Kartografie pro geografy 4. přednáška 1.11.2018 Přednášející Ing. Václav Šafář, Ph.D. podzim 2018 Jazyk mapy, kartografická sémiologie, kartografický znak, barva v mapovém obsahu, škály barev v kartografii Jazyk mapy – kartografická sémiologie Kartografický znak Barva v mapovém obsahu Škály barev v kartografii Sémiologie (sémiotika) •Nauka o znakových systémech a jejich významech •Základní znakový systém – abecedy •Piktogramy, idiogramy •Náboženské systémy •Znakové systémy her Zakladatel sémiologie Charles Peirce (1839-1914) G:\MU - zima 2016\4Prednaska\pitogramy.png Která je celosvětově nejznámější rozsáhlá znaková sada? G:\MU - zima 2016\4Prednaska\zakazove.gif G:\MU - zima 2016\4Prednaska\vystrazne.gif Moderní sémiologie •Parametrizace kartografických znaků •Způsob přiřazení vizualizovaných hodnot kartografickým znakům •Grafické proměnné které popisují vlastností kartografického znaku •Každý znak má několik významů – kvalitativní, estetický, rozlišovací a hierarchický a sám o sobě vyjadřuje vazby mezi znaky G:\MU - zima 2016\4Prednaska\BertinPresse.jpg Pokračovatel moderní sémiologie v kartografii Jacques Bertin Moderní sémiologie •Parametrizace kartografických znaků •Jazykem mapy rozumíme PROSTŘEDKY kterými v mapě znázorňujeme POZNATKY. •Jazyk mapy není ani samonosný ani přirozený •Jazyk mapy můžeme také chápat jako systém kartografických vyjadřovacích prostředků zahrnující: Velké množství znaků vyjadřujících určité pojmy a objekty Principy a metody používaní těchto znaků •Také lze říci, že se jedná o specifický znakovou soustavu •Základní funkce ZNAKOVÉ SOUSTAVY: Funkce PŘENOSU informace Funkce KOMUNIKAČNÍ, tj. zabezpečení toho, aby uživatel porozuměl přenášené zprávě. • G:\MU - zima 2016\4Prednaska\syn.jpg Sémiologické disciplíny Sémiologické disciplíny Syntaktický aspekt popisuje vzájemné vztahy znaků. Máme-li na mapě více ploch stejného jevu (např. zemědělská půda) musí být vyjádřeny stejným znakem. V případě, že rozeznáváme ornou půdu, louky a pastviny, sady, zahrady aj., musí být v mapě znázorněny podobnými znaky, protože jsou propojeny vzájemným vztahem. Naopak urbanizovanou plochu a zemědělskou půdu je potřeba znázornit odlišnými znaky. Sémiologické disciplíny Sémantický aspekt vyjadřuje vztah znaku k obsahu, který vyjadřuje. Znak by měl být sestaven tak, aby příjemce porozuměl obsahu jeho sdělení. Jedná se tedy o formulaci vysvětlení znaku v legendě. Pokud je jeden znak použit ke znázornění například silnice, nelze ho znovu využít v legendě pro znázornění nedokončené silnice Sémiologické disciplíny Sygmatický aspekt znázorňuje vztah k samotnému objektu, který znak představuje. Jinými slovy barva, struktura, tvar a další parametry jsou využity tak, aby se znak co nejvěrněji přiblížil znázorňovanému jevu. Například pro znak památného stromu je vhodná kresba stromu Sémiologické disciplíny Pragmatický aspekt poukazuje na uživatelskou a užitnou stránku znaku. Je-ho respektování je přínosné v rychlém vybavení znázorňovaného jevu a jeho trvalém zapamatování. V praxi to znamená, že pro znázornění přístavu je vhodné použít kotvu oproti lodnímu šroubu Sémiologické disciplíny Gramatický aspekt sémiologie definuje pravidla kompozice tedy pravidla pro skládání znaků ve složitější znaky , respektive do znaků vytvářející vyšší celky Proces interpretace znaku soustavy v rámci jazyka mapy •Přenos informace o VÝSKYTU a POLOZE objektu/jevu (je to TADY) -> ZJIŠTĚNÍ •Přenos informace o EXISTENCI různých typů objektu/jevu (je TO tady) -> ROZLIŠENÍ •Komunikace informace o VÝZNAMU objektu/jevu (CO to je) -> ZTOTOŽNĚNÍ Obr2 KARTOGRAFICKÝ ZNAK —Základním stavebním kamenem jazyka mapy je KARTOGRAFICKÝ ZNAK => ten chápeme jako libovolný GRAFICKÝ záznam, který je schopný být nositelem VÝZNAMU. —Kartografický znak má funkci —OBSAHOVOU (CO to je) —PROSTOROVOU (KDE to je) —Tj. ZNAK informuje o OBJEKTU potud, pokud současně znázorňuje jeho POLOHU —Z abstraktního hlediska jsou mapové znaky ROVINNÉ GRAFICKÉ STRUKTURY. —Sami o sobě nemají žádný smysl, ten získají až konkrétní APLIKACÍ, závislou na účelu mapy, při které dostávají svoji informační schopnost, stávají se nositelem významu, prezentují kvalitativní nebo kvantitativní parametry předlohy nebo jejího datového modelu. —Značky v mapě zastupují určitý KONKRÉTNÍ OBJEKT PŘEDLOHY, jsou jeho GRAFICKÝM MODELEM. —Tento model nemusí být závislý na skutečné podobě a velikosti reálné předlohy, tj., na její geometricky chápané topologii. KARTOGRAFICKÝ ZNAK distribuce automapa KARTOGRAFICKÝ ZNAK ZNAKOVÝ ZÁKON —Volba jednotlivých charakteristik pro určitý kartografické znak je odvislá od jeho FUNKCE v mapě. —Vztah kartografického znaku k jeho významu je odrazem —Smyslové zkušenosti, tj. schopnost člověka vytvářet si pojmy a poznatky z počitků a vjemů vzbuzovaných materiálními objekty —Rozumové zkušenosti, tj. schopnost člověka pochopit i abstraktní pojmy a poznatky logickou cestou ZNAKY ZNAKOVÝCH SOUSTAV Základní vlastnosti •Komunikovatelnost = schopnost přenášení a sdělování informace •Názornost = schopnost rychlého a účinného vyvolání podnětů pro myšlenkové pochody •Interpretovatelnost = schopnost vyvolání srozumitelnosti u interpreta •Komprimovatelnost = schopnost předání co největšího množství informace v co nejkratším čase (standardizace) •POLOHA (lokalizace) •ORIENTACE – nabývá smyslu v případě značek vyjadřující polohu určitého objektu vůči souřadné síti (či jinému objektu) nebo vývoj jevu podél určité trasy. •TVAR – daný obrysovou čarou znaku •VELIKOST – udává kvantitativní hodnotu jevu, přičemž platí, že kvantita je úměrná velikosti znaku •BARVA •INTENZITA JASU A SYTOSTI BARVY - méně se využívá kontrastu a denzity •VÝPLŇ NEBOLI TEXTURA – pomocí barev či rastru vyjadřuje kvalitu jevu, změnou intenzity barvy či rastru lze vyjádřit kvantitu ZÁKLADNÍ GRAFICKÉ PROMĚNNÉ ZNAKŮ KARTOGRAFICKÝ ZNAK —Má MATERIÁLNÍ povahu, tj. vyznačují se základními optickými vlastnostmi: —POLOHA (kvalita) —ORIENTACE (kvantita) —TVAR (kvalita) —VELIKOST (kvantita) —BARVA (kvalita) —INTENZITA (kvantita) —TEXTURA/DEZÉN (kvalita/kvantita) Obr5 POLOHA, ORIENTACE —Poloha —Je nativní vlastností kartografického znaku. —Bez znalosti polohy ztrácí znak kartograficko-geografický význam. —Orientace —Vyplývá z polohy objektu v realitě. —Ne vždy má smysl ji při tvorbě znaku zohledňovat — BD18230_ BD18230_ Příklad: vyhlídka – směr pohledu TVAR —Jednoznačně kvalitativní charakter —Výrazně napomáhá „rozlišení“ —Princip VODÍCÍHO ZNAKU – jedna nebo více optických vlastností je neměnná a reprezentuje nadřazenou kategorii. Další členění kategorie se děje změnou jiné optické vlastnosti, struktury nebo popisem –> skladebnost kartografického znaku vodici_znak VELIKOST —Nejčastěji používaná u značek (bodových znaků), —Vyjádřuje často MNOŽSTVÍ (počet) —Kartodiagramy / lokalizované diagramy —Parametr bodových rastrů a šrafur velikost INTENZITA —Obvykle je používána jako atribut barvy —Převážně se používá k vyjádření kvantitativních jevů —Je prostředek k vytvoření harmonických barevných škál —Potlačením intenzity v rámci celé škály lze vytvořit vhodný podklad pro nadstavbové téma zmena_intenzity BARVA —Zrak je smysl, který umožňuje vnímat světlo —Člověk vnímá asi 80% všech informací zrakem —Barva je vlastností světla —Vjem barvy je událost vznikající mezi zdrojem světla, objektem a pozorovatelem —Dojde-li ke změně některého ze tří účastníků procesu, změní se i výsledný vjem=> barva objektu není neměnná — — ZDROJ SVĚTLA POZOROVATEL OBJEKT parametry_sraf TEXTURY, ŠRAFURY —Specifická skupina textur použitých pro vyjádření plochy —Nejběžněji používané textury u kartogramů —Kvalitativní x kvantitativní charakteristiky —Textury s pravidelným rozložením znaku —Základní parametry: —Rozteč čar (šraf) —Síla čáry —Úhel natočení čar —Barva čáry —Typ čáry —Použité v ploše nejvíce snižují čitelnost popisů na mapách —Umožňují vícevrstevnost plošné informace —Mohou zastoupit barvu —Textura ploch x linií x bodů textury_ukazky_illu TEXTURY, ŠRAFURY Obr27 parametrizace_srafury Příklady parametrizace šrafury Příklady interakce barva pozadí / barva šrafury při tlouštce čáry 0,35mm Tj. jeden typografický bod) TEXTURY, ŠRAFURY krizene_srafury gradace_srafur —Typ čáry – „textura textury“ —Nejobvyklejší jsou plné čáry —Zvýraznění extrémů — Křížené šrafury TEXTURY, ŠRAFURY bodovy_rastr zmena_intenzity BODOVÉ RASTRY —Halftoning – technologie tisku — Bodové rastry nelze používat nad barevným podkladem — Nahrazují stupně šedi — Použití pro vyjádření gradace – změna intenzity Kontrolní body Interpolace křivek Plná symbolizace ZPŮSOBY ZAVÁDĚNÍ ÚDAJŮ DO MAPY —Metoda BODOVÝCH znaků (figurálních, mimoměřítkových) —Metoda ČAROVÝCH znaků (liniových) —Metoda AREÁLOVÁ (plošných znaků) — —Doplňkově, v kombinaci s kteroukoliv výše zmíněnou metodou, ale i samostatně - POPIS SKLADEBNOST BODOVÉHO ZNAKU (KONSTRUKCE ZNAKU) —Každý parametr znaku (jeho optická vlastnost, vnitřní struktura nebo popis) může nést prohlubující informaci o objektu / jevu, který představuje. preprava_neb_nakladu_konstrukce_znaku_schema VÝZNAM BARVY V OBSAHU MAPY —Barva má v obsahu specifické postavení – může být jak SAMOSTATNÝM vyjadřovacím prostředkem, tak SOUČÁSTÍ všech vyjadřovacích prostředků ostatních. —Použití barev v mapě zvyšuje při stejném optickém zaplnění množství zobrazitelného obsahu. —Barva umožňuje snížit počet ostatních použitých vyjadřovacích prostředků = zpřehlednění —Barvu charakterizujeme: —Tónem (HUE) —Jasem či Světlostí (LIGHTNESS, BRIGHTNESS, VALUE) —Sytostí (SATURATION) hue FYZIKÁLNÍ PODSTATA BAREV —Barva vzniká ROZKLADEM bílého světla (Isaac Newton) —Barvy jsou definovány vlnovými délkami v rozsahu od 350nm (fialová) do 750nm (červená) —Barvy viditelného SPEKTRA jsou obvykle vyjmenovávány v pořadí podle vlnové délky: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá a fialová —Čím je vlnová délka KRATŠÍ, tím se barva jeví jako VZDÁLENĚJŠÍ (vjem hloubky) —SPEKTRUM viditelných barev lze zobrazit také jako kruh Obr23 SVĚTLO – FYZIKÁLNÍ PODSTATA (OPTIKA) —Sítnice lidského oka je citlivá na elektromagnetické vlny o vlnové délce zhruba 400-700nm (1nm = 10-9m). —Tuto oblast vlnových délek nazýváme viditelná oblast spektra. —Vyšší frekvence (čili kratší vlnové délky) nazýváme ultrafialové záření —Nižší frekvence (a delší vlnové délky) nazýváme infračervené záření. —Studijní materiál např: http://www.paladix.cz/ elektromagneticke_spektrum BARVA —True color – vyplňují virtuální prostor cca 17 miliony odstínů. —Lidské oko rozliší cca 17 tisíc chromatických odstínů a cca 300 odstínů šedi —Barevný model – způsob jak zorganizovat barvy a jako vymezit odstíny vnímatelné, tisknutelné a zobrazitelné. —Barevný prostor – myšlenková transformace barevného spektra a jeho změn do fyzicky existujícího tělesa RGB a CMY barevný prostor – jednotková krychle Obr8 —Složení jednotlivých složek světla zpět dostaneme opět světlo bílé (Young) —Aditivní míchání barev —Primární barvy: —Červená, —Zelená, —Tmavě modrá —RGB model —Substraktivní míchání barev —Sekundární barvy: —Žlutá, —Azurová, —Purpurová BARVA Obr7 POHLCOVÁNÍ A ODRAZ SVĚTLA —Každé neprůhledné těleso částečně či úplně odráží dopadající světlo —Subtraktivní míchání barev (odečítání) —Primární barvy: žlutá, azurová, purpurová (CMYK model) —Sekundární barvy: červená, zelená, modrá —Pigmentové barvy subtraktivni_michani BAREVNÉ PROSTORY —Barevný prostor – myšlenková transformace barevného spektra a jeho změn do fyzicky existujícího tělesa —True color (pravé barvy) – vyplňují virtuální prostor cca 17 miliony odstínů. —Lidské oko rozliší cca 17 tisíc chromatických odstínů a cca 300 odstínů šedi —K zobrazení vztahů mezi barvami využíváme kartreziánský třírozměrný prostor v jehož osách jsou buď primární barvy nebo základní charakteristiky barev podle zobrazovaného modelu —Barevný model – způsob jak zorganizovat barvy, zobrazit vztahy mezi nimi a jak vymezit odstíny vnímatelné, tisknutelné a zobrazitelné BAREVNÉ MODELY —modely založené na fyziologii oka – RGB, CMY / CMYK —Kolorimetrické modely založené na měření spektrální odrazivosti – chromatický diagram CIE —Komplementární modely založené na percepčních experimentech – NCS (Natural Color System) —Modely psychologické a psychofyzikální – HSV, HSL, Munsell DIAGRAM CIE Obr14 INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION Commission Internationale de l'Eclairage Organizace zaměřená na mezinárodní kooperaci a výměnu informací mezi členskými zeměmi ve všem, co se týká vědy, technologie a umění světla, osvětlování, barev, vidění, zpracování obrazu a fotobiologie. Je to nezávislá, nevýdělečná organizace. Založena 1913. Je uznávaná ISO jako autor standardů v oblasti svého působení. http://www.cie.co.at/ SPEKTRUM RGB, CMY A LIDSKÉ OKO Obr9 GAMUT – maximální barevný rozsah, který je schopen daný barevný model pojmout CMYK model postrádá jasné, zářivé barvy okraje spektra RGB modelu PRIMÁRNÍ A SEKUNDÁRNÍ BARVY A JEJICH DOPLŇKY —smísením dvou primárních barev vzniká barva sekundární, jejímž doplňkem je ta primární barva, která se na jejím míchání nepodílí. —R + B = M komplementární k G —B + G = C komplementární k R —R + G = Y komplementární k B PRIMÁRNÍ A SEKUNDÁRNÍ BARVY A JEJICH DOPLŇKY Obr Sekundární barva Doplňková barva k barvě sekundární Primární barvy PRIMÁRNÍ A SEKUNDÁRNÍ BARVY A JEJICH DOPLŇKY —komplementární barvy položené vedle sebe se zvýrazňují —každá barva má snahu zabarvovat své okolí komplementární barvou —vedle ploch se sytou barvou nesmí být bílá plocha —Volit vhodné zabarvení pozadí mapového pole PERCEPČNÍ NATURAL COLOR SYSTEM (NCS) ZALOŽENÝ NA KOMPLEMENTARITĚ BAREV PARAMETRY BARVY —tón, odstín —vlastnost barevného vjemu charakterizovaná vlnovou délkou, označovaná názvem barvy —umístění barvy ve spektrální řadě —pestré – chromatické – spektrální barvy —nepestré – achromatické – bílá, černá a odstíny šedi — BAREVNÝ KONTRAST A TONÁLNÍ SHODA Obr Silové působení barev Obr Celkový kontrast mezi dvěma doplňkovými barvami je určen jejich barvou a tónem Doplňkové barvy podobného tónu jsou v harmonizaci naprosto neslučitelné TYPY BAREVNÝCH SCHÉMAT Friedmannova_fig7 MÍCHÁNÍ BAREV BAREVNÉ VZORNÍKY michani_barev_golive michani_barev_illu knihovna_barev_illu IM000150 TEPLÉ A STUDENÉ BARVY Obr24 Obr23 ŠKÁLA —Slovo škála původně označovalo řadu tónů (zvukových) uspořádanou způsobem, který byl považován za dokonalý = stupnice —Pojem lze vztáhnout na jakoukoli utříděnou barevnou posloupnost —Zahrnuje také stupnici sytosti jediné barvy – řadu tónů různé barevné intenzity —Termín ŠKÁLA označuje jakoukoli dokonale uspořádanou posloupnost barev nebo tónů seda_skala cervena_zluta_skala harmonicka_skala HARMONICKÁ ŠKÁLA —Se skládá z řídící (dominantní) barvy a tří dalších doprovodných barev —dominantní barvu použijeme pro prvek, který má být zvýrazněn —Doprovodné barvy tvoří barva doplňková k barvě dominantní a barvy s ní sousedící MELODICKÁ ŠKÁLA — Melodickou škálu tvoří příslušná barva figurující ve dvou tónech, černá a bílá melodicka_skala_modra Použití v kartografii – modifikace - DVOUTÓNOVÉ ŠKÁLY cervena_zluta_skala BIPOLÁRNÍ ŠKÁLY —Jsou škály tvořené dvěma melodickými škálami bez plynulého přechodu —Přechod, který tvoří obvykle prahová hodnota (threshold), se děje jasnou změnou z jednoho odstínu barvy do druhého. skala_bipolar skala_hypso UKÁZKA BIPOLÁRNÍ ŠKÁLY MAPY Z UMĚNÍ – MONETOVO NÁDRAŽÍ SAINT-LAZARE monet_Saint-Lazare Friedmannova_fig6 Friedmannova_fig5 SPEKTRÁLNÍ ŠKÁLY —Škála prochází nejméně třemi barevnými odstíny. Často zahrnuje všechny základní barvy spektra —Používá se v případě, kdy je nutné zobrazit velké množství intervalů / kategorií —Není vhodná pro zobrazení výrazně kvantitativně orientovaných charakteristik skala_spektralni Obr24 ŠKÁLY S TEPLOTNÍM FAKTOREM —Lze je použít všude, kde existuje polarita jevu (teplá x studená, pozitivní x negativní) —Žlutá a červená působí zdání blízkosti, modrá a fialová optickou vzdálenost prohlubují – vzdálenější předměty se jeví menší Obr23 skala_s_telotnim_efektem VIZUALIZACE VÍCE MAP S PŘÍBUZNOU TÉMATIKOU —pro všechna subtémata je použit jeden typ škály (obvykle se jedná o spektrální nebo polospektrální škálu) —pro skupiny témat jsou generovány zvláštní škály (teplotní charakteristiky, srážkové charakteristiky …) —pro každé jednotlivé téma (mapu) je vygenerována zvláštní škála ŘEŠENÍ ČASOVÉHO ASPEKTU —škála s plovoucími hodnotami - tatáž škála (ne nutně celá) je použita pro vizualizaci všech map, nezávisle na časové a tedy i hodnotové proměnlivosti jevu. Z toho vyplývá, že škála má plovoucí hodnoty – podle potřeby tématiky je celá škála posunuta do příslušných hodnot —škála s fixními hodnotami – je vygenerována rozsáhlá škála obsahující celý obor hodnot, jichž charakteristika dosahuje v čase — casovy_aspekt_skal