Program je možno zdarma stáhnout buď přímo na domovské stránce projektu, nebo na stránkách http://sourceforge.net/projects/saga-gis/, kde najdeme nejnovější i starší verze programu - jak binární soubory pro Windows, tak zdrojové kódy, verze pro Linux, demo data nebo zmíněnou dokumentaci. V případě, že pracujeme pod systémem Windows, stačí stažený ZIP archív už jen rozbalit do libovolného adresáře, kde chceme program mít. Tím je celá "instalace" hotová.

Při levém okraji je umístěno okno nazvané Workspace, které je velmi podobné tomu v ArcMap. Má také tři záložky, jejich obsah je ale poněkud odlišný. Začneme záložkou Data - v té najdeme všechny datové vrstvy, které máme momentálně nahrané, rozdělené podle typu dat - vektorová data jsou dále rozdělena podle typu (bod, linie, polygon), rastry podle rozměrů buňky a rozsahu (v programu jsou tyto skupiny rastrů se stejnými vlastnostmi nazvány Grid system, proto budeme dále používat tento pojem). Po kliknutí pravým tlačítkem myši na určitou vrstvu máme na výběr několik operací, jako uložit, uložit jako (což nelze provést pomocí hlavního menu), u rastrů export do obrázku, vykreslení histogramu a podobně.

Na rozdíl od ArcMap ale pořadí vrstev v záložce Data nemá žádný vliv na jejich zobrazování. To se se řídí pomocí další záložky - Maps. Zde se nachází jen vrstvy umístěné do některé mapy (kterých může být víc) a ty umístěné v rámci mapy nejvýše se také nejvýše vykreslují. Chceme-li si tedy prohlédnou některou z nahraných vrstev, poklikáme na ni v záložce Data, načež se nás program dotáže, v které mapě ji chceme zobrazit - máme na výběr existující mapy nebo novou. Pořadí vrstvy v mapě pak případně změníme pravým tlačítkem myši na vrstvě a příkazy posunout výš, úplně nahoru apod.

Na zbývající záložce se dostáváme od dat k funkcím, zde nalezneme něco jako Toolbox v ArcMap. Jednotlivé moduly jsou seskupeny v knihovnách. Je jich skutečně velké množství a k některým se ještě dostaneme později. Spuštění modulu provedeme buď poklepáním na něj, nebo jednoduchým kliknutím a poté pomocí okna, ke kterému se dostáváme nyní.

Okno Object Properties (Vlastnosti) je standardně umístěno vpravo a jeho obsah se mění v závislosti na tom, jaký objekt máme právě označen ve Workspace okně. V případě, že pracujeme s daty, skládá se okno Object Properties z následujících záložek: Settings, Description, Attributes a Legend. Nejzajímavější z nich je určitě Settings. Zde můžeme nastavit nejrůznější vlastnosti vrstvy, týkající se hlavně jejího zobrazení - barevnou stupnici, popisky, rozsah hodnot, ale také třeba identifikaci "No data" hodnot u rastrů nebo snapping u vektorů. Užitečnou funkcí je, že nastavení těchto atributů si můžeme uložit a tak ho později kdykoli použít, místo nového pracného nastavování.

Popis zbylých záložek bude rychlý. V záložce Description najdeme základní vlastnosti vybrané vrstvy, u rastrů například velikost a počet buněk, rozsah, rozsah souřadnic a některé statistické údaje. Kromě toho je zde také podrobně popsána historie vrstvy - tedy jak a pomocí jakých vrstev vznikla a jak byly nastavené parametry modulu. Další záložka - Attributes - zobrazuje u vektorů atributy jednoho vybraného prvku, zatímco u rastrů hodnoty buněk vybrané oblasti jako matici. A nakonec Legend - zde je zobrazena legenda vybrané datové vrstvy.

Jestliže ve Workspace okně pracujeme s moduly, nachází se v okně vlastností jen dvě záložky, a to Settings a Description. V záložce Settings lze nastavit jednotlivé atributy modulu, případně si je uložit a poté modul spustit. Description obsahuje většinou stručný popis modulu a jeho vstupních i výstupních parametrů.

Dostáváme se k poslednímu oknu - Messages, jeho popis bude nejstručnější. Zde se jen, jak jinak než ve třech záložkách, vypisují zprávy o chodu programu. V první - General - jsou to všechny obecné zprávy - které vrstvy byly nahrány, že modul byl spuštěn a úspěšně dokončen, nebo že skončil s chybou. V záložce Execution se vypisují podrobné údaje o proběhlých modulech, včetně nastavení atributů. A v té poslední - Errors - se zřejmě budou vypisovat chyby v chodu programu, ale to se mi zatím ještě nestalo (program vždy spadl bez varování). Ještě bych měl podotknout, že rozložení všech zmiňovaných oken není pevné, všechna je možné zmenšit, zvětšit, vypnout, uvolnit, přesunout a "přilepit" téměř kamkoli na pracovní plochu.

Zbylý prostor, který nezabírají okna, je naše pracovní plocha a máme ji k dispozici k zobrazování map, tabulek, 3D pohledů a podobně. Jak již bylo zmíněno, zde můžeme (a většinou také budeme) mít otevřeno více oken najednou. Můžeme je mít umístěná libovolně po ploše, přes sebe, různě zvětšená, minimalizovaná, zavřená (ze seznamu map ale mapa zmizí až když na ní zde klikneme pravým tlačítkem a zvolíme Close - zavřít). Existuje také možnost okno maximalizovat přes celou pracovní plochu, což se mi stalo několikrát omylem a nevěděl jsem potom, jak se vrátit do původního zobrazení. Teď už vím, že k manipulaci s okny slouží položka Window v hlavním menu. Pomocí něho můžeme procházet jednotlivá otevřená okna, nebo je nějakým předdefinovaným způsobem rozmístit po ploše (kaskádně přes sebe, vedle sebe, pod sebe...).

2.4.2. 3D - View

Před vlastní tvorbou 3D pohledu musíme uvažovat dvě věci: Nejprve na pracovní ploše vybereme mapu, ze které budeme chtít 3D pohled vytvořit (musí být aktivní její okno, jaká mapa je vybrána ve Workspace okně nemá vliv). Druhá věc je, že musíme mít nahránu nějakou vrstvu, která obsahuje informace o výškách. Po stisku ikony nám vyskočí dialogové okno, kde máme možnost zvolit několik parametrů. Neprve zvolíme Grid system (viz kap. 2.1), čímž vlastně určíme, ve které skupině rastrů se nachází náš model terénu. V druhé řádce pak vybereme správný rastr.

Ostatních parametrů si v tomto případě nemusíme všímat, většinu z nich lze změnit později, přímo při práci s 3D pohledem. Potvrdíme-li tedy naši volbu, otevře se nám nové okno 3D pohledem a jestliže nedošlo k žádnému problému, vidíme naši mapu ve 3D. Je vykreslena ta vrstva, která je právě navrchu v zdrojové mapě, a jestliže toto pořadí v okně Workspace změníme, změní se i 3D pohled. K nastavení některých vlastostí okna můžeme použít ikony 3D pohledu, pro pohyb jsou zde také, ale jednodušší je použít myš nebo klávesové zkratky. První čtyři šipky s naznačením slouží k rotaci, stejně fungují směrové šipky na klávesnici nebo pohyby myší při stisknutém levém tlačítku. Druhé čtyři jsou pro posun doleva, doprava, dolů a nahoru, ekvivalentem jsou klávesy Insert, Delete, End a Home, nebo pohyby myší při stisknutém pravém tlačítku. Poslední dvě, které vypadají podobně, jsou k přiblížení a oddálení, čehož lze dosáhnout také klávesam Page down a Page up. Zbylé dvě dvojice vpravo upravují převýšení terénu (Exaggeration) a perspektivu. Vynechali jsme ještě tři ikony vlevo, první (3D) vyvolá opět již známé okno 3D pohledu a dává nám možnost změnit parametry. Druhá, v podobě modrého písmene i značí interpolaci barev, v případě že ho zapneme, nebudou se barvy v 3D pohledu interpolovat a bude zřetelněji vidět rozdrobení obrazu na jednotlivé buňky. Hodně zajímavou funkcí je Anaglyf, ikonka v podobě brýlí s červeným a zeleným sklem. Jestliže takové brýle máme, jediným kliknutím si můžeme vytvořit iluzi prostorového vidění. Není to zase až tak užitečná funkce, ale docela efektní.

Základním vstupem pro hydrologické analýzy jsou rastrová data, konkrétně digitální model terénu. Ten ale často obsahuje drobné chyby vznikající při jeho tvorbě, jedná se hlavně o díry či prohlubně - jedna nebo více buněk, jejichž přiřazená nadmořská výška je menší než výška buněk okolních. To by vedlo k chybnému chování algoritmů, které modelují stékání vody po zemském povrchu - z těchto děr by voda nikam neodtékala. Proto je nutné data před samotnou analýzou projet některým algoritmem, který tyto prohlubně detekuje a dále zpracovává. Existují dvě cesty zpracování: díry se buď přímo vyplní - tzn. změní se výška těchto buněk - nebo se vytvoří nový, podpůrný rastr, který definuje, do které buňky z osmiokolí má tok dále pokračovat. Který způsob vybrat, to závisí také na tom, jaký algoritmus se chystáme použít v dalším kroku. Tím většinou bývá tvorba rastru akumulace vody a jeho význam a metody tvorby si ukážeme později, nyní jen prozradíme, že tyto metody můžeme rozdělit na dvě skupiny: Jednu skupinu tvoří algoritmy, ve kterých se tok vody uskutečňuje jen mezi středy buněk, druhou ty, kde voda teče po povrchu libovolně (tzv. Flow tracing algoritmy) [OLAYA]. A právě pro tyto je nutné případné prohlubně "natvrdo" vyplnit, protože se neřídí podpůrným rastrem - fungují na jiném principu.

3.1.1. Sink removal

Sink removal (odstranění sníženin) je název modulu, který použijeme pro vyplnění případných prohlubní ve vstupním rastru. Hodnota v snížených buňkách je tímto algoritmem změněna a díry odstraněny, výsledný rastr sám o sobě proto můžeme použít v dalších analýzách. Chceme-li tento modul použít, najdeme si ho buď ve Workspace okně nebo přes menu Modules - Terrain Analysis - Preprocessing - Sink Removal, a klikneme na něj. Otevře se takovéto okno s parametry:

Jako první musíme tradičně vybrat Grid system, po němž následuje jediná vstupní vrstva - digitální model reliéfu (DMR), který musí být samozřejmě již předem nahrán. Výstupní vrstvu buď nastavíme na [create], což značí, že bude vytvořena vrstva nová, nebo máme možnost zvolit již nějakou existující vrstvu (teoreticky kteroukoli ze zvoleného grid systemu, prakticky to bude zřejmě originální DMR), která bude v tom případě přepsána. Nachází se zde ještě jedna volitelná vstupní vrstva, Sink Route, což není nic jiného než zmíněný podpůrný rastr - jeho tvorbu si ukážeme za chvíli. V případě, že bychom ho již měli, můžeme ho použít a usnadnit tak algoritmu práci. Poslední volbou je metoda - Fill Sinks díry vyplňuje, Deepen Drainage Routes naopak prohlubuje odtokové koryto. Prakticky se výsledky těchto dvou metod příliš neliší. Máme-li tedy všechny parametry nastavené, naši volbu potvrdíme a modul proběhne. Pro lepší ilustraci metody si zobrazíme výsledky:

Na první mapě vidíme zhruba uprostřed díru, tvořenou třemi buňkami s hodnotou 140,70 (označeny modrou barvou). Na opraveném rastru byla tato hodnota zvýšena na 140,79 aby byla alespoň stejná jako hodnota nejnižší buňky v okolí.

3.1.2. Sink drainage route detection

Tento modul představuje druhou cestu vypořádání se s dírami, tedy tvorbu podpůrného rastru. Okno s parametry tohoto modulu je ještě jednodušší než u předchozího, jedinou vstupní vrstvou je originální DMR, výstup nastavíme na [create], protože tuto vrstvu budeme používat současně s originálním DMR. Práh pro výšky (Threshold) není třeba nastavovat, takže volbu potvrdíme, necháme modul proběhnout a zobrazíme si výsledek:

Výsledkem je rastr s téměř samými nulami, jen v místech sníženin se nacházejí hodnoty v rozmezí 1 až 8. Ty neznamenají nic jiného, než směr, kudy má tok opouštět buňku - každému směru (nahoru, dolů, doprava, doleva + diagonální směry) je přiřazena jedna hodnota.

Tvorba rastru akumulace vody je základní hydrologickou analýzou, ze které vychází mnoho dalších. Na základě DMR je spočítáno, kudy voda odtéká z jednotlivých buněk, a každá buňka pak nese informaci o tom, z kolika výše položených buněk přes ní proudí voda. SAGA to nereprezentuje počtem buněk, ale jejich rozlohou, případně objemem vody (v případě, že známe a zadáme rastr odtoku z jednotlivých buněk). Existuje několik algoritmů pro tvorbu rastru akumulace vody a každý má svá pozitiva a negativa. V SAGA jsou implementovány hned ve třech modulech, které najdeme pod položkou menu: Modules - Terrain Analysis - Hydrology - Catchment Area a mají jména Parallel Processing, Recursive Upward Processing a Flow Tracing. Některý algoritmus najdeme jen v jednom modulu, některý je obsažen ve více modulech. Jednotlivé algoritmy si nebudeme do detailu popisovat, pouze je rozdělíme podle principu. První dělení může být podle počtu směrů odtoku. První skupina uvažuje z každé buňky odtok jen jedním směrem (označují se Single Flow Direction algorithms) - jsou to algoritmy D8, Rho8 a Kinematic Routing Algorithm (KRA). Druhá skupina se nazývá Multiple Flow Direction Algorithms a povolují odtok do více směrů. Sem patří algoritmy Deterministic Infinity, Braunschweiger Digitales Reliefmodell, Multiple Flow Direction (FD8) a Digital Elevation Model Network (DEMON) [OLAYA]. Druhé dělení jsme si již uváděli výše - jedna skupina uvažuje proudění pouze přes středy buněk, druhá libovolně po celém DMR. Ta druhá se též nazývá Flow Tracing Algorithms a patří sem KRA a DEMON, ostatní algoritmy patří do první skupiny.

K ukázce tvorby rastru akumulace vody použijeme modul Parallel Processing, jehož parametry zvolíme takto:

Jako vstupní vrstvu Elevation volíme původní DMR s dírami; podpůrný rastr směru odtoku se zadává parametrem Sink Routes. Jako vrstvu Weight bychom zadali rastr odtoku z jednotlivých buněk, kdybychom ho měli. Z výstupních vrstev si necháme vytvořit jedinou povinnou - Catchment Area, což je náš rastr akumulace vody. Ostatní vytvářet nebudeme, protože je nepotřebujeme a jejich výsledky ani nejsou moc zajímavé. Parametrem Method volíme algoritmus, který bude použit. Po úspěšném vykonání modulu získáme výsledek podobný tomuto:

Abychom lépe viděli i jiné hodnoty než těch několik málo extrémních, pozměníme symbologii vrstvy - barevnou stupnici změníme na logaritmickou a zvýšíme Logaritmic Stretch Factor na vyšší hodnotu (v našem případě na 100000, chce to odzkoušet). Tím se nižší hodnoty akumulace vody více "roztáhnou" po stupnici na úkor větších a proto jsou lépe barevně rozlišeny. Nejlépe je to vidět na následujícím srovnání obou stupnic (použita legenda z programu):

Symbologii měníme v okně Object Properties, záložka Settings, konkrétní řádky zvýrazněny na následujícím snímku, změny musíme potvrdit tlačítkem Apply.

Nyní již zřetelně vidíme i nižší hodnoty akumulace vody, tedy i úplné zárodky vodních toků.

Posledním modulem, který si ukážeme, bude jedna poměrně zajímavá analýza, která jako jeden ze vstupů využívá právě vytvořený rastr akumulace vody. Jedná se o zástupce tzv. interaktivních modulů - kromě zadání obvyklých vstupních a výstupních vrstev a parametrů program ještě čeká na označení určitého místa v mapě, což provedeme jednoduchým kliknutím nástrojem Action (černá šipka). Pro tento bod se poté zaprvé spočítá povodí, tedy výše položená oblast, ze které voda odtéká právě touto buňkou, navíc ještě každá buňka ponese informaci, jak dlouho bude cesta odtud do cílové buňky vodě trvat.

Pro tento úkol máme k dispozici dva moduly. První, jednodušší (Isochrones constant speed) používá jako vstupní vrstvu pouze DMR, z jehož charakteristiky spočte průměrnou rychlost pohybu vody, a pak uvažuje, že se voda pohybuje na území celého povodí touto konstantní rychlostí. Výstupní rastr reprezentuje čas (v hodinách), který voda z buňky potřebuje, aby se dostala do výstupního bodu povodí.

V reálu ovšem voda konstantní rychlostí po povchu nestéká, její rychlost závisí na mnoha faktorech, z nichž některé můžeme podchytit v druhém, komplexnějším modulu (Isochrones variable speed). Jako vstupní vrstvy uplatníme DMR, rastr akumulace vody a rastr svažitosti terénu (Slope), který si pro ten účel musíme nejdříve vytvořit, například pomocí knihovny Terrain Analysis - Morphometry a modulu Local morphometry. Poté už můžeme začít vyplnit parametry našeho modulu:

Co znamenají vstupní vrstvy Elevation, Slope a Catchment Area je zřejmě jasné, ale jsou tu další dvě volitelné vrstvy, které se pokusím alespoň stručně popsat: Rastr Curve Number se používá k odhadu odtoku z buňky, zatímco Manning's Number vyjadřuje vlastnosti povrchu buňky, které mají vliv na rychlost proudění. Data Curve Number se dají sehnat, Manning's Number jen velmi těžko. Jelikož my nemáme ani jeden z rastrů, nastavíme je na [not set] a použijí se konstanty definované níže, což má stejný efekt jako konstantní rastr s touto hodnotou. Hodnoty všech těchto parametrů obvykle necháváme tak, jak jsou přednastavené, měly by se ve většině případů blížit reálné situaci.

Když naše volby potvrdíme a zavře se dialogové okno, objeví se nové výstupní vrstvy. Když si je ale prohlédneme, neobsahují žádná data - je to tím, že modul čeká na náš interaktivní vstup. Otevřeme si tedy nějakou vrstvu (například rastr akumulace vody nebo DMR) a klikneme nástrojem Action na místo, kde chceme mít výstupní bod povodí. Nyní už modul proběhne a zobrazí se výsledky, které si hned můžeme prohlédnout. Jestliže se nám nepovedlo označit přesně to místo, které jsme chtěli, nebo chceme zkusit úplně jiné, stačí znovu kliknout jinam a výsledky se překreslí, interaktivní modul totiž stále běží do té doby, než ho ukončíme. V menu Modules vidíme jeho jméno, vedle kterého je vlevo zatržítko - modul běží. Jsme-li již s výstupy spokojeni, klikneme zde na jméno modulu a ten se ukončí. Stojí za zmínku, že za běhu interaktivního modulu můžeme zcela běžně pracovat s mapami, břibližovat si je pomocí nástrojů Lupa a podobně, interaktivní modul bere na vědomí pouze nástroj action. Jediné, v čem jsme omezeni je to, že nemůžeme spouštět jiné moduly, v tom případě vyskočí varovná hláška oznamující, že již běží jiný modul a máme ho nejprve ukončit.

Nyní se ale vraťme k našemu výstupu:

Dostáváme poměrně zajímavý rastr, který by se dal využít například k simulace povodně. Když si zobrazíme histogram výsledného rastru, získáme vlastně přibližný časový průběh odtoku vody spadlé na povodí v jednom okamžiku výstupním bodem povodí. Jasně tak například vidíme, za jak dlouho od srážek bude průtok ve výstupním bodě povodí kulminovat.

Pro lepší interpretaci výsledku si výstupní rastr třeba můžeme prohlédnout ve 3D, natažený na DMR. Stačí jen mít označenu naši výstupní vrstvu ve Workspace okně a kliknout na ikonku 3D, kde vybereme vrstvu obsahující informace o výškách.

Jelikož cílem mého referátu není být uživatelským manuálem pro SAGA GIS, ale jen jeho představením, popis modulů zde končí. Čtenáři, který by se rád dozvěděl o dalších možnostech, které program nabízí, doporučuji pročíst si výše zmiňovaný uživatelský manuál.