Přemýšlej, než začneš kreslit

Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů řemesla vznikne i s využitím nejmodernějších metod jen nesrozumitelný zmatek. „Truhlář se také musí nejprve naučit pracovat s pilou a hoblíkem,“ říká Vít Voženílek, vedoucí katedry geoinformatiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.

Jezdil jste si jako dítě prstem po mapě? — To víte, že ano. Mapy mne od dětství fascinovaly. Při zeměpisu na základní škole jsem si obkresloval mapy zemí, aniž to po mně učitelé chtěli. Ale možná ještě více se mi tehdy líbily vlajky. Zpětně v tom vidím společný prvek symboliky. Vlajka pomocí několika barev vypráví příběh dané země. Ale až do gymnázia jsem netušil, že zeměpis, který mne tak strašně baví, může být dobrý k něčemu jinému, než aby se učil ve škole. Až na vysoké jsem plně pochopil šíři a možnosti toho oboru.

Geografii jste vystudoval spolu s matematikou, takže geoinformatika se nabízela. Jaké v té době měla možnosti? — Na univerzitu do Olomouce jsem nastoupil po vojně v roce 1989. To ještě bylo embargo na informační technologie, měli jsme nanejvýš slušovické počítače TNS. Po revoluci přišlo uvolnění, které spolu s technologickým pokrokem obor dramaticky proměnilo. Ale kartografie jako vědní obor má dlouhou historii. Začíná v antice, někde u Ptolemaia a Eratosthena. Přes dva tisíce let se snaží obohatit komunikaci o prostoru, odehrávající se především ústně, gestikulací či písmem, o komunikaci pomocí znaků v mapě, která je pro mnohé účely nejefektivnější. Snahou kartografů je najít takové znázorňování prostoru a všech jevů a vztahů v něm, které bude srozumitelné napříč zeměmi, kulturami a staletími. Na tom se od doby Ptolemaia nic nezměnilo.

Jak vám rozvázala ruce digitalizace dat? Dříve byly někde v zaprášených šanonech, dnes lze téměř vše zpracovat v počítači – včetně dat, která donedávna ani neexistovala. — Pokud jde o geografii, velké zvýšení objemu souřadnicových dat nejrůznějších objektů nastalo v šedesátých letech minulého století. Ale až počátkem tohoto století se výkon počítačů zvýšil tak, že se s těmi daty dalo seriózně pracovat. Dnes už hardware nepředstavuje brzdu. Když budujete informační systém, hardware je na něm to nejlevnější. Dražší je software, pak data a úplně nejdražší jsou kvalifikovaní lidé.

Počítače otevřely nové možnosti i laické veřejnosti. — Ohromným způsobem. Mapy jsou najednou všude. Dostupné na jedno kliknutí, nosíme je s sebou v mobilech, jsou součástí nejrůznějších nástrojů a aplikací. Dříve jsme si koupili papírovou mapu a mohli jsme si do ní nanejvýš zakreslit vlastní znaky. Najednou je může každý snadno upravovat a vytvářet. Došlo k demokratizaci kartografie. Mapy jsou dnes pro každého, ale také od každého. A to je druhá strana mince, protože mnohé jsou šílené. Porušují i ta nejzákladnější pravidla, která kartografie během dvou tisíciletí své existence vytvořila. A pak už není komunikace o prostoru efektivní.

Jak například? — Třeba způsob práce se znakovým klíčem, s měřítkem, s generalizací. Mnohé mapy jsou přehuštěné, objekty v nich nejsou řádně identifikovány, absolutní data se znázorňují kartogramem…

Co to je? — To je mapa, jejíž plošné jednotky, třeba okresy, jsou vybarveny odstíny různé barvy a vyjadřují tím relativní intenzitu nějakého jevu, například míru nezaměstanosti. Kartogram se používá pouze pro relativní kvantitativní data přepočtená na plochu. Nemůžete ho použít pro počet nezaměstnaných, jinak uživatele mapy mystifikujete.

Mapa v provedení radiální kartografické anamorfózy, geometrické přeměny časové dostupnosti Olomouce v silniční síti v letech 1920 (modrá), 1960 (zelená), 2012 (červená) a 2020 (žlutá). Plocha a tvar území ČR se deformují do kruhových izolinií (izochor) podle času dojezdu do Olomouce.Zdroj Hudeček T. et al., Atlas dopravní dostupnosti v České republice

Takže udělat mapu je dnes snadné, ale udělat dobrou mapu už tak snadné není? — To máte jako se vším. Setkal jsem se s ohromným množstvím lidí, kterým říkám skokani. Umějí programovat a objeví kartografii. V tu chvíli udělají velký skok. Přeskočí celou teorii kartografie a začnou chrlit mapy. Ale přístup k softwaru z nikoho kartografa neudělá, tak jako vlastnictví fotoaparátu z člověka neudělá fotografa a používáním Wordu se z vás automaticky nestane Hemingway. Proto své studenty navzdory technologiím, které používáme, vychovávám v určitém smyslu jako kartografy staré školy. Protože základní pravidla kartografie jsou na technice nezávislá. Truhlář se také musí nejprve naučit pracovat s pilou a hoblíkem a poznat svůj materiál, než může plně využít moderní stroje.

Měl by také vědět, pro koho ten stůl nebo skříň vyrábí. — Samozřejmě. Kartograf tvoří mapu, kterou nakonec bude používat někdo jiný. Musí ji udělat tak, aby ji uživatel pochopil v souladu s jeho záměrem. Jinak ten člověk zatočí doprava místo doleva nebo si postaví dům na místě, kde mu ho sebere velká voda. Zde přichází ke slovu jeden z mých zákonů kartografie.

Který zní? — Má to svůj příběh. Jednou jsem přednášel v Kalifornii v sídle firmy Esri, což je takový Microsoft geoinformatiky. Přednáška se jmenovala Co dělají kartografové, když mají vypnuté počítače. V první řadě seděl chlapík, který si pořád něco zapisoval. Potom si za mnou přišel popovídat a já vidím, že v tom svém bloku má napsáno: Think before you draw. (Přemýšlej, než začneš kreslit.) Tím to ve zkratce vystihl a zformuloval ten zákon za mne.

Jinak vytvoříte mapu, kterou nikdo nebude používat? — Když děláte mapu, máte dva hlavní nepřítele: autorskou a profesní slepotu. Když studentovi řeknu, že má malý barevný rozdíl mezi intervaly a mapa se špatně čte, nemůže říct, že on to vidí dobře. Kartograf musí udělat takovou mapu, kterou přečtou i ostatní. Nedělá ji pro sebe, jako rybář nestraží na háček těsto, které chutná jemu, ale rybě.

Tangible Landscape je technologie pro modelování terénních změn založená na propojení skeneru, projektoru, fyzického modelu kinetického písku a softwaru GIS.Snímek archiv katedry geoinformatiky PřF UP Olomouc

To je ta autorská slepota. A profesní? — Od lidí z jiných oborů, s nimiž spolupracuji, často slýchám: „Ale my to děláme takhle, jsme na to zvyklí.“ Špatně! Když s takovým přístupem udělají třeba klimatologové mapy podnebí, nebude je používat hydrolog, zemědělec nebo politik, protože jim nebude rozumět.

Pro vyhodnocování způsobu, jakým uživatelé s mapami pracují, používáte i sledování očních pohybů. Zjistili jste něco, co vás překvapilo? — Sledujeme například to, jak lidé pracují s legendou, zda používají měřítko, jakými cestami se dostávají k odpovědi, kterou v mapě hledají. Zároveň můžeme monitorovat i pohyby myši a stisky kláves, pomocí EEG měříme emoce, takže výsledky jsou poměrně komplexní. Zabývali jsme se například tím, zda lidem pomáhá stínování vyjadřující výškový profil, nebo jim naopak překáží. Při hledání nejvyššího vrcholu se překvapivě ukázalo, že stínování lidem spíše překáží. Neorientují se podle reliéfu, to mne překvapilo. Hledají číselné údaje o výšce, které se jim na stínované mapě hůře čtou. Možná kdyby dostali jiný úkol, třeba najít nejschůdnější cestu pro stádo bizonů, dopadne experiment jinak. Ukázali jsme také, že lidová moudrost o ženách, které nedovedou číst v mapách, takto jednoduše neplatí. Muži jsou v tom skutečně v průměru o trochu lepší, ale rozdíl není zdaleka tak výrazný.

Geoinformatika je založena na mezioborovém přístupu. Co lidem z dalších oborů nabízíte? — Další můj soukromý zákon kartografie říká, že co je geografické, tedy co pracuje s nějakým prostorem, dá se zmapovat. A tím prostorem nemusí být zemský povrch. Může to být řez kamenem, rozvržení webu nebo třeba mikrosnímek lidské tkáně. Jakmile se informace dostanou do mapy, najednou je uvidíte úplně jinak. Spatříte souvislosti, které nevyčtete z tabulky, z textu, z nezpracovaného obrázku. Začnou vás napadat nové otázky. Roztočí se tím spirála: vezmete data, uděláte z nich mapu, podíváte se na ni, díky tomu vás napadne nový experiment nebo nový typ dat, která by stálo za to přidat, uděláte další mapu, a tak to pokračuje stále dál směrem k hlubšímu poznání. Protože ten zákon platí i v druhém směru: co se dá zmapovat, je geografické. Trápí mne, že leckde leží zajímavá data ladem, protože se jich nechopil někdo, kdo by z nich dokázal vytáhnout užitečné informace. Nejen ve vědě. Je to běžné ve státní správě, v zemědělství, v politologii, na povodích…

Výsledky studia čtení mapy technologií umožňující sledovat pohyb očí. Nad mapou centra Olomouce jsou barevně znázorněna místa, na která se čtenáři dívali při řešení zadané úlohy (červená nejvíce).Ilustrace archiv katedry geoinformatiky PřF UP Olomouc

Leckde ale spolupráce funguje. S kolegy z jiných pracovišť jste vytvořili například atlas podnebí, dopravní dostupnosti nebo voleb do zastupitelstev. — Však také neustále klepu na nejrůznější dveře a říkám: půjčte nám vaše data, my vám ukážeme, co v nich máte za poklady. Používá se pro to termín data mining (těžba dat), ale správně by to mělo být spíše mining from data (těžba z dat). My v mezioborových týmech fungujeme jako takový tmelicí prvek. Protože přicházíme do styku s různými obory, takže se umíme domluvit s klimatology, územními plánovači, zemědělci… Baví mne poznávat ostatní profese a otevírat sobě i jim nové světy.

Asi nejznámější prací z vaší dílny je Atlas podnebí Česka,¹⁾ který shrnul informace zajímavé pro řadu oborů i pro laiky. Na něj navázal Atlas fenologických poměrů Česka,²⁾ důležitý pro zemědělství, lesnictví, ekologii, klimatologii, ale na první pohled překvapivě i pro medicínu. Proč? — Protože z něj lze vyčíst, kdy lze v různých částech republiky očekávat nástup pylové sezony jednotlivých rostlin. Dají se podle toho plánovat třeba školy v přírodě nebo dovolené, protože se můžete podívat, od kdy do kdy například v posledních třiceti letech trvala pylová sezona jívy v Orlických horách. Ale u alergologů jsem se setkal i s odmítavou reakcí. Jsou zvyklí stanovit diagnózu a léčit, ne se zabývat prevencí.

V materiálech katedry jsem narazil i na Atlas činnosti speciálně pedagogických center ČR.³⁾ Co se na nich dá mapovat? — To byste se divil. Tato centra existují při základních a středních školách. Pomáhají dětem s tělesným nebo mentálním postižením. Neslyšícím, nevidomým, autistům… Tato centra při návštěvě každého dítěte vyplňovala štítek s šestnácti různými údaji. Celkem jsme nasbírali přes 80 tisíc záznamů a zpracovali jsme je do atlasu, v němž jsme využili mimo jiné gravitační modely. Ze zpracování dat vyplynulo například to, že spádová oblast jednotlivých center nekopíruje hranice krajů, které je financují. Třeba do Plzně jezdí za určitým typem centra celý Karlovarský kraj. Objevili jsme „pouště“, z nichž se rodič s dítětem do žádného z center nedostane dříve než za hodinu, takže zpravidla nikam nejedou. V těch oblastech je například spousta autistických dětí, jimž se nedostává potřebné péče, protože si ji rodiče časově a finančně nemohou dovolit.

Gravitační modely: předpokládám, že nemluvíte o gravitaci ve fyzikálním slova smyslu. — Ne, jde obecně o něco, co přitahuje. Máme třeba Atlas dopravní dostupnosti v České republice,⁴⁾ který ukazuje, jak se měnila gravitační síla – přitažlivost – krajských měst s tím, jak se budovala silniční síť. Využili jsme v něm takzvanou kartografickou anamorfózu. Ta deformuje přirozený tvar území, aby vynikla informace, kterou chceme ukázat. Můžu do normální mapy zanést izochrony spojující místa se stejnou dobu dojezdu do města. Nebo mohu území zdeformovat tak, že tato místa vytvoří pravidelný kruh. Můžete pak sledovat, jak se ta deformace mění třeba mezi rokem 1920 a 1950. Jak dramaticky se časově přiblížily třeba Ostrava a Pardubice.

Zabýváte se i dálkovým průzkumem Země. Pod tím si většina lidí představí využití satelitních snímků, ale ne vždy je nutný až takový „nadhled“. — Někdy stačí pár metrů. Spolupracujeme například s Centrem regionu Haná na výzkumu vlivu hnojiv na zemědělské plodiny. Oni dělají maloplošné pokusy, políčka mají třeba jen šest metrů čtverečních. Pomocí dronu je asi ze čtyř metrů nasnímáme speciální kamerou a díky obrazové analýze jsme schopni určit vegetační fázi plodiny, takže lze srovnávat různá políčka mezi sebou. Vědcům z Univerzity Karlovy zase pomáháme s výzkumem v Národním parku Šumava. Z dronu a letadla snímkujeme malé plošky v různých částech spektra a vyhodnocujeme, zda vysazené semenáčky mají ve zkoumané oblasti vhodné stanovištní podmínky. Podobně sledujeme třeba vývoj meandrů Moravy v Litovelském Pomoraví nebo identifikujeme historické stezky v krajině. Pomocí termokamery umístěné na letadle jsme vytvořili teplotní mapu Olomouce, na níž lze sledovat vliv různých typů povrchu na místní klima.

Máte z terénu nasbíraná data, následuje jejich počítačové zpracování a digitální prostor opustí až v podobě případné tištěné publikace? — Možností je více. Využíváme například interaktivní pískoviště, v němž si můžeme vymodelovat terén, který nás zajímá. Stáhneme si data o nějaké reálné situaci, uděláme podle nich model povrchu a úpravami písku pak situaci měníme. Pomocí zařízení Kinect měříme v reálném čase výšku jednotlivých míst povrchu. Lze takto dělat například analýzy viditelnosti, modelovat erozi, šíření požáru nebo povodňové vlny.

Jak tu zmenšenou kopii reálného terénu vytvoříte? — Součástí pískoviště je skener a dataprojektor. Uděláme hroudu písku, začneme ji modelovat a systém nám červeně a zeleně označuje místa, kde máme přidat nebo ubrat, abychom dosáhli požadovaného reliéfu. Nebo si můžeme digitální model krajiny vytisknout inverzně na 3D tiskárně a udělat s jeho pomocí „bábovičku“ přesně odpovídající skutečnému reliéfu. Dá se třeba vymodelovat kus Jeseníků a v některém z údolí z písku postavit přehradu. Lze pak sledovat, do jaké výšky kde stoupne hladina a jak se krajina promění. Na povrch lze promítat nejrůznější informace a sledovat, jak se prováděné změny projeví. Je to mnohem intuitivnější než práce s virtuálním 3D modelem v počítači.

To chápu. Fyzická zkušenost je vždy lepší než práce s nějakou virtuální reprezentací. I když lidský mozek je na práci s mapami a modely krajiny adaptován, i naši dávní předci si museli vytvářet nějaké mentální mapy. — To se také zkoumá. Mluvíme o kartografické nebo prostorové gramotnosti. S jedním bakalářským studentem jsme udělali dotazník a nechali ho vyplnit studentům prvních ročníků různých fakult Univerzity Palackého. Zajímalo nás, kdo v Olomouci už před studiem žil, jestli sem jezdil, nebo je tu poprvé. Chtěli jsme po nich, aby vyjmenovali několik objektů, které pro ně dělají Olomouc Olomoucí. Pak je měli zakreslit do slepé mapy. Výsledky byly naprosto neuvěřitelné.

V jakém smyslu? — Jednak se ukázalo, že jim město nedefinují žádné obecně známé orientační body, ale místa, která důvěrně znají. Třeba nějaký sloup. A samozřejmě hospody. Ale nejpozoruhodnější bylo, že ta místa nedovedou do mapy umístit. Bydlí na kolejích, ale nevědí, kam s nimi. I lidé, kteří v Olomouci žijí devatenáct let, nezakreslí třeba Terezskou bránu tam, kam patří.

Není to tím, že mentální mapy fungují jinak než ty skutečné? Že se podle nich člověk dokáže orientovat, i když vlastně neodpovídají reálné situaci? — Zřejmě. Svým dětem jsem dal kdysi za úkol namalovat naše náměstí. Tehdy jsme bydleli ve Vyškově. Děti obrázek zorientovaly podle toho, jak byly navyklé na náměstí vcházet. Podle toho, kam chodily na kroužky, cestou potkávaly jiné obchody a dominanty. Na jedné mapě byly hračky a oblečení, na druhé sport, banka, radnice. Člověk si ten mentální obraz přizpůsobuje svému pohledu. Pro mne jsou třeba obtížně zapamatovatelné Ostrava, Přerov nebo Kladno. Města bez hradu, bez velké řeky…

V cizím prostředí člověk často nebývá sám, ale se znalejším doprovodem. To se potom mentální mapa vytváří hůře, ne? — Když jsem byl se studenty na exkurzi v Polsku, udělali jsme takový pokus. Vystoupili jsme z autobusu a vydali se na prohlídku. Pak jsme si sedli a dal jsem jim za úkol nakreslit mapu naší cesty. Asi třetina lidí si neuvědomila, že jsme tím městem udělali kruh a došli do výchozího bodu. A proporce byly úplně jiné. To je trochu problém, protože kdyby nastala nějaká mimořádná situace, neznali by zpáteční cestu. Je to stejné jako s navigací v autě. Když s někým, kdo ji používá, jedu, občas ho testuju. Třeba: „Už jsme byli v Prostějově?“ Neví, spoléhá na navigaci. Jako by se pohyboval prázdným prostorem. Je to jeden z projevů digitální demence, která člověka 21. století ohrožuje.