Metody a postup zpracování

Tato část vymezuje metodický rámec diplomové práce a popisuje postup, kterým byl navržen, implementován a ověřen nástroj pro tvorbu číselných kartodiagramů v prostředí ArcGIS Pro. Nejprve jsou představeny použité metody, software a datové zdroje, následně je krok za krokem rozebrán proces vývoje, validace a testování, který vedl k vytvoření funkčního a prakticky využitelného řešení.

Použité metody

Pro stanovení metodického postupu byla nejprve provedena rešerše dostupné literatury, zaměřená na teoretické i praktické aspekty tvorby kartodiagramů. Studovaná literatura zahrnovala české i zahraniční kartografické publikace, práce z oblasti vizualizace statistických dat a obecné metodiky tematické kartografie. Pozornost byla věnována především:

• definici a klasifikaci popisků (labelů),
• principům číselných kartodiagramů a jejich rozdílům oproti tradičním (např. kruhovým, sloupcovým nebo součtovým),
• zásadám volby a konstrukce stupnic (aritmetických, geometrických, funkčních),
• možnostem a omezením vizualizace číselných hodnot v mapovém poli.

V rámci rešerše byly analyzovány a popsány také současné softwarové přístupy v prostředí ArcGIS Pro a QGIS. Záměrem bylo identifikovat, jakými způsoby lze v těchto programech realizovat metodu číselných kartodiagramů, a zda již existuje přímá podpora této metody. Výsledkem bylo zjištění, že číselné kartodiagramy nejsou v ArcGIS Pro přímo implementovány, ale lze je napodobit prostřednictvím popisků a jejich stylizace. Tento zjištěný nedostatek se stal hlavní motivací pro návrh vlastního automatizovaného řešení.

Metodika dále vychází z principů iterativního vývoje softwarového nástroje, kdy jednotlivé funkce byly navrhovány, implementovány a průběžně testovány na vybraných datových sadách. Tento přístup umožnil pružně reagovat na zjištěné nedostatky a postupně rozšiřovat funkcionalitu nástroje.

Použité programy

K realizaci práce bylo využito několik softwarových prostředků:

• ArcGIS Pro (verze 3.4, 3.5 a 3.6) - hlavní pracovní prostředí, v němž byl vyvinut vlastní toolbox. ArcGIS Pro umožňuje integraci skriptů v jazyce Python a přístup k objektům mapy prostřednictvím knihovny ArcPy.
• Visual Studio Code - open-source editor s podporou mnoha jazyků a pokročilou správou kódu, převyšující vestavěný editor v ArcGIS Pro. Významným prvkem využití byla integrace GitHub Copilot; tento AI asistent v reálném čase navrhoval optimalizace, doplňoval rutinní pasáže a pomáhal s identifikací logických chyb.
• GitHub - platforma pro správu verzí a verzování zdrojového kódu. Slouží k uchování historie vývoje, zálohování a sdílení nástroje pro veřejnost. Díky integraci s Visual Studio Code bylo možné pohodlně provádět změny a sledovat jejich postupný vývoj.
• MS Excel - použit pro úpravu a kontrolu dat před jejich importem do GIS.
• Další podpůrné programy - pro zpracování textu (MS Word), tvorbu prezentací (MS PowerPoint), tvorbu myšlenkových map a přehledu postupu/kroků (Xmind) a finální grafické úpravy mapových výstupů a tvorbu posteru (Affinity).

Použitá data

Pro naplnění cílů diplomové práce bylo nutné využít data, na kterých bylo možné testovat funkčnost nástroje a tvořit ukázkové mapy. Výběr byl motivován snahou otestovat funkčnost algoritmů na geometricky i tematicky odlišných datech, v různých zobrazeních.

Většina datových sad byla čerpána přímo v prostředí ArcGIS Pro prostřednictvím portálu ArcGIS Online, což rovněž umožnilo testovat robustnost nástroje při práci s hostovanými webovými vrstvami a cloudovou infrastrukturou.

Přehled datových zdrojů

Tabulka 1: Přehled využitých datových sad a jejich poskytovatelů pro tvorbu ukázkových map.

Použití umělé inteligence (AI)

Při zpracování této diplomové práce a vývoji nástroje byly využity systémy generativní umělé inteligence, konkrétně nástroje GitHub Copilot a Google Gemini. Využití těchto technologií probíhalo v souladu s Doporučením Univerzity Palackého v Olomouci k využívání generativních modelů AI a etickými principy UP.

Nástroje byly využity jako pomocné (ediční a programátorské) prostředky v následujícím rozsahu:

• GitHub Copilot: integrován jako asistent v prostředí Visual Studio Code pro zefektivnění zápisu zdrojového kódu. Nástroj byl využit k návrhu syntaktických struktur, doplňování rutinních pasáží kódu a k identifikaci potenciálních chyb při implementaci algoritmů pracujících s ArcGIS Pro.
• Google Gemini: využit k analýze a vysvětlení technické dokumentace ArcGIS Pro a ArcPy a pro korekturu stylistické úrovně vybraných pasáží textu.

Autor práce výslovně prohlašuje, že nástroje nebyly využity k formulaci vlastních tvrzení, závěrů, interpretaci výsledků ani k argumentaci v diskuzi. Veškeré výstupy generované AI byly podrobeny lidskému ověření z hlediska faktické správnosti a bezpečnosti. Autor nese plnou a výhradní odpovědnost za konečnou podobu textu i funkčnost nástroje a potvrzuje, že využití AI nenahradilo jeho vlastní tvůrčí činnost nezbytnou pro vznik této práce.

Postup zpracování

Postup práce byl sestaven na základě konzultací s vedoucím práce Mgr. Radkem Barvířem, Ph.D., který poskytoval doporučení a rámcový harmonogram prací, jež provázely zpracování diplomové práce. Postup lze shrnout do několika hlavních kroků:

• Studium literatury a rešerše: prostudování odborných publikací a článků zaměřených na kartodiagramy a vizualizaci kvantitativních dat, včetně porovnání číselných kartodiagramů s jinými metodami a zhodnocení jejich využití v současných GIS softwarech.
• Analýza možností ArcGIS Pro: detailní analýza funkcionalit tvorby popisků. Bylo zjištěno, že neexistuje přímý nástroj pro tvorbu číselných kartodiagramů s pokročilou typografií a automatizací, což definovalo praktické cíle práce.
• Návrh toolboxu: vytvoření uživatelsky přívětivého nástroje s rozdělením parametrů do pěti kategorií (Data Statistics, Classification & Size, Font Styling, Format & Units, Advanced Styling) a s dynamickou aktivací parametrů podle volby uživatele.
• Implementace v prostředí Python/ArcPy: vývoj skriptového nástroje ve formátu .atbx integrovaného do ArcGIS Pro. Postupně byly implementovány klasifikační metody, generování popisků, základní stylizace i pokročilé grafické a typografické funkce (včetně podpory proměnných fontů, gradientů a interpolace font-weight).
• Validace, metadata a formální náležitosti: vyplnění popisů parametrů, nastavení výchozích hodnot, přiřazení kategorií a doplnění metadat toolboxu. Uživatelské vstupy jsou validovány ještě před spuštěním výkonného kódu.
• Testování a ladění: ověření správnosti klasifikací, stability nástroje a vizuální kvality výstupů na různých datech. Následovalo uživatelské testování se studenty 1. ročníku magisterského studia v rámci předmětu VIZUL a následné optimalizace.
• Tvorba ukázkových map: vytvoření sady mapových výstupů s různým počtem tříd, metodami klasifikace a stylem vizualizace popisků jako demonstrace praktického využití nástroje.

Celý metodický postup kombinuje teoretická východiska tematické kartografie se softwarovou implementací v prostředí ArcGIS Pro. Výsledkem je nástroj, který umožňuje automatizovanou tvorbu metody číselných kartodiagramů a rozšiřuje praktické využití této metody v GIS.