) snadné, nelze si myslet, že se člověk obejde bez znalosti geografických teorií. Bez ovládnutí kartografických zásad nelze vytvořit dobrou mapu. Bez pochopení zákonitostí v geografickém prostoru nelze správně interpretovat výsledky analýz či modelování a dělat správná rozhodnutí.

Geografický přístup

Jack Dangermond, prezident společnosti ESRI zabývající se vývojem technologií GIS, nabádá v posledních několika letech komunitu uživatelů GIS k přijetí geografického přístupu. Říká, že GIS umožňuje popsat náš svět pomocí geografických znalostí, které lze organizovat do datových sad, matematických modelů popisujících geografické procesy a digitálních map či glóbů, které je zobrazují.⁵⁾ Geografické informační systémy nám dávají možnost tyto informace snadno a systematicky sdílet. To je výhoda, kterou využívají nejen geografičtí odborníci. GIS v současnosti slouží v dalších disciplínách, do nichž geografie přinesla prostřednictvím GIS některé své metody.

Nástroje GIS a jejich výstupy jsou dostatečně atraktivní na to, aby komunita jejich uživatelů nadále rostla. Budou-li navíc v této společnosti převládat poučení uživatelé GIS, tedy tací, kteří si ze studií přinášejí do své profese potřebnou geografickou gramotnost, mohou pomoci lépe chápat přírodní a společenské procesy, a tím přispějí k řešení lokálních i globálních problémů našeho současného světa.