Αξιοποίηση ελεύθερου λογισμικού / λογισμικού ανοικτού κώδικα (ΕΛ/ΛΑΚ) για τη δημιουργία διαδικτυακών χαρτών στην εκπαίδευση

Transcript

1 Αξιοποίηση ελεύθερου λογισμικού / λογισμικού ανοικτού κώδικα (ΕΛ/ΛΑΚ) για τη δημιουργία διαδικτυακών χαρτών στην εκπαίδευση Τζελέπης Νικόλαος Κρασανάκης Βασίλειος Νάκος Βύρωνας Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών

2 Σκοπός και δομή της εργασίας Παρουσίαση δυνατοτήτων ΕΛ/ΛΑΚ για τη δημιουργία και δημοσίευση χαρτών στο διαδίκτυο, με έμφαση στη διαδραστικότητα Εισαγωγικά: Η Χαρτογραφία στο Διαδίκτυο, ΕΛ/ΛΑΚ Θεωρητικό υπόβαθρο: Διαδραστικότητα χαρτών, Αρχιτεκτονική και τεχνολογίες διαδικτυακών χαρτών, Γεωχωρικές υπηρεσίες διαδικτύου, Διαθέσιμα ΕΛ/ΛΑΚ και τύποι αρχείων Περίπτωση μελέτης: Παράδειγμα εκπαιδευτικού προγράμματος δημιουργίας διαδικτυακών χαρτών βασισμένου σε πακέτα ΕΛ/ΛΑΚ Συμπεράσματα

3 Η Χαρτογραφία στο Διαδίκτυο Από τα τέλη της δεκαετίας του '90 και μετά, οι χάρτες που διαδίδονται μέσω διαδικτύου είναι περισσότεροι από όσους εκτυπώνονται σε έντυπη μορφή. Παραγωγή έντυπων χαρτών Συσκευή ψηφιακής απεικόνισης Διανομή σαρωμένων εικόνων Δυναμική οπτικοποίηση Διανομή διαδραστικών χαρτών

4 Πρώτες μορφές διαδραστικών χαρτών Πριν από τους διαδικτυακούς χάρτες, υπήρχαν άλλες μορφές χαρτών με διαδραστικότητα που διανέμονταν μέσω των οπτικών δίσκων. Χάρτες με υπερσυνδέσμους (Hypermaps) Με την επιλογή ενός σημείου προκαλούνται ενέργειες, όπως η παρουσίαση ενός κειμένου πληροφοριών ή η μετακίνηση σε άλλους χάρτες Διαδραστικοί χάρτες με πολυμέσα (Interactive multimedia maps) Με την επιλογή σημείου ενεργοποιείται η αναπαραγωγή αρχείων εικόνων, video ή ήχου Ενδεικτικές χαρτογραφικές εφαρμογές: άτλαντες, οδηγοί οδικών χαρτών, συλλογές ιστορικών χαρτών, κ.ά.

5 Η Χαρτογραφία στο Διαδίκτυο σήμερα Η ανάπτυξη των χαρτών στο διαδίκτυο δεν είναι μόνο τεχνικό πρόβλημα αλλά σχετίζεται με τη διανομή, τη σχεδίαση και τη χρήση τους, άρα επηρεάζει τη χαρτογραφία συνολικά. Διαδίδονται στιγμιαία και φτάνουν στο χρήστη άμεσα Εισάγονται νέες μορφές αλληλεπίδρασης και εμπλέκεται περισσότερο ακόμη και ο απλός χρήστης Συμμόρφωση με τους περιορισμούς και αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων της έκδοσης μέσω διαδικτύου, πχ. ενημέρωση χωρίς κόστος παραγωγής Το όφελος της διανομής απευθείας στον καταναλωτή, είναι ότι το βάρος πέφτει πλέον στην παραγωγή καινοτόμων προϊόντων Πχ. αποθετήρια δεδομένων, διασυνδεδεμένα ΣΓΠ, διαδικτυακοί άτλαντες

6 Ελεύθερο Λογισμικό/Λογισμικό Ανοικτού Κώδικα (ΕΛ/ΛΑΚ) Ελευθερία 0: ελεύθερη εκτέλεση για οποιοδήποτε σκοπό Ελευθερία 1: πρόσβαση στον πηγαίο κώδικα (μελέτη και προσαρμογή στις εκάστοτε ανάγκες) Ελευθερία 2: ελεύθερη διανομή του λογισμικού Ελευθερία 3: ελεύθερη αναδιανομή παραμετροποιημένων εκδόσεων Η έννοια της «ελευθερίας» δεν συνδέεται με την αγορά του λογισμικού αλλά με την πρόσβαση στον κώδικα προγραμματισμού Πλεονεκτεί έναντι του εμπορικού λογισμικού, γιατί παρέχεται χωρίς κόστος και χωρίς χρονικό περιορισμό και αναβαθμίζεται συνεχώς, με προσαρμογές στις ανάγκες του χρήστη

7 Διαδραστικότητα και αλληλεπίδραση σε ψηφιακούς χάρτες Ο διαδραστικός χάρτης (interactive map) είναι μια χαρτογραφική αναπαράσταση σε ψηφιακό περιβάλλον, η οποία περιέχει ένα γραφικό περιβάλλον (GUI) αποτελούμενο από γραφικά εργαλεία. Η αλληλεπίδραση του χρήστη μπορεί να σχετίζεται με το γραφικό μέρος ή/και με τα χαρακτηριστικά του χάρτη, ενώ είναι δυνατόν να περιλαμβάνει και διασύνδεση με πολυμέσα (multimedia) όπως ήχος, εικόνα, βίντεο, κείμενο, κτλ. Αλληλεπίδραση με το γραφικό μέρος αλλαγές κλίμακας (zoom-in/out) αλλαγές στην προοπτική της απεικόνισης (πλάγιες απεικονίσεις, στροφή γύρω από 3D αντικείμενο) αλλαγές στο συμβολισμό (π.χ. απόχρωση, μέγεθος) Αλληλεπίδραση με χαρακτηριστικά αριθμητικές πράξεις μεταξύ χαρακτηριστικών επιλογή μεθόδων απόδοσης επιλογή αριθμού ομάδων (παράδειγμα χωροπληθούς απεικόνισης) (Πηγή: Peterson 1995)

8 Μορφές διαδικτυακών χαρτών στατικοί (static) χάρτες που δημιουργούνται δυναμικά (dynamically created) χάρτες κατανεμημένων πηγών δεδομένων (distributed) xάρτες με δυνατότητα προγραμματισμού διεπιφάνειας εφαρμογών-api (open, reusable) χάρτες κινούμενων εικόνων (animated) χάρτες πραγματικού χρόνου (real-time) χάρτες επιλογών χρήστη (personalized) διαδραστικοί χάρτες (interactive) αναλυτικοί χάρτες GIS (analytic) διαδικτυακοί άτλαντες (online atlases) σύνθετοι διαδικτυακοί χάρτες που μπορούν να επεξεργάζονται συνδυαστικά από διαφορετικούς χρήστες (collaborative) αύξηση επιπέδου πολυπλοκότητας (Πηγή: Neumann 2012)

9 Αρχιτεκτονική και τεχνολογίες συστήματος διαδικτυακού χάρτη Απλή διάταξη ενός στατικού διαδικτυακού χάρτη (Πηγή: Kraak 2001) Για παρουσίαση εναλλακτικών λύσεων πρέπει να υπάρχει ισάριθμο πλήθος προκατασκευασμένων εικόνων χαρτών Δυνατότητα στοιχειώδους αλληλεπίδρασης με ξεχωριστούς συνδέσμους για διαφορετικά τμήματα της εικόνας (imagemaps)

10 Αρχιτεκτονική και τεχνολογίες συστήματος διαδικτυακού χάρτη Επέκταση λειτουργικότητας στο περιβάλλον του χρήστη με προγραμματισμό HTML Η επεξεργασία δεν επιβαρύνει τη λειτουργία του διακομιστή του χάρτη (Πηγή: Kraak 2001) Συμβάντα αλληλεπίδρασης Αναδιάταξη της ιστοσελίδας Διαχείριση αιτημάτων δικτύου

11 Αρχιτεκτονική και τεχνολογίες συστήματος διαδικτυακού χάρτη Επέκταση λειτουργικότητας στο περιβάλλον του χρήστη με plugins (Πηγή: Kraak 2001) Διαθέσιμες επεκτάσεις για πάρα πολλούς τύπους αρχείων Εξάρτηση από συγκεκριμένες πλατφόρμες και δυσλειτουργίες Σταδιακή ενσωμάτωση της υποστήριξης στα λογισμικά περιήγησης

12 Αρχιτεκτονική και τεχνολογίες συστήματος διαδικτυακού χάρτη Επέκταση λειτουργικότητας στο περιβάλλον του χρήστη με μεταφόρτωση αυτόνομων εφαρμογών (Πηγή: Kraak 2001) Σύνταξη εκλεπτυσμένων χαρτών με αλληλεπίδραση και τρισδιάστατα γραφικά

13 Αρχιτεκτονική και τεχνολογίες συστήματος διαδικτυακού χάρτη Επέκταση λειτουργικότητας στο περιβάλλον του διακομιστή Ανεξαρτησία από συγκεκριμένες πλατφόρμες (Πηγή: Kraak 2001) Αυξημένος φόρτος διακομιστή που οδηγεί σε αυξημένες απαιτήσεις υλικής υποδομής Κατανομή επεξεργασίας σε περισσότερους διακομιστές και αξιοποίηση διαδικτυακών υπηρεσιών γεωχωρικών δεδομένων

14 Γεωχωρικές υπηρεσίες διαδικτύου Διαδικτυακές υπηρεσίες διάθεσης γεωχωρικών δεδομένων, βάσει θεσμοθετημένων γεωχωρικών προτύπων (OGC) που υποστηρίζουν λειτουργίες οπτικοποίησης, υποβολής ερωτημάτων και υλοποίηση αριθμητικών πράξεων μεταξύ χαρακτηριστικών που περιγράφουν γεωγραφικές πληροφορίες. WMS (Web Map Service): απεικόνιση γεωχωρικών δεδομένων με τη μορφή εικόνων (υποστήριξη κανονικοποιημένων και διανυσματικών δομών δεδομένων) WFS (Web Feature Service): απεικόνιση και διαχείριση διανυσματικών γεωγραφικών οντοτήτων σε συνδυασμό με τα περιγραφικά χαρακτηριστικά WCS (Web Coverage Service): απεικόνιση και διαχείριση κανονικοποιημένων δομών δεδομένων

15 Χαρτογραφικές υπηρεσίες διαδικτύου Οι υπηρεσίες γεωχωρικών δεδομένων βάσει ανοικτών προτύπων γνωρίζουν ευρεία αποδοχή γιατί επιτρέπουν τη χρήση διαφορετικών, ετερογενών και κατανεμημένων πηγών γεωγραφικής πληροφορίας Δεν υποστηρίζονται οι προηγμένες τεχνικές σχεδίασης με τις οποίες επιτυγχάνεται ένα ποιοτικό χαρτογραφικό αποτέλεσμα πχ. πολυεπίπεδα σημειακά σύμβολα, διαφάνεια, μοτίβα, διαγράμματα Δραστικός περιορισμός της χρήσης τους για χάρτες, ιδίως θεματικούς Με τη αρχιτεκτονική των δικτυακών υπηρεσιών στην παραγωγή των χαρτών, δεν υπάρχει η δυνατότητα άμεσης επίβλεψης των συμβόλων Για την παραγωγή οπτικοποιήσεων με ορθή χαρτογραφική προσέγγιση, θα πρέπει να διαμορφωθούν κατάλληλες Χαρτογραφικές Υπηρεσίες Διαδικτύου (Cartographic Web Services) (Πηγή: Iosifescu etal 2009)

16 Διαθέσιμα πακέτα ΕΛ/ΛΑΚ και βασικοί τύποι αρχείων Λογισμικό υπηρεσίας διαδικτύου Λογισμικό υπηρεσίας διαδικτυακού χάρτη.gif Τύποι αρχείων στατικών εικόνων.jpg.png Λογισμικό συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών Λογισμικό επεξεργασίας γραφικών Λογισμικό σύνταξης εφαρμογών Τύποι αρχείων εικόνων με κίνηση και αλληλεπίδραση ANIMATED.gif.svg

17 Περίπτωση μελέτης: ένα εκπαιδευτικό παράδειγμα Αυτοχρηματοδοτούμενο σεμινάριο για μηχανικούς με τίτλο: «Διαχείριση γεωπληροφοριών μέσω διαδικτύου Διαδικτυακή χαρτογραφία & χαρτογραφία με πολυμέσα» Διοργανωτής: Ινστιτούτο Εκπαίδευσης και Επιμόρφωσης Μελών Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδος Διάρκεια: 20 ημέρες, 32 διδακτικές ώρες (20 ώρες διαλέξεις, 10 ώρες εκπόνηση εργασίας project και 2 ώρες για την παρουσίαση των εργασιών των συμμετεχόντων) Συμμετείχαν 15 μηχανικοί, κυρίως Αγρονόμοι & Τοπογράφοι, Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί & Μηχανικοί Υπολογιστών, Πολιτικοί Μηχανικοί

18 Περίπτωση μελέτης: ένα εκπαιδευτικό παράδειγμα Αντικείμενα Χαρτογραφικοί κανόνες οπτικοποίησης χωρικών φαινομένων Χαρτογραφικές πτυχές των διαδικτυακών υπηρεσιών γεωχωρικών δεδομένων Εκμάθηση σχεδίασης ψηφιακών απεικονίσεων στατικών και δυναμικών γεωχωρικών φαινομένων με σύγχρονες τεχνικές Σκοπός της εργασίας Σχεδίαση διαχρονικών διαδραστικών χαρτών πυκνότητας πληθυσμού Σχεδίαση χάρτη κινούμενης εικόνας (animation) με τη διαχρονική εξέλιξη του πληθυσμού για ορισμένο χρονικό διάστημα Περιοχή μελέτης: Πελοπόννησος Υλοποίηση της εργασίας Για την την ομοιόμορφη εκπόνηση της εργασίας σε ένα σταθερό περιβάλλον, υλοποιήθηκε ένα εικονικό περιβάλλον Η/Υ με το λογισμικό VirtualBox. Λογισμικό: Linux Ubuntu, Quantum GIS, Mapserver & Openlayers, Gimp, Kompozer.

19 Περίπτωση μελέτης: ένα εκπαιδευτικό παράδειγμα

20 Περίπτωση μελέτης: ένα εκπαιδευτικό παράδειγμα

21 Συμπεράσματα Το υφιστάμενο τεχνολογικό πλαίσιο για τη δημιουργία και δημοσίευση χαρτών στο διαδίκτυο, παρέχει αποδοτικά εργαλεία για τη σύνθεση διαδραστικών χαρτών. Οι περισσότερες εφαρμογές διαδικτυακών χαρτών είναι απλά και μόνο παραδείγματα οπτικοποίησης γεωχωρικών δεδομένων, αν λάβουμε υπόψιν τις απαιτήσεις που θέτουν οι θεωρητικές και πρακτικές αρχές της χαρτογραφίας. Αν και οι διαδικτυακοί χάρτες πλεονεκτούν ως προς τη διαδραστικότητα, δεν αντιμετωπίζονται ακόμη αποτελεσματικά, κρίσιμα χαρτογραφικά στοιχεία, όπως: - η υποστήριξη εναλλακτικών τρόπων απόδοσης - η υποστήριξη γενίκευσης σε πραγματικό χρόνο - η οπτική ισορροπία - η σχέση πρώτου πλάνου / υποβάθρου - η αναγραφή ονοματολογίας