Берлянт А.М. Картография (2002)

















































































80 Глава IV. Картографические способы изображения
Псевдоизолинии 81


Рис. 4.6. Изолинии.
ческие поля. Таковы поле рельефа, поля магнитной напряженности, давления, температур и т.д. (рис. 4.6). Они изображаются соответственно горизонталями (изогипсами), изогонами, изобарами, изотермами семейство различных изолиний весьма обширно и насчитывает десятки видов.
На карту сперва наносят значения картографируемого объекта в точках наблюдений, а затем с помощью интерполяции проводят изолинии. При этом заранее выбирается интервал сечения разность отметок двух соседних изолиний. Расстояние между изолиниями на карте называется заложением изолиний и характеризует градиент поля (уклон поверхности). Чем меньше заложение, т.е. расстояние между изолиниями, тем выше градиент, круче поверхность, и наоборот, большие заложения свидетельствуют о пологой поверхности, о низких градиентах. Автоматическое проведение изолиний выполняется по цифровым моделям с помощью специальных интерполяционных программ.
Изолинии очень удобный, гибкий и информативный способ! изображения, обладающий высокой метричностью. Благодаря им можно определять по картам самые разнообразные количественные характеристики: абсолютные и относительные значения явления, уклоны и градиенты, степень расчленения и многое другое С помощью изолиний показывают также количественные измене ния показателей во времени (например, годичные вариации маг нитного склонения), перемещение явлений (амплитуды неотект нических поднятий и опусканий), время наступления каких-ли
событий (даты созревания сельскохозяйственных культур), повторяемость явлений (частота возникновения штормов в разные сезоны года), взаимосвязь явлений (корреляция форм современного и палеорельефа). На динамических электронных картах системы изолиний могут смещаться сами, показывая перемещение явлений (например, циклонов и антициклонов).
При создании изолинейных карт всегда учитывают, что читатель воспринимает не каждую изолинию в отдельности, а всю их совокупность, единую систему изолиний, с помощью которой передается структура и морфология картофафируемого объекта. Для повышения наглядности промежутки между изолиниями закрашивают, пользуясь шкалой послойной окраски, которая строится так, чтобы интенсивность окраски отражала нарастание или убывание показателя.
4.8. Псевдоизолинии
Изолинии нередко применяют для явлений, не обладающих непрерывностью, сплошностью и плавностью, т.е. не являющихся на самом деле полями. В этом случае речь идет о псевдоизолиниях, т.е. изолиниях, отображающих распределение дискретных объектов. Таковы, например, псевдоизолинии плотности населения, размещение которого, конечно же, не образует сплошного поля, псевдоизолинии распаханности или залесенности и т.п. Их всегда проводят на основе интерполяции каких-либо расчетных статистических показателей плотности, интенсивности распределения объектов, полученных в ячейках регулярной или нерегулярной сетки.
На вид псевдоизолинии ничем не отличаются от изолиний, они часто дополняются послойной окраской. Несомненная привлекательность псевдоизолиний состоит в том, что с их помощью создается очень удобная графо-математическая абстракция географических распределений, позволяющая отвлечься от малосущественных свойств и деталей картографируемого объекта и выявить главные закономерности его изменения в пространстве (рис. 4.7). К тому же этот способ обладает высокой метричностью.
Однако необходимо помнить о принципиальном различии между изолиниями и псевдоизолиниями. Последние отражают не реальные, а искусственные, абстрактные поля, например так называемый «промышленный рельеф» плотность объектов индустрии на единицу площади или «поле расселения» число жителей
6 - 4886
82 Глава IV. Картографические способы изображения
Количественный фон
83



'/&ЛЖ
поголовья крупного рогатого скота
Рис. 4.7. Псевдоизолинии.
на 1 км2. При изменении плотности данных или способа расчета такие искусственные поля претерпевают сильные изменения. Поэтому на картах желательно указывать способ расчета исходных данных, по которым построены псевдоизолинии.
4.9- Качественный фон
Способ качественного фона применяют для показа качественных различий явлений сплошного распространения по выделенным районам, областям или другим единицам территориального деления. Этот способ самым тесным образом связан с классификационным подразделением территории, ее дифференциацией по какому-либо признаку, с типологическим районированием, например с выделением районов сельскохозяйственной специализации, ландшафтов, типов почвенного покрова, растительных ассоциаций (рис. 4.8).
В качестве графических средств используют цвет {цветовой фон) или штриховку {штриховой фон). Иногда на картах совместно применяют оба эти средства, так, на почвенной карте генетические \ типы почв дают цветовым фоном, а механический состав их ... наложенным поверх цвета штриховым фоном. В некоторых случа-, ях, когда границы между выделенными районами нечеткие, а смена качеств происходит постепенно, допускается перекрытие двух ка-
Почвы равнин:
РЩ^] подзолистые
г§\^ дерново-подзолистые г
·
·'
·'
·'
·'I болотно-подзолистые Г I подзолисто-буроземные
Рис. 4.8. Качественный фон.
чественных фонов, и на карте появляется как бы «чересполосица» или «шашечная» окраска.
Для удобства идентификации подразделений качественного фона его сопровождают индексами, которые проставляют на карте и в легенде (например, индекс дерново-сильноподзолистых почв П*, среднего отдела девонской системы Т)2).
4.10. Количественный фон
Способ количественного фона применяют для передачи количественных различий явлений сплошного распространения в пределах выделенных районов. Подобно качественному фону он всегда сопряжен с районированием, но по количественному признаку. Окраска или штриховка выполняются по шкале, т.е. интенсивность возрастает или убывает в соответствии с изменением признака (рис. 4.9). Примерами использования количественного фона могут

84 Глава IV. Картографические способы изображения
Точечный способ
Пункты, к которым относятся диаграммы

расчленения рельефа, в м
Превышения над руслами рек
ш и
·
·
·
менее 100 101 300 301 600 601 1000 1001 более Рис. 4.9. Количественный фон.
служить карты запасов гидроресурсов в речных бассейнах, карты районирования территории по степени расчленения рельефа и т.п.
Возможно сочетание качественного и количественного фонов, например при выделении районов преобладающих конфессий (качественный фон) с дополнительной характеристикой процентного соотношения населения разного вероисповедания (количественный фон).
4. 11. Локализованные диаграммы
Локализованные диаграммы характеризуют явления, имеющие сплошное или полосное распространение, с помощью графиков и диаграмм, помещаемых в пунктах наблюдения (измерения) этих явлений. Таковы графики изменения среднемесячных температур и осадков, локализованные по метеостанциям, диаграммы загряз-
I III VI IX XII Месяцы
Рис. 4.10. Локализованные диаграммы.

нения речных вод, приуроченные к гидропостам, и т.п. На карте всегда отмечают пункты, к которым отнесены графики, хотя ясно, что локализованные диаграммы характеризуют не только эти пункты, но и прилегающую территорию (рис. 4.10).
Графические средства весьма разнообразны это розы-диаграммы (например, розы направлений преобладающих ветров), кривые и гистограммы распределения (ход температур по месяцам), циклограммы (средняя продолжительность солнечного сияния в течение года), структурные диаграммы и др.
4.12. Точечный способ

Этот способ применяют для показа явлений массового, но несплошного распространения с помощью множества точек, каждая из которых имеет определенный «вес», т.е. обозначает некоторое
86 Глава IV. Картографические способы изображения
Ареалы 87

\

Посевные площади:
Рис. 4.12. Ареалы.

о
о о пшеницы
овса 1 точка соответствует 500 га
Рис. 4.11. Точечный способ.
число единиц данного явления (рис. 4.11). Чаще всего точечным способом показывают размещение сельского населения (вес одной точки составляет, например, 1000 жителей), либо посевные площади (одна точка 500 га посевов), либо размещение животноводства (одна точка 200 голов крупного рогатого скота) и т.п. В качестве графических средств можно выбрать не только точки (точнее, маленькие кружки), но и квадратики, треугольники и т.п. важно лишь, чтобы каждая фигурка имела вес, обозначенный в легенде. Иногда при большом разбросе показателей берут точки двух и даже трех весов: маленькая точка 200 га, средняя 500, большая 1000 га. Кроме того, точки могут иметь разный цвет или форму, например точки зеленого цвета обозначают посевы пшеницы, желтого кукурузы, красного подсолнечника и т.д. На картах размещения населения цветом можно обозначить его
национальный состав.
Точечный способ нагляден и удобен для количественных определений. Точечные карты хорошо передают реальные особенности размещения явления: его количество, локализацию, группировку или концентрацию, структуру (например, структуру посевных пло-
щадей под разными культурами). Существуют специальные приемы для расчета оптимального веса точки в зависимости от разброса количественных показателей и плотности размещения явления, ведь точки (фигурки) на карте не должны соприкасаться или сливаться.
4.13- Ареалы
Способ ареалов состоит в выделении на карте области распространения какого-либо сплошного или рассредоточенного явления. Чаще всего этим способом показывают распространение животных и растений, месторождения полезных ископаемых и т.п. Различают абсолютные и относительные ареалы. Абсолютными называют ареалы, за пределами которых данное явление совсем не встречается (например, нефтегазоносный бассейн, контур которого точно установлен), тогда как относительные ареалы показывают лишь районы наибольшего сосредоточения явления (допустим, промысловый ареал каких-либо лекарственных растений).
Графические средства изображения ареалов весьма разнообразны: это могут быть границы, фоновая окраска, штриховка, значки, надписи, индексы (рис. 4.12). Напомним, однако, принципиальную разницу между значковым способом, когда каждый знак точно относится к объекту, локализованному в том или ином пункте, и значком ареала, характеризующим площадь. Точно так же знак границы отражает не линейный объект, а лишь оконтуривает
88 Глава IV. Картографические способы изображения
Картодиаграммы
89



1
Уголь
Пес
Минеральные строительные материалы
Прочие грузы
г 5 тыс. т

теплые -*холодные
Рис. 4.13. Знаки движения (векторы).
ареал. Границы как графическое средство предпочтительны для абсолютных ареалов, а для относительных есть смысл нанести лишь несколько значков или дать надпись без проведения границы, точное положение которой на местности неизвестно.
4.14. Знаки движения
Знаки движения используют для показа пространственных перемещений каких-либо природных, социальных, экономических явлений (например, путей движения циклонов, перелета птиц, миграции населения, распространения болезней). С помощью знаков движения можно отразить пути, направление и скорость перемещения, структуру перемещающегося объекта (рис. 4.13). Можно применить знаки движения для показа связей между объектами (например, электронных коммуникаций, финансовых потоков), их качества, мощности, пропускной способности и т.д.
Различают два вида знаков движения:

· векторы движения стрелки разного цвета, формы или толщины;
Рис 4.14. Полосы (ленты) движения.

· полосы (ленты) движения полосы разной ширины, внутренней структуры и цвета.
Векторы применяют, например, для показа теплых и холодных течений, ветров и т.п., а полосы движения для изображения мощности и структуры потоков (например, железнодорожных перевозок, миграций населения). Ленты движения способны передать структуру потока, его напряженность, например объем перевозимых грузов, в соответствии с принятой шкалой: чем шире полоса, тем мощнее поток (рис. 4.14).
4.15. Картодиаграммы
Способ картодиаграммы это изображение абсолютных статистических показателей по единицам административно-территориального деления с помощью диаграммных знаков. Картодиаграммы применяют для показа таких явлений, как валовой сбор сельскохозяйственной продукции, общее число учащихся, объем промышленного производства, потребление электроэнергии в целом по районам, областям, провинциям и т.п. Поскольку речь идет о статистических показателях, то на карте всегда присутствует сет-
90
Глава IV. Картографические способы изображения
Картограммы
91



п ч,
Объем государственных закупок скота по районам (в тыс. т):
В
более 6
2-6
менее 6
Рис. 4.15. Картодиаграмма.
ка административного деления, по которой и производится сбор данных.
Графическими средствами служат любые столбчатые, площадные, объемные диаграммные знаки, отнесенные к районам или областям (рис. 4.15). Они могут быть структурными и показывать, например, долю разных отраслей в общем объеме производства в данном промышленном пункте. В одной административной единице можно дать несколько диаграмм для разных видов помышлен-ности. Однако по картодиаграмме нельзя определить, где именно размещено то или иное производство или в каком конкретно городе потребляют больше всего электроэнергии, все отнесено к району в целом. Этим способ картодиаграммы принципиально отличается от способа значков. Зато легко и предельно наглядно можно сравнить между собой целые районы или области.
4.16. Картограммы
Способ картограммы используют для показа относительных статистических показателей по единицам административно-территориального деления. Это всегда расчетные показатели: скажем, число детских учреждений на тысячу жителей, энерговооруженность сельского хозяйства в расчете на 100 га обрабатываемых земель, процент лесопокрытой площади по областям и т.п. (рис. 4.16).
Процент пашни ко всей площади
0 10 11 20 21 30 31 40 41 50 Рис. 4.16. Картограмма.
Иногда картограммы строят по сетке квадратов, вычисляя такие показатели, как плотность населения, овражность, распахан-ность и т.п., для каждой ячейки. Это весьма формальный подход. Есть и противоположная тенденция, заключающаяся в том, чтобы максимально снизить формализм картограммы. В этом случае статистические показатели, полученные по административным районам, относят только к ареалам их действительного распространения, например плотность населения показывают только в обжитых районах, исключив болота или высокогорья, а показатели средней урожайности культур дают лишь в пределах контуров обрабатываемых сельскохозяйственных земель. В результате картограмма трансформируется в карту своеобразных количественных ареалов. Такой способ называют уточненной картограммой, или дозиметрическим способом.
Картограмма как правило имеет интервальную шкалу, в которой интенсивность цвета или плотность штриховки закономерно меняются соответственно нарастанию или убыванию значения картографируемого показателя (см. разд. 4.17). Иногда картограммы становятся похожи на карты количественного фона с той, однако, разницей, что количественный фон всегда отнесен к областям ее-
92 Глава IV. Картографические способы изображения
Шкалы условных знаков
93



25 100 500 1000 10000 50000 100000

25 100 500 1000 10000 50000 100000
Рис. 4.17. Непрерывные шкалы значков.
а абсолютная; б условная.
тественного районирования, тогда как картограммы к административным районам или ячейкам геометрической сетки.
4.17. Шкалы условных знаков
Шкалы на картах это графическое изображение последовательности изменения (нарастания или убывания) количественных характеристик объектов, их значимости, интенсивности или плотности. На картах со значками, локализованными диаграммами и на картодиаграммах используют абсолютные и относительные шкалы
я&р о О
3~10 I 100-300
30-100

300-1000
??ро о О
1-3 И 0-30
3-Ю , 100-300
30-100
1-зио-зо , \У
300-1000
Рис. 4.18. Ступенчатые шкалы значков.
а абсолютная; б условная.
значков, устанавливающие их размеры в соответствии с величинами изображаемых объектов (показателей). В абсолютных шкалах размер значка прямо пропорционален величине изображаемого объекта (рис. 4.17). Например, если один кружок изображает на карте города с населением 25 тыс. человек, а другой 200 тыс., то этот значок должен быть в восемь раз больше первого. Это очень наглядно, но неудобно при больших разбросах значений, например значок 4-миллионного города должен быть в 160 раз больше значка 25-тысячного населенного пункта. Такой огромный кружок закроет на карте соседние значки и надписи. Условные шкалы отражают количественные различия в условной соизмеримости: знак крупного города будет намного больше маленького, но все же не в сотни раз.
И абсолютные и условные шкалы значков могут быть непрерывными и ступенчатыми (интервальными). В непрерывной шкале размер знака меняется плавно в соответствии с изменением количественного показателя объекта. Ступенчатая шкала дает интерва-

Рис. 4.19. Нарастающие значки.
лы, например 10-30, затем 30-100, 100-300 и т.д. (рис. 4.18). При этом ступени могут быть одинаковыми (равномерная, равноинтер-вальная шкала) либо разными {неравномерная шкала). В приведенном примере интервалы различны: 20, 70, 200 это ступенчатая неравномерная шкала.
Выбор ступеней и самих размеров знаков сложная задача. Возможны формальные подходы, скажем, применение интервалов в арифметической или геометрической прогрессии либо использование реальных перепадов количественных величин картографируемого явления. В картографии нет жестких правил выбора числа градаций в шкалах. Считается, что читатель карты легко различает шестьвосемь градаций, однако многое зависит от графических особенностей значков, их формы, цвета, соотношения с фоном и т.п., а также От установившихся традиций. Все, что сказано о значках, во многом справедливо для локализованных диаграмм, полос движения, картодиаграмм.
Динамические изменения значений картографируемого показателя иногда показывают с помощью шкал нарастающих значков (рис. 4.19). Графические решения могут быть разными. Наиболее ярко рост показателей передают линейные значки, но они занимают много места на карте, более экономны площадные и особенно объемные значки, однако зрительно они менее наглядны.
Компьютерные технологии позволяют строить непрерывные (безынтервальные) шкалы, когда, например, густота штриховки картограммы пропорциональна величине картографируемого показателя (рис. 4.20). Это обеспечивает более плавные переходы и повы-1

Динамические знаки

Процент
коренного населения
35
95
Рис. 4.20. Безынтервальная шкала.
шает наглядность изображения, однако определять на глаз плотность штриховки в каждой территориальной ячейке и сопоставлять ее с легендой довольно затруднительно.
Цветовые шкалы определяют цвет и оттенки красок, используемых на карте для послойной -окраски изолиний, для количественного фона и картограмм. При передаче нарастающих количественных признаков применяют шкалы возрастающей насыщенности цвета. При изображении рельефа для окраски ступеней высот используют особые цветовые гипсометрические шкалы, наилучшим образом приспособленные для передачи высоты и морфологии рельефа суши и морского дна.
4.18. Динамические знаки
Создание картографических компьютерных анимаций привело к внедрению в практику динамических графических переменных.
Иначе говоря, все статические графические переменные приобрели еще одно временное измерение. Анимации позволяют изменять
96
Глава IV. Картографические способы изображения

форму и размер объекта, цвет и насыщенность цвета, внутреннюю структуру и само положение знака на карте. Наиболее часто применяются:
перемещение знаков по полю карты, показывающее, например, движение линий атмосферных фронтов на синоптических картах;
движение стрелок, указывающее направления транспортных потоков, переноса воздушных масс и т.п.;
дефилирование цвета, т.е. постепенное изменение или даже пульсация окраски, вибрирование цвета, например при показе распространения ареала инфекции или эпидемии;
мигание знаков, привлекающее внимание к какому-либо важному объекту на карте, например к источнику радиационного загрязнения окружающей среды.
Проектирование динамических картографических обозначений новая, быстро развивающаяся область картографической семиотики на стыке с технологиями компьютерного дизайна (подробнее см. разд. 14.6). Здесь можно ожидать многих оригинальных решений. Например, большие возможности сулит использование анимационных эффектов в сочетании с трехмерной графикой.
Глава V
Изображение рельефа
5.1. Общие требования
Рельеф главный элемент ландшафта. Он определяет характер и конфигурацию гидрографической сети, распределение растительности и почвенного покрова, микроклимат и экологические условия, расположение дорог и населенных пунктов, словом, все особенности местности. В рельефе земной поверхности отражаются геологическая структура территории и ее палеогеографическая история. В прошлом, да еще и сейчас, рельеф во многом определяет тактику ведения боевых действий. Добавим к этому, что рельеф местности имеет решающее значение при сельскохозяйственном освоении территории, гражданском, дорожном, гидротехническом строительстве. Отсюда становится понятным то особое внимание, которое всегда уделялось методам изображения рельефа на картах.
Рельеф земной поверхности образует сплошное и в целом плавно изменяющееся поле высот. Имеются и резкие изменения высот: обрывы, овраги, уступы куэст и т.п. Для изображения рельефа целесообразнее всего применять изолинии и способ значков, а на геоморфологических картах способы качественного фона и ареалов. Вместе с тем есть специфические требования, которым всегда подчиняется изображение рельефа на гипсометрических картах:
метричность изображения, обеспечивающая возможность получения по карте абсолютных высот и превышений, характеристик углов наклона, расчленения и др.;
пластичность изображения, т.е. наглядная передача неровностей рельефа, формирующая у читателя зрительный образ местности;
морфологическое соответствие изображения, что проявляется в стремлении подчеркнуть типологические особенности форм рельефа, его структурность.
7 - 4886
98
Глава V. Изображение рельефа
Перспективные изображения 99


Рис. 5.1. Фрагмент карты Моравии с перспективным рисунком рельефа
(XVII в.).
Стремление по возможности учесть эти достаточно противоречивые требования проходит через всю историю развития способов картографирования рельефа. На разных этапах на первый план выходили задачи создания пластического объемного или метрически точного изображения, либо подчеркивания морфострукту-ры рельефа, либо совмещения этих требований на одной карте.
5.2. Перспективные изображения
На старых картах рельеф изображался схематическим перспективным рисунком в виде отдельных возвышенностей, хребтов, горок. Для большей выразительности горки покрывались тенями этот способ иногда называли картинным изображением рельефа. Для него не требовалось знания абсолютных или относительных высот, крутизны склонов, а было достаточно лишь передать общее расположение водоразделов, направление основных гряд и ; хребтов (рис. 5.1). Такое изображение достаточно наглядно, но, конечно, ни о какой геометрической точности не может быть и речи.'. Картинные карты рельефа иногда создавали художники; известна,; например, карта рельефа Тосканского побережья, нарисованная
Леонардо да Винчи и представляющая местность как бы с высоты птичьего полета. В настоящее время этот способ почти не применяется, его можно встретить лишь на стилизованных исторических картах.
Однако через два с лишним века картинный рисунок получил новое рождение. На современных картах стали использовать перспективные способы изображения рельефа, разрабатывать особые картинные знаки, но уже на геометрически точной основе. Новый способ получил название физиографического, он направлен на выявление физиономических черт рельефа, его морфологии (рис. 5.2). Физиографические карты широко применяют для показа рельефа дна океанов, поверхности далеких планет, их используют в туристских буклетах и некоторых популярных изданиях. Такие карты отнюдь не предназначены для проведения по ним измерений, но они очень наглядны, похожи на блок-диаграммы или красочные художественные панорамы.
Такова поучительная эволюция способов перспективного изображения рельефа: от примитивных картинных изображений, оставшихся в далеком прошлом, к точным современным физиографическим картам. Это наглядный пример стремления картографов показать читателю пластику, объемность, трехмерность рельефа.

Рис. 5.2. Перспективное изображение горного рельефа Северной Италии (по Э. Раису).
7*
100
Глава V. Изображение рельефа
Способы штрихов
101








.




-_-~п




>п
'




30 -^ .15 /*
^*-






.^Э







3 3 2.4
60 Я <2
Рис. 5.3. Шкалы штрихов крутизны.
а шкала И. Лемана; б шкала Главного штаба.
Создание подобных изображений требует немалого искусства, это всегда «штучные» картографические произведения.
ношение тени, т.е. толщины штриха Т, к свету, т.е. к промежутку между штрихами С, выражалось простой пропорцией:
Т/С = а/ (45° -а),
где а угол наклона склона. Шкала Лемана состояла из девяти ступеней, для склонов с углами наклона 0 5° отношение ширины штриха к ширине просвета составляло 0:9, 5 10° 1:8 и т.д. На самой верхней ступени шкалы 40 45° это соотношение составляло 8:1, а склоны с крутизной более 45° покрывались сплошным черным цветом. Штрихи располагались вдоль направления скатов, и это придавало изображению рельефа большую пластичность, хорошо подчеркивая неровности и перегибы поверхности, в особенности в горной местности.
В России применяли иные шкалы, в которых более детально были проработаны ступени для малых уклонов (менее 15°): увеличено число градаций, изменена толщина штрихов и ширина промежутков между ними. Таковы шкала А. П. Болотова и шкала Главного штаба. Основные русские топографические карты, созданные в середине и конце XIX в.: одноверстная, трехверстная, десятиверстная Европейской России и стоверстная Азиатской России, содержат прекрасные образцы применения штрихов крутизны. Штрихи выполнялись способом гравюры, и это придает изображению рельефа особую тонкость и художественность, карты дают наглядный образ местности и смотрятся как произведения искусства (рис. 5.4).

5.3- Способы штрихов
Схематичные перспективные изображения рельефа еще в XVIII в. перестали удовлетворять войска основных потребителей карт. Им необходимо было получать по картам точное представление о пересеченности местности и крутизне склонов. Характер рельефа определял маневрирование пехоты, кавалерии и артиллерии. Это стало основной причиной перехода к шкалам штрихов крутизны. Принцип построения таких шкал прост: чем круче склон, тем толще и плотнее штриховка, что отвечает изменению освещенности, при которой крутые склоны как бы покрыты глубокой тенью, а пологие максимально освещены (рис. 5.3).
Впервые шкалу штрихов крутизны создал в 1799 г. саксонский картограф Иоганн Леман. Он принял следующее допущение: от-

Рис. 5.4. Часть съемочного топографического планшета Санкт-Петербургской губернии, выполненного в штрихах крутизны.
102 Глава V. Изображение рельефа
Горизонтали \ 03


Рис. 5.5. Схема построения штрихового рисунка рельефа.
а исходные горизонтали и линии скатов; б расстановка штрихов; в штрихи крутизны; г теневые штрихи.
Интересно, что для нанесения штрихов на карте вначале проводили горизонтали, они служили канвой для построения линий скатов, далее по ним вычерчивали штрихи. С окончательного рисунка вспомогательные горизонтали снимали (рис. 5.5).
Иной принцип использовали при изображении рельефа с помощью теневых штрихов, которые наносили по принципу бокового (косого) освещения. Обычно предполагалось, что источник света размещен в северо-западном углу карты. Штрихи черного ; или коричневого цвета накладывали так, чтобы выделить осве- | щенные и затененные склоны, подчеркнуть основные формы рельефа, перегибы склонов, расчленение поверхности.
Способы штрихов очень хорошо передают пластику рельефа, его морфологию, но не позволяют определять абсолютные и отно- > сительные высоты. Кроме того, гравирование или рисовка штри хов весьма трудоемки, а печатание карт требует высокой техники воспроизведения. Внедрение в картоиздание фоторепродукцион ных процессов и плоской печати сильно затруднило воспроизве- , дение штрихов, тонкие линии при печати раздавливались, а тол- ' стые штрихи сливались. Все это заставило картографов искать > другие способы изображения рельефа. ;
5.4. Горизонтали
Горизонтали (изогипсы) линии равных высот. Они представляют собой проекции на плоскость следов сечения рельефа уро-венными поверхностями, проведенными через заданный интервал, который называется высотой сечения рельефа. Горизонтали основной способ изображения рельефа на современных топографических, общегеографических, физических, гипсометрических картах. Одно из важных достоинств способа его высокая мет-ричность. В любом месте карты по горизонталям можно определить абсолютную и относительную высоты точек, форму и крутизну склонов, рассчитать морфометрические показатели вертикального и горизонтального расчленения. Благодаря горизонталям карты рельефа стали ценным источником информации при морфомет-рических определениях, статистических расчетах, математическом моделировании, в частности при создании цифровых моделей рельефа.
Ключевая проблема изображения рельефа горизонталями выбор высоты сечения. Для топографических карт установлены стандартные сечения в зависимости от масштаба карты и характера изображаемой территории (табл. 5.1).
Таблица 5.1 Высота сечения рельефа (в метрах) на российских топографических картах

Территории
Масштабы карт



1:10 000
1:25 000
1:50 000
1:100 000
1:200 000
1:500 000

Плоскоравнинные открытые
Плоскоравнинные залесенные, равнинные пересеченные, холмистые, а также песчаные пустыни
Предгорные и горные
Высокогорные
2,5 5
5
2,5 5
5 10
о о о о
20 20
20 40
20 20
40 40
50 50
100 100


ИНТЕРВАЛЫ СЕЧЕНХЯ
50 110 200 250 400 500 1000
Рис. 5.6. Варианты шкал сечения рельефа с различными интервалами,
В тех случаях, когда с помощью горизонталей основного сечения не удается показать какие-либо существенные детали рельефа, применяют дополнительные полугоризонтали. Их проводят через половину высоты принятого сечения рельефа. Например, на плоской поверхности Прикаспийской низменности полугоризонталями показывают многочисленные невысокие соляные купола. Иногда бывают недостаточны и полугоризонтали, тогда вводят вспомогательные горизонтали с произвольно выбранной высотой сечения.
На мелкомасштабных физических и гипсометрических картах, охватывающих обширные территории, сечение рельефа может быть

105
Гипсометрические шкалы
переменным для различных районов: низменностей, возвышенностей и высокогорий. Например, на одной из лучших Гипсометрической карте СССР масштаба 1:2 500 000 для суши приняты такие интервалы сечения рельефа: от 0 до 300 м через 50 м, от 300 до 600 м через 100 м, от 600 до 750 м через 150 м, далее до высоты 4500 м через 250 м, до 6000 м через 500 м и выше через 1000 м. При выборе шкал сечения всегда учитывают, что горизонталь 200 м служит границей низменностей и возвышенностей, горизонталь 1000 м (иногда 750 м) границей средневысот-ных гор, а горизонталь 2000 м рубежом высоких гор и нагорий. Примеры наиболее употребительных шкал сечения рельефа, применяемых на мелкомасштабных картах России, представлены на рис. 5.6. Все они имеют переменное сечение, но некоторые рубежи сохраняются в любых вариантах, это, например, горизонтали 200, 1000, 2000, 3000 и 5000 м.
Для изображения рельефа морского дна используют изобаты изолинии равных глубин. На мелкомасштабных гипсометрических картах они также имеют переменное сечение, например на шельфе (до глубин 200 м) 50 м, на континентальном склоне (до глубин 2500 м) 100 и 250, а в пределах глубоководных равнин и впадин 500, а потом 1000 м.
5.5. Гипсометрические шкалы
Для придания рельефу в горизонталях большей читаемости и выразительности применяют цветовые шкалы, называемые шкалами гипсометрической окраски. Они могут быть одноцветными с изменяющимися светлотой и насыщенностью цвета либо многоцветными с изменением цвета, его светлоты и насыщенности. Существует несколько принципов построения цветовых рядов таких шкал.

· Затемняющиеся шкалы строятся по принципу «чем выше, тем темнее», в них насыщенность послойной окраски возрастает с высотой от бледно-зеленого до темно-зеленого цвета для низменностей и от желто-коричневого до темно-коричневого цвета для горных районов. Такие шкалы логичны, так как дают представление о нарастании высоты и крутизны склонов, однако бедны по колориту и недостаточно пластичны.
106
Глава V. Изображение рельефа
Светотеневая пластика
107

Осветляющиеся шкалы сроятся по принципу «чем выше, тем светлее», в них происходит переход от серых и темно-оливковых тонов низменностей к светло-желтым высокогорьям и почти белым вершинам. Эти шкалы очень выразительны, горы кажутся освещенными солнцем, что придает рельефу пластику. Их часто используют для показа рельефа Альп, Памира, Тянь-Шаня и других высокогорных территорий. Неудобство, однако, состоит в том, что затемнены низменности, где обычно сосредоточена основная нагрузка карты: реки, населенные пункты, дороги и др.
Шкалы возрастающей насыщенности и теплоты тона используют следующую последовательность цветов: серо-зеленый, зеленый, желтый, желто-оранжевый, оранжевый, красный. В этом случае горы выглядят ярко, а низменности как бы удалены и цвет их слегка приглушен этим достигается хороший пластический эффект и различимость высотных ступеней. Такие шкалы применены на многих картах Атласа Мира, на лучших гипсометрических картах СССР и России.
Батиметрические шкалы менее разнообразны, оттенки светло-голубого цвета на мелководьях сменяются серо-голубыми, затем сине-фиолетовыми и темно-синими. В целом с глубиной затемнение шкалы всегда усиливается.
Одноцветные шкалы обычно содержат пятьшесть, а многоцветные до 16 ступеней послойной окраски. Ступени рельефа суши и морского дна обычно соединяют в одну шкалу.
5.6. Условные обозначения рельефа
Для показа элементов и форм рельефа, не выражающихся горизонталями, применяют условные знаки. Обычно это связано с нарушением плавности поверхности. Таковы обрывы, скалистые гребни, глубокие ущелья, обрывистые стенки оврагов, узкие промоины и другие формы естественного рельефа (рис. 5.7). В этих случаях используют стандартные знаки коричневого цвета, которые хорошо сочетаются с горизонталями. Если же необходимо изобразить искусственные формы рельефа, возникшие в результате техногенных воздействий, например уступы карьеров, канавы, насыпи, терриконы и т.п., то применяют значки черного цвета.

Рис. 5.7. Изображение скалистого рельефа высокогорья на топографической карте.
На геоморфологических картах для изображения форм рельефа применяют знаки ареалов. Так показывают распространение карстовых пещер, соляных куполов и бугров пучения, полигонального рельефа, барханов и грядовых песков и других подобных форм. А на орографических картах, главное содержание которых составляют структурные элементы рельефа суши и дна океанов, широко используют линейные знаки для показа хребтов, уступов, впадин, котловин, подводных желобов, каньонов и др.
5.7. Светотеневая пластика
Наибольшую выразительность изображению придают способы теневой пластики, когда формы рельефа как бы покрываются тенями. Один из таких приемов теневые штрихи был рассмот-

109

Рис. 5.8. Отмывка рельефа при северо-западном освещении.
рен выше (см. разд. 5.3). Позднее на смену ему пришел более простой способ отмывки, т.е. создание полутонового изображения при заданном освещении местности. Наибольшую выразительность и объемность дают способы светотеневой пластики, которая обеспечивает плавный переход от светлого к темному. Черная (серая) или коричневая акварельная краска наносится на затененные склоны и размывается кистью так, чтобы на крутых склонах тени лежали гуще, а пологие выглядели светлее. В картографии используются три варианта отмывки:
отмывка при боковом (косом) освещении, чаще всего при северо-западном, когда свет падает как бы из левого верхнего угла карты, освещая западные и северо-западные склоны и затеняя восточные и юго-восточные (рис. 5.8);
отмывка при отвесном (зенитальном) освещении, при котором свет падает сверху, и вершины гор оказываются освещенными, а понижения затененными;
отмывка при комбинированном освещении, сочетающая эффекты бокового и отвесного освещения, она пригодна для нанесения теней на склоны любой ориентировки, этот художественный прием дает наилучший пластический эффект.
Отмывка используется как основной способ изображения рельефа на некоторых мелкомасштабных общегеографических кар-
Светотеневая пластика
*2$!2:;?"*#***
?255!"*******»
2Лгг;»ж,« -
Рис. 5.9. Полутоновое изображение и его растровая структура.
тах, но чаще легкую серую отмывку наносят в дополнение к горизонталям и многоцветной гипсометрической окраске. Этим обеспечиваются максимальная пластичность и высокие эстетические качества изображения.
Долгое время пластический эффект отмывки в решающей степени зависел от художественных навыков картографа, выполнение отмывки рассматривалось как искусство. Но оказалось, что этот художественный прием легко поддается автоматизации. Аналитическая (автоматическая) отмывка выполняется на основе подробной цифровой модели рельефа. Для всех элементарных квадратных ячеек автоматически рассчитываются углы наклона, и в соответствии с ними наносится растр точки разной величины, дающие в совокупности эффект тени. Таким образом, совокупность растровых точек создает впечатление полутонового изображения (рис. 5.9). Аналитическая отмывка широко используется при компьютерном картографировании, она обладает высокими художественными качествами и точностью.
В последние годы аналитическую отмывку иногда получают на основе космических радиолокационных съемок бокового обзора. Радиолокация наклонным лучом прекрасно подчеркивает тенями все неровности местности, особенно при сильнопересеченном рельефе. Космические снимки с тенями используют для создания фотокарт.
К приемам теневой пластики относится также фоторельеф. Для этого вначале изготовляется пластиковая или гипсовая модель рельефа местности, которая затем фотографируется при боковом освещении. На снимке получается вполне натуральное распределение теней, оно и воспроизводится при печати карты. Часто фоторельеф используют в атласах как подложку к тематическим картам.


по
Глава V. Изображение рельефа
Блок-диаграммы \ \ \
5.8. Освещенные горизонтали
Как было сказано выше, изображение рельефа горизонталями обладает наибольшей метричностью, но проигрывает другим способам в отношении пластичности. Поэтому картографы всегда стремились усилить выразительность горизонталей, вводя дополнительное боковое «освещение».
Один из приемов заключается в утолщении горизонталей на I ~ I с-^ч с^сг| затененных склонах и утонче-
Рис 5.10. Освещенные (затененные) горизонтали.
нии их на освещенных, что воспроизводит эффект распределения света и тени (рис. 5.10). Такие горизонтали с равным правом могут называться «освещенными» и «затененными». Одним из первых этот прием применил инженер-генерал русской армии Э. И. Тотлебен, руководивший инженерными работами при обороне Севастополя в 18541855 гг. Составленная им карта Севастопольской бухты в освещенных гоА ризонталях прекрасный образец картографического искусства.
Позднее стали применять печать горизонталей в двй краски: белой на освещенных склонах и черной на затененных» плавно меняя при этом толщину линий при переходе от света К; тени. В настоящее время этот способ завоевал широкую популяре ность при создании генеральных батиметрических карт. Часто егО| называют способом Танака по имени японского картографа Исиро! Танака, впервые применившего его для картографирования рель" ефа дна Тихого океана. Суть состоит в том, что на светло-голубое фоне освещенная часть изобат печатается белым цветом, а затв ненная темно-синим. При удачном выборе высоты сечения ре льеф морского дна выглядит выпукло и эффектно, карта лег читается и прекрасно передает морфологию подводных хребтр
Рис. 5.11. Фрагмент карты рельефа местности (а) и блок-диаграмма того же участка в горизонталях (б), составленная на автоматическом графопостроителе.
желобов, вулканов и других форм. Освещенные изобаты применяют на современных генеральных картах Мирового океана.
5.9- Блок-диаграммы
Блок-диаграммы рельефа это трехмерные плоские рисунки, передающие пластику земной поверхности. Обычно они совмещаются с продольными и поперечными разрезами, которые показывают внутреннее геолого-геоморфологическое строение территории (см. разд. 1.5). Блок-диаграммы строят по особым законам геометрической перспективы, сопровождая рисунок послойной раскраской или отмывкой для достижения наибольшей выразительности. Современные компьютерные технологии позволяют сравнительно легко получать трехмерные блок-диаграммные изображения на дисплее и проводить с ними различные преобразования. Электронные блок-диаграммы рельефа получают в виде перспективно смещенных горизонталей (рис. 5.11) либо как систему пересекающихся профилей (рис. 5.12). Блок-диаграммы с горизонталями удобны в том отношении, что по ним, как по картам, легко определять абсолютные и относительные высоты, уклоны, на них можно наносить дополнительную нагрузку, например почвы, растительный покров и т.п.

112 Глава V. Изображение рельефа

Рис. 5.12. Сеточная блок-диаграмма, построенная по цифровой модели в виде взаимно пересекающихся профилей.
5.10. Высотные отметки
Высотные отметки это цифры, помещаемые на картах возле точек и указывающие их абсолютную или относительную высоту или глубину. С помощью высотных отметок показывают особо важные (командные) или характерные высоты, например вершины гор, холмов, высоты перевалов, обрывов и уступов, насыпей и курганов. Они облегчают чтение карты и понимание характера рельефа.
На морских навигационных картах отметки глубин часто составляют главный способ изображения подводного рельефа. Отметки проставляют точно в местах промеров, тем самым подчеркивая их плотность и детальность изученности морского дна (рис. 5.13). При достаточно детальной сети промеров на навигационные карты наносят еще и изобаты.
5.11. Цифровые модели рельефа
Автоматизация картографирования привела к созданию и повсеместному использованию цифровых моделей рельефа (ЦМР).

.13. Фрагмент морской навигационной карты с отметками глубин.
ЦМР совокупность (массив, файл) высотных отметок 2, взятых в узлах некоторой сети точек с координатами X, V и закодированных в числовой форме. Различают четыре способа построения ЦМР:
получение высотных отметок в узлах регулярной сетки, в вершинах квадратов или прямоугольников создание матрицы высот;
нерегулярное (или случайное) размещение высотных отметок в узлах произвольной треугольной сети такие данные обычно получают при съемках на местности;
размещение высотных отметок вдоль горизонталей или изобат с определенным шагом, т.е. цифрование этих изолиний по карте;
получение высотных отметок в точках пересечения горизонталей со структурными линиями рельефа осями водоразделов, тальвегами и др., что дает возможность наиболее точно зафиксировать морфологию рельефа.
ЦМР основа компьютерного картографирования. Они позволяют восстанавливать (визуализировать) рельеф в горизонталях с помощью процедур интерполяции, экстраполяции или ап-
8 - 4886
114
Глава V. Изображение рельефа

проксимации. На основе ЦМР выполняют разнообразные расчеты и преобразования, автоматически строят производные морфомет-рические карты: уклонов и экспозиций склонов, расчленения, зон видимости/невидимости и др. В автоматическом режиме можно восстанавливать тальвеги рек и всю эрозионную сеть. Кроме того, ЦМР служат для построения блок-диаграмм, панорам и иных трехмерных изображений рельефа, в том числе динамических моделей, вращающихся на экране компьютера. Детальные ЦМР позволяют выполнять аналитическую отмывку рельефа при заданном освещении (см. разд. 5.6).
Иногда говорят о том, что на основе ЦМР получают цифровые карты рельефа, т.е. цифровые модели горизонталей с точностью и степенью генерализации, соответствующими заданному масштабу. Однако это не совсем точно, поскольку цифровые карты не являются картами в полном смысле слова (см. разд. 1.5). На самом деле речь идет о компьютерных (электронных) картах, полученных посредством визуализации цифровых моделей.
Глава VI
Надписи на географических картах
6.1. Виды надписей
Кроме условных знаков на картах присутствуют различные надписи. Они составляют важный элемент содержания, поясняют изображенные объекты, указывают их качественные и количественные характеристики, служат для получения справочных сведений. Надписи обогащают карту, но могут одновременно ухудшить ее читаемость. Поэтому установление оптимального количества надписей и правильное их размещение составляют важную задачу при создании любого картографического произведения.
Выделяют три группы надписей (рис. 6.1).
НАДПИСИ НА КАРТЕ
ТОПОНИМЫ
ТЕРМИНЫ
ПОЯСНИТЕЛЬНЫЕ НАДПИСИ

Н Гидронимы
Ц Геологические
Качественные характеристики

Оронимы
Географические
Количественные характеристики

Н Этнонимы
Зоонимы
Океанологические
Социально-экономические
Хронология
Пояснения кзнакам| движения
Пояснения к гео-графической сетке
Рис. 6.1. Группы надписей на картах.
116
Глава VI. Надписи на географических картах
Картографическая топонимика 117

Топонимы собственные географические наименования объектов картографирования. Они включают оронимы названия элементов рельефа, гидронимы названия водных объектов, этнонимы названия этносов, зоонимы названия объектов животного мира и т.п.
Термины понятия, относящиеся к объектам картографирования. Это могут быть общегеографические, геологические, океанологические, социально-экономические и любые другие термины (например, «провинция», «область», «залив», «низменность», «антеклиза», «экономический район» и др.).
Пояснительные надписи, которые включают:
качественные характеристики («ель», «сосна», «горькое», «соленое», «каменный»);
количественные характеристики (указание ширины шоссе, абсолютные и относительные высоты и глубины, скорость течения реки и др.);
хронологические надписи (даты событий, географических открытий, наступления каких-либо явлений, например начала ледостава на реках);
пояснения к знакам движения («Путь Магеллана», «Дрейф ледокола "Седов"»);
оцифровка меридианов и параллелей и пояснения к линиям картографической сетки («Северный полярный круг», «К востоку от Гринвича»).
6.2. Картографическая топонимика
Топонимы это собственные имена (названия) географических объектов. Картографическая топонимика раздел картографии на стыке с топонимикой, в котором изучаются географические наименования объектов, показываемых на картах. В задачи раздела входят также первичный сбор географических названий на местности, их анализ, систематизация и стандартизация, разработка нормативов и правил их написания на картах.
Первичное установление названий происходит во время полевых съемок. Наставления по топографическим работам предусматривают выписку наименований из официальных документов, выявление ранее присвоенных наименований по старым картографическим и литературным документам, опрос местных жителей,
присвоение новых наименований вновь открытым объектам. Это непростые задачи, необходима тщательная проверка наименований, с тем чтобы устранить возможные орфографические ошибки, вкравшиеся в официальные документы, проанализировать разные названия одного и того же объекта, употребляемые местными жителями, особенно в малообжитых районах, исключить случайное, ничем не мотивированное присвоение новых названий.
Выбор географических наименований необходим в тех случаях, когда есть несколько названий одного и того же объекта на разных языках, принятых в качестве официальных государственных. Таковы ситуации в Бельгии, где многие наименования существуют во французской и фламандской формах (например, Антверпен и Анверс, Брюгге и Брюж), а также в Швейцарии, где параллельно используются названия на немецком, французском и итальянском языках.
В России можно встретить параллельное употребление таких наименований, как Татария и Татарстан, Башкирия и Башкортостан, Якутия и Республика Саха, река Белая и Акитиль и т.п. Еще большие сложности возникают в тех случаях, когда один и тот же географический объект принадлежит разным государствам. Например, река Дунай в Германии и Австрии называется Донау, в Венгрии Дуна, в Румынии Дунэря, в Болгарии и Югославии Дунав. Спорная территория, которая по-английски именуется Фолклендскими островами, в Аргентине носит название Мальвинских островов и написание названия на карте становится проблемой политической. Японское море на корейских картах называется Восточным или Восточно-Корейским.
На русских картах иногда приводят одновременно два названия, например для рек, пограничных между Германией и Польшей, Одер и Нейсе (немецкое) и Одра и Ныса (польское). Река Западная Двина в Латвии называется Даугавой, а испанские реки Дуэро и Тахо в Португалии приобретают названия Дору и Тыжу в этих случаях на картах даются параллельные гидронимы.
Немало сложностей и неопределенностей возникает при передаче иностранных названий. На русских картах принято писать названия американских городов Нью-Йорк, но Новый Орлеан, а канадские провинции по установившейся традиции даются в таких разных написаниях: Нью-Брансуик и Ньюфаундленд, однако Новая Шотландия.
Специальные национальные и международные топонимические комиссии предпринимают немало усилий для нормализации
118 Глава VI. Надписи на географических картах
Формы передачи иноязычных названий 119

географических наименований, разрабатывают инструкции по передаче иноязычных названий, в особенности с языков, имеющих неевропейские системы письменности (иероглифы, арабица), вводят правила написания на картах новых географических названий. Такая деятельность была особенно актуальна в связи со множеством переименований, прошедших в странах Азии и Африки после освобождения их от колониальной зависимости. В последние годы волна переименований охватила бывшие республики Советского Союза. Международная нормализация особенно актуальна для топонимов, впервые присваиваемых географическим объектам в Антарктиде, в Мировом океане, а также на других планетах. Любопытен опыт Международного астрономического союза в отношении наименования деталей рельефа планет. Например, объектам Венеры единственной планеты, названной женским именем, было решено присваивать исключительно женские имена. Кратерам фамилии знаменитых женщин (на карте Венеры есть кратеры, названные в честь Ахматовой, Войнич, Дашковой, Ермоловой, Маньяни), возвышенностям имена богинь (Афродита, Иштар, Лада и др.), бороздам и каньонам имена прочих мифологических персонажей (Баба Яга, Дали, Диана и т.п.).
6.3. Формы передачи Иноязычных названий
Существует несколько форм передачи на картах иноязычных названий.
Местная официальная форма написание географического наименования на государственном языке страны, где расположен данный объект. Примерами могут служить 8уеп§е (Швеция) или | България (Болгария). Эта форма сохраняет подлинное официальное написание, однако не раскрывает звучания топонима. Напри- | мер, французы или англичане, пользующиеся латинским алфавитом, могут не знать, что название Швеции звучит «Сверье», а русские читатели затруднятся в произношении болгарского «ъ».
Фонетическая форма воспроизводит звучание (произношение) < наименования, передаваемое буквами алфавита другого языка. Например, английское АгЛагилс НщЫапа'з в русской транскрипции выглядит как Атлантик-Хайлендс, а венгерское М18ко1с как Миш-кольц. Эту форму часто называют условно-фонетической, поскольку звуки иностранного языка не всегда можно точно передать бук-,
вами другого алфавита. Особые сложности возникают, например, при воспроизведении на русских картах произношения китайских, японских, арабских топонимов. Даже в европейских языках некоторые сочетания букв по-разному звучат в зависимости от положения в начале или середине топонима. К примеру, немецкое 51 в начале слова звучит как шт, а в остальных случаях как ст. В некоторых случаях к фонетической форме добавляют русский термин, хотя он и входит в сам топоним, например хребет Копетдаг, фьорд Согне-фьорд, озеро Солт-Лейк и город Солт-Лейк-Сити.
Транслитерация побуквенный переход от одного алфавита к другому без учета действительного произношения наименования. К этой форме прибегают нечасто, например в тех случаях, когда истинное звучание топонима неизвестно. Такие ситуации возникают, в частности, при передаче эскимосских названий в Гренландии по их написанию на датских картах или аборигенных названий в Австралии по английским картам.
Традиционная форма написание иностранного географического наименования в форме, отличающейся от оригинала, но давно укоренившейся в разговорном и литературном языке данной страны. Русская топонимика изобилует такого рода примерами, на картах традиционно пишется Финляндия, а не Суоми, Греция, а не Эллас, Грузия, а не Сакартвело, Шпицберген, а не Свальбар. Французская столица Пари в русском языке стала Парижем, итальянский город Наполи Неаполем, а английская река Теме приобрела окончание женского рода Темза.
В табл. 6.1 приводятся примеры различных форм передачи географических наименований для нескольких наиболее известных топонимов.
Таблица 6.1 Форма передачи географических наименований
Язык топонима
Фонетическая
Ингленд
Пари
Вин
Дженова
Норье
Суоми
Транслитерация
Ен гланд
Парис
Виен
Гснова
Норге
Суоми
Традиционная
Местная официальная
Английский
Французский
Немецкий
Итальянский
Норвежский
Финский
Англия
Париж
Вегга
Генуя
Норвегия
Финляндия
Еп|>1апс1
Рапз
\\чеп
Сспоуа
1Чог§е
Зиогт
120
Глава VI. Надписи на географических картах
Каталоги географических названий 121

Переводная форма передача названия с одного языка на другой по смыслу. В основном это касается объектов, для которых установилась международная традиция, например Берег Слоновой Кости (по-французски Со1е сЛуо1ге), мыс Доброй Надежды (по-английски Саре оГОоос! Норе), Скалистые горы (по-английски Коску Моип1ат$), острова Зеленого мыса (по-португальски Ащшре1а§о с1е СаЬо Уегйе), Огненная Земля (по-испански Тлегга бе1 Рие§о), Черное море (по-английски В1аск 5еа, по-французски Мег 1Мо1ге, по-румынски Маге №§га, по-болгарски Черно море). Часто переводится лишь часть названия: Новый, Старый, Северный, Южный, Большой, Малый, Русский, Татарский по смыслу они являются прилагательными. Примеры многочисленны: Новый Южный Уэльс, Северная Каролина, Большой Хинган, Малые Антильские острова, Русский Ошняк, Татарский Ошняк и т.п.
6.4. Нормализация географических наименований
Во всем мире особое внимание обращается на нормализацию наименований, т.е. выбор наиболее распространенных названий и определение их написания на том языке, на котором они употребляются. В нашей стране нормализация проводится в соответствии с правилами и традициями русского языка и других языков народов России. В словарях, справочниках и каталогах, на картах и в атласах должны публиковаться только нормализованные наименования географических объектов.
Проблемами нормализации географических наименований обычно занимаются специальные государственные и международные органы. При Организации Объединенных Наций существует специальная Группа экспертов по географическим названиям. ООН регулярно проводит всемирные и региональные конференции по этой тематике все это свидетельствует о важности и постоянной актуальности проблемы нормализации географических названий. В России нормализация географических наименований является задачей специализированного подразделения Центрального научно-исследовательского института геодезии, аэросъемки и картографии им. Ф. Н. Красовского (ЦНИИГАиК). В нем разрабатываются инструкции по нормализации наименований, публикуются руководства, нормативные словари, списки переименований.
В нашей многонациональной стране нормализации наименований географических объектов как части исторического и культурного наследия населяющих ее народов уделяется большое внимание. Принят особый Федеральный закон, который создал правовую базу для наименования и переименования географических объектов. Закон и принимаемые на его основе нормативные правовые акты (нормы, правила, инструкции, руководства) определяют, кроме того, порядок регистрации, учета и сохранения наименований.
Закон устанавливает, что наименование, присваиваемое географическому объекту, должно отражать его характерные признаки, особенности жизни и деятельности населения на данной территории и к тому же вписываться в существующую систему топонимов. Объектам могут присваиваться имена людей, участвовавших в их открытии, изучении, освоении, имена выдающихся государственных деятелей, ученых, деятелей науки и культуры. Переименование допускается в целях возвращения названий, широко известных в прошлом и настоящем.
Предложения о присвоении наименований и переименовании объектов вносятся органами государственной власти, местного самоуправления, общественными организациями и отдельными лицами. Они направляются в законодательные органы субъектов Российской Федерации, где расположены сами объекты. Все подобные предложения проходят экспертизу, рассматриваются специально созданными комиссиями и лишь после этого утверждаются соответствующими органами власти. Установлена ответственность за нарушение законодательства Российской Федерации о наименованиях географических объектов.
6.5. Каталоги географических названий
Во многих странах создаются государственные каталоги географических названий систематизированные, нормализованные и постоянно обновляемые фонды названий.
Их назначение состоит в том, чтобы упорядочить и закрепить эти названия, контролировать их изменения. В каталогах и справочных информационных топонимических системах обычно фиксируются следующие данные:
вид (род) географического объекта;
название (и варианты названий);
122 Глава VI. Надписи на географических картах
Картографические шрифты
123

географические координаты;
административная принадлежность и географическая привязка;
источник, откуда взято название;
переименования объекта;
дополнительные сведения.
Массивы названий группируют по административным единицам, а внутри них по алфавиту. Основным источником для создания каталогов служат топографические карты. В наиболее полных государственных справочных системах содержатся все топонимы, встречающиеся на самых крупномасштабных картах страны. Карты и атласы, нормативные словари и энциклопедические издания, а также средства массовой информации обязаны давать названия, выверенные по каталогам.
В России ведение каталога географических названий поручено государственной картографо-геодезической службе. В ЦНИИГАиК (см. разд. 6.5) постоянно поддерживаются два каталога: на территорию России (около 400 тыс. названий) и на зарубежные страны (более 1,2 млн названий). Российский фонд названий сформирован на основе карты масштаба 1:1 000 000 и частично более крупномасштабных источников. Ведется постоянное обновление и расширение каталога, с тем чтобы включить во вновь создаваемую автоматизированную базу данных все названия, имеющиеся на карте масштаба 1:100 000, это составит для России примерно 2,53 млн названий.
6.6. Картографические шрифты
Шрифты, используемые на картах для географических названий, терминов и пояснительных надписей, должны удовлетворять нескольким требованиям: быть четкими и хорошо читаемыми на цветном фоне, убористыми (компактными), пригодными для воспроизведения при печати. Скажем, изящное тонкое начертание букв, пригодное для воспроизведения гравюрой, оказывалось малопригодным при фоторепродуцировании и плоской печати, поскольку тонкие линии просто «рвутся» (рис. 6.2). Кроме того, сами шрифты могут выполнять роль условных обозначений, тогда они -должны различаться по размеру, рисунку, цвету. Например, на- ] звания крупных судоходных рек подписывают синим прямым шрифтом, а несудоходных курсивом, названия населенных пунктов разного административного значения дают шрифтами разного раз- !
мера и рисунка (рис. 6.3).
1

ГОРОДА НОВО-ЧЕРКАСКА
Съ окрестностями

;
Рис. 6.2. Образец шрифтов, использованных для заглавия плана города, составленного Военно-топографическим отделом Главного штаба в начале XIX в.
В зависимости от ряда графических признаков картографические шрифты подразделяются на группы:
по наклону букв прямые (обыкновенные) и курсивные с наклонами вправо и влево;
по ширине букв узкие, нормальные и широкие;
по светлоте светлые, полужирные и жирные;
по наличию подсечек.
Шрифты различают еще и по кеглю высоте букв. Кегль измеряется в пунктах (1 пункт = 0,376 мм). Некоторым шрифтам присвоены полиграфические названия: например, «текст» 20 пунктов, «корпус» 10, «нонпарель» 6 пунктов и т.п.
Важное качество шрифта его эстетичность. На старинных картах употреблялись надписи со многим декоративными элементами. Это украшало карту, но снижало ее читаемость. Современный дизайн ориентируется на удобство чтения, компактность, красоту пропорций, гармоничность сочетания с другими элементами содержания карты.
Для выделения названий карт или важных элементов в легенде применяют оригинальные художественные и архитектурные шрифты, в начертание которых вводится объемность, орнамент, цвет и штриховое оформление.
Современные компьютерные технологии обеспечивают широкий, практически не ограниченный выбор шрифтов разного вида,

124
Глава VI. Надписи на географических картах


ж

1:25 000
1:50 000
1:100000


М(
)СКВА
столица России

ТОМСК
ТОМСК
ТОМСК
центр субъектов Федерации

МАЙКОП
МАЙКОП
МАЙКОП
города с населением от 50 до 100 тыс. жителей

ТОРЖОК
ТОРЖОК
ТОРЖОК
города с населением от 10 до 50 тыс. жителей

АЛЕКСИН ВАРНЯЙ
АЛЕКСИН ВАРНЯЙ
АЛЕКСИН
ВАРНЯЙ
города с населением от 2
до 10 тыс. жителей
города с населением менее
2 тыс. жителей

ПЕСКИ ТАУКУМ
ПЕСКИ ТАУКУМ
ПЕСКИ ТАУКУМ пески Таукум
пески Таукум пески Тацкум
ХРЕБЕТ
ХРЕБЕТ
ХРЕБЕТ
г.Шат
г.Шат
г.Шат г.Шат
ЗАПОВЕДНИК
Рис. 6.3. Образцы шрифтов, применяемых на топографических карт масштабов 1:25 000, 1:50 000 и 1:100 000 для надписей городов некоторых других объектов. л
Размещение надписей на картах 125
размера, рисунка, наклона. Кроме того, разработаны специальные алгоритмы для оптимального, компактного, автоматического размещения надписей объектов (например, населенных пунктов) при их большой плотности на карте.
6.7. Размещение надписей на картах
При составлении карты важно, чтобы каждая надпись была четко привязана к обозначаемому объекту. От этого зависит читаемость карты, точность передачи информации. Размещение надписей зависит, прежде всего, от характера локализации самих объектов:
объекты, локализованные в пунктах (населенные пункты и др.), подписываются рядом с правой стороны так, чтобы надписи располагалась вдоль параллелей либо горизонтально, т.е. параллельно северной и южной рамкам карты. При большой густоте надписей допускается их размещение слева или сверху от пункта или даже с плавным изгибом (лекальное размещение);
возле линейных объектов (рек, путей сообщения, маршрутов судов и т.п.) знаки всегда размещаются вдоль линии, плавно повторяя ее изгибы;
на площадных объектах надпись как правило располагают вдоль длинной оси контура так, чтобы она протягивалась по всей площади. Если объект имеет изогнутые очертания, то соответственно изгибается и надпись. Лишь некоторые мелкие площадные объекты, например малые озера, в пределах которых надпись не умещается, подписывают рядом.
Во всех случаях необходимо, чтобы надписи размещались компактно, не пересекали друг друга, не «наползали» на другие штриховые элементы, хорошо читались на цветовом фоне, не располагались «вниз головой». Рисунок, цвет надписи и кегль должны подчеркивать значимость или величину объекта. Например, крупным прямым шрифтом подписывают столицы государств, более мелким столицы республик и областей, курсивом районные центры. При этом следуют определенным традициям: подписи водных объектов дают голубым цветом, форм рельефа коричневым, населенных пунктов черным. Как было сказано выше, при большой плотности надписей применяют специальные алгоритмы, Решающие задачу их оптимального размещения по полю карты.
126 Глава VI. Надписи на географических картах
Указатели географических названий 127

На некоторых картах, сильно загруженных надписями, применяют их двупланную подачу. Скажем, основные населенные пункты подписывают черным шрифтом, а второстепенные серым. При первом взгляде на карту видны главные надписи, а все остальные как бы отведены на второй план.
6.8. Указатели географических названий
Для отыскания географических названий на картах служат специальные указатели. Они содержат полный список названий, расположенных в алфавитном порядке и сопровожденных соответствующей системой индексов. Обычно такие указатели составляются для крупных картографических произведений: мировых, национальных, региональных атласов. Например, российский справочный Атлас Мира (3-е изд., 1999) содержит указатель географических названий, занимающий почти половину объема атласа, 276 страниц убористого текста, где представлено около 250 тыс. географических названий. Они сопровождаются номенклатурными терминами, индексами, а в ряде случаев указанием административной принадлежности объекта. Все названия точно выверены по официальным, картографическим и литературным источникам, соответствуют правилам и нормам передачи иноязычных названий. Поэтому такой указатель имеет в нашей стране определенный нормативный характер, с ним обязательно сверяют написание и произношение географических названий при использовании их в печати, на радио и телевидении, в других средствах массовой информации.
Учитывая интерес мировой общественности к справочной об щегеографической информации, справочный Атлас Мира издан еще и на английском языке, причем географические названия \ стран, пользующихся латиницей, приведены в нем в националь- \ ном написании. I
Часто в указателях к названию дается его номенклатурный тер- I мин, номер карты (листа) и буквенно-цифровой индекс, обозначающий трапецию (или квадрат) на карте, где расположен дан- ; ный объект, например:
Монако, гос-во 18-19 Л-23
Монблан, горы 28-29 Д-4
Монбризон 18-19 Ж-11
Буквы и цифры, индексирующие клетки трапеций, надписаны вдоль внутренней рамки карты, в междурамочной полосе. Эта система образует сетку-указательницу^ специально предназначенную для указания местоположения и поиска объектов, изображенных на карте (см. разд. 3.8). Если объект протягивается по нескольким трапециям (река, хребет), то указывается та из них, где помещено название объекта.
В других указателях вместо условного буквенно-цифрового индекса даются точные географические координаты объекта. Так составлен, например, специальный том Указателя географических названий к Морскому атласу (1952), содержащий около 110 тыс. названий. В нем приводятся номера всех карт, где показан объект, а кроме того, номенклатурный термин и местная официальная форма названия:
Широта Долгота
Монако, Мопасо 3, 19, 27 43° 45'с 7° 25'в
Монблан, г. Моп+ В1апс 3, 14, 19, 27, 31 45° 50'с 6° 55'в
Монбризон, Моп+Ьшоп 31 45° 37'с 4° 03'в
Обратим внимание на то, что подобный указатель универсален, он может быть использован для любой другой карты, а кроме того, легко преобразован в базу цифровых данных.
Указатели обычно помещаются в конце атласа, а для капитальных справочных атласов в отдельном томе, что удобно при работе. На однолистных картах, туристских планах городов, буклетах указатели печатаются на обороте листа.
Факторы генерализации 129
Глава VII
Картографическая генерализация
7.1. Сущность генерализации
Картографическая генерализация это отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно ее назначению, масштабу, содержанию и особенностям картографируемой территории. Термин «генерализация» происходит от латинского корня $епегаШ, что означает общий, главный. Суть процесса состоит в передаче на карте основных, типических черт объектов, их характерных особенностей и взаимосвязей.
Генерализация неотъемлемое свойство всех картографических изображений, даже самых крупномасштабных. Уже при первичной съемке местности, скажем, в масштабе 1:1 000, топограф интуитивно ведет генерализацию, решая, какие детали рельефа, растительности, дорожной сети следует нанести на съемочный планшет, а какие слишком незначительны или «не укладываются» в данный масштаб. Далее при камеральном составлении карт среднего, а потом и мелкого масштабов приходится постоянно «сжимать» изображение, отказываясь от деталей и подробностей. В масштабе 1:100 000 1 км2 местности занимает всего лишь 1 см2 площади карты, на нем можно показать только основные населенные пункты, главную дорогу, реку. А в масштабе 1:1 000 000 эта площадь сжимается до 1 мм2, и на ней удастся сохранить, может быть, всего один населенный пункт, а в более мелком масштабе 1: 10 000 000 не останется места и для него.
Генерализация проявляется в обобщении качественных и количественных характеристик объектов, замене индивидуальных понятий собирательными, отвлечении от частностей и деталей ради отчетливого изображения главных черт пространственного размещения.
Все это позволяет утверждать, что генерализация одно из проявлений процесса абстрагирования отображаемой на нар-
те действительности. Именно генерализация способствует формированию и воплощению в картографической форме новых понятий и научных абстракций.
Сам процесс генерализации во многом противоречив. Во-первых, некоторые элементы не могут быть показаны на карте по условиям пространства, но должны быть отражены на ней в силу своей содержательной значимости: Во-вторых, часто возникает противоречие между геометрической точностью и содержательным соответствием изображения, иначе говоря, пространственные соотношения объектов передаются верно, а геометрическая точность оказывается при этом нарушенной. В-третьих, в ходе генерализации происходит не только исключение деталей изображения, потеря информации, но и появление на карте новой обобщенной информации. По мере абстрагирования исчезают частности и отчетливее проступают самые существенные черты объекта, обнаруживаются ведущие закономерности, главные взаимосвязи, выделяются геосистемы все более крупного ранга.
Процесс генерализации труднее других картографических процессов поддается формализации и автоматизации. Не все этапы и процедуры могут быть алгоритмизированы, не все критерии удается однозначно формализовать. Качество генерализации во многом зависит от понимания картографом содержательной сущности изображаемых географических (геологических, социально-экономических и т.п.) объектов и явлений, умения выявить главные типичные их особенности. Опыт показывает, что автоматизация картографической генерализации должна опираться на интерактивные, диалоговые процедуры, обеспечивающие активное участие картографа.
7.2. Факторы генерализации
Факторами генерализации являются масштаб карты, ее назначение, тематика и тип, особенности и изученность картографируемого объекта, способы графического оформления карты. Факторы определяют подходы к генерализации, ее условия и характер.
Назначение карты. На карте показывают лишь те объекты, которые соответствуют ее назначению. Изображение других объектов, не отвечающих назначению карты, только мешает ее восприятию, затрудняет работу с картой. Если, например, школьная учебная административная карта предназначена для демонстрации на
9-4886



Рис. 7.1. Влияние назначения карты на генерализацию. Фрагменты настенной школьной (а) и настольной (б) справочной карт одной и той же территории.
классной доске, то на ней сохраняют лишь самые важные элементы содержания (крупные города, границы и т.п.). Их изображают крупными знаками со значительным обобщением без излишней детализации. Если же аналогичная административная карта имеет справочное назначение и используется в настольном варианте, то она должна содержать максимум возможной для данного масштаба информации об административном делении, населенных пунктах, путях сообщения (рис. 7.1).
Влияние масштаба проявляется в том, что при переходе от более крупного изображения к более мелкому сокращается площадь карты. Выше уже говорилось, что показать в мелком масштабе все детали и подробности невозможно, и поэтому неизбежны их отбор, обобщение, исключение (рис. 7.2). Одновременно с уменьшением масштаба увеличивается пространственный охват, что также сказывается на генерализации. Объекты, важные для крупномасштабных карт (например, местные ориентиры), теряют свое значение на картах мелкого масштаба и, следовательно, подлежат исключению.
Тематика и тип карты определяют, какие элементы следует показывать на карте с наибольшей подробностью, а какие можно более или менее существенно обобщить или даже совсем снять. Так, на геологической или почвенной картах очень важно детально изобразить гидросеть она непосредственно связана с темой
1:10 000 Высота сечения рельефа 2,5 м
Рис. 7.2. Генерализация содержания топографической карты с уменьшением масштаба от 1:10 000 до 1:50 000.
карты. Зато можно сильно генерализовать дороги и населенные пункты, оставив лишь некоторые для общей ориентировки, а административные границы совсем исключить. Но на картах экономической тематики, напротив, необходимо подробно показать населенные пункты, пути сообщения и административное деление. А вот речную сеть можно дать обобщенно, сохранив лишь реки, пригодные для судоходства.
Карты разного типа также имеют разную генерализацию. Наиболее подробны аналитические карты инвентаризационного типа, а наиболее обобщены и генерализованы синтетические (например, карты районирования), и в особенности карты-выводы, кар-
9*
132 Глава VII. Картографическая генерализация
Виды генерализации \ 33

ты-умозаключения. Они по самой сути своей не предполагают особой детальности.
Особенности картографируемого объекта (или территории).
Влияние этого фактора сказывается в необходимости передать на карте своеобразие, примечательные характерные элементы объектов или территории. Например, в степных или полупустынных районах необходимо показать все мелкие озера, иногда даже с преувеличением, если они не «помещаются» в масштаб, это очень важно для засушливых территорий. Но вот в тундровых ландшафтах, где встречаются тысячи мелких озер, многие из них можно исключить при генерализации, здесь важно правильно отразить общий характер озерности территории.
С той же точки зрения важно сохранять характерные очертания объектов, например даже на самой мелкомасштабной карте показать Самарскую излучину Волги, или типичную конфигурацию полуострова Канин Нос, или узкие очертания фьордов и т.п. Это один из наиболее субъективных факторов генерализации, ведь решить, что «характерно» и «типично», а что нет, может только сам картограф-составитель, формальные критерии тут работают плохо.
Изученность объекта. При достаточной изученности объекта изображение может быть максимально подробным (для данного масштаба и назначения карты), а при нехватке фактического материала оно неизбежно становится обобщенным, схематичным. Фактор изученности тесно связан с качеством и полнотой источников, используемых для картографирования. Поэтому наиболее генерализованы карты гипотетические и прогнозные, составленные по неполным данным, когда объект недостаточно изучен и имеются лишь примерные (или не вполне достоверные) сведения о закономерностях его распространения. Впрочем, гипотетические карты и должны быть схематичными.
Оформление карты. Многоцветные карты (при прочих равных условиях) позволяют показать большее количество знаков, чем карты одноцветные. При хорошем качестве печати и правильном подборе фоновых окрасок, значков, штриховок на одной карте можно путем наложения совместить до шести взаимно перекрывающихся слоев без особого ущерба для читаемости. На одноцветной карте или карте с ограниченным набором красок это сделать трудно или даже невозможно, следовательно, необходима генерализация содержания.
7.3- Виды генерализации
Сложные процессы абстрагирования, связанные с картографической генерализацией, реализуются в разных видах и формах. Они касаются обобщения пространственных (геометрических) и содержательных характеристик, качественных и количественных показателей, отбора и даже исключения изображаемых объектов. Иногда генерализацию рассматривают как процесс абстрагирования пространства и содержания. Обычно все проявления генерализации присутствуют на карте совместно, в тесной комбинации, однако методически целесообразно рассмотреть их в отдельности (рис. 7.3).
Обобщение качественных характеристик происходит за счет сокращения различий объектов, что всегда связано с обобщением и укрупнением классификационных признаков, с переходом от простых понятий к сложным. Например, на обзорных картах вместо показа преобладающих древесных пород (как это принято на крупномасштабных топографических картах) дают собирательный знак леса, вместо подразделения железнодорожных путей по числу колей единый знак железных дорог, вместо показа болот разной проходимости один знак заболоченной местности и т.д. На геологических картах при переходе от крупных масштабов к более мелким обобщают стратиграфические подразделения: свиты и ярусы объединяются в отделы, затем отделы в системы, на почвенных картах подвиды объединяются в виды, типы почв и т.д. Важно отметить, что обобщение качественных характеристик картографируемого явления это, прежде всего, обобщение (генерализация) его классификации. Поэтому данный вид генерализации начинается с легенды карты, с перехода от видов к родам, от отдельных явлений к их группам, от дробных таксономических подразделений к более крупным.
Обобщение количественных характеристик проявляется в укрупнении шкал, переходе от непрерывных шкал к более обобщенным ступенчатым, от равномерных к неравномерным. Примерами могут служить увеличение высоты сечения рельефа при генерализации топографических карт, укрупнение группировки населенных пунктов по числу жителей, объединение градаций картограмм и т.п. На картах, выполненных точечным способом, обобщение количественной характеристики проявляется в увеличении веса точки, например на карте животноводства одна точка изобра-


Виды генерализации 135

Рис. 7.4. Генерализация населенного пункта. Последовательная замена отдельных объектов (здания а) собирательными знаками (кварталы, общий контур города б, в) и абстрактным значком (пунсон г).
жает 500 голов крупного рогатого скота, а после генерализации 1000 голов скота.
Переход от простых понятий к сложным. Этот вид генерализации связан с введением интегральных понятий и собирательных обозначений. Например, при переходе от крупномасштабной карты города к мелкомасштабной вначале изображение отдельных зданий заменяется изображением кварталов, потом дается лишь общий контур города, а далее пунсон. На мелкомасштабной карте населенный пункт полностью теряет свои индивидуальные черты, пунсон характеризует лишь численность населения и административное значение города (рис. 7.4). При генерализации геоморфологической карты знаки отдельных карстовых форм могут быть заменены общим контуром распространения карстовых процессов, на
136 Глава VII. Картографическая генерализация
Виды генерализации 137

зоогеографических картах гнездовья птиц обобщенным контуром ареала их распространения, на картах промышленности значки отдельных предприятий обозначением промышленного центра подобные примеры многочисленны.
Отбор (исключение) объектов означает ограничение содержания карты только объектами, необходимыми с точки зрения ее назначения, масштаба и тематики, и снятие других, менее значимых объектов. Отбор всегда непосредственно связан с обобщением качественных и количественных характеристик. Он ведется в соответствии с укрупненными подразделениями легенды. При отборе пользуются двумя количественными показателями: цензами и нормами.
Ценз отбора ограничительный параметр, указывающий величину или значимость объектов, сохраняемых при генерализации. Примеры цензов: «сохранить на карте леса, имеющие площадь более 10 км2», или «показать все реки длиной более 1 см в масштабе карты», или «оставить при генерализации все районные административные центры».
Норма отбора показатель, определяющий принятую степень отбора, среднее на единицу площади значение объектов, сохраняемых при генерализации. Нормы отбора регулируют нагрузку карты. Норма задается, например, так: «показать в тундровых ландшафтах не более 80100 озер на 1 дм2 карты» (остальные исключить). Этот критерий всегда дифференцирован соответственно особенностям картографируемой территории (см. разд. 7.2). Скажем, при переходе от топографических карт масштаба 1:200 000 к картам масштаба 1:500 000 норма нагрузки населенными пунктами в густонаселенных районах составляет '/з (т.е. на генерализованной карте сохраняется только третья часть населенных пунктов), на менее заселенных территориях 1Л, а в районах с очень редким расселением показывают все населенные пункты.
Обобщение очертаний означает снятие мелких деталей изображения, отказ от небольших изгибов контуров, спрямление границ
и т.п. Эта геометрическая сторона генерализации проявляется в сгла- ;
живании небольших извилин рек и береговых линий, исключении |
изгибов горизонталей, рисующих мелкие эрозионные врезы, уп- |
рощении геологических границ, характеризующих мелкую склад- |
чатость, и т.п. При этом, однако, следят за тем, чтобы обобщение 1
очертаний не было механическим, не сводилось к формальному сгла- §
живанию. Генерализованное изображение непременно должно сохранять географически правдоподобный рисунок объекта, например морфологию побережья, особенности меандрирования рек, типы эрозионного расчленения, характер складчатости. Некоторые, даже очень небольшие, детали сохраняются, если они типичны для объекта. Скажем, фьорды очень типичны для скандинавского побережья, и их следует показывать даже в самых мелких масштабах.
Объединение контуров (выделов) еще одно проявление геометрической стороны генерализации, связанное с группировкой, слиянием контуров. Выделы на карте объединяются, во-первых, в результате обобщения качественных и количественных подразделений в легенде, а во-вторых, вследствие слияния (соединения) нескольких мелких контуров в один крупный. Так, отдельные небольшие ареалы месторождений какого-либо полезного ископаемого могут быть объединены в один ареал, мелкие участки леса присоединены к крупному контуру и т.п.
Смещение элементов изображения связано обычно с обобщением очертаний и объединением контуров, при которых неизбежны небольшие сдвиги некоторых объектов относительно их истинного положения. Например, спрямление береговой линии и исключение мелких заливчиков приводит к тому, что некоторые прибрежные поселки оказываются как бы отодвинутыми от берега, тогда необходимо их сместить и «придвинуть» к морю. Смещение часто происходит при рисовке рельефа, когда укрупняют высоту сечения рельефа.
Утрирование, или показ объектов с преувеличением, означает, что на генерализованной карте оставляют некоторые особо важные со смысловой (содержательной) точки зрения объекты, которые из-за малых размеров или по условиям цензового отбора следовало бы исключить, и при этом даже несколько преувеличивают (утрируют) их. Примерами могут служить небольшие, но характерные излучины рек, мелкие озера в засушливых степях, редкие и небольшие по площади выходы изверженных геологических пород посреди поля осадочных отложений и т.п.
Еще раз подчеркнем, что рассмотренные виды генерализации проявляются на картах не порознь, а совместно, они тесно переплетены и трудно отделимы один от другого. Генерализация содержательных аспектов (качественных и количественных) обычно влечет за собой изменение пространственных геометрических характеристик и наоборот. На рис. 7.5 показано, как в ходе генерали-

Рис. 7.5. Генерализация контуров дельты р. Дуная.
а исходная карта масштаба 1: 5 00 000; б та же карта при уменьшении до масштаба 1:1 250 000; в увеличение генерализованного изображения, показывающее сочетание отбора и обобщения линейных элементов и других аспектов геометрической генерализации.
зации дельты реки спрямлены очертания основного русла, исключены одни протоки и утрированы другие (возможно, судоходные), обобщены очертания кос и лиманов. Обобщение одних элементов влечет изменение других, и все это тесно взаимосвязано.
7.4. Геометрическая точность и содержательное
подобие
Геометрическая точность карты это степень соответствия положения объектов на карте их действительному положению на местности. Нарушение геометрической точности ведет к смещению объектов, и координаты их будут получены по карте с ошибкой.
Содержательное подобие (соответствие) означает, что на карте географически правильно переданы взаимные соотношения объектов, их характерные особенности и соподчиненность.
Геометрическая точность и содержательное подобие 139

Рис. 7.6. Смещения при генерализации контуров.

Выше отмечалось, что одно из основных противоречий процесса картографической генерализации как раз и состоит в том, что стремление сохранить содержательную верность (подобие) изображения часто ведет к нарушению геометрической точности. В ходе генерализации происходят смещения контуров и линий (рис. 7.6 и 7.7), исключение или объединение некоторых объектов, утрирование характерных деталей все это не может не сказаться на геометрической точности картографического изображения. Известно, например, что знак автострады имеет на карте ширину около 0,6 мм, в масштабе 1:1 000 000 это составляет 600 м; таким образом, геометрическая точность нарушается примерно в 100 раз. Ширина железной дороги, идущей параллельно автостраде, тоже резко преувеличивается, и населенный пункт, расположенный на этих магистралях, оказывается сдвинут на много сотен метров. Получается, что геометрическая точность резко нарушена, а содержательное соответствие сохранено.
Рис. 7.7. Нарушение геометрической точности при обобщении извилистых рек (а) и береговых линий (б).
При генерализации рельефа на картах средних и мелких масштабов при редком сечении рельефа инструкции допускают сдвиг отдельных горизонталей вверх или вниз по склону, «затяжку» их вверх по тальвегам и т.п. Такие приемы рисовки правдоподобно передают морфологию рельефа, но существенно нарушают геометрическую точность.
140 Глава VII. Картографическая генерализация
Географические принципы генерализации 141

Рис. 7.8. Автоматическая генерализация извилистой линии с помощью алгоритма «скользящего среднего» (а) и алгебраической аппроксимации (б). 1 исходная линия; 2 сглаженная линия.
На мелкомасштабных гипсометрических картах хорошо видны типы рельефа, особенно четко проявляются макроформы земной поверхности, но эти карты малопригодны для вычисления морфометри-ческих показателей, например углов наклона местности.
Еще более возрастают сдвиги, смещения и иные искажения при автоматической генерализации, когда обобщение проводят по некоторым формальным алгоритмам. Иногда для этого задают «шаг» осреднения извилистой линии или выполняют сглаживание посредством аппроксимации, т.е. приближения геометрически неправильной линии (формы) с помощью некоторой математической кривой (рис. 7.8). Генерализованная линия или контур нередко оказываются сдвинутыми относительно их положения на исходной карте.
В целом можно сказать, что при генерализации геометрическая точность всегда нарушается ради сохранения содержательного подобия, иными словами, содержательное подобие имеет приоритетное значение. При этом следует помнить, что мелкомасштабные географические карты носят обзорный характер и не предназначены для точных измерений или снятия точных координат.
7.5. Географические принципы генерализации
С географических позиций генерализация рассматривается как процесс выделения на картах геосистем все более крупного ранга,
их главных компонентов и взаимосвязей. Среди многообразия условий генерализации наиболее существенны следующие:
научно обоснованное обобщение легенды;
отображение генетических и морфологических особенностей объектов и явлений;
учет внутренних и внешних взаимосвязей изображаемых объектов, их иерархической соподчиненности;
оптимальный подбор знаков и изобразительных средств.
Самый ответственный этап, с которого начинается процесс генерализации всякой тематической карты, генерализация легенды. Это подразумевает упрощение легенды, обобщение таксономических категорий, исключение некоторых групп объектов, сокращение количественных подразделений и шкал.
Географически правильный отбор и обобщение самого картографического рисунка требуют пристального внимания к передаче морфологии и генезиса изображаемых объектов. Картограф не может действовать механически, он должен понимать географическую сущность изображаемых явлений и процессов. При этом используется весь арсенал приемов генерализации, применяются цензы и нормы отбора, выполняются целесообразные смещения объектов или их утрирование. Главное требование географически достоверной генерализации научно обоснованный показ пространственной структуры и взаимосвязей явлений. Нужно сохранить морфологический облик, выделить и даже подчеркнуть основные (инвариантные) элементы, характерные соотношения объектов, их соподчиненность.
Обобщение содержания проводится не по отдельным элементам, а в целом по всему изображению. Невозможно представить, например, генерализацию речной сети отдельно от рельефа или обобщение дорожной сети в отрыве от населенных пунктов. В основе согласованной генерализации лежит учет географических связей между картографируемыми объектами. При генерализации обязательно учитывают следующие виды связей:
между однородными объектами (например, необходим согласованный отбор рек и озер, входящих в единую водную систему);
между объектами разной природы или разными картографическими слоями (рельефом и гидрографией, дорожной сетью и населенными пунктами и т.п.);
между разными картами (следует, например, стремиться к единому уровню генерализации карт четвертичных отложе-
142 Глава VII. Картографическая генерализация
Генерализация объектов разной локализации 143

ний, почвенного покрова, растительности и ландшафтов одной территории).
Соблюдение этих требований предполагает, прежде всего, согласование цензов и норм отбора, одинаковую детализацию качественных и количественных характеристик, единство подходов к обобщению контуров, а для разных карт еще и взаимную увязку (одинаковую детальность) легенд. Последнее особенно существенно при генерализации серий карт и комплексных атласов.
На завершающих этапах генерализации необходим продуманный выбор оформительских приемов. Это дает возможность подчеркнуть разные изобразительные планы, совместить отдельные слои изображения, придать выразительность особо значимым объектам.
7.6. Генерализация объектов разной локализации
Объекты, локализованные в пунктах, изображают с помощью значков, поэтому их генерализация связана, прежде всего, с отбором объектов согласно установленным цензам и нормам, с обобщением качественных характеристик объектов и укрупнением градаций шкал значков. При этом происходит переход от видовых подразделений объектов к родовым (например, значки отдельных нефтяных скважин заменяются общим значком месторождения, а далее знаком ареала нефтяного бассейна).
Переходя к укрупненным интервалам, важно сохранять характерные ступени. Например, в США к городам относят населенные пункты с числом жителей более 2500 человек, а в Индии более 5000. Значит, при обобщении интервальной шкалы для этих стран желательно сохранить именно такие рубежи.
Объекты, локализованные на линиях, всегда передаются линейными знаками. Для них наиболее существенны геометрические аспекты генерализации, упрощение и спрямление очертаний, а также цензовый отбор линейных элементов (например, рек, длина которых на карте меньше 1 см). В ряде случаев обобщают качественные различия линейных объектов (вместо дорог разного класса вводят единый знак дорог и т.п.). При генерализации векторов и полос движения неизбежны отбор только главных направлений и обобщение количественных характеристик (например, объемов и структуры грузопотоков).

Рис. 7.9. Последовательная генерализация рельефа в горизонталях, сопровождаемая укрупнением высоты сечения и исключением деталей эрозионного расчленения.
а исходное изображение в масштабе 1:200 000; бив соответственно изображения в масштабах 1:500 000 и 1:1 000 000.
Объекты сплошного распространения изображают с помощью изолиний, качественного и количественного фонов и ареалов. Для изолинейных изображений наиболее актуальны обобщение рисунка изолиний и укрупнение шкал высот сечения. При умелом обобщении рельефа (рис. 7.9) его морфологические особенности сохраняются даже при снятии многих деталей эрозионного расчленения и многократном укрупнении сечения. К площадным объектам применимы все приемы геометрической генерализации: исключение малых контуров и их объединение, спрямление очертаний, смещение и утрирование некоторых выделов и т.п. Большое значение имеет цензовый отбор. Малые контуры лесов, озер, болот, ландшафтные выделы исключаются. Однородные контуры объединяются в более крупные или заменяются общим знаком ареала.
При генерализации явлений, показанных способом качественного фона, на первый план выступает укрупнение качественных градаций, т.е. обобщение классификации изображаемых явлений, замена дробных подразделений более крупными. Хорошо известно, например, что на крупномасштабных геологических картах подробно показываются свиты и серии разновозрастных пород, по мере перехода к более мелким масштабам они обобщаются в
144 Глава VII. Картографическая генерализация

Рис. 7.10. Этапы процесса генерализации явления, показанного точечным способом.
а исходное изображение посевных площадей (одна точка 500 га); о укрупнение веса точки (одна точка 2500 га); в увеличение диаметра точки; г уменьшение масштаба карты (одна точка 2500 га).
ярусы, затем в отделы, а на самых мелкомасштабных картах изображаются лишь геологические системы. Аналогично на почвенных картах разновидности почв последовательно заменяются видами, подтипами, типами. Словом, генерализация карт качественного фона всегда ведет к выделению наиболее крупных таксонов. Генерализация объектов, показанных способом количественного фона, выполняется за счет укрупнения сеток районирования и обобщения шкал количественных показателей.
Объекты рассеянного распространения чаще всего передаются точечным способом. Генерализация в данном случае сводится к укрупнению веса точек и некоторому увеличению их размера на карте (рис. 7.10). Если же явление показано знаками ареалов, то можно сократить дробность подразделений, укрупнить контуры ареалов, провести их слияние.
Глава VIII
Типы географических карт
8.1. Аналитические карты
Рис. 8.1. Аналитическая карта. Распаханность территории Новосибирской области.
Аналитические карты отображают одно явление или какую-либо его характеристику (одно свойство). При этом данное явление показывается в своей системе показателей, отвлеченно от других явлений, вне связи с ними. Примером может служить карта углов наклона рельефа, где представлен только один морфометричес-кий показатель крутизна склонов. На другой аналитической карте можно показать глубину расчленения рельефа, на третьей экспозицию склонов, на четвертой густоту овражно-балочной сети. На рис. 8.1 приведена карта сельскохозяйственного использования земель Новосибирской области, характеризующая их только в одном аспекте по распаханности. Таким образом, аналитическая карта не ставит задачу дать целостное представления об объек-

10 - 4886

146
Глава VIII. Типы географических карт
те, она как бы вычленяет один из его аспектов (в данном случае распаханность территории) и только ему посвящена.
Сила аналитического картографирования в том, что оно позволяет как бы «расчленить» объект на составные части, обособленно рассмотреть их и даже выделить элементы этих частей. Такое «расчленение» может быть сколь угодно детальным, все зависит от глубины анализа. На начальных стадиях аналитического изучения объекта на картах показывают основные элементы его структуры, вещественного состава, особые признаки и свойства. Но по мере накопления знаний и совершенствования методики аналитические карты отражают все более мелкие особенности и детали. Так, изучая рельеф, применяют все более «тонкие» методы математического моделирования, получая все более детальные аналитические карты, например карты горизонтальной и вертикальной кривизны поверхности, вторых производных, характеризующих скорость изменения уклонов, дисперсии высот и т.п. Возможности анализа практически бесконечны.
Необходимо, однако, иметь в виду, что понятие «аналитическая карта» в определенном смысле относительно. Скажем, карта дневных температур несомненно, аналитическая карта по отношению к карте среднемесячных, а тем более среднегодовых температур. Но и карту среднегодовых температур можно считать аналитической, если поставить ее в ряд с картами давления, осадков, испарения, преобладающих ветров все они характеризуют лишь отдельные элементы климата.
Близки к аналитическим так называемые частные, или отраслевые карты. Они имеют узкую тематику, подробно показывают какую-либо отдельную отрасль. Чаще всего, говоря об отраслевых картах, имеют в виду социально-экономическую тематику, связанную с отдельными отраслями промышленного или сельскохозяйственного производства. Отраслевыми принято считать карты машиностроения, текстильной, химической, пищевой и других отраслей промышленности или карты свекловодства, хлопководства, овцеводства, птицеводства и т.п.
8.2. Комплексные карты
Комплексные карты совмещают изображение нескольких элементов близкой тематики, набор характеристик (показателей)

Рис. 8.2. Комплексная карта. Водоносность рек, распределение стока и потенциальные энергоресурсы восточной части Кольского полуострова.
одного явления. Например, на одной карте можно дать изобары и векторы преобладающих ветров, имея в виду, что ветры непосредственно связаны с полем атмосферного давления. На карте сельского хозяйства можно одновременно показать распаханность территории и урожайность пшеницы, на гидрологической карте сток в речном бассейне и потенциальные энергоресурсы.
На рис. 8.2 приведена комплексная карта, на которой изображение внутригодового распределения речного стока и водоносности рек совмещено с характеристикой потенциальных ресурсов гидроэнергии. Каждая характеристика дается в своей системе показателей, но показ на одной карте двух, трех и более тем позволяет читателю рассматривать их в комплексе, сопоставлять между собой, устанавливать закономерности размещения одного показателя относительно другого. В этом главное достоинство комплексных карт.
Однако возникают и сложности. Дело в том, что на одной карте трудно совместить изображение нескольких явлений так, чтобы они хорошо читались. Известно, например, что можно совместить
10*
148
Глава VIII. Типы географических карт
Синтетические карты 149

две системы изолиний (одна дается с послойной окраской, другая яркими цветными линиями), но три системы изолиний уже не читаются. Аналогично можно дать на карте две картограммы (одну цветовой шкалой, другую штриховкой), дополнить карту значками, линиями движения, изображением ареалов и т.п., но при пяти-шести слоях комплексная карта становится перегруженной и теряет читаемость.
Хорошо известными примерами комплексных карт могут служить топографические карты, на которых совместно представлены рельеф, гидрография, растительность, почвы и грунты, населенные пункты, социально-экономические объекты, дорожная сеть, линии связи, административные границы весь комплекс объектов, характеризующих местность. Другой, не менее яркий пример метеорологические карты, где на фоне изобар и линий атмосферных фронтов показаны метеоэлементы: температура воздуха и почвы, влажность воздуха, направление и скорость ветра, количество и вид осадков, облачность и др. в совокупности они отражают погодные условия.
8.3- Синтетические карты
Синтетические карты дают целостное изображение объекта или явления в единых интегральных показателях. Эти карты не содержат характеристик отдельных компонентов объекта, но зато дают о нем цельное представление. Например, синтетическая геоморфологическая карта отражает типы рельефа, но «умалчивает» о крутизне и экспозиции склонов, о степени расчленения. Точно так же карта типов климата характеризует его в целом, но было бы бесполезно искать на ней конкретные сведения о температуре, осадках, скорости ветра и т.п. Чаще всего синтетические карты отражают типологическое районирование территории по комплексу показателей. Таковы карты ландшафтные, инженерно-геологического, сельскохозяйственного районирования (рис. 8.3) и т.п.
Синтетические карты обычно создают путем интеграции данных, отраженных в сериях аналитических картах. При небольшом числе синтезируемых показателей это можно делать вручную, но в более сложных случаях необходимо использовать методы математического моделирования. Наиболее употребительны модели факторного и компонентного анализов. Они предусматривают вычислительные процедуры, дающие компактное интегральное описа<-'


ние исследуемого явления на основе обработки больших массивов исходной информации.

·Щ^
Хлопководство в сочетании с животноводством и зерновым хозяйством
Зона влажных субтропиков, чаеводство и раннее овощеводство Молочно-мясное животноводство и зерновые культуры
Зерновые культуры и виноградарство
I Мясо-шерстное животноводство на | летних и зимних пастбищах Культуры и отрасли, дополняющие сельскохозяйственную специализацию
чГ Рис
сэ Шелководство
$ Виноград
·У Табак
4- Летние пастбища
·»^ Зимние пастбища
·:&
·
· Леса
Рис. 8.3. Синтетическая карта. Зоны специализации сельского хозяйства на юге Азербайджана.
Например, для создания синтетической инженерно-геологической карты условий строительства дорог в качестве исходных берут параметры, характеризующие геологическое строение, сейсмичность и устойчивость фунтов, степень их увлажнения в разных природных зонах, сложность рельефа (уклоны, проявления эрозии), климатические условия, лавиноопас-ность, наличие дорожностроительных материалов, и многие другие всего может быть взято до 2030 параметров. Факторный анализ позволяет свести все их разнообразие к нескольким факторам, причем каждый исходный параметр входит в итоговую интегральную оценку с определенным весом (нагрузкой) в зависимости от силы его влияния. В результате по комплексу ведущих факторов выделяют территории благоприятные, малоблагоприятные и неблагоприятные для строительства дорог. Эти интегральные данные и составляют содержание синтетической карты.
Отметим, что синтетические карты всегда имеют довольно подробные, порой даже громоздкие легенды. В пояснениях к интегральной оценке стараются отразить многие исходные параметры. Часто используют матричные легенды, обладающие большей информативностью.
Глава VIII. Типы географических карт
Карты динамики и карты взаимосвязей 15]

Методы создания синтетических карт особенно усовершенствовались с внедрением геоинформационных систем (ГИС), оперирующих одновременно десятками слоев информации. ГИС включают специальные процедуры для синтеза данных. В частности, это дало импульс широкому развитию синтетического эколого-гео-графического картографирования условий жизни населения на основе учета комплекса природных, экономических и социальных параметров. Возможно даже совмещение на одной карте нескольких синтетических показателей.
Процедуры моделирования синтетических карт имеют многие привлекательные стороны и определенные .недостатки. С одной стороны, удобно получить по одной карте общее представление об объекте, не обращаясь к трудоемкому сопоставлению серий поэлементных карт, но с другой читатель вынужден пользоваться готовыми выводами и не имеет возможности проверить методику расчетов, точность умозаключений, обоснованность выводов. Именно поэтому синтетические карты, являющиеся в значительной мере картами-выводами, не следует использовать в отрыве от карт аналитических и комплексных.
Иногда на одной и той же карте синтетическое изображение сочетается с аналитическими показателями. Например, на эко номических картах сельскохозяйственное районирование дается в синтетическом обобщении, а отрасли промышленности представ лены аналитически. Это так называемые аналитико-синтетичес- кие карты. '
Необходимо иметь в виду, что есть разные ступени синтеза. Например, геоморфологическая карта является синтетической ПО отношению к картам углов наклона и расчленения рельефа, но й то же время она может рассматриваться как аналитическая по отношению к карте природного районирования территории. Тут она стоит в ряду таких карт, как гидрологическая, почвенная, геоботаническая и др. То, что на одной ступени выступает как синтетическое изображение, на следующем, более высоком уровне становится «элементом» более сложной системы так в картографировании проявляется диалектика процессов анализасинтеза. Следует добавить, что степень синтеза всегда возрастает с уменьшением масштаба карты, с переходом от показа отдельных объектов к изображению собирательных понятий. Иначе говоря, уровень синтеза находится в определенной зависимости от степени генерализации картографического изображения.

Рис. 8.4. Карта динамики. Основные типы синоптических процессов в Азербайджане.
8.4. Карты динамики и карты взаимосвязей
Особые типы тематических карт составляют карты динамики и взаимосвязей. Карты динамики показывают движение, развитие какого-либо явления или процесса во времени либо его перемещение в пространстве. Такие карты характеризуют, например, рост городов и развитие урбанизации, смещение ледников, пути перемещения атмосферных вихрей (рис. 8.4). Карты динамики составляют по прямым натурным наблюдениям за перемещением объектов или путем сравнения разновременных карт, фиксирующих состояние явления в разные моменты времени.
Карты взаимосвязей передают степень и характер пространственных связей двух или нескольких явлений. В качестве примеров назовем морфоструктурные карты, отражающие связь современного рельефа с геологическими структурами, и карты зависимостей между распространением фитопланктона и содержанием растворенного кислорода в водах Океана. Чаще всего это межотраслевые карты, дающие представление о связях между компонентами природной среды, населением и техносферой. Поэтому многие взаимосвязи находят отражение на картах экологической тематики.
152
Глава VIII. Типы географических карт
Функциональные типы карт
153



Для создания карт взаимосвязей часто прибегают к математи-ко-статистическим расчетам, вычисляют коэффициенты корреляции или иные показатели связи (см. разд. 13.3, рис. 13.10). Такие карты часто составляют путем районирования территории по степени взаимосвязи явлений и т.п.
8. 5- Функциональные типы карт
В современной тематической картографии постоянно идет разработка все новых типов карт, с тем чтобы наиболее полно удовлетворять научные и практические запросы пользователей. Созданы карты различных функциональных типов: инвентаризационные, оценочные, индикационные, прогнозные и рекомендательные.
Хабаровск
Инвентаризационные карты подробно регистрируют наличие, местоположение и состояние объектов и явлений. Эти карты как бы содержат фактическую опись природных и трудовых ресурсов в соответствии с принятыми классификациями, но без указания их отношений и связей. Обычно это карты аналитического типа. Примерами могут служить карты размещения полезных ископаемых, лекарственных растений (рис. 8.5), трудоспособного населения, пастбищ и пахотных земель и т.п.
Местонахождения женьшеня *\_1 Граница ареала О Заготовка 100-200 нг (сырой вес)
Рис. 8.5. Инвентаризационная карта. Распространение женьшеня в Приморском крае.
Оценочные карты создают на основе инвентаризационных. Это карты прикладного характера, содержащие целенаправленную оценку какого-либо объекта в заданном отношении (или с определенной точки зрения). Именно поэтому для одного и того же объекта или явления можно составить совершенно разные оценочные карты. Существуют, например, карты оценки природных условий территории для строительства дорог (рис. 8.6), граж-


ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОГ Относительно простые при строительстве дорог не требуется дополнительных затрат
Очень сложные при строительстве дорог необходим очень большой объем земляных работ, учитывающий
Осложненные при строительстве дорог затраты возрастают от повышенного объема земляных работ
- сжатие торфа под нагрузкой
Сложные при строительстве дорог необходимы большой объем земляных работ и

- сжатие торфа под нагруз кой, просадки при протаи-вакии и мерзлотное пуче-
сохранение растительного покрова и многолетней мерзлоты
сохранение растительного покрова и искусственное промораживание грунта
сооружение высоких насыпей, борьба с
переувлажнением и размывами
- значительное количество выемок, насыпей, водо пропускных сооружений, защита от лавинной опасности
Рис. 8.6. Оценочная карта. Оценка природных условий для строительства дорог в центральной части Западной Сибири.
154
Глава VIII. Типы географических карт
Функциональные типы карт 155



данского строительства, сельскохозяйственного освоения, разработки нефтяных и газовых месторождений, анализа экологических условий жизни населения, проведения природоохранных мероприятий и т.п. Все зависит от прикладной задачи и набора
исходных данных.
Чаше всего оценочные карты характеризуют взаимодействие человека и окружающей среды. К ним принадлежат многие инженерно-географические, инженерно-геологические, агроклиматические, медико-географические и, конечно же, разнообразные эколого-географические карты. При этом существуют карты, дающие оценку только отдельных компонентов природы (например, рельефа для целей мелиорации или почв для земледелия), и общие оценочные карты (например, оценки природных условий для жизни населения).
Индикационные карты предназначены для предсказания и выявления неизвестных явлений на основе изучения других, хорошо известных. Составление индикационных карт опирается на представления о тесной связи индикаторов и индицируемых явлений. Так, индикационные карты растительности применяют для обнаружения тектонических разломов, поскольку над зонами их возникают особые условия циркуляции грунтовых вод, а это незамедлительно сказывается на видовом составе растительности. Некоторые виды растений служат индикаторами полезных ископаемых (особенно рудных месторождений, соляных залежей), отдельные ареалы животных индицируют распространение тех или иных болезней человека, поэтому индикационные геоботанические карты используют при разведке полезных ископаемых, а индикационные зоогеографические при выявлении потенциальных ареалов болезней. Таким образом, по сути индикационные карты близки к прогнозным.
Прогнозные карты отражают неизвестные, не существующие в настоящее время или недоступные для непосредственного изучения явления и процессы. Такие карты могут отражать:
* прогнозы во времени (синоптическая ситуация на завтрашний день, состояние окружающей среды через пять лет и т.п.);

· прогнозы в пространстве (оценка нефтегазоносности терри тории, строение недр Луны и др.).
Таким образом, содержание прогнозных карт не ограничивается предсказанием будущего, на них можно показать и существу-
ющее в настоящее время, но еще неизвестное или не изученное явление, например залежи нефти и газа, которые, вероятно, имеются, но еще не открыты (рис. 8.7).
Существует деление прогнозных карт по охвату территории (глобальные, региональные, локальные прогнозы), по тематике (карты прогноза природных и трудовых ресурсов, вредных и опасных природно-техногенных явлений, социально-экономического развития территории и др.). Кроме того, различают карты, содержащие краткосрочный, среднесрочный и долгосрочный прогнозы. Надо, однако, отчетливо представлять относительность этого деления. Например, краткосрочный прогноз изменений ландшафта дается на ближайшие годы, а карта краткосрочного синоптического прогноза составляется на несколько часов вперед.
Наиболее существенно подразделение прогнозных карт по степени вероятности (достоверности) прогноза, в соответствии с чем выделяют:
* карты предварительного прогноза, которые составляют без знания всех условий и взаимосвязей, на основе приблизительных аналогий, по неполным или недостаточным
Рис. 8.7. Прогнозная карта. Прогноз нефтегазоносности острова Сахалин.
156
Глава VIII. Типы географических карт
Карты разного назначения 157



ОСУШЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
УГОДИЙ Болота с постоянным избыточным увлажнен
епоимеиные |^Щ пойменные | Земли местами с постоянным избыточным увлажнением: ^^) виепоймниные ^§§^| пойменный |
Земли местами с | увяанчненинм:
Нуждаются а постоянным 1 комплексе агро- „_,..,_, [ мелиоративных
|[ [ | ) ареминнмм : мероприн'
Зммли нормального увлажнен*
но нуждающиеся в ог.у1
| | || анепоймениые
^ЩЩ пойменные
данным; карты этого типа довольно схематичны и преимущественно мелкомасштабны;
карты вероятного прогноза их создают на основе более детального анализа с учетом основных (фоновых) тенденций, существенных взаимосвязей и достоверных аналогий; это обычно среднемасштабные карты;
карты весьма вероятного прогноза их составляют в тех случаях, когда учтены все или почти все факторы, определяющие размещение, величину, время наступления и интенсивность проявления явления; эти карты отличаются детальностью и могут составляться в достаточно крупных масштабах;
карты перспективного расчета это предельный случай весьма вероятного прогноза, основанного на точном знании характера размещения, свойств, времени наступления прогнозируемого явления и ожидаемых последствий. Так, например, можно предсказать границы затопления территории и скорость переформирования берегов водохранилища при строительстве плотины.
Рекомендательные карты представляют собой логическое развитие оценочных и прогнозных карт и отражают указания, рекомендации и конкретные мероприятия, которые следует провести на данной территории для достижения какой-либо практической цели. Примерами карт этого типа служат карты мелиорации (рис. 8.8), мероприятий по оздоровлению местности, предлагаемых противо-эрозионных, противолавинных, природоохранных мер и т.п.
8.6. Карты разного назначения
Назначение карт так же разнообразно, как разнообразны сферы человеческой деятельности, поэтому затруднительно указать все типы карт, различающиеся по этому признаку. Дело осложняется еще и тем, что ряд карт ориентирован на многоцелевое назначение они одновременно служат для планирования, научных изысканий, учебных и культурно-просветительских целей, получения справочных сведений и многого другого. И все же можно указать несколько типов карт, в которых особенно четко проявлены особенности их назначения.
Научно-справочные карты предназначены для выполнения по ним научных исследований и получения максимально подробной

ДРУГИЕ ВИДЫ
МЕЛИОРАЦИИ
« уйориа валунов
Снегоаадвржан
· и регулирплачи!
Снеготаяния (Г4!, Закрепление лесное
ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ НА ПАХОТНЫХ ЗЕМЛЯХ
,_,__, Необходимы лпчаузащигны [:;.:
·.'![ севообороты, распашка и
Необходима почвозащитные севообороты, распашка и обработка эемея. полное* сняонов. лесонасаждения и широное применение удобрений
Рис. 8.8. Рекомендательная карта. Мелиорация земель Калужской области.
(для данного масштаба), достоверной и научно обработанной информации. Это карты для специалистов, работающих в сфере наук о Земле и социально-экономических наук.
Культурно-просветительские карты ориентированы на широкие читательские круги, они дают упрощенную, если можно так сказать, «облегченную» картографическую трактовку для лиц, не имеющих специальной географо-картографической подготовки. Назначение этих карт распространение знаний, пропаганда идей (например, бережного отношения к природно-историческим памятникам), разъяснение планов экономического развития и освоения территорий и т.п. Такие карты обычно имеют яркое, про-
158
Глава VIII. Типы географических карт
Системы карт \ 59

стое, доходчивое оформление, дополняются диаграммами, рисун ками, элементами плаката. „ппооол К этому типу близки карты туристские и туристско-краевеб- ческие предназначенные для туристов, путешественников по род ному краю и просто для отдыхающих. В их содержании основное внимание уделено достопримечательным местам (архитектурным и историческим памятникам, заповедникам, паркам, музеям и др.). Карты отличаются красочным оформлением, сопровождаются под собными указателями и справочными сведениями. Они могут изоб ражать обширные курортные районы (например, Черноморское по бережье) наииональные парки, города, отдельные лыжные, пеше ходные водные маршруты и т.п. К этой же группе примыкают карты для спортивного ориентирования, специально приспособленные для проведения соревнований по этому виду спорта.
Учебные карты- четко выделяемый тип карт, используемых как наглядные пособия или материалы для самостоятельной работы в школах и вузах. На них применяют проекции, способы изоб-пяжения учитывающие степень подготовки учащихся и характер использования карт в учебном процессе. Соответственно создают каждая начальной, средней и высшей школы. Их нагрузка должна соответствовать объемам учебных программ того или иного образовательного уровня. Отметим, что карты для высшей школы, предназначенные для аудиторий, по содержанию и детальности приближаются к научно-справочным, не теряя при этом своих демонстрационных свойств.
8. 7. Системы карт
Разные типы и виды карт образуют в совокупности закономерные системы, серии (наборы). Они имеют разный пространственный охват, масштабы, назначение и отражают геосистемы разного ранга, их структуру и иерархию, взаимные связи, динамику, функционирование.
Среди множества мелкомасштабных тематических карт СССР и России отметим наиболее важные и значительные серии:
1:1 000 000 серия, созданная на основе номенклатурных листов государственной обзорно-топографической карты;
1:2 500 000 в основе серии лежит Гипсометрическая карта СССР, впервые изданная в 1949 г. и с тех пор неоднократно переиздававшаяся;

1:4 000 000 настенные карты для высших учебных заведений;
1:10 000 000 серия подробных справочных настольных карт.
Названные серии отличаются разной комплектностью и полнотой, обычно в них представлены основные карты природы: рельефа, геологические, почв, растительности, лесов, а,также карты населения и хозяйства. Многие карты не раз обновлялись и пересоставлялись, в особенности государственные карты геологической тематики в масштабе 1:1 000 000, другие в определенной мере устарели.
Особое значение имеют серии карт для высшей школы наиболее полные системы научно-справочных карт, составленных в нашей стране и не имеющих аналогов в мире. Первое издание настенных географических карт было осуществлено в 19531956 гг. в пяти сериях: гипсометрические карты крупных орографических районов СССР, общегеографические карты районов СССР, тематические карты природы СССР, общегеографические карты иностранных государств и бланковые карты.
В 1974 г. был начат новый фундаментальный проект создания карт для высшей школы. Предполагалось создать около 300 тематических карт страны, мира, материков и океанов, основных регионов. Планы не были полностью реализованы, но за 20 лет удалось создать ряд замечательных карт, объединяемых в следующие группы: 1:4 000 000 серия карт природы, населения и хозяйства для территории СССР; 1:8 000 000 серия карт природного районирования территории СССР; 1:15 000 000 серия карт природы мира. Эти карты образуют большие блоки, они взаимно увязаны и согласованы, имеют единые математические основы; при их создании использованы общие научно-методические подходы к составлению, генерализации, оформлению. В целом новая серия карт для высшей школы это ценнейший фонд картографических документов, отражающих облик нашей планеты. Кроме того, она дает представление об уровне развития наук о Земле и достижениях классической тематической картографии к концу второго тысячелетия. Серия служит основой для формирования цифровых баз картографических данных, для обновления многих других научно-справочных и учебных карт и атласов.
Истоки атласной картографии 161
Глава IX
Географические атласы
9.1. Атласы картографические энциклопедии
Атлас это систематическое собрание карт, выполненное по единой программе как целостное произведение и изданное в виде книги или комплекта листов. Это не просто набор карт под общим переплетом, но система взаимоувязанных и взаимодополняющих друг друга карт. По словам Н. Н. Баранского, «атлас относится к отдельной карте примерно так, как опера к отдельной музыкальной пьесе». Это меткая аналогия. Действительно, всякий атлас включает множество картографических сюжетов, объединенных общим замыслом и программой. Создание атласа трудное и ответственное дело, вершина картографического искусства. Атлас представляет собой картографическую энциклопедию систематизированный свод знаний и фактических сведений о территории на современном уровне ее изученности.
Карты атласа удобно сопоставлять, сравнивать и накладывать друг на друга. Если потребуется, то можно получить количественные сведения, провести математические корреляции и составить производные изображения. Атласы специально предназначены для комплексного изучения и оценки территории, углубленных научных исследований, составления планов освоения природных ресурсов и прогноза последствий вмешательства человека в окружающую среду, проектирования природоохранных мер и улучшения экологической обстановки.
Фундаментальные атласы сопровождаются научными географическими описаниями, пояснительными текстами (нередко они составляют отдельные тома), космическими снимками и фотографиями, диаграммами и таблицами. Благодаря тонкому и изящному оформлению карты атласов очень информативны, несмотря на мелкие масштабы. Особое внимание уделяется справочному аппарату, подробным указателям географических названий и т.п. По-
добно другим энциклопедическим изданиям, атласы могут быть специализированными или иметь многоцелевое назначение.
9.2. Истоки атласной картографии
Рис. 9.1. Одна из латинизированных репродукций карты мира из атласа Клавдия Птолемея. Издание 1492 г.
Считается, что первый атлас появился в Римской империи во II в. н.э. и был составлен математиком и картографом Клавдием Птолемеем. Атлас включал карту ойкумены всего известного грекам и римлянам мира и 26 карт отдельных частей Европы, Африки, Ближнего Востока и Южной Азии. В эпоху Средневековья атлас Птолемея предали забвению, но в самом начале XV в. греческая рукопись и сами карты были переведены на латинский язык, раскрашены и изданы под названием «Космография». Ученые эпохи Возрождения были поражены: атлас довольно точно и подробно отображал окружающий мир, моря и страны, карты имели градусную сетку и условные знаки. С изобретением книгопечатания атлас Птолемея стали многократно переиздавать, пополняя его новыми картами. Первое печатное издание было выпущено в 1477 г. в Болонье, и за короткий период атлас переиздали более 30 раз с дополнениями и уточнениями (рис. 9.1).

11 - 4886
162
Глава IX. Географические атласы
Истоки атласной картографии
163




В средние века получили распространение атласы портоланов особых морских навигационных карт с компасными сетками. Основное содержание портоланов составляло подробное изображение береговой линии со всеми бухтами и заливами. Портоланные атласы использовались для плавания в Средиземном и Черном морях, у Атлантического побережья Европы и Африки, иногда в Каспийском море. Кроме набора портоланов они часто содержали навигационные таблицы, календари, справочные сведения по астрономии и астрологии.
Рис. 9.2. Титульный лист атласа А. Ор-телия, изданного в Антверпене в 1570 г.
Во второй половине XVI в. центр картографии переместился в Нидерланды. Там возникли картографические мануфактуры, где фавировали и печатали новые карты и атласы, изображавшие мир таким, каким он предстал после Великих геофафических открытий. Это был золотой век картографии, и атласы той эпохи хранятся теперь в библиотеках и музеях как памятники науки и образцы изобразительного искусства.
В 1570 г. гравер и издатель Авраам Ортелий опубликовал в Амстердаме собрание карт, назвав его «Зрелище шара земного» («Тпеа1:гит огЫ§ 1еггашт»). В атласе на 53 листах были собраны карты мира, частей света: Америки, Азии, Африки и Европы, а также отдельных стран. Атлас был снабжен географическими описаниями, красивым титульным листом (рис. 9.2), алфавитным списком стран и указателем географических названий.
Первый атлас в современном его понимании был создан «ко^ ролем картофафов» Герардом Меркатором. Карты были составле-

Рис. 9.3. Титульный лист атласа Г. Мер-катора. 1595 г.
ны по новейшим источникам, отчетам экспедиций, географическим описаниям, обработаны и согласованы специально для этого атласа. Для ряда карт были рассчитаны новые проекции. Меркатор опубликовал в 1585 г. первую часть атласа, а через четыре года вторую. Всего в них вошло около 80 карт европейских стран. Уже после смерти великого картофафа труд был завершен его сыном Румоль-дом и издан в 1595 г. под названием «Атлас, или Космографические соображения о сотворении мира и вид сотворенного» (рис. 9.3). Так впервые в картофафии появилось название «атлас». Оно происходит от имени легендарного мавританского царя Атласа покровителя наук, философа и картографа, изготовившего первый небесный глобус. Название прочно закрепилось в науке, и даже не только в кар
тографии. Есть, например, атласы растений, животных, атласы облаков и анатомические атласы.
В России карты называли чертежами, а атласы «чертежными книгами» или «розмерными книгами». В описи архива Ивана Грозного упоминается множество чертежей Русского государства, но почти ничто из них не сохранилось: вражеские нашествия, смуты и пожары погубили эти произведения. Хорошо известна лишь «Книга Большому чертежу» обстоятельное географическое описание «Большого Чертежа всему Московскому государству», который был составлен примерно в 1600 г. и пересоставлен в 1627 г. В Книге описаны дорожные карты, население, реки и шляхи, приведены географические названия. Есть предположения, что отдельные части Чертежа были переплетены и составляли своеобразный атлас.

164
Глава IX. Географические атласы
Виды атласов
165




Рис. 9.5. Часть чертежа из атласа С. У. Ремизова.
9.3- Виды атласов
Подобно картам, атласы подразделяют по пространственному
охвату, выделяя атласы планет (мира, Венеры, Луны), континентов, океанов, крупных географических районов, государств, областей, городов. Возможны самые разные варианты группировки атласов по административному делению, политическим, историческим, природным, экономическим признакам. Есть атласы, охватывающие полушарие (Атлас обратной стороны Луны), атласы группы стран (Атлас Дунайских стран), небольших территорий и акваторий (Атлас Южного берега Крыма, Атлас озера Байкал). По содержанию атласы подразделяют следующим образом:

ъ
«$«.
Рис. 9.4. Титульный лист «Чертежной книги Сибири» С. У. Ремезова. Издан в Тобольске в 1701 г.

Больше повезло сибирским чертежам. Уцелела «Чертежная книга Сибири», составленная в 1701 г. Семеном Ульяновичем Ре-мезовым знаменитым картографом, жившим и умершим в Тобольске. Это атлас большого формата, содержащий два общих чертежа Сибири и 21 чертеж ее частей (рис. 9.4). Карты не имеют математической основы, но на них подробно и довольно точно представлены речная сеть Сибири, населенные пункты, этнография. Это настоящий атлас в современном понимании с титульным листом, оглавлением, предисловием, таблицей условных сокращений. Фрагмент одного из листов этого замечательного произведения русской картографии воспроизведен на рис. 9.5. Сохранилась также рукописная «Служебная чертежная книга Сибири» на 116 листах, собранная сыновьями С. У. Ремезова уже после его смерти.
В эпоху Петра I атласное картографирование испытало подъем. В первой половине XVIII в. была создана серия атласов Азовского и Черного, Балтийского, Каспийского морей. Заметным достижением научной российской картографии стал проект Атласа Всероссийской империи Ивана Кириловича Кирилова видного государственного деятеля, картографа и географа XVIII в. По его замыслу три тома атласа должны были содержать более 300 листов общегеографических, исторических и, главное, экономических карт. Но при жизни автор успел подготовить к изданию и напечатать всего 37 из них.
Атласы общегеографические
Атласы физико-географические:
геологические
геофизические
климатические
океанологические
гидрографи ческие
почвенные
ботанические
зоогеографические
медико -географические комплексные физико-географические
Атласы социально-экономические:
населения
промышленности
сельского и лесного хозяйства
культуры
политико-административного деления
комплексные социально-экономические
166
Глава IX. Географические атласы
Виды атласов
167


Атласы исторические:
Древнего мира средних веков новейшей истории военно-исторические
Атласы общие комплексные
Атласы эколого-географические:
факторов воздействия на среду и отдельные ее компоненты
последствий воздействия и загрязнения среды
экологических ситуаций
условий жизни населения
экологической безопасности
Классификацию атласов по содержанию обычно сочетают с делением их на комплексные, включающие широкий набор карт природы, населения и хозяйства, отраслевые (например, геоботанические) и узкоотраслевые (например, атлас ареалов лекарственных растений).
Наиболее полезной с практической точки зрения является группировка атласов по назначению, в соответствии с которой выделяют атласы справочные, научно-справочные, популярные, учебные, туристские, дорожные, военные и т.п.
Справочные атласы это обычно обще географические и политико-административные атласы, максимально подробно передающие общегеографические элементы: населенные пункты, рельеф и гидрографию, дорожную сеть, границы. Атласы этого типа особенно точны в отношении номенклатуры, сопровождаются обширными указателями и другими справочными данными.

Прекрасным примером картогра фических произведений этого типа стал упоминавшийся выше (разд. 6.8) российский справочный Атлас Мира, вышедший 3-м изданием в 1999 г. (рис. 9.6). Его структура харак терна для капитальных справочных атласов этого типа. Атлас состоит из восьми разделов: карты мира, Рос сии, зарубежной Европы, Азии, Африки, Америки, Австралии и Океании, Арктики и Антарктики, Атлантического, Индийского и Рис. 9.6. Два тома Атласа Мира Тихого океанов. В нем помещены так- (3-е изд., 1999), изданного же карты крупнейших городов мира, на русском и английском Масштабы основных карт от языках. 1:1 250 000 до 1:7 500 000. Карты ре-

Рис 9.7. Комплексный научно-справочный Атлас Океанов.
Тома «Атлантический и Индийский океаны», «Тихий океан» и «Ледовитый океан».
гионов России приведены в масштабе 1:2 500 000, а в некоторых случаях 1:1 500 000. Москва и Санкт-Петербург показаны в масштабе 1:250 000. Особое место в Атласе отведено крупномасштабным картам (от 1:25 000 до 1:1 000 000) густонаселенных и важнейших промышленно-экономических районов мира таких, как Рурская область, Средняя Англия, Центральная Япония, Среднеатлантичес-кий район США и др. Одновременно издан идентичный том Атласа Мира на английском языке.

Атласы научно-справочные капитальные картографические про изведения, содержащие наиболее пол ную и научно достоверную характерис тику территории. Часто это многотом ные издания, которые дают системное представление о территории. Они пред назначены в основном для ученых, ад министраторов, органов планирования и т.п. Таков отечественный многотомный Атлас Океанов, первые три тома кото рого были изданы в 1974, 1977 и 1980 гг. 8 ^ (рис. 9.7), Физико-географический ат- 6 Ш лас мира (1964), Атлас снежно-ледовых ресурсов мира (1997) и др.
Выдающимся произведением рос сийской и мировой картографии стал атлас «Природа и ресурсы мира», со зданный Российской академией наук в ^ИС- '* Атлас «Природа 1999 г. (рис. 9.8). Над ним почти 10 лет « Ресурсы мира».




Рис. 9.9. Атласы краеведческого типа.
Рис. 9.10. Учебные атласы.

трудились свыше 300 ведущих специалистов в области наук о Земле. В 2-томном атласе большого формата (35 х 49 см) представлены самые современные научно обработанные картографические материалы по географии и геологии нашей планеты, включая такие сферы знания, как минералогия, почвоведение, метеорология и климатология, экология, биология и медицинская география. Атлас насыщен космическими снимками и сопровождается географическими описаниями.
Популярные атласы предназначены для массового читателя, они общедоступны, а пользование ими не требует профессиональной подготовки. Они адресованы школьникам, туристам, краеведам, охотникам и рыболовам. Поэтому в атласы включают лишь основные карты природы и экономики, зато дополняют их картами достопримечательных мест и исторических памятников, туристских маршрутов. Такие издания обычно сопровождают яркими фотографиями, рисунками, справочными данными. К этой группе близки школьно-краеведческие атласы, предназначенные для учащихся, изучающих родной край, а также для путешественников и краеведов (рис. 9.9).
Четко выделяется группа учебных атласов, ориентированных на применение в начальной, средней и высшей школах (рис. 9.10).
Набор карт в таких атласах, степень их подробности и глубина раскрытия тем определяются соответствующими учебными программами.
В последние годы большую популярность приобрели туристские и дорожные атласы. Они нужны автолюбителям, спортсменам, туристам (рис. 9.11). В них подробно показывают туристские объекты, сеть автомобильных и железных дорог, размещение кемпингов и мотелей, пешеходные, водные и иные туристские маршруты.
Особую группу составляют военные и военно-исторические атласы, предназначенные для высшего командного состава и офицеров армии и флота. Они удобны в работе, строги по оформлению, насыщены справочными материалами по военной географии и истории, экономике и природе стран мира, в них включены справочные сведения по общей топографии и астрономии, планы крупнейших городов.
Атласы можно классифицировать и по иным признакам, например по формату и способу брошюровки. Выделяют атласы настольного формата большие фолианты, пользоваться которыми можно только, держа их на столе. Большинство атласов имеют книжный формат. Существуют также малые (карманные) и мини-
170
Глава IX. Географические атласы
Национальные атласы 171



атюрные атласы, и эти последние более всего ценятся за свое полиграфическое изящество.
Рис. 9.11. Дорожные атласы.
Обычно атласы брошюруются в переплете, но бывает, что их издают в виде отдельных листов в общей папке или в коробке размером с чемодан и на металлических запорах. Листы карт атласа удобно использовать для сравнения и взаимного сопоставления. Но главное, для такого атласа всегда можно выпустить новую дополнительную карту или обновить в переиздании устаревшую. Национальные атласы некоторых стран издают именно таким образом. По мере выхода в свет новых карт подписчики атласа приобретают их и складывают в общую папку. Издание и обновление карт атласа может продолжаться много лет. В наши дни, наряду с традиционными бумажными, широко используют компьютерные атласы, атласы на компакт-дисках и даже виртуальные, размещенные в сетях телекоммуникации (см. разд. 14.8 и 15.3).
9.4. Национальные атласы
Национальный атлас это атлас страны, содержащий разностороннюю характеристику ее природы и ресурсов, населения, истории и культуры, хозяйства и экологического состояния. Национальный атлас создается государственными картографическими учреждениями, носит официальный и даже нормативный характер. Атлас отражает уровень экономического развития страны, степень ее научного познания и достижения картографического производства словом, это престижное национальное издание, визитная карточка государства.
Атласы дополняются подробными текстами, справочными данными, указателями. Их стараются оформить и издать как можно лучше, обычно национальный атлас это капитальный том или даже несколько томов настольного формата, но нередко он издается в виде периодически обновляемых выпусков.
Первый национальный атлас был издан в Финляндии в 1899 г. Финским географическим обществом, за ним последовали атласы Египта, Чехословакии и некоторых других стран. Но подлинный расцвет в этом деле пришелся на период после Второй мировой войны, когда десятки стран приступили к созданию своих национальных атласов. Огромную роль сыграла деятельность Комиссии национальных атласов, которая была учреждена в 1956 г. Международным географическим союзом. Комиссия под руководством видного советского картографа К. А. Салищева разработала единую программу и рекомендации по созданию национальных атласов. При этом учитывались, с одной стороны, желательность унификации содержания атласов, а с другой необходимость отражения национальной специфики каждой страны.
Создание национального атласа весомый вклад географии и картографии в развитие национальной культуры. К работе над ним привлекаются лучшие ученые и картографы. Во многих странах созданы специальные институты Национального атласа, они действуют постоянно, собирают научные данные, концентрируют новейшие статистические материалы, обрабатывают и хранят космическую информацию и на этой основе постоянно обновляют компьютерные базы данных, отдельные карты и весь атлас. По существу, такие институты становятся государственными геоинформационными центрами.
Развитые в картографическом отношении страны (США, Канада, СССР, ФРГ, Австралия, Венгрия и др.) помимо национального атласа подготавливают серии комплексных региональных атласов штатов, провинций, республик, земель и т.п.
Россия, имеющая крупные достижения в области атласного картографирования, приступила к созданию своего национального атласа лишь в 1996 г. Один из вариантов проекта Национального атласа России (НАР) предусматривает создание многотомного труда, в котором отдельные части составят тома общегеографический, природы и ресурсов, населения и экономики, экологии, истории и культуры страны. При этом каждый том станет самостоятельным произведением.
172 Глава IX. Географические атласы
Внутреннее единство атласов 173

Карты Национального атласа охватят пять уровней: 1) глобальный Россия в мире на фоне глобальных проблем; 2) общероссийский основной уровень картографирования страны; 3) региональный отдельные регионы России и субъекты Федерации; 4) локальный города, агломерации, промышленные узлы, территории и акватории, интересные в природном, демографическом, хозяйственном отношениях; 5) детальный карты, планы и схемы отдельных объектов. Масштаб основных карт 1:15 000 000, другие карты России будут иметь более мелкие масштабы от 1:20 000 000 до 1:60 000 000, а карты регионов и субъектов Федерации от 1:1 000 000 до 1:5 000 000.
Кроме традиционного бумажного атласа, предполагается создать его электронную версию и компакт-диск, тогда атлас станет доступным для каждого, кто имеет компьютер. Создание Национального атласа России крупнейший научный проект, и его реализация займет не один год. Одновременно должен быть организован Российский национальный информационно-картографический центр, где будет сосредоточиваться и постоянно обновляться вся необходимая пространственная информация.
9-5- Атласы как модели геосистем
Атлас содержит систему карт, тесно увязанных между собой и друг друга дополняющих. В целом комплексный атлас можно рассматривать как модель географической системы (геосистемы).
Система карт атласа делится на разделы, и в каждом из них есть основная и дополнительные карты. На аналитических картах представлены отдельные подсистемы (например, рельеф, почвы, климат) и компоненты геосистем (скажем, в подсистему карт климата входят карты осадков, температур, преобладающих ветров и т.п.). Единство раздела (или подраздела) достигается увязкой всех карт с основной, а таксономическая соподчиненность элементов содержания каждой карты обеспечивается логикой ее легенды и подбором изобразительных средств тем самым моделируется иерархия компонентов геосистемы.
Взаимодействие компонентов геосистем находит отражение на комплексных и комплексно-синтетических картах таких, например, как карты взаимодействия ветров и океанических течений или карты распределения населения по отраслям промышленности.
Взаимосвязь и интеграцию элементов геосистемы показывают на синтетических картах атласа, например на картах ландшафта, экологической оценки природных и социальных условий жизни населения. Среди этих карт большинство относится к типу оценочных. В атласах есть и карты, характеризующие динамику геосистем, процессы переноса вещества и энергии, например перемещение отложений водных масс, перевозки промышленных товаров, транспортировку нефти и газа и многое другое. А тенденции развития отражают на прогнозных картах.
Таким образом, комплексные атласы моделируют основные свойства геосистем, причем одно из главных достоинств этой сложной модели состоит в том, что информация дается в систематизированном, формализованном и единообразном виде. Именно благодаря этому атлас является геоинформационной системой, он служит прообразом современной компьютерной ГИС (см. разд. 14.1, 14.2). Более того, ГИС нередко создают на основе атласов.
9.6. Внутреннее единство атласов
Для того чтобы атлас выполнял функции источника согласованной пространственной информации и модели геосистемы, он должен отвечать определенным условиям, обеспечивающим его внутреннее единство. Главные из этих условий таковы:
в атласе нужно использовать минимальное число разных картографических проекций это упростит сравнение карт;
целесообразно иметь один масштаб для всех карт, а если это не получается, то масштабы должны быть кратными также для облегчения взаимного сопоставления карт;
карты атласа надо составлять на единых базовых географических основах;
в атласе должен соблюдаться определенный баланс между количеством аналитических, комплексных и синтетических карт;
легенды разных карт, шкалы и градации следует взаимно согласовать;
важно соблюдать на картах атласа по возможности единый уровень генерализации и одинаковую подробность изображения явлений;
совершенно обязательно взаимное согласование карт разной тематики, устранение случайных расхождений в изображе-
174
Глава IX. Географические атласы

нии контуров при создании атласов согласование карт является основной заботой картографов;
все данные, показываемые в атласе, должны быть отнесены к одной дате, к единому временному интервалу;
карты должны иметь общие принципы оформления, единый стиль дизайна.
Эти требования не всегда легко выполнимы. Возникают определенные противоречия, например ограничение разнообразия масштабов противоречит желанию дать отдельные территории более детально, а стремление сохранить единый подход к генерализации не всегда согласуется с уровнем изученности того или иного явления. По этой же причине довольно сложно соблюсти единство шкал и градаций, привести все данные к одному временному срезу. Появляются противоречия и при определении содержания атласа. С одной стороны, желательно осветить явление наиболее полно и дать побольше карт разной тематики, а с другой объем атласа не беспределен, и необходимо его целесообразное ограничение.
Обычно над атласами трудятся большие коллективы картографов, географов разного профиля, геологов, экологов и других ученых. Работы длятся долго, много времени затрачивается на сбор материала, согласование карт и т.д. Зато хороший комплексный атлас служит многие годы и даже через столетие не теряет значения. Это фундаментальный свод документов о состоянии географической системы на определенный временной срез.
ГлаваХ
Источники для создания карт и атласов
10.1. Виды источников
Картография обеспечивает своей продукцией многие отрасли хозяйства, науки, культуры, образования и другие сферы жизни общества. Сама же она для получения необходимых сведений использует многие источники разнообразные документы, по которым ведется составление карт.
К источникам принадлежат:
астрономо-геодезические данные;
общегеографические и тематические карты;
кадастровые данные, планы и карты;
данные дистанционного зондирования;
данные непосредственных натурных наблюдений и измерений;
данные гидрометеорологических наблюдений;
материалы экологического и других видов мониторинга;
экономико-статистические данные;
цифровые модели;
результаты лабораторных анализов;
литературные (текстовые) источники;
теоретические и эмпирические закономерности.
В зависимости от тематики и назначения создаваемого картографического произведения одни из источников выступают как основные, а другие оказываются дополнительными и вспомогательными. Например, для карт экономико-географических основными источниками могут служить данные статистической отчетности, а фотогеологических материалы полевой геологической съемки, аэро- и космические снимки.
Различают источники современные, отражающие нынешнее состояние картографируемого объекта, и старые, показывающие его прошлые состояния или ранние стадии изученности. В некото-
176 Глава X. Источники для создания карт и атласов
рых случаях ценны именно старые источники, например, когда речь идет об исторических картах, палеогеографических реконструкциях или о показе динамики явлений.
Кроме того, источники, привлекаемые для картографирования, подразделяют на первичные, полученные в ходе прямых измерений и наблюдений, и вторичные, являющиеся результатом обработки и преобразования первичных материалов. Естественно, что первичные и вторичные источники различаются по достоверности, точности, уровню обобщения, степени генерализации и другим характеристикам, которые привносятся в процессе обработки.
10.2. Астрономо-геодезические данные
К этому виду источников относят результаты астрономических наблюдений, гравиметрических измерений, данные триангуляции и трилатерации, полигономерии, нивелирования на местности. Они необходимы, прежде всего, для создания координатной основы карт, т.е. сети пунктов, для которых определены плановое положение и высота относительно уровня моря, а также для вычисления фигуры Земли и расчета параметров земного эллипсоида.
Пункты геодезических сетей разного класса закрепляют на местности заложенными в землю центрами. Над ними возводят специальные опознавательные знаки пирамиды или сигналы, укрепляют металлические или бетонные столбы.
В последние годы для создания геодезических сетей широко привлекаются глобальные позиционирующие системы (ГПС). Их называют также системами спутникового позиционирования. Они основаны на использовании искусственных спутников, специально запущенных на очень высокие орбиты и постоянно посылающих на Землю радиосигналы. Спутники располагаются так, что часть из них всегда видна (или, лучше сказать, слышна) в любой точке земного шара в любое время суток. Их можно наблюдать так же, как звезды во время астрономо-геодезических измерений. ГПС позволяют определять координаты любой точки на местности автономно, без наземных геодезических измерений и прокладки ходов между пунктами триангуляции.
Изобретение ГПС ознаменовало революционное изменение всей системы геодезических измерений и открыло принципиально новые возможности информационного обеспечения картографиро-
Картографические источники 177
вания. Производительность координатной привязки точек наблюдения на местности повышается в 1015 раз, а главное все измерения выполняются автономно, без постоянного обращения к сети триангуляции. Следовательно, можно значительно сократить сеть геодезических пирамид. Например, в России, где существует около 370 тыс. действующих пунктов геодезической сети, при введении ГПС достаточно сохранить примерно 20 тыс.
Астрономо-геодезические данные необходимы для привязки всех топографических и тематических съемок, а пункты геодезической сети один из главных элементов математической основы карт.
10.3- Картографические источники
Общегеографические карты используют в качестве источников при составлении любых тематических карт. Они служат основой для нанесения тематического содержания. Топографические, обзорно-топографические и обзорные карты это надежные и достоверные источники, которые создают по государственным инструкциям, в стандартной системе условных знаков с определенными, строго фиксированными требованиями к точности.
Вся территория России покрыта топографическими картами масштабов 1:25 000 и мельче. На отдельные территории имеются карты более крупных масштабов. Другие, сравнительно небольшие по площади страны располагают картами значительно более крупных масштабов, например территория Великобритании целиком закартографирована в масштабе 1:2 500. Вся планета охвачена международными картами масштабов 1:1 000 000 (около 1000 листов) и 1:2 500 000 (262 листа).
Значение общегеографических карт не ограничивается использованием их для привязки тематического содержания. Они обеспечивают географическую достоверность картографирования, играя роль каркаса, относительно которого выполняют нанесение и последующую увязку тематического содержания составляемой карты, а также взаимное согласование карт разной тематики.
Тематические картографические материалы основной источник для составления тематических карт. К ним относятся результаты полевых тематических съемок (крупномасштабные планы, схемы, абрисы, маршрутные и стационарные съемки и т.п.), собственно тематические карты разного масштаба и назначения, а
12 - 4886

178
Глава X. Источники для создания карт и атласов
также разного рода специальные материалы такие, как схемы землепользовании, лесоустроительные планы и др.
Тематические карты крупных масштабов всегда служат источниками для создания мелкомасштабных карт, но особенно важно, что карты одной тематики часто используют при составлении карт смежной тематики. Так, при почвенном картографировании привлекают карты растительности и геоморфологические, при создании геоморфологических карт геологические и тектонические, при составлении карт транспорта необходимы карты расселения и т.д. А для получения синтетических карт районирования и оценки территории в качестве источников часто используют серии карт разной тематики. Современное обилие тематических материалов ставит задачу оптимизации их выбора при создании любой карты, а это требует от картографа глубоких географических знаний.
Особый вид источников кадастровые карты и планы. Они с документальной точностью отражают размещение, качественные и количественные характеристики явлений и природных ресурсов, дают их экономическую или социально-экономическую оценку, содержат рекомендации по рациональному использованию и охране природных ресурсов. Таковы карты кадастра земельного, городского, полезных ископаемых, лесного, водного, промыслового и др.
10.4. Данные дистанционного зондирования
Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных станций. Некоторые виды дистанционного зондирования схематически изображены на рис. 10.1. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т.п.
Главные качества дистанционных изображений, особенно полезные для составления карт, это их высокая детальность, одновременный охват обширных пространств, возможность получения повторных снимков и изучения труднодоступных территорий. Благодаря этому данные дистанционного зондирования нашли в

Рис. 10.1. Виды дистанционного зондирования.
а наземная фототеодолитная съемка; б аэрофотосъемка; в радиолокационная съемка бокового обзора; г съемка с ракеты; д видиконная космическая съемка; е сканерная космическая съемка; ж подводная фотосъемка; з подводная гидролокация бокового обзора.
картографии разнообразное применение: их используют для составления и оперативного обновления топографических и тематических карт, картографирования малоизученных и труднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро- и космические снимки служат источниками для создания общегеографических и тематических фотокарт (см. разд. 11.5).
Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра. При этом снимки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветными спектрозональными и даже для лучшей различимости некоторых объектов ложно-цветными, т.е. выполненными в условных цветах. Следует отметить особые достоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны, почти не поглощаясь, свободно проходят через облачность и туман. Ночная темнота тоже не помеха для съемки, она ведется при любой погоде и в любое время суток.
12*
180 Глава X. Источники для создания карт и атласов
Данные дистанционного зондирования 181

Фотографические снимки это результат покадровой регистрации собственного или отраженного излучения земных объектов на светочувствительную пленку. Аэрофотоснимки получают с самолетов, вертолетов, воздушных шаров, космические снимки со спутников и космических кораблей, подводные с подводных судов и барокамер, опускающихся на глубину, а наземные с помощью фототеодолитов.
Кроме одиночных плановых снимков в качестве источников используют стереопары, монтажи, фотосхемы и фотопланы, панорамные снимки и фотопанорамы, фронтальные (вертикальные) фотоснимки и др.
В отличие от фотографических, телевизионные снимки и телепанорамы получают путем регистрации изображения на светочувствительных экранах передающих телевизионных камер (видико-нов). Съемка с борта самолета или со спутника захватывает довольно большую полосу местности шириной от 1 до 2 тыс. км в зависимости от высоты полета и технических характеристик съемочной системы. Высокоорбитальные спутники позволяют получать изображение всей планеты в целом и в режиме реального времени передавать его на наземные пункты приема дистанционной информации. Поэтому телевизионная съемка удобна для оперативного картографирования и слежения (мониторинга) за земными объектами и процессами. Однако по своему разрешению и величине геометрических искажений телевизионные изображения
уступают фотоснимкам.
Телевизионные снимки бывают узко- и широкополосными, они охватывают разные зоны спектра, могут иметь разную развертку и т.п. Особый вид источников фототелевизионные снимки, в которых детальность фотографий сочетается с оперативностью передачи изображений по телевизионным каналам.
Наиболее широко в картографировании используют сканерные снимки, полосы, «сцены», получаемые путем поэлементной и построчной регистрации излучения объектов земной поверхности. Само слово «сканирование» означает управляемое перемещение луча или пучка (светового, лазерного и др.) с целью последовательного обзора (осмотра) какого-либо участка.
В ходе съемки с самолета или спутника сканирующее устройство (качающееся зеркало или призма) последовательно, полоса за полосой, просматривает местность поперек направления движения носителя. Отраженный сигнал поступает на точечный фо-
топриемник, и в результате получаются снимки с полосчатой или строчной структурой, причем строки состоят из небольших элементов пикселов. Каждый из них отражает суммарную усредненную яркость небольшого участка местности, так что детали внутри пиксела неразличимы. Пиксел это элементарная ячейка сканерного изображения.
При полете съемка ведется постоянно, и поэтому сканирование охватывает широкую непрерывную полосу (или ленту) местности. Отдельные участки полосы называют сценами. В целом сканерные изображения уступают по качеству кадровым фотографическим снимкам, однако оперативное получение изображений в цифровой форме имеет громадное преимущество перед другими видами съемки.
Существует ряд модификаций сканерной съемки, дающих изображения с иными геометрическими и радиометрическими свойствами. Так, сканирующие устройства с линейками полупроводниковых приемников обеспечивают съемку сразу целой строки, причем она получается в проекции, близкой к центральной, что существенно уменьшает геометрические искажения. На этом принципе основана съемка с помощью многоэлементных линейных и матричных приемников излучения (приборов с зарядовой связью ПЗС). Они дают возможность получать по каналам радиосвязи снимки очень высокого разрешения на местности до нескольких метров.
Для картографирования обширных территорий используют монтажи сканерных снимков и даже особые сканерные «фотопортреты», которые передают облик крупных участков планеты, материков и стран так, как они видны из космоса.
Радиолокационные снимки получают со спутников и самолетов, а гидролокационные снимки при подводной съемке дна озер, морей и океанов. Бортовые радиолокаторы бокового обзора, установленные на аэро-, космических и подводных носителях, ведут съемку по правому и левому бортам перпендикулярно к направлению движения носителя.
Благодаря боковому обзору на снимках прекрасно проявляется рельеф местности, отчетливо читаются детали его расчленения, характер шероховатости. При съемке океанов хорошо видно волнение водной поверхности. Радиолокация позволила впервые подробно картографировать рельеф далеких планет.
Среди новых видов локационных изображений отметим снимки, получаемые в ультрафиолетовом и видимом диапазонах с по-
182
Глава X. Источники для создания карт и атласов
Гидрометеорологические наблюдения 183

мощью лазерных локаторов лидаров. Непрерывное техническое совершенствование сканерных и локационных систем, множественность съемочных диапазонов, возможности их широкого комбинирования все это создает поистине неисчерпаемое разнообразие источников для тематического картографирования.
Особое значение для картографирования имеет многозональная съемка. Суть ее в том, что одна и та же территория (или акватория) одновременно фотографируется или сканируется в нескольких сравнительно узких зонах спектра. Комбинируя зональные снимки, можно получать так называемые синтезированные изображения, на которых наилучшим образом проявлены те или иные объекты. Например, подбирая разные сочетания, можно добиться наилучшего изображения водных объектов, геологических отложений определенного минералогического состава, разных пород леса, сельскохозяйственных угодий под теми или иными культурами и т.п. Поэтому материалы многозональной съемки ценнейший источник, в особенности для составления тематических карт.
10.5. Натурные наблюдения и измерения
Эти данные важнейший фактический материал для составления любых тематических карт. Никакие косвенные и дистанционные методы не могут заменить непосредственные наблюдения. Более того, без них невозможны использование теоретических закономерностей, интерпретация косвенных наблюдений, дешифрирование аэро- и космических снимков.
Форма представления данных натурных наблюдений различна. При гидрографических наблюдениях это результаты измерений, которые заносят в журналы и таблицы, при физико-географических исследованиях описания, фиксируемые в дневниках и отчетах, фотографии и схемы, при геолого-геоморфологических исследованиях профили, разрезы, данные бурения скважин, описания шурфов и т.п., при геофизической съемке значения наблюденных физических параметров.
По локализации данные непосредственных наблюдений подразделяют на точечные, выполненные в отдельных пунктах, на скважинах, в обнажениях и т.п., маршрутные вдоль по избранному направлению (по профилю, дороге, реке и др.) и площадные, охватывающие всю изучаемую территорию. Особо выделяют
стационарные наблюдения, например на геофизических полигонах, биостанциях, в пунктах экологического мониторинга и т.п. Стационары располагают в характерных местах, причем наблюдения всегда отличаются длительностью, стационары существуют десятки лет. Длинные ряды наблюдений необходимы для картографирования динамики явлений и процессов.
Кроме того, существуют материалы ключевых исследований, которые выполняют с высокой детальностью в крупном масштабе на небольших участках от одного до нескольких квадратных километров. Ключевые исследования необходимы в тех случаях, когда картографируемая территория обширна и нет возможности охватить ее целиком. Тогда изучают ключевые, эталонные участки, типичные в том или ином отношении, а выявленные на них закономерности распространяют на обширные однотипные территории.
С развитием дистанционного зондирования исследования на «ключах» стали применять для интерпретации аэрокосмических материалов. Выделился даже особый тип источников: данные подспутниковых наблюдений. Их стараются вести синхронно или почти синхронно с космической съемкой для точной привязки, интерпретации космической информации и распространения ее на обширные пространства со сходными условиями. По существу, подспутниковые наблюдения это традиционное географическое исследование на ключевых участках.
10.6. Гидрометеорологические наблюдения
Для многих видов картографирования широко используют результаты наблюдений, проводимых на метеорологических, гидрологических и океанологических станциях и постах. Это данные регулярных измерений атмосферных процессов, отдельных метеорологических элементов (температуры, давления, осадков, солнечного сияния, ветра, облачности и т.п.), гидрологического режима рек, озер, водохранилищ, физико-химических характеристик морских и океанических вод и десятки других показателей. При этом рассчитывают средние дневные, месячные, сезонные и годовые значения и другие производные показатели по разным высотным уровням атмосферы и стандартным горизонтам глубин озер, морей и океанов.
184 Глава X. Источники для создания карт и атласов
Анализ и оценка карт как источников 185

Наблюдения ведутся в пунктах гидрометеорологической сети, более или менее равномерно распределенных по земному шару, с борта судов и с буев. В России результаты наблюдений регулярно и централизованно публикуются Государственным комитетом по гидрометеорологии и контролю природной среды в виде статистических справочников по климату нашей страны и мира. Кроме того, выпускаются ежемесячные сборники по выборочным станциям со сведениями о температуре, влажности и скорости ветра в свободной атмосфере.
Для координации работ по сбору гидрометеорологических и океанологических данных созданы международные организации: Всемирная служба погоды и Объединенная глобальная система океанических станций (ОГСОС), где получаемую информацию обрабатывают, контролируют и накапливают на носителях информации.
10.7. Экономико-статистические данные
При создании карт и атласов социально-экономической тематики основными источниками служат массовые данные, содержащие количественные сведения о состоянии и динамике производственных ресурсов, их использовании, развитии промышленности и сельского хозяйства, транспорта, энергетики, финансов и других отраслей народного хозяйства, населения, образования, культуры, сферы обслуживания и т.п.
К основным экономико-статистическим источникам принадлежат материалы государственной статистики и данные, публикуемые международными организациями, например ООН. Государственную статистику во всех странах регулярно ведут центральные и местные (региональные, районные, муниципальные) органы по единой методике с утвержденными программами и сроками. Специальные автоматизированные системы осуществляют сбор, хранение, обработку и распространение данных государственной статистики.
Для составления карт населения, сфер обслуживания и культуры источниками служат материалы периодически проводимых переписей населения, в ходе которых получают демографические и социально-экономические сведения о жителях страны или отдельных территорий. Переписи проводят одновременно по всей территории по единой программе и методике, что обеспечивает единообразие информации.
Экономико-статистические данные используют не только для непосредственного нанесения на карты, но и для расчета производных показателей, выполнения сводных характеристик и синтетических оценок. Они, в свою очередь, становятся источниками для составления синтетических социально-экономических карт.
10.8. Текстовые источники
К текстовым, или литературно-географическим, источникам относятся разного рода географические (геологические, исторические и др.) описания, полученные в ходе непосредственных наблюдений или в процессе теоретических исследований. Они обычно не формализованы и не имеют точной координатной привязки, но зато обладают образностью и обзорностью, необходимыми для создания представления о картографируемом объекте. Отчеты экспедиций, монографические труды, статьи содержат фактический материал и теоретические положения, необходимые для истолкования многих других источников, привлекаемых при картографировании.
При недостатке и неполноте других источников литературные сведения позволяют выполнить более или менее значительную картографическую экстраполяцию. Но даже и при хорошей обеспеченности фактическим материалом они бывают полезны для оценки качества, географической достоверности и современности источников, используемых для картографирования.
Особым видом источников являются теоретические и эмпирические закономерности развития и размещения явлений и процессов. Они позволяют контролировать имеющуюся информацию, а при необходимости распространять картографирование на малоизученные территории. Например, с помощью математических зависимостей, описывающих закономерности изменения температуры воздуха с высотой, строят линии изотерм в труднодоступных высокогорных районах, слабо обеспеченных фактическими метеонаблюдениями.
10.9. Анализ и оценка карт как источников
Анализ и оценка картографических произведений это исследование их свойств и качества, пригодности для решения каких-
186 Глава X. Источники для создания карт и атласов
Анализ и оценка карт как источников
187

либо задач, возможности служить источниками для картографирования. Основными критериями при этом выступают:
целесообразность избранных масштаба и проекции;
достоверность карты, ее научная обоснованность и логичность построения легенды;
полнота и современность содержания;
геометрическая точность положения объектов в плане и по
высоте;

· качество оформления карты;

· качество печати и др.
Анализ и оценка карт и атласов всегда целенаправленны, поэтому критерии оценки приобретают разную значимость в зависимости, например, от назначения карты как наглядного пособия, средства исследования, источника для картографирования или формирования баз данных.
Оценка математической основы прежде всего состоит в том, чтобы выяснить целесообразность принятого масштаба, пригодность используемой проекции с точки зрения величины и характера-распределения искажений и, главное возможность использования данной карты для количественных определений с заданной точностью. В свою очередь, выбор масштаба и проекции должен отвечать географическому положению территории на земном шаре, назначению и тематике карты, условиям ее использования и т.п.
(см. разд. 3.7).
Важно иметь в виду, что перечисленные требования неразрывно сопряжены друг с другом, а также с тематикой карты, ее компоновкой, изученностью территории. Одно влечет за собой другое, и оценка никогда не ограничивается исключительно математическими аспектами, приходится принимать во внимание многие содержательно-географические факторы и даже эстетические критерии.
Оценка научной достоверности карты предполагает установление ее соответствия принятым научным концепциям, правильную передачу реально существующих пространственных закономерностей и связей, типичных черт явления. В самой сильной степени это зависит от научной обоснованности принятых классификаций и правильного построения легенды. Но, пожалуй, самый главный фактор, определяющий научную достоверность карты, соблю-
дение географических правил генерализации (см. разд. 7.5), в частности учет генетических и морфологических особенностей изображаемых явлений, их геосистемной иерархии и взаимозависимости. И вновь видно, что эта оценка накрепко связана со множеством факторов, влияние которых трудно разграничить.
Кроме того, научная достоверность карты во многом определяется принятой концепцией картографирования. Скажем, тектонические карты могут составляться на основе геосинклинальной концепции или теории литосферных плит в результате получатся совсем разные изображения, и при их оценке нужно обязательно учесть принадлежность авторов к той или иной научной школе, новизну или устарелость используемых ими идей, теоретических концепций, классификаций.
С этим связана и оценка идеологической направленности карт, особенно социально-экономических, на содержание которых могут заметно влиять политические интересы составителей.
Оценка полноты и современности карты прежде всего касается объема информации, заключенной в карте, ее нагрузки. Главную роль здесь играют два фактора: изученность явления и само назначение карты. От этого зависят отбор картографируемых объектов, подробность генерализации, способы графического оформления. Нагрузка карты может быть оценена количественно, например путем подсчета числа объектов на единицу площади. Что же касается информативности, то в большинстве случаев она не поддается численной оценке и зависит от соотношений в системе «карта пользователь карты». Одному читателю карта может дать много информации, другому мало. Все зависит от их целей, знаний, навыков работы с картой и т.п.
Современность карты характеризуется ее соответствием определенной дате, периоду, эпохе (например, соответствие синоптической карты конкретному дню и часу или верное отображение климатических условий на палеоклиматической карте).
С оценкой современности связана проблема определения степени старения карты, что чрезвычайно актуально для топографических и общегеографических карт. Разные элементы карты стареют по-разному: природные элементы медленно, социально-экономические быстро. Многое зависит от уровня экономического развития и освоенности территории. Например, разработка нефтеносных месторождений или строительство гидростанции способны за один-два года полностью изменить облик местности.

ш&мшш^тшк.
.*Й5Г


188 Глава X. Источники для создания карт и атласов
Оценка атласов \§9

Для определения степени старения топографических карт ведут специальное дежурство и составляют дежурные карты, фиксируя на них все изменения на местности (появление новых поселков, дорог, изменение административных границ, присвоение новых названий и т.п.). Для тематических карт старение часто происходит вследствие накопления новых знаний об объекте, изменения концепций (например, принципов районирования), проведения новых съемок (скажем, детальных дистанционных съемок мало изученных прежде территорий). Периодическое сличение с дежурными картами позволяет оценить современность данной карты и провести ее обновление.
Оценка геометрической точности карты характеризует величины погрешностей, возникающих при измерении по картам длин, площадей, углов и иных картометрических характеристик. Эти погрешности появляются в результате совокупного влияния:
погрешностей положения пунктов геодезической основы;
искажений, вносимых картографической проекцией;
погрешностей определения планового и высотного положения объектов и контуров на источниках;
неточностей самого процесса картосоставления;
погрешностей генерализации.
Если известны точные или приближенные значения каждой из погрешностей, то по правилам теории погрешностей можно рассчитать суммарную среднюю квадратическую погрешность и принять ее в качестве показателя геометрической точности карты. На практике такую оценку часто получают путем сопоставления данной карты с более крупномасштабной, аэро- или космическим снимком или с заведомо более точным источником.
Оценка качества оформления и издания карты начинается с выяснения ее наглядности, легкости восприятия и различимости знаков. Для визуального восприятия важно, чтобы все детали знаков, штриховок и расцветок были четки, хорошо различимы и однозначно отождествлялись с легендой. Для автоматического распознавания желательно, чтобы знаки хорошо контрастировали с фоном, а рисунок их был геометрически прост. Наглядность и понятность обозначений характеризуется их «образностью», легкостью опознавания, узнаваемостью, ассоциативным соотнесением с отображаемым объектом. Вся совокупность обозначений на карте должна быть логична и хорошо отражать иерархию объектов, их
соподчиненность. Хорошо, если содержательно-значимые объекты выделяются на фоне других по размеру, рисунку, интенсивности цвета. Важно также, чтобы применяемые графические средства позволяли группировать однородные объекты.
Работу со всякой картой пользователь начинает с визуальной оценки ее. Красиво оформленная и хорошо изданная карта привлекает к себе внимание и пробуждает интерес к ее содержанию. Поэтому особое значение приобретает гармоничность картографического произведения, т.е. единство его композиции, соразмерность и уравновешенность всех элементов, согласованность целого и деталей.
Требование гармоничности обычно применяют к произведениям искусства, его трудно уложить в систему нормативов. Критерии эстетической оценки меняются в разные эпохи. Они формируются постепенно и зависят от общей культуры и опыта читателя, развитости его художественного вкуса, а главное от понимания содержания и конкретного назначения картографического произведения.
10.10. Оценка атласов
Атласы оценивают с системных позиций как целостные картографические произведения. Поэтому прежде всего устанавливают их соответствие назначению и полноту раскрытия содержания. Далее оценивают логичность общей структуры атласа, иерархическую соподчиненность его частей и разделов, обоснованность принятых масштабов, единство проекций и компоновок, общность подходов к генерализации, уровню детальности, принципам построения легенд и шкал. Очень важны общий подход к художественному оформлению, наличие текстов, справочного аппарата и указателей, а также качество полиграфического исполнения атласа.
Если речь идет об электронных атласах, то дополнительно оцениваются удобство интерфейса, т.е. легкость доступа к картам и легендам, возможности их сопоставления и взаимного совмещения, получения количественных показателей, запроса дополнительной информации из баз данных и т.п.
Один из самых главных моментов оценка взаимного согласования представленных в атласе карт разной тематики с позиций
190
Глава X. Источники для создания карт и атласов

увязки содержания, принятых научных классификаций и дробности легенд, детальности и сопоставимости контуров, границ, а также синхронности информации. Одновременно прослеживают, насколько точно отражены на разных картах взаимосвязи, например природная зональность, резкие орографические рубежи, общие социально-экономические закономерности. Оценка атласа в целом дополняется затем анализом его разделов и отдельных карт. Необходимо иметь в виду, что большим недостатком являются искусственное согласование в атласе карт разной тематики, чрезмерная увязка контуров и их тематического наполнения. Карты должны объективно передавать реальные, подчас довольно сложные и не всегда однозначные соотношения картографируемых явлений.
Глава XI
Проектирование, составление и издание
карт
11.1. Этапы создания карт
Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями:
проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах;
лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование) как правило в средних и мелких масштабах.
Полевое топографическое картографирование выполняют государственные топографо-геодезические службы силами производственных предприятий. Топографические съемки во всех масштабах регламентируются стандартными положениями, руководствами и инструкциями. Тематические съемки (геологические, почвенные, геоботанические и др.) ведут министерства, ведомства, научно-производственные и научные организации. Они также Выполняются по соответствующим государственным и ведомственным инструкциям, определяющим требования к картам, их содержание и весь порядок ведения съемочных работ. При всех видах полевого картографирования важнейшим этапом является топографическое и тематическое дешифрирование аэро- и космических снимков.
Камеральное картографирование состоит в обработке данных полевых съемок, сводке и обобщении крупномасштабных карт и материалов дешифрирования, синтезе экспериментальных наблюдений и других источников в соответствии с содержанием и назначением создаваемой карты, серии карт или атласа.
Первый этап камеральной работы проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы, подготовка всей
192 Глава XI. Проектирование, составление и издание карт
Программа карты 193

необходимой документации. Этот этап завершается созданием проекта (программы) карты и включает следующие процессы:
формулировка назначения и определение требований к карте;
подбор, анализ и оценка источников для составления;
изучение территории и особенностей картографируемых явлений;
подготовка программы карты.
Следующий этап составление карты, т.е. комплекс работ по изготовлению оригинала карты. Составление выполняют в избранных проекции, компоновке и масштабе, принятой системе условных знаков с заданным уровнем генерализации. Данный этап включает такие процессы:
подготовка и обработка источников;
разработка математической основы карты;
разработка содержания карты и легенды;
техническое составление оригинала и проведение генерализации;
оформление карты;
редактирование карты и корректура на всех стадиях составления.
Завершающий этап подготовка к изданию и издание карты, размножение ее в печатной (полиграфической или компьютерной) форме. Иногда подготовку к изданию и само печатание разделяют на два самостоятельных этапа. Они охватывают следующие процессы:
изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов;
изготовление печатных форм и получение проб;
печатание (тиражирование) карты;
редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания карты.
Все работы по созданию карты (серии карт, атласа) от за мысла до получения тиражных оттисков в современном картог- | рафическом производстве осуществляет коллектив специалистов. * В нем картографы сотрудничают с геоинформатиками, специа- | листами по теме карты (географами, геологами, экологами и др.), I инженерно-техническими работниками, корректорами, полигра- | фистами. |
"I 4
11. 2. Программа карты
Обычно программа карты включает следующие разделы:
назначение карты;
математическая основа;
содержание карты;
способы изображения и оформления;
принципы генерализации;
информационная база, источники и указания по их использованию;
географическая характеристика территории;
технология изготовления карты.
Исходным моментом для разработки программы служит задание на карту, в нем указывается ее название (тема), масштаб, территория и назначение, например «Эколого-географическая карта России масштаба 1:4 000 000 для высшей школы». Исходя из задания, определяют назначение карты. В данном примере речь идет о настенной карте, которая входит в серию вузовских карт научно-справочного типа. Ее предполагается использовать в преподавании учебных курсов экологического, природоохранного, ресурсного содержания. Отсюда вытекают требования к проектируемой карте. На ней достаточно подробно и на современном уровне изученности должны быть отражены общая эколого-географическая обстановка и состояние природно-хозяйственных систем в стране, выделены особо неблагоприятные и проблемные в экологическом отношении районы, а также природоохранные территории. То, что карта входит в серию, сразу предопределяет ее проекцию и компоновку они должны быть едиными для всей серии.
Разработка содержания карты предусматривает, во-первых, формулировку общих принципов картографирования, во-вторых, определение конкретных элементов содержания и, в-третьих, выбор способов их качественной и (или) количественной характеристики. В приведенном примере в качестве общего принципа целесообразно избрать геосистемный подход, при котором основой для картографирования будут служить ландшафты разного таксономического ранга (от зон до провинций). Главное содержание карты составит показ экологического состояния рельефа, водных объектов, лесов, сельскохозяйственных земель (пашен и кормовых угодий), городов и промышленных центров, транспортных коммуни-
13-4886
194 Глава XI. Проектирование, составление и издание карт
Составление карт \ 95

каций. Выбор того или иного способа характеристики экологического состояния объектов зависит от степени их изученности и наличия данных. К примеру, можно использовать показатели превышения предельно допустимых нагрузок на окружающую среду, индексы загрязнения, балльные оценки или иные показатели.
В программе должны быть конкретно указаны способы изображения и оформления каждого элемента содержания, градации шкал, принятые цвета и оттенки цвета, шрифты и размеры надписей и другие особенности цветового, штрихового и шрифтового оформления карты. Целесообразно сопроводить их образцами оформления типичных участков. Разработка способов изображения и оформления карт называется художественным проектированием карты, или картографическим дизайном. Привлечение методов компьютерной графики повышает эстетические качества и выразительность карт.
Указания по генерализации дают с учетом назначения и характера использования карты. Нужно, например, принять во внимание, что карта будет демонстрироваться в аудитории и основные ее элементы должны читаться со значительного расстояния. Соответственно определяют цензы и нормы отбора. Генерализация находится в тесной зависимости от географических особенностей территории, поэтому в программу включают краткое географическое описание и районирование территории, что позволяет обоснованно дифференцировать параметры генерализации по районам и по каждому элементу содержания.
Особое внимание в программе занимают оценка источников и указания по их использованию. В рассматриваемом примере это могут быть экологические и другие тематические карты отдельных территорий России, аэро- и космические снимки, данные государственной службы наблюдений за состоянием природной среды, статистические сведения об антропогенном и техногенном воздействии промышленных, сельскохозяйственных предприятий и транспорта. Все картографические и некартографические материалы могут быть представлены в графической, текстовой или цифровой формах. Программа должна содержать конкретный перечень источников и баз цифровой информации, характеристику их надежности и доступности, а также рекомендации относительно последовательности использования. Особое внимание уделяется приемам и способам изображения информации на слабоизученных территориях.
В заключительном разделе программы карты регламентируют- ; ся технические приемы составления и издания, используемые техно*-
логии и программное обеспечение. Программу дополняют графическими приложениями: макетом компоновки карты, схемой обеспечения источниками, схемой районирования, фрагментами легенды, примерами генерализации, образцами оформления и др. Кроме того, к программе прилагается планово-экономический расчет затрат на создание карты.
Аналогичным образом разрабатывают программы для много-листных карт, серий карт и атласов. При этом вначале составляют общую программу всей серии или атласа, формулируя общие требования к ним, а затем частные программы отдельных карт. Общие программы государственных карт обобщают в виде наставлений или инструкций. В дополнение к ним редактор карты часто составляет редакционные указания документ, детализирующий инструкции применительно к отдельным картам или листам.
11.3. Составление карт
Приступая к составлению карты, прежде всего проводят подготовку источников. Если нужно, выполняют масштабирование, изменение проекции или даже системы координат (когда речь идет о старых картах), преобразование классификаций и легенд. Проводят предварительную обработку таблиц и текстовых материалов, а также определяют, что именно и в каком порядке будет наноситься с источников на составляемую карту.
Составление тематической карты начинают с создания географической основы, которая послужит затем для нанесения всего содержания. Основа должна иметь сетку меридианов и параллелей, на ней обязательно присутствуют береговая линия и гидрографическая сеть, населенные пункты, административные границы, дороги, в некоторых случаях рельеф территории. Можно воспользоваться имеющейся бланковой картой или провести до-составление основы, выполнив, если нужно, ее генерализацию или детализацию, все определяется назначением и тематикой составляемой карты.
Следующий процесс составление легенды. В ее основу кладут ту или иную классификацию картографируемых явлений, устанавливают вид и размер знаков градации и цветовую гамму шкал, выбирают фоновые окраски, кегль и вид шрифтов и т.п. Создание легенды
·
· очень важный процесс, который дает возможность проверить логику принятых классификаций. Легенда организует все
13*
196 Глава XI. Проектирование, составление и издание карт
Авторство в картографии 197

содержание карты, формализует состав изображаемых элементов, подчеркивает их иерархию, определяет детальность качественных и количественных характеристик.
Далее приступают к нанесению на основу тематического содержания. Тут возможны разные приемы. Некоторые элементы переносят с источников простым копированием, другие перерисовывают с помощью фотомеханического проектора или от руки, руководствуясь ситуацией и координатной сеткой, третьи наносят по координатам.
При компьютерном составлении предварительно отсканированную географическую основу выводят на экран в укрупненном масштабе, на нее накладывают тематическую информацию с других картографических источников путем масштабирования, проектирования или ручной перерисовки. Цифровую информацию (например, статистические данные) вызывают из баз данных или вводят непосредственно с клавиатуры. Все элементы содержания дают сразу в принятой легенде. Одновременно на карте размещают надписи, следя за тем, чтобы они хорошо соответствовали элементам содержания.
В процессе составления карты выполняется генерализация изображения согласно принципам, изложенным в программе. Еще один очень важный «сквозной» процесс согласование элементов содержания. Он предполагает учет разных географических закономерностей и взаимосвязей (зональных, гипсометрических, структурно-геологических, ландшафтных и иных), увязку элементов содержания вдоль границ, природных рубежей и структурных линий. При компьютерном составлении согласуют разные слои картографического изображения. При этом осуществляются разные виды согласования:
взаимная увязка отдельных элементов географической основы;
согласование основы и элементов тематического содержания;
согласование однородных элементов содержания (в пределах одного тематического слоя);
согласование различных элементов тематического содержания (разных слоев) друг с Другом;
согласование разных карт в составе серии или атласа.
Создание карты чаще всего выполняют не только картографы, но и специалисты по теме карты. Они готовят и представляют исходные материалы, которые затем подвергаются картографической обработке. Различают следующие виды авторских и составительских документов:

авторский эскиз первоначальный набросок, отражающий общую идею карты и легенды и выполненный схематично, без соблюдения некоторых картографических правил, с возможными отступлениями от принятых условных знаков;
авторский макет карта, выполненная на географической основе и точно передающая содержание, но составленная не в строгом соответствии с техническими требованиями графического изображения;
авторский оригинал рукописная карта, выполненная в полном соответствии с легендой, с необходимой точностью, полнотой и детальностью;
составительский оригинал точный и полный по содержанию оригинал карты, составленный с учетом всех правил и требований и с высоким графическим качеством.
На всех этапах осуществляется редактирование, т.е. руководство и контроль за всеми процессами создания карты. Редактор карты следит за правильным построением математической основы, точным нанесением и взаимным согласованием элементов содержания и географических названий, правильным применением условных знаков и способов оформления, соблюдением правил генерализации.
11.4. Авторство в картографии
Коллективный характер работы над картографическим произведением выдвигает вопрос об авторстве в картографии в его содержательном и юридическом аспектах.
Автором веяной оригинальной карты считается картограф или специалист по теме, творчески разработавший ее содержание. В создании сложных карт, серий карт и атласов обычно участвует не один автор, а авторский коллектив, куда входят и картографы, и специалисты по теме.
Как было показано выше, в процессе создания картографических произведений особенно велика и ответственна роль редактора. Он формирует авторские коллективы, руководит подготовкой программы, распределяет работы, следит за их прохождением и полностью контролирует процессы составления и корректуры. Одним словом, редактор осуществляет проектирование карты, организа-
198
Глава XI. Проектирование, составление и издание карт
Аэрокосмические методы создания карт 199

цию всех составительских работ, а затем контролирует подготовку к изданию и издание карты. Поэтому практически авторство картографического произведения принадлежит не только непосредственно автору, но и картографу-редактору.
11.5. Аэрокосмические методы создания карт
Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, их большая обзорность и одномоментность. Они покрывают обширные, в том числе труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физических условиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализованное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть их структуру и связи. Очень важное достоинство повторностъ съемок, т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможность прослеживания их динамики.
Существует несколько основных направлений применения материалов дистанционного зондирования в целях картографирования:
составление новых топографических и тематических карт;
исправление и обновление существующих карт;
создание фотокарт, фотоблок-диаграмм и других комбинированных фотокартографических моделей;
составление оперативных карт и мониторинг.
Составление топографических карт. Возможности топографического картографирования по космическим снимкам определяются прежде всего их разрешением, доступностью для стереоскопической обработки и дешифрируемостью (распознаваемостью) объектов местности. Отечественные спутники системы «Ресурс-Ф» имеют разрешение черно-белых снимков 25 м, а цветных спек-трозональных 1012 м. Американская съемочная система «Тематический картограф», установленная на спутнике «Ландсат», дает 30-метровое (новейшие съемочные системы имеют канал с 15-метровым разрешением), а аппаратура французского спутника СПОТ 1020-метровое разрешение. Такие материалы считают пригодными для составления крупномасштабных топографических карт, начиная с масштабов 1:25 0001:50 000. При этом бывает необходимо частичное наземное дешифрирование. Для составления обзорно-топографических И обзорных карт используют съемки с мень--
шим разрешением. Например, многоспектральные снимки с «Ланд-сата» с разрешением около 80 м широко применяют для изготовления карт в масштабе 1:1 000 000.
Материалы космической съемки основной источник для создания топографических карт малоизученных и труднодоступных территорий: высокогорий, заболоченных местностей, пустынных районов.
Составление тематических карт. Принципиальная новизна методики картографирования состоит в том, что использование космических материалов позволяет составлять мелкомасштабные тематические карты, минуя этап крупномасштабного картографирования. Так, в России по материалам космических съемок составляют мелкомасштабные геологические, тектонические, геоботанические, ландшафтные и другие карты (1:2 500 000, 1:5 000 000, 1:10 000 000), хотя территория страны еще не полностью покрыта наземными съемками в крупных масштабах.
Обновление карт. Повторные аэрокосмические съемки создают хорошие условия для регулярного обновления топографических и тематических карт всего масштабного ряда, начиная с крупных масштабов (1:10 000). При обновлении карт выделяют районы и объекты, которые быстрее устаревают. Например, карты территорий сельскохозяйственного освоения, интенсивной добычи полезных ископаемых, городского, дорожного и гидротехнического строительства приходится обновлять раз в один-два года, тогда как малообжитые районы могут обновляться раз в пятьдесять лет и даже'реже.
Применение космических снимков для обновления карт снижает продолжительность и трудоемкость составительских и редакционных процессов. Сокращается время на подбор источников, ознакомление со спецификой территории, упрощается процесс генерализации. Одновременно повышаются детальность и точность карт.
Изготовление фотокарт. Фотокартографические изображения все шире используются в научной и практической деятельности. Для их создания снимки преобразуют в картографическую проекцию, устраняя геометрические искажения, проводят фотограмметрическую обработку и монтирование соответственно разграфке топографических карт крупных, средних и мелких масштабов (1:10 000 1:1 000 000). Затем наносят координатные сетки, горизонтали, населенные пункты, объекты местности, надписи, а также элементы зарамочного оформления. Потребность в фотокартах, составленных по аэро- и космическим снимкам, высока. Если немного упростить их, отка-
200
Глава XI. Проектирование, составление и издание карт
Издание карт
201

завшись от изображения рельефа, то изготовить такие карты можно довольно быстро, что особенно ценно для малоизученных и труднодоступных территорий.
Наряду с топографическими, создают мелкомасштабные тематические фотокарты и так называемые фотопортреты обширных территорий (в масштабах 1:2 000 000 и мельче). На них цветное изображение местности, приближенное к натуральному виду, дополнено элементами тематического содержания, например контурами геологических структур, ландшафтов, обозначениями экологически значимых объектов и т.п.
Составление оперативных карт еще один важный вид использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного покрова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов.
Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим (или картографо-аэрокосмическим) мониторингом.
Мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того разработку системы мер по предотвращению опасных последствий или поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативное картографирование становится средством контроля за развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений.
11.6. Издание карт
Подготовка карты к изданию начинается с изготовления издательских оригиналов, отвечающих принятым требованиям и технологиям и предназначенных для получения печатных форм. Эти
оригиналы готовят способом фоторепродукции. Они должны в точности соответствовать содержанию составительских оригиналов и обладать высоким качеством графического оформления всех штриховых, цветовых, полутоновых элементов и шрифтов. Существуют разные издательские оригиналы.
Штриховые издательские оригиналы создают по числу штриховых элементов, печатаемых разными цветами. Их называют расчлененными штриховыми оригиналами и готовят отдельно для каждого элемента, например оригинал гидрографии для печати синим цветом, оригинал рельефа коричневым и т.д. На совмещенном оригинале воспроизводят все штриховые элементы, имеющиеся на составительском оригинале.
Оригиналы фоновых окрасок содержат изображение площадей, которые при издании будут показаны сплошными заливками или сетками. Для каждого цвета нужен отдельный оригинал, например лес показывается зеленой краской, водная поверхность синей и т.д.
Оригиналы надписей содержат все надписи, помещаемые на карте, причем для разного цвета могут быть изготовлены отдельные оригиналы.
Полутоновые оригиналы передают изображение элементов, имеющих плавные переходы одного и того же цвета. Обычно такие оригиналы создают для воспроизведения отмывки рельефа или теней вдоль границ.
Перечисленные издательские оригиналы выполняют черчением на прозрачных основах, гравированием на непрозрачном пластике либо путем электронного вывода слоя на фотопленку. Число оригиналов и последовательность их изготовления зависят от красочности карты и принятой технологии печати. Однако при этом основной проблемой становится множественность издательских оригиналов. Для сложных карт их число достигает 20 и более. Решение проблемы состоит в применении фоторепродукционного процесса, основанного на электронном цветоделении. Цветоделенные растровые печатные пленки высокого качества получают путем сканирования многокрасочного оригинала карты с помощью электронных цветоделителей-цветокорректоров. Такая технология включает три последовательных процесса.
Фоторепродукция преобразование изображения оригинала карты в фотоформы.
Изготовление печатных форм на основе фотоформ.
Печатание тиражирование оттисков с печатных форм.
202
Глава XI. Проектирование, составление и издание карт

При электронном цветоделении достаточно получить всего три негатива, откорректированных по цвету и тону для голубой, желтой и пурпурной красок. При печати благодаря сложению цветов с этих негативов воспроизводятся штриховые, фоновые и полутоновые элементы любого цвета и оттенка. Четвертый негатив готовят для элементов черного цвета. Электронные лазерные цветоде-лительные системы полностью исключают ручную подготовку издательских оригиналов и позволяют в автоматическом режиме быстро и надежно получать фотоформы с цветных карт и фотокарт достаточно большого формата (1 м2 и более).
Для тиражирования карты изготавливают печатные формы. Для этого рисунок с оригинала переносят на поверхность металлической, резиновой, пластмассовой пластины или цилиндра. На печатных формах имеются печатающие элементы, дающие оттиск на бумаге, и пробельные (непечатающие). Существуют разные способы печати.
Глубокая печать картографический рисунок углубляют (врезают) в печатную форму, а углубления заполняют краской. Это обеспечивает самое высокое полиграфическое качество карты.
Высокая печать рисунок на печатной форме делают выпуклым, рельефным, и на него «накатывают» краску, а пробельные участки вытравливают.
Плоская печать печатающие и пробельные элементы находятся на печатной форме на одном уровне, но в результате химической обработки краска наносится только на печатающие элементы, а пробельные ее не принимают. Такой способ печати используют для простых текстовых карт.
В процессе издания карты печатают штриховую пробу, а затем красочную пробу. По совмещенным оттискам проверяют совпадение всех элементов содержания, напечатанных разными красками, качество и точность воспроизведения штриховых элементов, подбор фоновых окрасок, градации шкал и отмывок, правильность надписей и т.п. Пробы нужны для корректуры карты и исправления ошибок в процессе ее издания.
При тиражировании карты вначале делают контрольные оттиски, по ним проверяют режим работы печатного станка, равномерность подачи и совмещение красок, а затем печатают весь тираж. При издании атласов отпечатанные листы-оттиски карт подрезают, фальцуют (сгибают в тетради и проглаживают), затем скрепляют в блоки и вставляют в мягкий или твердый переплет.
Глава XII
Методы использования карт
12.1. Из истории использования карт
Использование карт раздел картографии, в котором изучаются проблемы применения картографических произведений в различных сферах научной, практической, культурно-просвети-теЛьской, учебной деятельности, разрабатываются приемы и способы работы с ними, оцениваются надежность и эффективность получаемых результатов.
Картографические рисунки использовались людьми с древнейших времен для чисто утилитарных целей: ориентирования, указания соседних поселений, дорог, мест охоты, выпаса животных и т.п. В Древнем Египте, античной Греции и рабовладельческом Риме уже применялись способы измерения по картам площадей и расстояний. В средние века карты использовались для мореплавания, путешествий, ведения военных действий.
Великий картограф средневековья Герард Меркатор (1512 1594) сопровождал свои произведения карты, глобусы, атласы наставлениями по их использованию. На знаменитой 18-лист-ной карте мира, где впервые была применена цилиндрическая проекция, обессмертившая имя Меркатора (рис. 12.1), во врезке помещена специальная инструкция текст, озаглавленный «Методы измерения расстояний на местности», где разъяснено, в каких случаях на карте можно пользоваться локсодромиями вместо ортодромий и какая при этом возникнет ошибка. На других листах той же карты были помещены «Краткие указания к применению роз направлений» и номограмма для решения по карте навигационных задач. Так великий картограф совмещал создание карт с разработкой методов их использования.
Первые примеры применения карт в научных целях относятся к XVIIIXIX вв., когда систематизация огромного фактического материала, накопленного в науках о Земле, привела к созданию первых тематических карт, а сами карты стали служить исходным



Рис. 12.1. Схема 18-листной карты мира Г. Меркатора (1569). Буквами обозначены врезки, где даны указания по использованию карт.
А описание методов измерения расстояний по карте; Б краткие указания по применению роз направлений; В чертеж для решения навигационных задач.
материалом для новых исследований. По картам были открыты многие глобальные закономерности, выявлены связи одних явлений с другими и даже предсказаны многие, еще не открытые объекты.
Использование карт в немалой степени способствовало открытию фундаментального закона географической зональности. В 1817 г. А. Гумбольдт, используя способ изолиний, составил первую карту «изотермических линий» Северного полушария (рис. 12.2). Анализируя карту и сопоставляя ее с другими климатическими данными и физико-географическими материалами, он обнаружил глобальные климатические закономерности, установил различия тепловых условий на западных и восточных окраинах материков, в глубине континентов и вблизи океанических побережий, а главное открыл климатические зоны.
Впоследствии В. В. Докучаев, занимаясь почвенным картографированием, обнаружил, что «изогумусовые полосы» полностью соответствуют растительным и климатическим подзонам южных степей. Тем самым он подошел к идее всеобщей географической

Из истории использования карт 207

1 2 3 4о 46 4в 4г 5 6 7 8
Рис. 12.3. Карта почвенных зон Северного полушария, составленная В. В. Докучаевым в 1899 г. (уменьшенная копия цветной карты). Почвенные зоны: 1 бореальная (арктическая); 2 лесная; 3 степная, черноземная; 4 аэральная (о каменистая, б песчаная, в засоленная, г лессовая); 5 латеритные почвы; 6 аллювиальные почвы; 7 горные цепи; 8 области каменистых лесных почв.
зональности. На рис. 12.3 приведена карта В. В. Докучаева «Почвенные зоны Северного полушария», в полной мере отразившая закон зональности. Полярная азимутальная проекция ясно подчеркивала концентрическое расположение пяти основных почвенных зон: бо-реальной, лесной, черноземных степей, аэральной и латеритных почв. В цветном варианте эта карта демонстрировалась в 1899 г. на Всемирной выставке в Париже и была удостоена Почетного диплома.
Еще один яркий пример обнаруженное А. Вегенером по картам поразительное сходство очертаний восточного побережья Южной Америки и западного побережья Африки (рис. 12.4), что дало импульс идее мобилизма, дрейфа континентов и теории глобальной тектоники плит.


'да

В России использование карт началось с картометрии с исчисления огромной площади государства Российского. Измерения проводились многократно: академиками Петербургской академии наук В. Л. Крафтом в 1787 г. и Ф.И. Шубертом в 1795 г., магистром Н. Е. Зерновым в 1833 г., астрономом Г. Швейцером в 1844 и 1855 гг.
/7"
Рис. 12.4. Совмещение очертаний материков Африки и Южной Америки по изобате 200 м.
Заметный вклад в картометрию внес известный русский военный картограф И. А. Стрельбиц-кий, опубликовавший в 1874 г. капитальный труд «Исчисление поверхности Российской империи в общем ее составе». Измерения были выполнены по картам
в масштабе 1:420 000 для европейской части страны и в масштабе 1:4 200 000 для Азиатской России.
Центральная фигура в истории использования карт в России А. А. Тилло (1839-1899), выдающийся картограф, географ и геодезист, видный деятель Русского географического общества, создатель первых гипсометрических карт Европейской России. Сличив составленные им карты с геологической картой А. П. Карпинского, А. А. Тилло обнаружил закономерную связь рельефа с геологическим строением и распределением ледниковых отложений и тем самым заложил основы современного морфоструктурного анализа в геоморфологии. В других трудах А. А. Тилло разработал по картам методы анализа вековых изменений магнитных полей, глобальных орографических, гипсометрических и геологических закономерностей. Он впервые предпринял громадный объем работ по карто-метрированию длин и бассейнов свыше 3 тыс. рек России.
Классическим образцом использования карт для научных исследований считается работа Д. Н. Анучина «Рельеф поверхности Европейской России в последовательном развитии о нем представлений» (1895). Проследив эволюцию изображения рельефа от древних греческих карт до гипсометрических карт А. А. Тилло и сопоставив их с геологической картой, он, вслед за А. А. Тилло, обнаружил «следы зависимости рельефа от древних дислокаций» и
208 Глава XII. Методы использования карт
Картографический метод исследования
209

обосновал гипотезу о происхождении главнейших возвышенностей и низменностей Средней России «от крайне пологих изгибов или вспучиваний земной коры в соответствующих областях».
Позднее картометрические исследования А. А. Тилло по бассейнам рек России были продолжены видным океанографом и картографом Ю. М. Шокальским. Они были высоко оценены научной общественностью и удостоены золотых медалей Петербургской и Парижской академий наук. Проблемы картометрии разрабатывались Г. А. Гинзбургом, Г. И. Знаменщиковым, А. И. Спиридоновым, В. Н. Ченцовым, В. П. Философовым, Ю. С. Фроловым и многими другими отечественными исследователями. Капитальное обобщение этой проблемы сделано Н. М. Волковым в его классическом труде «Принципы и методы картометрии» (1950).
Теория использования карт, начиная с 1955 г., разрабатывалась К. А. Салищевым, впервые обосновавшим включение в процесс научного познания промежуточного звена географической карты как модели изучаемых явлений. Использованию карт как средству познания посвящены специальные разработки многих видных отечественных и зарубежных картографов А. В. Гедыми-на, А. Ф. Асланикашвили, Е. М. Николаевской, С. Н. Сербенюка, В. С. Тикунова, В. А. Червякова, А. Робинсона (США), У. Тоблера (Канада), А. Либо, Ф. Буйе (Франция), Й. Крхо (Чехия) и др.
Характерно, что в разработку методов использования карт значительный вклад внесли не только картографы, но и многие видные географы. Так, С. Д. Муравейский развил методику гидрологической морфометрии, Н. Н. Баранский показал широкие возможности применения карт в экономической географии, К. К. Марков разрабатывал картографический анализ как «сквозной метод» физической географии, а Ю. А. Мещеряков, Ю. Г. Симонов, А. И. Спиридонов и многие другие сделали его одним из основных методов геоморфологии. Одним словом, использование карт всегда развивалось и продолжает развиваться на стыке картографии с другими науками о Земле и обществе.
12.2. Картографический метод исследования
<
Картографический метод исследования это метод использо- |
вания карт для познания изображенных на них явлений. I
По существу, этот метод составляет главное содержание разде- I
ла об использовании карт. Познание понимается в широком смыс- |

Рис. 12.5. Система «создание использование карт».
ле слова и подразумевает изучение по картам структуры, взаимосвязей, динамики и эволюции явлений во времени и пространстве, прогноз их развития, получение всевозможных качественных и количественных характеристик и т.п.
Приложения картографического метода исследования в науке и практике весьма многообразны. Как было показано выше, он является одним из основных средств познания во всех науках о Земле и планетах и смежных с ними социально-экономических науках. Картографический метод служит средством для принятия практических решений, связанных с планированием и освоением территорий, размещением населения, охраной окружающей среды и многими другими хозяйственными проблемами.
Использование карт теснейшим образом связано с их составлением. Это удобно показать на схеме (рис. 12.5), иллюстрирующей систему «создание использование карт». Источником исходной информации служит окружающая действительность. При картографировании выборочные наблюдения преобразуют в карты, т.е. создают модели этой действительности. В ходе картографического моделирования происходит сложная научная обработка данных, связанная с абстрагированием, анализом и синтезом. Все это, как известно, определяется целями и назначением карты, на процесс моделирования влияют уровень знаний, степень изученности объек-
14-4886
210
Глава XII. Методы использования карт
Система приемов анализа карт 211

та, научно-методические принципы картографирования, логика классификаций, уровень генерализации изображения, применяемая система условных обозначений и многие другие факторы.
В ходе последующего использования карт происходят новые преобразования информации, которые также зависят от поставленных целей, квалификации и опыта исследователя, применяемых технических средств, алгоритмов и программ и т.п. При этом, однако, любое звено исследования, начиная с исходной гипотезы и кончая измерительными инструментами, вносит погрешности в результат. Поэтому полученные данные и выводы необходимо всегда соотносить с реальной действительностью, интерпретировать его и при необходимости вносить коррективы.
Таким образом, в системе «создание использование карт» существуют два тесно сопряженных между собой метода:
Картографирование, или картографический метод отображения, цель которого состоит в переходе от реальной действительности к карте (модели).
Картографический метод исследования, использующий готовые карты (модели) для познания действительности.
Эти методы перекрываются и имеют многие обратные связи. Так, условия использования карт определяют требования к условиям их создания. В ходе исследования получают новые производные карты, которые вновь поступают в исследование. Например, гипсометрическая карта преобразуется в карту углов наклона, а она, в свою очередь, в карту интенсивности смыва с поверхности и т.д. При интерактивном компьютерном создании карт, в особенности при применении геоинформационных технологий, оба метода настолько тесно переплетаются, что часто трудно различить, где кончается составление и начинается использование и преобразование карты. Многие оценочные и прогнозные карты составляют в результате трансформирования и синтеза нескольких аналитических карт. В этом случае исходные карты оказываются не просто источниками для составления, они становятся материалами для исследования и синтеза.
Однако для некартографов эти два метода четко различаются. Например, почвовед может пользоваться в своих исследованиях геоморфологической или геоботанической картой, совершенно не касаясь процедур ее составления, а геоморфолог топографической картой, хотя он никак не участвовал в съемке местности, и т.п.
12.3. Система приемов анализа карт
Широкое использование картографического метода исследования в разных отраслях знания привело к возникновению множества приемов анализа карт, в разработке которых активно участвовали картографы, географы, геологи, геофизики, математики, экономисты. Издавна применялись картометрия и морфометрия, позднее активное развитие получили приемы математического анализа, математической статистики, теории вероятностей и иные. В наши дни все методы математики так или иначе испытываются для анализа картографического изображения. Такое многообразие приемов порой даже затрудняет их выбор для каждого конкретного исследования. Наиболее употребительные приемы группируются следующим образом:
Описания
общие
поэлементные Графические приемы
двумерные графики
трехмерные графики Графоаналитические приемы
картометрия
морфометрия Математико-картографическое моделирование
математический анализ
математическая статистика
теория информации
Каждая из указанных в этом перечне групп включает множество отдельных способов и их модификаций. Все вместе они образуют целостную систему, позволяющую исследовать объекты с разных сторон. В пределах каждой группы выделяют приемы сплошного, выборочного и ключевого анализов.
Все приемы анализа карт значительно варьируются в зависимости от технического оснащения. Существуют разные уровни механизации и автоматизации исследований по картам:
визуальный анализ, т.е. чтение карт, глазомерное сопоставление и зрительная оценка изучаемых объектов;
инструментальный анализ применение измерительных приборов и механизмов;
14*
212 Глава XII. Методы использования карт
Графические приемы 213


· компьютерный анализ, выполняемый в полностью автоматическом или интерактивном режиме с использованием специальных алгоритмов, программ или геоинформационных систем.
Все приемы на разных уровнях механизации и автоматизации могут быть использованы для работы с отдельной картой либо с сериями карт и атласами (см. разд. 13.1).
12.4. Описания по картам
Описание традиционный и общеизвестный прием анализа карт. Его цель выявить изучаемые явления, особенности их размещения и взаимосвязи. Научное описание, составляемое по картам, должно быть логичным, упорядоченным и последовательным. Оно отличается отбором и систематизацией фактов, введением элементов сравнения и аналогий. В описание часто вводят количественные показатели и оценки, включают таблицы и графики. В заключении формулируются выводы и рекомендации.
Описания могут быть общими комплексными (таковы, например, общегеографические описания) или поэлементными (скажем, описание только карстового рельефа).
В настоящее время, когда для анализа карт широко привлекаются математические методы и компьютерные технологии, описания не утратили своего значения. Выполняя качественный анализ явлений и их взаимосвязей, опытный исследователь способен порой прийти к выводам более глубоким, чем если бы он следовал формальным алгоритмам и раскладывал исследование на элементарные логико-математические операции. Описания, основанные, главным образом, на визуальном анализе карт, хороши тем, что позволяют составить образное и целостное представление об изучаемом объекте и сделать выводы синтетического характера, применяя для этого неформальные эвристические подходы.
12.5. Графические приемы
Графические приемы включают построение по картам всевозможных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и иных двух- и трехмерных графических моделей.
Многообразие графических построений можно систематизировать следующим образом:

· Р = / (х) или Р = / (у) профиль по заданному на карте направлению х или у;

· Р =/(г) вертикальный разрез, для построения которого необходимо использовать набор карт разных уровней (разных высот или глубин);

· Р =/(() временной разрез, создаваемый по серии разно временных карт;
Р ~/{х, у) само картографическое изображение (проекция на горизонтальную плоскость);
Р =/(х, г) или Р =/(у, I) фронтальное изображение, т.е. проекция объекта на вертикальную плоскость;
Р =/(х, /), или Р /{у, 1), или Р =/(г, I) метахронный (разновременный) разрез, для создания которого используются серии разновременных или разноуровневых (разновы-сотных) карт;
Р =/(х, у, г) блок-диаграмма или объемный; трехмерный рисунок объекта, на котором изображение поверхности совмещено с вертикальными разрезами;
Р =/(х, у, I), или Р =/(х, г, (), или Р =/(у, г, () метахронная блок-диаграмма, построенная по сериям разновременных и разноуровневых карт, причем одна из осей блок-диаграммы показывает изменение состояния: объекта во времени.
Для анализа серий карт разной тематики удобны комплексные профили, на которых совмещаются, например, гипсометрический профиль, геологический разрез, почвенно-растительный покров, графики гидроклиматических показателей и т.п. На рис. 12.6 приведен такой профиль, на нем совмещены данные, снятые с девяти карт Атласа Сахалинской области.
Аналогичным путем можно построить и комплексные социально-экономические разрезы, совместив по избранному направлению графики плотности населения, гистограммы его возрастного состава, занятости, кривые энергообеспеченности территории, распаханности земель и т.п. Подобные построения нужны для наглядного представления связей между явлениями и районирования территории по комплексу показателей.
В географических исследованиях часто используют розы-диаграммы, наглядно передающие преобладающую ориентировку линейных объектов, например геологических разломов, речных до-


215
Графические приемы

лин, транспортных путей и др. Длина (Ь.) каждого луча розы-диаграммы 1-го азимута пропорциональна суммарной длине линейных элементов того же азимута:
-Ф,,
У=1

Рис. 12.7. Розы-диаграммы, построенные по топографической и геологической картам.
а спрямленные элементы оро-гидрографии и построенная по ним роза-диаграмма; б совмещение роз-диаграмм спрямленных элементов орогидрографии (1) и тектонической трещиноватости (2).
где к масштабный коэффициент, /.. длина у-го линейного элемента данного азимута, п число таких элементов. На рис. 12.7 показаны две розы-диаграммы. Одна отражает распределение спрямленных орогидрографических элементов: водоразделов, гряд, уступов, прямых отрезков рек, сквозных долин оврагов и др., а на другой это распределение совмещено с розой-диаграммой тектонических трещин данного района. Первая роза-диаграмма построена по топографической карте, а вторая по геологической. Их совпадение наглядно свидетельствует о тектонической предопределенности речных долин в этом районе.
Связи между явлениями, показанными на картах разной тематики, можно наглядно отразить и проанализировать на блок-диаграммах.
Для построения блок-диаграмм применяют разные виды проектирования (рис. 12.8). Аксонометрические блок-диаграммы проектируют с помощью системы параллельных лучей, как если бы центр проектирования находился в бесконечности. При этом де-
216
Глава XII. Методы использования карт
Графические приемы
217


Рис. 12.8. Блок-диаграммы.
а аксонометрическая (1 и 2 фрагменты исходных топографической и геологической карт); б перспективная с одной точкой проектирования; в перспективная с двумя точками проектирования; г система параллельных разрезов.

Рис. 12.9. Блок-диаграмма с разными масштабами по вертикали. Растяжение по высоте приводит к появлению полей невидимости.
формируются угловые соотношения, но горизонтальный масштаб блок-диаграммы по осям х, у, г остается постоянным, что удобно для измерений. Другой тип перспективные блок-диаграммы. В этом случае проектирующие лучи исходят из одной или двух точек, что дает более выразительное изображение. Меняя положение центров проектирования, можно «поворачивать» блок-диаграммы или «наклонять» их, обеспечивая наиболее выгодный обзор и подчеркивая интересные детали. Однако при хорошей на-
218 Глава XII. Методы использования карт
Графоаналитические приемы 219

глядности блок-диаграммы с одной и двумя точками проектирования неудобны для измерений, поскольку масштаб меняется по всем осям в соответствии с законами перспективы. Иногда блок-диаграммы получают в виде серии вертикальных сечений или делают в них вырезы, для того чтобы показать внутреннее строение блока.
Масштабы по разным осям блок-диаграмм могут быть неодинаковыми, например для наглядного изображения рельефа вертикальный масштаб преувеличивают в два-три раза относительно горизонтального. Рельеф становится более выпуклым, все неровности хорошо заметны, однако при этом возникают поля невидимости (рис. 12.9).
Если по одной из осей задать шкалу времени, то можно построить метахронную блок-диаграмму. Она отразит изменение состояния явления во времени, например ход средних месячных температур на поверхности. На рис. 12.10 показана метахронная блок-

диаграмма, характеризующая распределение скоростей ветра по высоте в разные сезоны года над Тихим океаном вдоль меридиана 180°. Для ее построения сняты данные с карт пяти высотных уровней (0, 4, 8, 12 и 16 км над уровнем моря) для четырех месяцев (февраль, май, август, ноябрь). Таким образом, эта метахронная блок-диаграмма синтезирует информацию, полученную с 20 карт.
Для построения блок-диаграмм применяют графопостроители либо выводят трехмерные изображения на экран компьютера. Специальные анимационные программы позволяют варьировать масштабы по любому направлению, подбирать наиболее выгодный ракурс обзора и даже вращать блок-диаграммы на экране, разглядывая их с разных сторон.
К графическим приемам относятся также действия с поверхностями, показанными на разных картах: графическое сложение, вычитание одной поверхности из другой, умножение на число и др. Этим пользуются при балансовых расчетах, например для оценки объема снесенного эрозией и переотложенного материала, определения суммарного количества осадков за несколько месяцев и т.п.
12.6. Графоаналитические приемы
Графоаналитические приемы анализа карт картометрия и морфометрия предназначены для измерения и исчисления по картам показателей размеров, формы и структуры объектов. Эти приемы наиболее обстоятельно разработаны в картографическом методе исследования.
Методы картометрии позволяют непосредственно измерять следующие показатели:
географические и прямоугольные координаты;
длины прямых и извилистых линий, расстояния;
площади;
объем;
вертикальные и горизонтальные углы и угловые величины.
Кроме того, в рамках картометрии исследуется точность измерений по картам.
В отличие от картометрии, морфометрия занимается расчетом показателей формы и структуры объектов. Число их велико до нескольких сотен и не поддается обзору. Наиболее употребительны следующие группы показателей и коэффициентов:
220
Глава XII. Методы использования карт
Графоаналитические приемы
221

очертания (форма) объектов;
кривизна линий и поверхностей;
горизонтальное расчленение поверхностей;
вертикальное расчленение поверхностей;
уклоны и градиенты поверхностей;
плотность, концентрация объектов;
густота, равномерность сетей;
сложность, раздробленность, однородность/неоднородность контуров.
Морфометрические показатели вычисляются на основе карто-метрических данных и как правило относительны. Например, горизонтальное расчленение это отношение суммарной длины эрозионных форм к единице площади, извилистость линии отношение длины кривой к длине плавной огибающей, плотность число объектов на единицу площади, раздробленность отношение среднего размера контура к площади целого района и т.д. Чаще всего берется отношение именно к площади, поэтому вопрос о размерах участков, в пределах которых ведутся вычисления тех или иных показателей, очень существен. От этого зависят точность расчета и репрезентативность морфометрических показателей.
Возможны три варианта расчета:
по регулярной геометрически правильной сетке квадратов, шестиугольников, кружков и т.п. этот способ удобен тем, что площади ячеек равновелики;
по естественным ареалам (природным районам, ландшафтам, водосборным бассейнам);
по ключевым участкам.
В итоге на основе вычисленных показателей составляют морфометрические карты. Многие из них широко известны и входят в состав атласов, например морфометрические карты рельефа, плотности населения, густоты дорожной сети и др. Эти карты выполняются в виде изолинейных (точнее, псевдоизолинейных) полей либо в форме картограмм по расчетным ячейкам или ареалам.
Точные картометрические и морфометрические определения довольно трудоемки и невозможны без использования специальных инструментов (циркулей-измерителей, планиметров и др.), они требуют скрупулезного учета возникающих погрешностей, которые зависят от точности самих карт, инструментов, ошибок измерений, деформации бумаги, на которой напечатана карта, и


многого другого. Все это долгое время затрудняло широкое применение графоаналитических приемов в повседневной практике. Ситуация изменилась с развитием компьютерных технологий и внедрением статистических подходов.
Рис. 12.11. Измерение длин извилистых линий с помощью циркуля-измерителя с малым раствором игл.
Яркий пример в этом отношении измерение длин извилистых линий (рек, границ, береговых линий и др.), всегда считавшееся очень трудоемкой процедурой. В классической картометрии для этого всегда использовали циркуль-измеритель с малым раствором игл (к = 2 4 мм), с помощью которого промеряют извилистую линию Ь на карте, как показано на рис. 12.11. Тогда Ь = кп, где п число отложений (шагов) циркуля. Легко понять, что вместо длины извилистой линии в этом случае получается длина ломаной, состоящей из хорд, стягивающих отрезки кривой. Поэтому получаемая длина всегда короче длины измеряемой извилистой линии.
В картометрии существуют десятки эмпирических способов введения поправок и разного рода редукций для коррекции результата. Все они довольно громоздки и в итоге дают относительную погрешность порядка 3-5%. Дело еще более осложняется, если измеряется не одна, а совокупность извилистых линий в пределах некоторого участка, например суммарная длина русел рек в некотором водосборном бассейне.
Иной подход предлагает вероятностная картометрия. Ее методы позволйют значительно упростить массовые измерения по картам за счет некоторого снижения точности. В частности, предлагается использовать метод известного французского естествоиспытателя XVIII в. Ж. Бюффона. На измеряемый участок накладывается палетка параллельных линий или квадратов со стороной а", после чего подсчитывается число пересечений т линий палетки с
222
Глава XII. Методы использования карт
Графоаналитические приемы 223


Рис. 12.12. Определение суммарной длины извилистых линий с помощью вероятностной квадратной палетки. Показаны разные положения палетки при четырехкратных измерениях.
извилистыми линиями (рис. 12.12). Тогда суммарная длина извилистых линий Ъ1 вычисляется на основе достаточно простой вероятностной зависимости:
1,1 = 0,25 л тЛ.
Ясно, что сосчитать число пересечений значительно проще и быстрее, чем «пройти» все извилистые линии циркулем-измерит телем. Опыт показывает, что относительные погрешности при этом в среднем составляют 5% и лишь в редких случаях достигают 10%, что вполне удовлетворяет требованиям многих географических, геологических, экологических задач. Точность результатов можно повысить за счет многократных измерений. В компьютерных техног логиях палетки параллельных линий или, квадратов заменяют по*, строчным сканированием изображения и фиксацией числа не? ресечений извилистых линий с линиями сканирования. У?

Рис. 12.13. К определению объемов. Участок изолинейной карты, разделенной на квадраты, и блок-диаграмма того же участка.
Подобные вероятностные способы, исключающие трудоемкие непосредственные измерения по картам, разработаны и для определения площадей и объемов, а это существенно упрощает вычисление многих морфометрических показателей расчленения, густоты, плотности объектов и т.п. На рис. 12.13 изображен участок карты с изолиниями и блок-диаграмма того же участка. Объем блок-диаграммы представлен как объем п-го числа косоусеченных призм с основанием а2. Средние высоты %. вычисляют по карте в центре квадратов с помощью интерполяции между изолиниями. Объем всего тела определяется по формуле
п
V ~сгг, +а2г, +...+а2г =аг X I..-
Вероятностные подходы и компьютерные технологии полностью изменили облик современной картометрии и морфометрии, сделав их доступными широкому кругу специалистов.
Одна из характерных черт морфометрии множественность показателей. Существуют, например, десятки способов характеристики форм (плановых очертаний) объектов, показанных на картах. Чаще всего пытаются аппроксимировать контуры ареалов на
224 Глава XII. Методы использования карт
Графоаналитические приемы
225

карте какими-либо геометрическими фигурами: неправильными многоугольниками, эллипсами, окружностями и т.п., а затем находят их числовые параметры. Например, вычисляют различные соотношения между суммами сторон многоугольников или берут отношение радиусов окружностей вписанной в контур и описанной вокруг него. Наиболее употребительным, хотя далеко не единственным, показателем формы служит коэффициент/, пропорциональный отношению квадрата периметра объекта 52 к его площади Р:
АжР
1 Введение в формулу коэффициента позволяет сопоставить
форму изучаемого объекта с кругом, показатель формы которого равен единице. Для простых геометрических фигур показатель / принимает следующие значения:
круг 1,00
шестиугол ьн ик 1,10
квадрат 1,27
половина круга 1,34
равносторонний треугольник 1,65.
Таким образом, значение показателя/тем выше, чем больше уклонение рассматриваемой фигуры от формы круга. Этим пользуются для оценки форм ландшафтных, почвенных, зоогеографи-ческих и других ареалов, кратеров и иных тектонических структур, островов и т.п.
При оценке кривизны извилистых линий также используется множество показателей. Извилистость русла непохожа на изрезан-ность морского побережья или на замкнутый контур озера, несопоставима извилистость горизонталей и границ почвенных ареалов и т.д. В морфометрии применяют разные показатели (рис. 12.14): относительная извилистость а = 1/5, где / длина линии со всеми извилинами, 5 длина плавной огибающей; извилистость общих очертаний |3 = з/а", где а" длина замыкающей;
общая извилистость у = сф = //Современная математика предлагает для оценки извилистости линий использовать представления о фракталах. В основе фрактальной геометрии лежит представление об иерархическом самоподобии объектов. Иначе говоря, извилистые линии можно делить на участки, каждый из которых подобен всей линии (рис. 12.15). Для определения фрактальной размерности ^линейного объекта необходимо измерить его длину К с шагом /. Тогда
й
1ип
г->0
1
(
при I > 0.
1о§
*',
Фрактальная размерность, которая для географических объектов является нецелым числом, может характеризовать степень извилистости их. Например, размерность береговой линии может быть равна 1,3 или 1,4 и т.п., при этом существенно, что показатель И не зависит от масштаба карты.
Часто употребляемым морфо-метрическим показателем является плотность объектов (2, т.е. их число п на единицу площади карты Р:
п Р
О. =
При анализе по карте рельефа и других поверхностей широко применяют показатели горизонтального, вертикального расчленения и уклона (градиента) поверхности.
Горизонтальное расчленение Н характеризуется суммарной длиной

Рис. 12.14. К определению показателей извилистости незамкнутых (а) и замкнутых (б) линий.
/ извилистая линия; 5 плавная огибающая; й замыкающая линия.

Рис. 12.15. Самоподобные объекты, обладающие фрактальной размерностью.
15-4886
226
Глава XII. Методы использования карт
Графоаналитические приемы 227

расчленяющих линий /, например тальвегов, приходящихся на единицу площади Р.
причем для определения значения Ъ1 удобно воспользоваться методом Бюффона (см. с. 222). Тогда
„ 0,25 топа1
Вертикальное расчленение А определяют как разность максимальной и минимальной высот I в пределах какого-либо участка, например в речном бассейне:
'Чпах >т"
Средний уклон поверхности /с , представленной на карте в изолиниях, вычисляют по формуле
ср О ср О '
где Аг высота сечения рельефа, Х$ суммарная длина изолиний в пределах участка Р. Если же для определения 25 воспользоваться методом Бюффона, то расчет значительно упрощается
0,25ит^Д г
,=р=1еач,=
Первоначально картометрия и морфометрия развивались применительно к анализу рельефа по топографическим картам (морфометрия рельефа один из основных разделов геоморфологии), но потом их стали широко использовать в геологии, планетологии, ландшафтоведении, океанологии, экономической географии и географии населения, экологии. Так сформировалось особое направление тематическая морфометрия. В обобщенном виде разделы и объекты исследования тематической морфометрии представлены в табл. 12.1.
Таблица 12.1
Разделы и объекты тематической морфометрии

Разделы тематической морфометрии
Основные объекты исследования

Геоморфологическая морфометрия
Формы рельефа суши и морского дна, палео-рельеф, морфоструктуры, неотектонические структуры

Структурная морфометрия
Геолого-структурные поверхности, разломы, линеаменты, кольцевые структуры

Геофизическая морфометрия
Геофизические поля, их компоненты, нормальные и аномальные составляющие

Морфометрия планет и небесных тел
Планетарные структуры, рельеф планет, линеаменты, кратеры

Гидрологическая морфометрия (суши)
Структура гидросети, форма, размер гидрографических объектов, рельеф русла рек

Морфометрия морей и океанов
Форма, размер акваторий, структура водных масс, распределение физико-химических параметров вод, биологических ресурсов, размеры загрязнений

Ландшафтометрия
Структура ландшафтной оболочки, конфигурация и распределение ландшафтов

Педометрия (морфометрия почв)
Структура почвенного покрова, форма и распределение почвенных ареалов, почвенно-гео-химические аномалии, эрозия почв

Морфометрия растительного покрова
Структура растительного покрова, форма и размеры ареалов растительности, объем биомассы

Эколого-географическая морфометрия
Источники неблагоприятных воздействий на среду, природные и антропогенные факторы загрязнения, структура ареалов загрязнения, пути миграции и потоки загрязнения

Медико-географическая морфометрия
Структура и форма ареалов заболеваний, очаги эпидемий, пути их перемещения

Социально-экономическая морфометрия
Структура расселения, размещение объектов промышленности и сельского хозяйства, конфигурация транспортных сетей, сетей обслуживания и др.

15*
228
Глава XII. Методы использования карт
Приемы математико-картографического моделирования 229

Разнообразие объектов, изображенных на тематических картах, ведет к определенной дифференциации приемов и показателей. Так, в геоморфологии, геологии, геофизике приходится иметь дело главным образом с поверхностями и телами, изображаемыми на изолинейных картах. Ландшафтная, почвенная, геоботаническая морфометрия чаще всего оперирует с ареалами и качественным фоном, а социально-экономическая морфометрия преимущественно с пунктами и сетями.
12.7. Приемы математико-картографического моделирования
Формализованное картографическое изображение хорошо приспособлено для математического анализа. Как упоминалось выше, каждой точке карты с координатами х и у поставлено в соответствие лишь одно значение картографируемого параметра I, что позволяет представить изображение данного явления как функцию т. = Р(х,у). В других случаях картографическое изображение удобно представить как поле случайных величин и воспользоваться для его анализа вероятностно-статистическими методами.
В принципе почти все разделы математики применимы для обработки и анализа картографического изображения. Проблема лишь в том, чтобы точно подобрать математическую модель и, главное, дать надежное содержательное истолкование результатам моделирования. Достаточно прочно в картографический анализ вошли некоторые разделы численного анализа, многомерной статистики, теории вероятностей и теории информации.
Аппроксимации. Под аппроксимациями в математике понимают замену (приближение) сложных или неизвестных функций другими, более простыми функциями, свойства которых известны. Любую сложную поверхность (поле), изображенную на изолинейной карте, можно аппроксимировать, т.е. приближенно представить в виде
г=/(х,у) + е,
где/(х, у) некая аппроксимирующая функция, е остаток, не поддающийся аппроксимации. Функцию /(х, у) можно далее разложить в ряд, представив уравнение поверхности в виде
I =/,(*, У) +/2(х, у) + ... +/„ (х, у) + е, где /^х, у) компоненты разложения, которые предстоит опреде-
лить. В общем случае для этого с аппроксимируемой карты снимают ряд значений г„ после чего составляют систему уравнений, решаемых совместно по способу наименьших квадратов, т.е. так, чтобы 2е,2 = 2 [Г(хгу) -/(*,, у)У = тт.
Существуют разные способы аппроксимации. Это обычные алгебраические многочлены, ортогональные многочлены Чебышева и Лежандра, которые определенным образом упрощают вычисления, сплайн-функции и др. Не останавливаясь на особенностях математического аппарата, отметим, что во всех случаях задача сводится к тому, чтобы аппроксимирующее уравнение наилучшим образом описывало исходную поверхность, а сумма квадратов отклонений Ъ е.2 была бы минимальна.
На рис. 12.16 показано последовательное улучшение аппроксимаций на примере несложных поверхностей. Аппроксимация 1 -го порядка (линейное уравнение) дает плоскость, отражающую только общий уклон поверхности, это очень грубое, слишком общее приближение. Поверхность 2-го порядка уже больше похожа на исходную модель, а аппроксимация 3-го порядка (кубическое уравнение) дает достаточно хорошее приближение к исходной поверхности.
Тригонометрические функции позволяют описывать сложные, сильно расчлененные поверхности, а сферические функции применяют, если при вычислениях нельзя пренебречь кривизной земной поверхности. Аппроксимация с помощью двойных рядов Фурье, представленная на рис 12.17, иллюстрирует постепенное усложнение поверхности за счет добавления двухмерных синусоид с разными фазами и амплитудами. Компьютерное моделирование позволяет выполнять подобные аппроксимации для поверхностей любой сложности, вычисляя уравнения высокого порядка, содержащие порой несколько десятков членов разложения.
В исследовательской практике аппроксимации используют для аналитического описания поверхностей (полей), изображенных на картах, и выполнения с ними различных действий: суммирования, вычитания, интегрирования и дифференцирования, для подсчета объемов тел, ограниченных этими поверхностями, и решения множества других задач. Одно из направлений использования аппроксимаций разложение поверхностей на составляющие, что позволяет выделять и анализировать нормальные и аномальные факторы развития и пространственного размещения явлений (см. разд. 13.2).
230
Глава XII. Методы использования карт
Приемы математико-картографического моделирования 231


Рис. 12.16. Аппроксимации поверхностей:
а блок-диаграмма исходной поверхности; б, в, г блок-диаграммы аппроксимирующих поверхностей соответственно 1, 2 и 3-го порядков.

Рис. 12.17. Схема тригонометрической аппроксимации поверхности с помощью последовательного наложения двухмерных синусоидальных волн (по Дж. Дэвису).
Приемы математической статистики. Эта группа приемов математико-картографического моделирования предназначена для изучения по картам пространственных и временных статистических совокупностей и образуемых ими статистических поверхностей.
232
Глава XII. Методы использования карт
Приемы математико-картографического моделирования 233




-6-5-4 -3 -2 -1 0 +1

Рис. 12.18. Фрагмент карты рельефа (я) с сеткой точек регулярной выборки (выходы сетки отмечены на рамке), гистограмма и кривая распределения высот (б): о частость; А высоты рельефа.
Статистический анализ картографического изображения преследует главным образом три цели:
изучение характеристик и функций распределения явления;
изучение формы и тесноты связей между явлениями;
оценка степени влияния отдельных факторов на изучаемое явление и выделение ведущих факторов.
В основу всякого статистического исследования кладется выборка, т.е. некоторое подмножество однородных величин а., снятых с карты по регулярной сетке точек (систематическая выборка), в случайно расположенных точках (случайная выборка), на ключевых участках (ключевая выборка) или по районам (районированная выборка).
Выборочные данные группируют по интервалам, составляют гистограммы распределения (рис. 12.18) и затем вычисляют различные статистики количественные показатели, характеризующие пространственное распределение изучаемого явления. Наиболее употребительные показатели среднее арифметическое, среднее взвешенное арифметическое, среднее квадратическое, дис-
Рис. 12.19. Карты явлений и поле корреляции.
А карта испарения с суши (мм/год) для территории Республики Коми; В карта средней годовой температуры воздуха (°С) для той же территории.
персия, вариация и др. Кроме того, с помощью специальных показателей (критериев согласия) можно оценить соответствие данного конкретного распределения тому или иному теоретическому закону распределения. Например, установить, согласуется ли эмпирическое распределение высот рельефа с кривой нормального распределения, как это видно на рис. 12.18, или подчиняется какой-то иной функции.
Другая типичная исследовательская задача оценка взаимосвязи между явлениями решается с помощью хорошо разработанного в математической статистике аппарата теории корреляции. Для этого необходимо иметь выборки по сравниваемым явлениям, показанным на картах разной тематики (например, А и В). Значения а) и Ь, берут в одних и тех же 1-х точках, т.е. строго скоординировано, и затем строят график поля корреляции (рис. 12.19).
Если поле корреляции может быть аппроксимировано прямой, которая называется линией регрессии, то приступают к вычислению коэффициента парной корреляции г. Его числовые значения заключены в интервале +1 > г > 1. При г равном +1 или 1 существует функциональная прямая или обратная связь. Если г близок к 0, то связь между явлениями отсутствует, а при г > |0,7| связь считается существенной. Коэффициент корреляции рассчитывают по формуле
234 Глава XII. Методы использования карт
Приемы математико-картографического моделирования 235

2>,-лО(*,-лО
г =
"ЯР,,

а =
где а1 и Ь1 выборочные данные, полученные по картам А и В; п объем выборки (число пар данных); Ман Мь соответствующие значения средних, аоаио,- средних квадратических.
Оценку точности вычисления коэффициента корреляции г
2
\-г
получают по формуле Щ - г=- , из которой видно, что при
Ып
прочих равных условиях погрешность вычисления коэффициента корреляции всегда уменьшается с увеличением объема выборки. Отсюда следует, что определение объема выборки важная проблема при расчете коэффициента корреляции, да и вообще при вычислении всех статистических показателей. Достаточно представительной обычно считается выборка объемом 30-50 значений.
В практике исследования взаимосвязей часто необходимо получить предварительную приближенную оценку коэффициента корреляции. В простых случаях это можно сделать, используя представление о статистических поверхностях. Доказано, что коэффициент корреляции примерно равен косинусу угла а между направлениями наибольших скатов (градиентов) двух сравниваемых статистических поверхностей
г ~ сов а.
Значения заключены в интервале соз 0° > г> соз 180°. Если а = 0°, что свидетельствует о полном совпадении направлений скатов поверхностей, то г = соз 0° = 1, т.е. между явлениями существует
Рис. 12.20. Приближенное определение коэффициента корреляции по косинусу угла между направлениями наибольших скатов статистических поверхностей.
а изотермы июля в Кировской области; 6 изолинии дат начала цветения луговых трав.
прямая связь. При а = 180° скаты поверхностей направлены в противоположные стороны, и г = соз 180° = 1, следовательно, связь высока, но отрицательна, а при а = 90° связь между явлениями отсутствует, поскольку г = соз 90° = 0. На рис. 12.20 представлены две статистические поверхности и показаны направления их наибольших скатов. Угол между ними оказался равен 36°, тогда г = соз 36° = +0,81. Такие приближенные вычисления особенно удобны при сравнении изолинейных карт.
Для оценки взаимосвязи явлений в случаях, когда трудно или невозможно получить большие выборки, используют другой показатель ранговый коэффициент корреляции у, который вычисляют по формуле

·» - 1 и]
236 Глава XII. Методы использования карт
Приемы математико-картографического моделирования 237

где рщ и рь. ранги значений, полученных соответственно по картам А и В, т.е. их порядковые номера в возрастающей последовательности (1, 2, 3 и т.д.), а я объем выборки.
По смыслу у аналогичен коэффициенту парной корреляции г, он изменяется в интервале от 1 до +1. При этом не требуется больших объемов выборки, расчеты можно выполнять даже при п = 3. К тому же не нужны точные количественные значения о,, и />,., достаточно знать их ранги. Все это удобно для работы с картограммами, где используются интервальные шкалы, а объем выборки ограничен числом административных районов.
Аппарат теории корреляции достаточно разнообразен, в нем есть показатели, удобные для анализа взаимосвязей по картам ареалов (где явления характеризуются только двумя состояниями: «есть» и «нет»), по картам качественного фона (где каждое явление имеет много состояний, но не охарактеризовано количественно). Существуют коэффициенты для расчета криволинейных зависимостей и связей между тремя явлениями (коэффициенты множественной корреляции) и т.п.
Расчет корреляций дает основу для более сложных видов анализа: регрессионного, дисперсионного, факторного и др. Часто при исследованиях ставится задача выделить основные факторы, определяющие развитие и размещение того или иного явления. Эту задачу решает многомерный факторный анализ. Он позволяет свести к минимуму (к трем-четырем главным факторам) большие совокупности исходных показателей, характеризующих сложное явление. Уравнение факторного анализа имеет вид
л
ар =Ъ1рг/г+ер^
г = 1
где а исходные показатели; /г выделенные главные факторы, дающие синтетическую оценку изучаемого явления; 1рг «вес» каждого фактора в этой синтетической оценке («факторная нагрузка»); е остаток, характеризующий неучтенные отклонения.
Приемы теории информации. Эти приемы используют для оценки степени однородности и взаимного соответствия явлений, изучаемых по картам.
Речь идет об основной функции теории информации энтропии. В термодинамике энтропия характеризует степень беспорядка в физической системе, в теории связи степень неопределенности
передаваемых сообщений, а в картографическом анализе эта функция оказалась довольно удобной для оценки степени однородности/ неоднородности (разнообразия) картографического изображения.
Энтропией Е (А) некоторой системы А называется сумма произведений вероятностей со. различных состояний этой системы на логарифмы вероятностей, взятая с обратным знаком
п
Е(А) = Е(щ, со2,..., со,,)=- X со,1о§ 2 СО;
1=1
В теории информации принято брать логарифмы вероятностей при основании 2, что связано с двоичной системой счисления. Смысл функции не изменится, если пользоваться десятичными или натуральными логарифмами. Функция Е(А) остается неотрицательной, она обращается в нуль, когда на карте изображен только один контур или выдел (т.е. изображение совершенно однородно), и монотонно возрастает с увеличением числа контуров п. Это свойство функции энтропии позволяет количественно характеризовать неоднородность картографического изображения (рис. 12.21), понимаемую как разнообразие контуров и неравномерность их распространения по площади (различие величин со,).
Кроме того, информационные функции используют для оценки степени взаимного соответствия (совпадения) контуров на разных картах. В этом случае они выполняют роль своеобразных показателей взаимосвязи явлений наподобие коэффициентов корреляции.
гМ.) < Е(А,) < Е(А3) < г(*,).т„
Рис. 12.21. Увеличение энтропии Е(А) с возрастанием числа контуров на карте (а) и изменением соотношения их площадей (б).
Изучение структуры 239
Глава XIII
Исследования по картам
13.1. Способы работы с картами
Рассмотренные в предыдущей главе технические приемы используют для работы с отдельными картами либо с сериями карт и комплексными атласами. Исследования по картам выполняют для определения размещения и пространственно-временной структуры явлений и процессов, их взаимных соотношений и связей, выявления тенденций развития и динамики, для получения всевозможных количественных характеристик и оценок, проведения районирования и классификаций, прогноза изменений во времени и пространстве.
Способы работы с картами подразделяют следующим образом.
Анализ отдельной карты
Изучение картографического изображения без его преобразования, т.е. анализ карты в том виде, в каком она есть.
Преобразование картографического изображения с целью приведения его в вид, более удобный для данного конкретного исследования.
Разложение картографического изображения на составляющие особый вид преобразования, применяемый для выделения нормальной и аномальной (фоновой и остаточной) компонент развития и размещения явлений и процессов.
Анализ серий карт
Сравнение карт разной тематики с целью установления взаимосвязей и зависимостей между явлениями.
Сопоставление разновременных карт для изучения динамики и эволюции явлений и процессов, составления прогнозов их развития во времени.
Изучение карт-аналогов для обнаружения общих закономерностей распространения явлений и процессов на разных территориях.
Исследования по картам, как и любые другие, включают несколько этапов:
постановка задачи формулирование цели, выделение подзадач, определение требований к точности;
подготовка к исследованию выбор картографических источников, методов, технических средств, алгоритмов и т.п.;
собственно исследование получение предварительных, а затем окончательных результатов, их оценка, создание новых карт;
интерпретация результатов содержательный анализ, формулирование выводов и рекомендаций, оценка их надежности.
Исследования по картам это всегда более или менее формализованная процедура. На всех этапах ей должны сопутствовать содержательный географический анализ получаемых результатов, соотнесение их с реальной ситуацией и, если необходимо, корректировка самой процедуры исследования.
13.2. Изучение структуры
Изучение по картам структуры явлений и процессов это выявление и анализ их элементов, размещения в пространстве, конфигурации, порядка (уровня) и иерархии. Конечная цель исследования всегда состоит в познании пространственной организации геосистем, их генезиса, в раскрытии механизма функционирования.
Один из наиболее информативных способов изучения структуры анализ конфигурации картографических образов, т.е. изучение геометрического рисунка изображения. По внешнему облику объекта часто можно судить о его морфологии, генезисе, о факторах, сформировавших тот или иной объект. На рис. 13.1 показаны некоторые типичные конфигурации географических объектов, по которым можно сделать предположения об их генезисе. Так, параллельный рисунок гидрографической сети, скорее всего, свидетельствует о системе трещиноватости того же простирания, которой подчинены речные долины, а радиальное растекание водотоков о куполообразном тектоническом поднятии. Древовидная конфигурация почвенных контуров означает их приуроченность к долинам рек, а
240 Глава XIII. Исследования по картам
Изучение структуры 241


Рис. 13.1. Типичные конфигурации объектов на тематических картах природы.
а параллельный рисунок (гидросеть Приобского плато); 6 древовидный рисунок (почвенные ареалы в долине р. Игрит); в решетчатый рисунок (разломы в Предбайкалье); г веерный рисунок (разрывные нарушения в Восточном Саяне); д веерный рисунок (дельта р. Селенги); е радиальный рисунок (речная сеть на Путоранском сводовом поднятии); ж дугообразный рисунок (пойменные гривы в излучине р. Вилюй); з кольцевой рисунок (тектонические структуры в Казахстане); и пятнистый рисунок (пятна талых и мерзлых пород в Якутии).
веерный рисунок характерен для природных объектов, формирующихся на дельтах, и т.д.
Картографический метод позволяет эффективно выявлять пространственные закономерности и аномалии, т.е. типичные, устойчивые, широко распространенные структуры и отклонения от них. Карты, обладающие большой обзорностью, как бы специально предназначены для выявления общих закономерностей глобаль-

Рис. 13.2. Основные линеаменты северо-западного и северо-восточного простираний, выявляемые по физической карте Севера Русской равнины.
ного и регионального уровней. В значительной степени этому способствует и генерализация, освобождающая изображение от мелочей, деталей и выпукло проявляющая главные, наиболее существенные его черты.
Напомним, что именно благодаря обзорности карт были установлены такие важнейшие закономерности географической структуры, как зональность, сеть планетарных линеаментов, единая система срединно-океанических хребтов и рифтовых зон, структура центральных мест и т.п. Глобальные системы линеаментов можно обнаружить при внимательном анализе карт любого масштаба. На карте Севера Русской равнины (рис. 13.2) отчетливо проявлена система северо-западных и северо-восточных линеаментов. Им подчиняются береговые линии морей и озер, направления водоразделов и речных долин. Таковы очертания Кольского полуострова, берега Белого и Печорского морей, вытянутые озера Карелии, долины рек Северной Двины, Онеги, Мезени, Вашки, Сухоны, Вычегды, Печоры, Усы, Тиманский кряж, Северный Урал, хребет Пай-Хой и другие крупные оро- и гидрографические элементы. Все это отражение системы трещиноватости,
16-4886

Рис. 13.3. Речная сеть в районе Транстиманской дислокации. Точечным пунктиром показано простирание дислокации.
охватывающей всю планету и обязанной своим происхождением ротационным напряжениям, возникающим на земном шаре. Интересно, что аналогичные системы северо-западных и северо-восточных линеаментов можно видеть и на картах других планет земной группы. Это общая закономерность планетарного рельефа.
На фоне закономерностей нередко удается подметить аномалии, и глаз опытного исследователя сравнительно легко их распознает. В качестве иллюстрации на рис. 13.3 показана уникальная для Севера Русской равнины широтная орографическая аномалия в полосе между 65° и 66° с.ш. Словно глубокая борозда прорезает Тиманский кряж, и в ней расположены долин рек Пезы, Циль-мы, Печоры. Она аномальна по отношению к господствующим здесь северо-западным линеаментам. Так проявлена в рельефе глубинная Транстиманская тектоническая дислокация.
Изучая структуру явлений, часто стараются выявить основные и второстепенные компоненты. Отделить аномалии от фона помогает операция разложения картографического изображения на составляющие, которую можно выполнить с помощью усреднения, аппроксимации или фильтрации. В задаче о разложении принимается, что показанное на карте явление г представляет собой результат совокупного влияния основного, наиболее значительного, фонового фактора гф, зависящего от причин регионального, а иногда даже глобального масштаба, и дополнительных факторов, накладывающихся на общий фон и усложняющих картину, их называют остаточными го или аномальными
* = ^ + г0, причем 1ф» 1о.

Рис. 13.4. Графическое разложение поверхности на составляющие.
а гексагональная сетка, по которой осуществляется усреднение; б исходная поверхность с отметками высот; в усредненная фоновая поверхность с осредненными значениями высот; г остаточная поверхность с величинами отклонений исходной поверхности от фоновой.
Примерами могут служить ареалы повышенного радиационного загрязнения на фоне допустимых значений, локальные поднятия и опускания на фоне региональных тектонических движений, местные климатические особенности, накладывающиеся на зональные закономерности, и т.п.
Самый простой способ разложения графическое осреднение. Для этого на исходной карте размещают сетку регулярных точек так, как показано на рис. 13.4, в центре каждой шестиугольной ячейки вычисляют значение скользящего среднего г, как среднего из значений вершин и центра ячейки: гф = '/7 2 г.. На изолинейной карте, построенной по значениям гф, отражена осредненная фоновая поверхность (рис. 13.4в), передающая главные, наиболее крупные черты структуры. Если далее в каждой точке взять разности между фактическим и осредненным значениями т.0 = I, гф и провести по ним изолинии, то получится остаточная поверхность, показывающая размещение аномалий, отклонений, второстепенных деталей (рис. 14.4г).
16*



Рис. 13.5. Карта осадков теплого периода (в мм) на территории Республики Коми (а) и карты фоновой (б) и остаточной (в) поверхностей, полученные в результате аппроксимации уравнением 1-го проядка.
Аналогичный эффект разложения на составляющие достигается и при расчете аппроксимирующей поверхности и отклонений от нее фактической исходной поверхности. При этом предполагается, что фоновая составляющая описывается некоторой неслучайной функцией /(х, у), а неучтенные отклонения от нее е соответствуют остаточной поверхности. Иначе говоря, члены аппроксимирующего уравнения приравниваются к членам уравнения разложения на составляющие
На рис. 13.5 представлена карта осадков теплого периода года на территории Республики Коми и результаты ее разложения на фоновую поверхность 1-го порядка и остаточную поверхность. Карта фоновой поверхности передает общее увеличение количества осадков в направлении на юго-восток, что может быть связано с трансформацией масс арктического воздуха по мере их продвижения в глубь материка. А карта остаточной поверхности показывает отклонения от этой закономерности, в частности резкое увеличение количества осадков на западных склонах Урала и в районе Тиманского кряжа.
Углубленное изучение структуры явлений нередко требует преобразования картографического изображения, т.е. трансформирования его с целью создания производных карт и получения по ним новой информации. Различают несколько видов преобразования.
Рис. 13.6. Схематизация. Преобразование карты современного рельефа в карту морфоизогипс: а современный рельеф; б восстановленный «первичный» рельеф; точечным пунктиром показано обобщение некоторых горизонталей.
Вычленение, т.е. выделение на карте интересующих исследователя компонентов сложной геосистемы и снятие прочих деталей. Выделенные элементы предстают в наглядной и удобной для данного исследования форме, например в виде системы спрямленных элементов рельефа и гидрографии, как на рис. 13.2.
Схематизация устранение второстепенных деталей и представление картографического изображения в упрощенном виде. Так, при схематизации гипсометрического изображения и снятии деталей эрозионного расчленения проявляется основная первично-тектоническая структура рельефа (рис. 13.6).
Детализация преобразование, противоположное схематизации, оно имеет целью сделать изображение более подробным. Например, на топографической карте можно детализировать изображение эрозионной сети, проведя по изгибам горизонталей тальвеги временных водотоков.
Континуализация замена дискретного картографического изображения непрерывным, что обычно связано с введением понятия «географическое поле». Например, карту тектонических трещин преобразуют в псевдоизолинейную карту поля трещинова-
246 Глава XIII. Исследования по картам
Изучение структуры 247


Рис. 13.7. Континуализация.
а преобразование карты трещин широтного простирания в карту поля трещиноватости (км/км2); б преобразование карты размещения тетеревиных птиц в карту их плотности; значками показано число птиц, а на изоли-нейной карте их плотность на 1 км2.
тости (рис. 13.7), карту расселения в карту плотности населения, карту размещения лесов в карту лесистости и т.п. Такие преобразования дают представление об абстрактном рельефе явления, на производных картах хорошо читаются максимумы и минимумы распределения, их удобно коррелировать с другими изо-линейными картами.
Дискретизация обратное преобразование, имеющее целью перевод непрерывного изображения в дискретную форму. Хорошим примером может служить интерполирование по сетке точек при создании цифровых моделей по картам с изолиниями или картограммам.
Средствами подобных преобразований часто служат графические операторы сетки равномерно или неравномерно расположенных точек, геометрических ячеек, в каждой из которых выпол-

Рис. 13.8. Операторы (сетки и палетки), применяемые для преобразования картографического изображения.
а регулярные неперекрывающиеся операторы: 1 квадратная сетка; 2 гексагональная сетка; 3 радиально-концентрическая палетка; б регулярные перекрывающиеся (скользящие) операторы: 4 скользящие кружки; 5 перекрывающиеся шестиугольники; в нерегулярные операторы: 6 случайно выбранные квадраты; 7 избирательно взятые кружки.
няют пересчет исходных данных и получают производные показатели. Если ячейки (квадраты, кружки и др.) перекрываются по площади, то их называют скользящими операторами. Примеры наиболее типичных операторов показаны на рис. 13.8.
Преобразования подразделяют на однократные и многократные. В свою очередь, многократные преобразования бывают параллельными и последовательными. При параллельных преобразованиях по исходной карте А получают сразу несколько производных карт Л > (В, С,..., Ы). Например, по топографической карте строят
248 Глава XIII. Исследования по картам
Изучение взаимосвязей 249

карты расчленения рельефа, уклонов, экспозиции склонов и др. В других случаях карту А последовательно преобразуют в карту В, ее, в свою очередь, в карту С и т.д.: А > В > С -> ... > N. Допустим, по карте рельефа сперва строят карту глубины расчленения, затем последовательно производные карты интенсивности смыва, эрозионной опасности, почвозащитных мероприятий и т.п. При изучении структуры сложных явлений часто применяют древовидные преобразования, сочетая параллельные и последовательные варианты.
13-3- Изучение взаимосвязей
Анализ и количественная оценка внутренних и внешних связей и взаимозависимостей между геосистемами, их подсистемами и отдельными компонентами одна из центральных задач в науках о Земле. В ее решении картографическому методу принадлежит коронная роль благодаря поистине неисчерпаемому разнообразию карт всевозможной тематики. По ним удобно оценивать изменчивость связей в пространстве, выделять основные и второстепенные зависимости, а также выполнять индикационные исследования, т.е. предсказывать размещение одних (индицируемых) явлений по другим (индикаторам).
Для изучения взаимосвязей используют широкий арсенал технических приемов. Самые простые среди них визуальный анализ и описание взаимосвязей. Из графических приемов эффективно совмещение контуров анализируемых явлений на общей основе графический оверлей, в результате чего выявляют совпадающие, частично совпадающие и совсем не совпадающие контуры. Они трактуются как отражение взаимосвязей различной силы.
Многие зависимости наглядно видны на комплексных профилях и разрезах, совмещенных розах-диаграммах (см. рис. 12.6 и 12.7), составленных по сериям карт, а также на блок-диаграммах и мета-хронных диаграммах.
Конечно, наилучшие возможности для изучения и количественной оценки взаимосвязей явлений предоставляют аппарат теории корреляции и информационный анализ: коэффициенты корреляции, показатели взаимного соответствия и др. (см. разд. 12.7).
Следует иметь в виду одну важную особенность картографического метода исследования.

Рис. 13.9. Сходство картографических изображений при отсутствии причинной связи между явлениями (Южная Армения).
а плотность сельского населения; 6 цветение картофеля.
При сравнении карт связь явлений всегда проявляется через соответствие картографических изображений.
Однако предположение о том, что чем больше степень совпадения контуров или сходство рисунка изолиний, тем сильнее зависимость между явлениями, не всегда справедливо. Случается, что пространственное соответствие можно наблюдать и между явлениями, не зависимыми или очень слабо зависимыми друг от друга. Например, на картах горных территорий часто бросается в глаза согласованность рисунка изолиний самых разных явлений, например распределения температур и осадков, созревания сельскохозяйственных культур, плотности населения и т.п. Формальный расчет коэффициента корреляции может привести к парадоксальным выводам, например на рис. 13.9 показано высокое соответствие между плотностью населения и датами зацветания картофеля. Разумеется, при высокой статистической корреляции причинно-следственная связь между этими явлениями отсутствует, изолинии на обеих картах лишь повторяют изогипсы рельефа. Этот пример показывает, насколько осторожно следует подходить к содержательной интерпретации соответствия картографических образов. Только географический анализ причинно-следственных отношений позволяет окончательно судить о реальных зависимостях между явлениями.
250
Глава XIII. Исследования по картам
Изучение динамики 251

Физико-географические -3 районы
Большой Кавказ
Малый Кавказ
Кура-Араксинская низменность
IV Ленкоранская область

Ч%1
>_1_^. Границы физико-географических
·>-
областей 'Ое-*" »1э- Изокорреляты
Рис. 13.10. Корреляционные карты, отражающие связь между густотой речной сети и средним годовым стоком (Азербайджан). а картограмма корреляций, составленная по физико-географическим районам; 6 карта изокоррелят (линий равных корреляций); заштрихованы области высоких положительных корреляций.
При исследовании геосистем важнейший момент прослеживание изменения взаимосвязей по территории, от места к месту, выявление зон, где связи сильны и где они ослабевают или совсем отсутствуют. Для этого создают специальные карты взаимосвязей, отражающие пространственное варьирование связей. В зависимости от способа построения получают разные типы таких карт:

· карты районирования по степени взаимного соответствия,
составляемые путем графического оверлея и оконтуривания районов полного и частичного соответствий;
картограммы взаимосвязей, где показатели корреляции рассчитаны по единицам территориального деления, обычно по административным районам;
карты изокоррелят, на которых проведены изолинии равных коэффициентов корреляции по данным, вычисленным в ячейках регулярной или нерегулярной сетки;
карты энтропии контуров, на которых взаимное соответствие явлений оценивается с помощью показателя энтропии для каждого отдельного контура, ареала, ландшафтного выдела, водосборного бассейна.
Чем подробнее и детальнее показано варьирование взаимосвязей от места к месту, тем интереснее карта для пространственного анализа. Например, представленная на рис. 13.10 карта изокоррелят значительно детальнее, чем картограмма, характеризует взаимное соответствие густоты речной сети и годового стока на территории Азербайджана. Видны территории, где связь высока (горные районы Большого и Малого Кавказа) и где она практически отсутствует (Кура-Араксинская низменность). При рассмотрении любой из этих двух карт становится ясно, насколько бесполезен с географической точки зрения расчет единого коэффициента корреляции для всей территории Азербайджана: в этом случае оказались бы смешаны высокие и низкие корреляции, а их пространственная дифференциация осталась нераскрытой.
13.4. Изучение динамики
Для изучения динамики явлений и процессов, т.е. их возникновения, развития, изменения во времени и перемещения в пространстве, используют разновременные карты, на которых одни и те же объекты изображены в разные моменты времени. К разновременным относятся карты, составленные и изданные в разные годы (например, старые и современные топографические), либо карты, составленные одновременно, но фиксирующие разные моменты времени (помесячные карты температур), а также карты-реконструкции (палеогеографические, историко-географичес-кие и т.п.).
252 Глава XIII. Исследования по картам
Изучение динамики 253

Сравнивая карты, на которых явления представлены в моменты времени ({, (2, ..., гд, можно выявить изменения, происшедшие за любой промежуток Д7, и картометрически оценить приращения расстояний, площадей, объемов (± Ау, ± Ар, ± Ду и т.д.). По разновременным картам устанавливают не только величины изменений, но и их направления, оцениваемые векторами, и среднюю скорость. Во многом цели анализа разновременных карт похожи на повторные инструментальные съемки местности. А всяким повторным наблюдениям присущи два допущения: во-первых, за величину перемещений принимается алгебраическая сумма всех перемещений за анализируемый промежуток времени, а во-вторых, скорость изменений принимается постоянной без резких ускорений или замедлений. Очень ценными документами для анализа естественной и антропогенной (техногенной) динамики геосистем служат старые топографические карты и планы. В России государственные топографические съемки были выполнены петровскими геодезистами в

1720 г., а в 1765 г. начались работы по генеральному межеванию «земель всей империи». Они охватили почти всю европейскую часть страны. Сегодня сравнение этих карт с современными топографическими картами позволяет получить точные сведения об изменении всех компонентов ландшафта, развитии сети дорог и населенных пунктов. Многие европейские государства также располагают старыми картами высокой точности, отражающими облик местности, начиная с эпохи Средневековья.
Рис. 13.11. Изменение извилистости русла р. Ай в Башкирии почти за сто лет, обнаруженное при сопоставлении старой одноверстной карты (1845) и современной топографической карты масштаба 1:50 000 (1943). Карты приведены к одному масштабу.
По разновременным картам изучают изменения разных типов:

· медленные изменения (например, тектонические движения, смещения береговых линий или русел рек), для выявления которых необходимы карты, разделенные большими промежутками времени (рис. 13.11);


быстрые изменения (смена синоптической обстановки, экологической ситуации и т.п.), анализ которых можно проводить только по сериям карт, разделенным малыми временными интервалами;
периодические и циклические изменения (сезонные, фенологические явления и др.) в этом случае привлекают разновременные карты, отражающие характерные фазы развития явления или процесса;
эпизодические и катастрофические изменения или замещения (землетрясения, сход лавин, появление гарей на месте лесов) для их изучения необходимы карты, фиксирующие моменты до и после наступления явления.
Рис. 13.12. Прирост дельты р.Дунай по данным топографических съемок, выполненных в разные годы.
Результаты сравнения чаще всего представляют путем простого совмещения контуров явлений на разные даты. Так, например, получена карта прироста дельты Дуная за 130 лет (рис. 13.12). По ней удобно выполнять картометрические определения, подсчитывать величину и среднюю скорость прироста дельты и др.
Другой способ отображения динамики составление карт разности состояний явления на разные даты.
Так можно показать, например, прирост населения по районам или изменение урожайности сельскохозяйственных культур на посевных площадях.
Один из самых наглядных способов представления результатов анализа разновременных источников составление карт ареалов изменения явлений. Это достигается путем графического овер-
254 Глава XIII. Исследования по картам
Картографические прогнозы 255


Фг,'
-1




2 |в.>,
И




з1^

·-л

4|Р-
'1




№-
.1.1




б|а 1г
4



К°1
Г-...! КМ И" /!ЬЛП







"\^
Лес
Поросль
Посадки
Карьеры
Дороги и линии электропередачи

Лес
IV10!
КА*3
ьм\
ИИ
I 1"5 I

Лес
|:-.:*-.ЬЧ

ьш
ШМ













Поросли


шш



Поросль заболоченная



ШЯ


Болото моховое


№Я
ПСИ


Болото с карли-


№Ъ
ггеал












Рис. 1.3.1.3. доставление к.ар1ы илмененим ландшацнов на основе сопоставления разновременных карт.
а природный ландшафт; б антропогенно измененный ландшафт; в антропогенная трансформация ландшафта за 25 лет; г табличная легенда, где цифрами обозначены номера контуров и их трансформация.
лея, т.е. совмещения двух карт (прошлого и современного состояния) на общей основе. На рис. 13.13 показаны две разновременные карты: на одной отражен природный ландшафт, а на другой тот же ландшафт через 25 лет, подвергшийся значительному антропогенному воздействию. Легенда карты дана в матричной форме, она характеризует смену состояния каждого ландшафта или его сохранность. Такая карта удобна для количественной оценки трансформации ландшафтов и степени хозяйственного освоения территории.
13-5. Картографические прогнозы
Сравнение карт разной тематики и разновременных позволяет перейти к прогнозам на основе выявленных взаимосвязей и тенденций развития явлений.
В истории картографии известны замечательные случаи, когда картографические прогнозы приводили к открытиям новых земель. Так, офицер российского флота Н. Г. Шиллинг, анализируя по картам движение арктических льдов, в 1865 г. высказал предположение о существовании неизвестного архипелага, который вскоре был открыт австрийцами и получил название Земля Франца-Иосифа. А в 1924 г. полярный исследователь и океанограф В. Ю. Визе также на основе картографического анализа предсказал существование острова, который через шесть лет был нанесен на карту экспедицией на ледоколе «Седов» и назван именем Визе. Впоследствии океанолог Вс. Березкин, составив карту динамических течений в Карском море, предсказал открытие островов Уединения и Ушакова. Все эти удивительные прогнозы были сделаны по картам, в тиши рабочих кабинетов, что называется «на кончике пера».
В науках о Земле и обществе прогноз понимается по-разному. Географы и экологи обычно трактуют его как предвидение будущих ситуаций, геологи как предсказание неизвестных структур и месторождений полезных ископаемых, экономисты и социологи как выявление тенденций развития. Картографический метод сближает эти подходы. Прогноз по картам рассматривается как изучение явлений и процессов, недоступных современному непосредственному исследованию. Это означает, что прогнозирование не ограничивается гипотезами о развитии явлений или процессов в будущем. Можно прогнозировать и современные, но еще неизвестные явления, например неизвестные полезные ископаемые. Су-
256
Глава XIII. Исследования по картам
О надежности исследований по картам 257

щественно лишь то, что предсказываемое явление недоступно прямому изучению в настоящее время.
В основе прогноза лежат картографические экстраполяции,
понимаемые в широком смысле как распространение закономерностей, полученных в ходе картографического анализа какого-либо явления, на неизученную часть этого явления, на другую территорию и (или) на будущее время. Картографические экстраполяции, как и любые другие (математические, логические), не универсальны. Их достоинство в том, что они хорошо приспособлены для прогнозирования и пространственных, и временных закономерностей. В практике прогнозирования по картам широко применяют также известные в географии методы аналогий, индикации, экспертные оценки, расчет статистических регрессий и др. Существуют три вида прогноза по картам:
прогноз во времени, основанный на экстраполяции динамических тенденций, выявленных по разновременным картам;
прогноз в пространстве, опирающийся на взаимосвязи и аналогии, установленные по картам разной тематики;
пространственно-временной прогноз, сочетающий оба названных выше вида прогноза и позволяющий предсказать тенденции развития и эволюции явления в прогнозируемом пространстве.
При картографической экстраполяции особое значение приобретают карты фоновых поверхностей (см. разд. 13.2). С их помощью можно предсказать главные, определяющие, фоновые черты явления, не вдаваясь в детали, частности и возможные случайные отклонения. Карты фоновых поверхностей в равной мере пригодны для прогноза во времени и пространстве. Так, имея серию фоновых поверхностей ФП-А, ФП-В, ..., ФП-1Ч, можно с помощью регрессионных моделей экстраполировать значение ФП-И+О, где N+(2 прогнозируемая поверхность (если дается прогноз в пространстве) или прогнозируемое состояние (если речь идет о прогнозе во времени). Кроме того, модели фоновых поверхностей применимы и для интерполяции. По серии карт ФП-А, ФП-В, ..., ФП^ можно рассчитать поверхность ФП-К, где значение К находится в интервале А < К < N.
Географические прогнозы во времени классифицируют по упреждению или заблаговременности. Различают прогнозы долгосрочные (несколько десятилетий), среднесрочные (1015 лет), краткосрочные (трипять лет) и сверхкраткосрочные (менее года). Это
деление, однако, достаточно условно. Многое зависит от природы
самого явления (см. разд. 8.6).
Достоверность прогнозных карт зависит от заблаговременности
и дальности экстраполяции, характера самого явления, его стабильности или подвижности, цикличности, от достоверности и полноты исходных карт, а также от устойчивости выявленных- тенденций, тесноты взаимосвязей, что во многом определяется самой методикой прогнозирования. В зависимости от степени достоверности различают карты предварительного, вероятного и весьма вероятного прогноза, а также карты перспективного расчета (см. разд. 8.5).
13-6. О надежности исследований по картам
Надежность картографического метода это его способность обеспечивать верное решение поставленной задачи. Иными словами, чем ближе к истине полученный результат, тем надежнее исследование. Оценка надежности довольно сложная и часто неопределенная задача, поскольку погрешность результата зависит от многих причин, из которых одни выявляют, пользуясь методами теории ошибок, картометрии и математической статистики, а другие не имеют точных оценок, и судить о них можно лишь с учетом навыка, опыта, научной зрелости исследователя и других субъективных факторов.
Многообразие научных и практических задач, решаемых с помощью картографического метода исследования, всякий раз требует особого подхода к оценке надежности, поэтому универсальные критерии вряд ли применимы. Тем не менее можно указать причины и основные источники ошибок:
концептуальные неточность, неполнота и другие недостатки исходных концепций, неверная интерпретация результатов;
коммуникационные ошибки исполнителей, непонимание или неправильное восприятие мыслей, идей, нечеткость формулировок задания, выводов;
географические неопределенность или условность пространственных границ и временных пределов самих объектов, изучаемых по картам, приближенные представления о тенденциях их изменения во времени и пространстве и т.п.;
картографические неточность карт, по которым ведутся исследования, их неполнота, устарелость;
17-4886
258 Глава XIII. Исследования по картам

· технические погрешности измерений, несовершенство инструментов и оборудования, алгоритмов и программ, незащищенность баз данных.
Многие неточности и ошибки неизбежны, но исследователь всегда должен пытаться учесть их. Важно помнить, что ошибки и неточности появляются на всех этапах исследования при постановке задач, подготовительных работах, в процессе проведения самого исследования и на заключительном этапе интерпретации результатов.
По точности получаемых результатов все исследования по картам делят на три группы.
Точные исследования, при которых измерения и вычисления выполняют с максимально возможной точностью. При этом стараются тщательно учесть и исключить все ошибки, проводят неоднократные контрольные измерения и независимые вычисления. Например, при точных исследованиях погрешности измерения длин и площадей по картам не должны превышать 1%, а углов Г.
Исследования средней точности, когда по условиям работы принимается, что погрешность результата не должна превышать определенного допустимого предела. Тогда погрешности, меньшие заданной точности, вообще не учитываются, что снижает трудоемкость и сокращает сроки работ. Заметим, что избыточная точность, не оправданная практическими целями исследования, это серьезный методический просчет. Погрешности определения длин и площадей при измерениях средней точности доходят до 35%, а углов до 3°. В географических исследованиях, как показывает опыт, такой уровень точности оказывается вполне приемлемым.
Приближенные исследования, выполняемые с невысокой точностью, обычно нужны для предварительных оценок и прикидок. Их проводят без использования точных инструментов, часто визуальным путем. Ошибки измерения длин и площадей при этом составляют 610%, а углов до 8°. Приближенные определения позволяют правильно спланировать дальнейшие, более точные исследования.
Глава XIV
Картография и геоинформатика
14.1. Географические информационные системы
В конце XX в. благодаря активной автоматизации и компьютеризации картография стала держательницей и распорядительницей огромных массивов информации о важнейших аспектах существования, взаимодействия и функционирования природы и общества. Информатизация проникла во все сферы науки и практики от школьного образования до высокой государственной политики.
В науках о Земле на базе информационных технологий созданы географические информационные системы (ГИС) особые аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Одна из основных функций ГИС создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений. Первые ГИС были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов в середине 1960-х годах, а сейчас в промышленно развитых странах существуют тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, экологии, управлении и охране природных ресурсов, кадастре, науке, образовании и т.д. Они интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования и экологического мониторинга, статистику и переписи, гидрометеорологические наблюдения, экспедиционные материалы, результаты бурения и др.
В создании ГИС участвуют многие международные организации (ООН, ЮНЕСКО, Программа по окружающей среде и др.), правительственные учреждения, министерства и ведомства, картографические, геологические и земельные службы, частные фирмы, научно-исследовательские институты и университеты. На разработку ГИС затрачивают значительные финансовые средства, в
17*
260 Глава XIV. Картография и геоинформатика
Подсистемы ГИС
261

деле участвуют целые отрасли промышленности, создается разветвленная геоинформационная инфраструктура. Во многих странах образованы национальные и региональные органы, в задачи которых входит развитие ГИС и автоматизированного картографирования, а также определение государственной политики в области геоинформатики.
В государственных программах России много внимания уделяется развитию геоинформационных технологий для картографирования, а также созданию ГИС разного ранга и назначения для целей управления. В крупнейших городах России Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске, Иркутске и Хабаровске созданы центры геоинформации. К ним привязывают местные ТИС и центры сбора аэрокосмических данных. В единую ГИС-инфраструктуру России постепенно включают базы и банки данных научных институтов и университетов.
Принято различать следующие территориальные уровни ГИС и соответствующие им масштабы (табл. 14.1).
14.2. Подсистемы ГИС
К обязательным признакам ГИС относятся:
географическая (пространственная) привязка данных;
генерирование новой информации на основе синтеза имеющихся данных;
отражение пространственно-временных связей объектов;
обеспечение принятия решений;
возможность оперативного обновления баз данных за счет вновь поступающей информации.
Структуру ГИС обычно представляют как набор информационных слоев (рис. 14.1). К примеру, базовый слой содержит данные о рельефе, затем следуют слои гидрографии, дорожной сети, населенных пунктов, почв, растительного покрова, распростране-

Таблица 14.1 Территориальные уровни ГИС

Вид ГИС
Охват территории
Масштабы

Глобальные
5 х108км2
1
1 000 000-1:100 000 000

Национальные
104-107 км2
1
1 000 0001:10 000 000

Региональные
103-105 км2
1
100 000-1:2 500 000

Муниципальные
103 км2
1
1 000-1:50 000

Локальные (заповедники, национальные парки и др.)
102-103 км2
1
1000-1:100 000

ГИС подразделяют и по проблемной ориентации (тематике). Созданы специализированные земельные информационные системы (ЗИС), кадастровые (КИС), экологические (ЭГИС), учебные, морские и многие иные системы. Одни из наиболее распространенных в географии ГИС ресурсного типа. Они создаются на основе обширных и разнообразных по тематике информационных массивов и предназначены для инвентаризации, оценки, охраны и рационального использования ресурсов, прогноза результатов их эксплуатации.

Рис. 14.1. Принцип расположения информационных слоев в географической информационной системе.

Глава XIV. Картография и геоинформатика
262

Рис. 14.2. Экран «Тематические карты» ГИС-Черное море.
ния загрязняющих веществ и т.д. Условно эти слои можно рассматривать в виде «этажерки», на каждой полочке которой хранится карта или цифровая информация по определенной теме.
В процессе решения поставленных задач слои анализируют по отдельности или совместно в разных комбинациях, выполняют их взаимное наложение (оверлей) и районирование, рассчитывают корреляции и т.п. Скажем, по данным о рельефе можно построить производный слой углов наклона местности, по данным о дорожной сети и населенных пунктах рассчитать степень обеспеченности территории дорожной сетью и сформировать новый слой.
На рис. 14.2 представлен экран, показывающий в качестве примера тематику разделов ГИСЧерное море международной системы, созданной для принятия решений по охране ресурсов Черноморского бассейна. На экране видны кнопки («иконки»), при нажатии которых открываются соответствующие наборы тематических карт: география, геология, химическая океанография и загрязнение вод, метеорология, физическая океанография, биология, рыбные ресурсы. Нажатие любой кнопки на экране вызывает соответствующий тематический раздел. Затем с помощью меню в этом разделе выбирают нужные карты и анализируют их порознь или совместно, сопоставляют друг с другом, вычисляют количественные параметры в любой точке акватории. Можно получать данные и для какого-либо одного заданного пункта по всем слоям сразу. Кроме того, есть возможность строить производные слои, например вычислять температурные градиенты или составлять корреляционные карты. На рис. 14.3 проиллюстрирован расчет сколь-

Рис. 14.3. Картографирование пространственных корреляций с помощью ГИС.
а и б исходные карты солености и температуры поверхностных вод Черного моря; в карта изокоррелят.
зящего показателя связи по двум картам Черного моря: солености и температуры поверхностного слоя для одного и того же срока (март). В результате построена карта изокоррелят (принцип ее составления рассмотрен в разд. 13.3). На карте видны поля положительных корреляций в западной и северо-западной частях акватории и значительные отрицательные корреляции в восточной части. При создании ГИС главное внимание всегда уделяют выбору географической основы и базовой карты, которая служит каркасом для последующей привязки, совмещения и координирования всех данных, поступающих в ГИС, для взаимного согласования информационных слоев и последующего анализа с применением оверлея. В зависимости от тематики и проблемной ориентации ГИС в качестве базовых могут быть избраны:
карты административно-территориального деления;
топографические и общегеографические карты;
кадастровые карты и планы;
264
Глава XIV. Картография и геоинформатика
Подсистемы ГИС
265

фотокарты и фотопортреты местности;
ландшафтные карты;
карты природного районирования и схемы природных контуров;
карты использования земель.
Возможны и комбинации указанных основ, например ландшафтных карт с топографическими или фотокарт с картами использования земель и т.п. В каждом конкретном случае выбор и дополнительная подготовка базовой карты (например, ее разгрузка или нанесение дополнительной информации) составляют центральную задачу этапа географо-картографического обоснования ГИС.
Сердцевину всякой ГИС составляет автоматизированная картографическая система (АКС) комплекс приборов и программных средств, обеспечивающих создание и использование карт. АКС состоит из ряда подсистем, важнейшими из которых являются подсистемы ввода, обработки и вывода информации (рис. 14.4).
Подсистема ввода информации это устройства для преобразования пространственной информации в цифровую форму и ввода ее в память компьютера или в базу данных. Для цифрования применяют цифрователи (дигитайзеры) и сканеры. С помощью цифрователей на исходной карте прослеживают и обводят контуры и другие обозначения, а в память компьютера при этом поступают текущие координаты этих контуров и линий в цифровой форме. Сам процесс прослеживания оператор выполняет вручную, с чем связаны большая трудоемкость работ и возникновение погрешностей при обводе линий. Сканеры же осуществляют автоматическое
БАЗЫ ДАННЫХ
Цифрование карт
Тексты
СУБД
ОБРАБОТКА
БЛОК ВЫВОДА
БЛОК ВВОДА
БЛОК ОБРАБОТКИ
Карты
снимков
Снимки
БЛОК ИЗДАНИЯ
Таблицы
| Статистика
Рис. 14.4. Структура ГИС.
считывание информации последовательно по всему полю карты, строка за строкой. Сама карта размещается на планшете или на барабане. Сканирование выполняется быстро и точно, но приходится дополнительно разделять (распознавать) оцифрованные элементы: реки, дороги, другие контуры и т.п. Качественные и количественные характеристики цифруемых объектов, а также статистические данные вводят с клавиатуры компьютера. Вся цифровая информация поступает в базы данных.
Базы данных упорядоченные массивы данных по какой-либо теме (темам), представленные в цифровой форме, например базы данных о рельефе, населенных пунктах, базы геологической или экологической информации. Формирование баз данных, доступ и работу с ними обеспечивает система управления базами данных (СУБД), которая позволяет быстро находить требуемую информацию и проводить ее дальнейшую обработку. Если базы данных размещены на нескольких компьютерах (например, в разных учреждениях или даже в разных городах и странах), то их называют распределенными базами данных. Это удобно, так как каждая организация формирует свой массив, следит за ним и поддерживает на уровне современности. Совокупности баз данных и средств управления ими образуют банки данных. Распределенные базы и банки данных соединяют компьютерными сетями, и доступ к ним (запросы, поиск, чтение, обновление) осуществляется под единым управлением.
Подсистема обработки информации состоит из самого компьютера, системы управления и программного обеспечения. Созданы сотни разнообразных специализированных программ (пакетов программ), которые позволяют выбирать нужную проекцию, приемы генерализации и способы изображения, строить карты, совмещать их друг с другом, визуализировать и выводить на печать. Программные комплексы способны выполнять и более сложные работы: проводить анализ территории, дешифрировать снимки и классифицировать картографируемые объекты, моделировать процессы, сопоставлять, оценивать альтернативные варианты и выбирать оптимальный путь решения. А современные «интеллектуальные» программы моделируют даже некоторые процессы человеческого мышления.
Большая часть подсистем обработки информации работают в диалоговом (интерактивном) режиме, в ходе которого идет непосредственный двусторонний обмен информацией между картографом и компьютером.
266
Глава XIV. Картография и геоинформатика
Геоинформатика наука,технология,производство 267

Подсистема вывода (выдачи) информации комплекс устройств для визуализации обработанной информации в картографической форме. Это экраны (дисплеи), печатающие устройства (принтеры) различной конструкции, чертежные автоматы (плоттеры)
и др. С их помощью быстро выводят результаты картографирования и варианты решений в той форме, которая удобна пользователю. Это могут быть не только карты, но и тексты, графики, трехмерные модели, таблицы, однако если речь идет о пространственной информации, то чаще всего она дается в картографической форме, наиболее привычной и легко обозримой.
Все подсистемы, входящие в автоматические картографические системы, входят также и в ГИС. В состав картографической ГИС производственного назначения включают еще и подсистему издания карт, которая позволяет изготовлять печатные формы и печатать тиражи карт. Если тираж небольшой, что обычно при выполнении научных исследований, то используют настольные картографические издательские системы.
ГИС, ориентированные на работу с аэрокосмической информацией, включают специализированную подсистему обработки изображений. В этом случае программное обеспечение позволяет выполнять различные операции со снимками: проводить их коррекцию, преобразование, улучшение, автоматическое распознавание и дешифрирование, классификацию и др.
Особую подсистему в высокоразвитых ГИС может составлять база знаний, т.е. совокупность формализованных знаний, логических правил и программных средств для решения задач определенного типа (например, для проведения границ или районирования территории). Базы знаний помогают диагностировать состояние геосистем, предлагать варианты решения проблемных ситуаций, давать прогноз развития. Можно считать, что в базах знаний реализуются некоторые принципы функционирования искусственного интеллекта.
14.3. Геоинформатика наука, технология, производство
В главе I уже было сказано, что геоинформатика существует в трех ипостасях как наука, техника и производство, и это достаточно типичная ситуация в условиях научно-технического прогресса, сближающего науку и производство. Это триединство яв-
ляется одним из факторов, сближающим картографию и геоинформатику.
Геоинформатика как научная дисциплина изучает природные и социально-экономические геосистемы посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и баз знаний. Вместе с картографией и другими науками о Земле геоинформатика исследует процессы и явления, происходящие в геосистемах, но пользуется для этого своими средствами и методами. Главными из них являются компьютерное моделирование и геоинформационное картографирование.
Основные цели геоинформатики как науки это управление геосистемами в широком понимании, включая их инвентаризацию, оценку, прогнозирование, оптимизацию и т.п. Для картографии особенно важны заложенный в геоинформатике комплексный подход к изучаемым явлениям и ее проблемная ориентация. В структуре геоинформатики различают такие разделы, как теория геосистемного моделирования, методы пространственного анализа и прикладная геоинформатика.
Но с другой стороны, геоинформатика это технология сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированных данных. ГИС-технологии обеспечивают анализ геоинформации и принятие решений. Наконец, геоинформатика как производство (геоинформационная индустрия) это изготовление аппаратуры, создание коммерческих программных продуктов и ГИС-оболочек, баз данных, систем управления, компьютерных систем. К этой сфере примыкают формирование ГИС-инфраструктуры и организация маркетинга.
Картография и геоинформатика взаимодействуют по многим направлениям. Они объединены организационно, поскольку государственные картографические службы и частные фирмы занимаются одновременно и геоинформационной деятельностью. Сформировалось особое направление высшего геоинформационно-картографического образования.
Единство двух отраслей науки и техники определяется следующими факторами:

· общегеографические и тематические карты главный источник пространственной информации о природе, хозяйстве, социальной сфере, экологической обстановке;
268 Глава XIV. Картография и геоинформатика
Геоинформационное картографирование 269

системы координат и разграфка, принятые в картографии, служат основой для географической локализации всех данных в ГИС;
карты основное средство интерпретации и организации данных дистанционного зондирования и любой другой информации, поступающей, обрабатываемой и хранимой в ГИС;
геоинформационные технологии, используемые для изучения пространственно-временной структуры, связей и динамики геосистем, в основном опираются на методы картографического анализа и математико-картографического моделирования;
картографические изображения самая целесообразная форма представления геоинформации потребителям, а составление карт одна из основных функций ГИС.
Существуют разные точки зрения на взаимоотношения картографии, геоинформатики и тесно сопряженного с ними дистанционного зондирования. Они отражены в четырех моделях, приведенных на рис. 14.5.
а
ОДЗДГИС^!^)

Рис. 14.5. Модели соотношения картографии (К), дистанционного зондирования (ДЗ) и геоинформационных систем (ГИС). а линейная модель; б доминирование картографии; в доминирование геоинформационных систем; г модель тройного взаимодействия.
Линейная модель основана на представлении о том, что началом всего является дистанционное зондирование, на него опираются геоинформатика и ГИС, и далее происходит выход на картографию.
Другая схема называется моделью доминирования картографии. Согласно ей дистанционное зондирование и ГИС предстают как подсистемы, входящие в систему картографии.
Модель доминирования ГИС, напротив, представляет картографию и дистанционное зондирование как подсистемы, входящие в геоинформатику и ГИС.
Наиболее реалистичной признается модель тройного взаимодействия, в которой ни одна из сфер не является доминирующей. Они перекрываются и тесно взаимодействуют между собой в процессе получения, обработки и анализа пространственной информации.
14.4. Геоинформационное картографирование
Геоинформационное картографирование это автоматизированное создание и использование карт на основе ГИС и баз картографических данных и знаний. Суть геоинформационного картографирования составляет информационно-картографическое моделирование геосистем.
Геоинформационное картографирование может быть отраслевым и комплексным, аналитическим и синтетическим. В соответствии с принятыми классификациями выделяют виды и типы картографирования (например, социально-экономическое, экологическое или инвентаризационное, оценочное геоинформационное картографирование и т.п.).
Данное направление сформировалось не вдруг и не на пустом месте. Оно интегрировало ряд отраслей картографии, подняв их на более высокий технологический уровень. Его истоки прослеживаются в комплексном, потом в синтетическом и оценочно-прогнозном картографировании. Следующим шагом стало развитие системного картографирования, при котором внимание сосредоточивается на целостном отображении геосистем и их элементов (подгеосистем), иерархии, взаимосвязей, динамики, функционирования. Это потребовало основательной опоры на математические методы и автоматизированные технологии, а отсюда был уже один шаг до создания автоматических картографических систем и
270
Глава XIV. Картография и геоинформатика
Оперативное картографирование 271

ГИС. Иначе говоря, геоинформационное картографирование возникло и развивается как прямое продолжение комплексного, синтетического и далее системного картографирования в новой геоинформационной среде.
Среди характерных черт этого вида картофафирования наиболее важны следующие:
высокая степень автоматизации, опора на базы цифровых картографических данных и базы геофафических (геологических, экологических и др.) знаний;
системный подход к отображению и анализу геосистем;
интерактивность картофафирования, тесное сочетание методов создания и использования карт;
оперативность, приближающаяся к реальному времени, в том числе с широким использованием данных дистанционного зондирования;
многовариантность, допускающая разностороннюю оценку ситуаций и спектр альтернативных решений;
многосредность (мультимедийность), позволяющая сочетать иконические, текстовые, звуковые отображения;
применение компьютерного дизайна и новых фафических изобразительных средств;
создание изображений новых видов и типов (элекфонные карты, 3-мерные компьютерные модели и анимации и др.);
преимущественно проблемно-практическая ориентация картографирования, нацеленная на обеспечение принятия решений.
Геоинформационное картографирование программно-управляемое картографирование. Оно аккумулирует достижения дистанционного зондирования, космического картографирования, картографического метода исследования и математико-картог-рафического моделирования. В своем развитии геоинформационное картографирование использует опыт комплексных географических исследований и системного тематического картофафирования. Благодаря этому в конце XX в. геоинформационное картофафирование стало одним из магистральных направлений развития картофафической науки и производства.
14.5. Оперативное картографирование
Оперативное картографирование одна из ветвей геоинформационного картографирования, суть его составляют создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабах времени с целью быстрого (своевременного) информирования пользователей и воздействия на ход процесса.
Реальный масштаб времени характеризует скорость создания использования карт, т.е. темп, обеспечивающий немедленную обработку поступающей информации, ее картографическую визуализацию для оценки, мониторинга и конфоля каких-либо процессов и явлений, изменяющихся в том же темпе.
В практических ситуациях оперативное изготовление картографических произведений и доставка их потребителям становятся важным и даже решающим условием выполнения задачи. Оперативные карты предназначены для решения широкого спектра проблем, и прежде всего для предупреждения (сигнализации) о неблагоприятных или опасных процессах, слежения за их развитием, составления рекомендаций и прогнозов, выбора вариантов контроля, стабилизации или изменения хода процесса в самых разных сферах от экологических ситуаций до политических событий.
Следует различать оперативные карты двух типов: одни рассчитаны на долговременное последующее использование и анализ (например, карты итогов голосования избирателей), а другие на кратковременное применение для незамедлительной оценки какой-либо ситуации (например, карты стадий созревания сельскохозяйственных посевов).
Исходными данными для оперативного картофафирования служат материалы аэрокосмической съемки, непосредственные наблюдения и замеры, статистические данные, результаты опросов, переписей, референдумов, кадастровая информация. А эффективность оперативного картофафирования определяется тремя факторами:
надежностью автоматической системы, скоростью ввода и обработки данных, удобством доступа к базам данных;
хорошей читаемостью самих оперативных карт, простотой их внешнего оформления, что обеспечивает эффективное зрительное восприятие в условиях оперативного анализа ситуаций;
272
Глава XIV. Картография и геоинформатика
Картографические анимации 273


· оперативностью распространения карт и доставки их потребителям, в том числе с использованием для этого телекоммуникационных сетей.
Оперативное отображение состояния и изменения явлений теснейшим образом связано с автоматизированным изготовлением динамических карт. Они позволяют отразить не только структуру, но и существо явлений и процессов, происходящих в земной коре, атмосфере, гидросфере, биосфере и, что еще более важно, в зонах их контакта и взаимодействия. Динамическое картографирование, кроме того, является самым эффективным средством визуализации результатов мониторинга.
14.6. Картографические анимации
В традиционной картографии известны три способа отображения динамики явлений и процессов, их возникновения, развития, изменений во времени и перемещения в пространстве (см. разд. 4.14 и 8.4):
показ динамики на одной карте с помощью стрелок или лент движения, «нарастающих» знаков и диаграмм, расширяющихся ареалов, изолиний скоростей изменения явлений и т.п.;
показ динамики с помощью серий разновременных карт, снимков, фотокарт, блок-диаграмм и др., фиксирующих состояния объектов в разные моменты (периоды) времени;
составление карт изменения состояний явления (см. разд. 13.4), когда показывается не сама динамика, а лишь результаты происшедших изменений (ареалы изменений).
Геоинформационное картографирование существенно расширяет возможности отображения динамики геосистем, вводя в практику картографические анимации (мультипликации) особые динамические последовательности карт-кадров, создающие при демонстрации эффект движения. Анимации прочно вошли в повседневную жизнь, они стали столь же привычными, как космические снимки и электронные карты. Хорошо известным примером могут служить телевизионные карты прогноза погоды, на которых видны перемещения фронтов, областей высокого и низкого давления, атмосферные осадки.
Разработано множество технологий и методик получения движущихся изображений. Созданы особые компьютерные программы, которые содержат модули, обеспечивающие самые разные варианты и комбинации картографических анимаций:

· перемещение всей карты по экрану;

· мультипликационные последовательности карт-кадров или 3-мерных изображений;
изменение скорости демонстрации, покадровый просмотр, возврат к избранному кадру, обратная последовательность;
перемещение отдельных элементов содержания (объектов, знаков) по карте;
изменение вида элементов содержания (объектов, знаков), их размеров, ориентации, мигание знаков и др.;
варьирование окраски (пульсация и дефилирование), изменение интенсивности, создание эффекта вибрации цвета;
изменение освещенности или фона, «подсвечивание» и «затенение» отдельных участков карты;
панорамирование, изменение проекции и перспективы (точки обзора, ракурса, наклона), вращение 3-мерных изображений;
масштабирование (зуммирование) изображения или его части, использование эффекта «наплыва» или удаления объекта;
создание эффекта движения над картой («облет» территории), в том числе с разной скоростью.
Анимации можно демонстрировать с нормальной (24 кадра в секунду), ускоренной или замедленной скоростью. Отсюда возникают совершенно новые для картографии проблемы временной генерализации, выбора изобразительных средств, изучения принципов восприятия читателями движущихся карт и т.п.
Динамические изображения добавляют традиционным статичным картам столь необходимый исследователям временной аспект. В связи с этим оправдано введение понятия масштаба времени (или временного масштаба). В определенном смысле можно говорить о медленно-, средне- и быстромасштабных изображениях, приняв следующие соотношения:
1:86 000 одна секунда демонстрации анимационной карты соответствует (округленно) одним суткам; 1:600 000 в одной секунде одна неделя; 1:2 500 000 в одной секунде один месяц; 1:31 500 000 в одной секунде один год.
18-4886
274 Глава XIV. Картография и геоинформатика
Виртуальное картографирование 275

14.7. Виртуальное картографирование
Дальнейшее развитие геоинформационных технологий привело к созданию изображений, сочетающих свойства карты, перспективного снимка, блок-диаграммы и компьютерной анимации. Такие изображения получили название виртуальных (от лат. \ШиаИз возможный, потенциальный). Этот термин имеет несколько смысловых оттенков: возможный, потенциальный, не существующий, но способный возникнуть при определенных условиях, временный или непродолжительно существующий, а главное не реальный, но такой же, как реальный, неотличимый от реального. В машинной графике визуализация виртуальной реальности предполагает, прежде всего, применение эффектов трехмерности и анимации. Именно они создают иллюзию присутствия в реальном пространстве й возможности интерактивного взаимодействия с ним.
В картографии виртуальные модели понимаются как изображения реальных или мысленных объектов, формируемые и существующие в программно-управляемой среде. Как любое картографическое изображение, они имеют проекцию, масштаб и обладают генерализованностью. Сама же виртуальная реальность это интерактивная технология, позволяющая воспроизводить реальные и (или) мысленные объекты, их связи и отношения в программно-управляемой среде.
Считается, что отказ от условных знаков, стремление придать виртуальным изображениям «натуральность», объемность, естественную окраску и освещение создает иллюзию реального существования объекта. Тем самым ускоряется процесс коммуникации, и повышается эффективность передачи пространственной информации.
Технологии создания виртуальных изображений моногообраз-ны. Обычно вначале по топографической карте, аэро- или космическому снимку создается цифровая модель, затем трехмерное изображение местности. Его окрашивают в цвета гипсометрической шкалы либо совмещают с фотоизображением ландшафта и далее используют как реальную модель.
Одна из наиболее распространенных виртуальных операций «облет» полученного изображения. Специальные программные модули обеспечивают управление полетом: движение по избранному направлению, повороты, развороты, изменение скорости,
показ перспективы. С помощью клавиатуры и джойстика (манипулятора в форме рукоятки с кнопками) можно вьщерживать полет на заданной высоте, с установленной скоростью, над точками с заранее избранными координатами. Кроме того, предусмотрены возможности выбора состояния неба (облачности), тумана, условий освещения местности, высоты Солнца, времени дня, эффектов дождя или снегопада и т.п. Модули редактирования позволяют дополнительно наносить новое тематическое содержание, менять текстуру местности, использовать цветные сетки и подложки, размещать надписи, выбирая размер и цвет шрифтов, добавлять тексты и даже звуки.
Крупномасштабные тематические виртуальные изображения дают довольно подробное представление о рельефе и ландшафте, геологическом строении, водных объектах, растительном покрове, городах, путях сообщения и т.п. Возможность интеграции разной тематической информации в единой модели одно из главных достоинств виртуального изображения. Пролетая и «зависая» над горами, можно детально рассмотреть террасированность их склонов, провести морфометрические измерения, определить характер эрозионных и оползневых процессов, а двигаясь над городскими территориями, оценить особенности застройки и распределения зеленых массивов, спроектировать размещение новых зданий и транспортных магистралей.
При виртуальном моделировании часто используют многоуровневую аппроксимацию. По одной и той же цифровой модели рельефа, ландшафта или растительного покрова выполняют несколько аппроксимаций с разными уровнями детальности. Это позволяет не ограничиваться увеличением или уменьшением масштаба, а переходить при необходимости на иной уровень детальности. Так возникает своеобразная мультиуровневая генерализация.
Наибольшее применение виртуальные изображения имеют при решении таких практических задач, как мониторинг районов природного риска, строительство зданий и автострад, прокладка трубопроводов, оценка загрязнения среды и распространения шумов от аэропортов и т.п. Возможно использование аналогичных технологий в научных и учебных целях, например для создания средне-и мелкомасштабных виртуальных изображений, в том числе глобусов. На глобусах изображают, скажем, природную зональность земного шара, ход климатических процессов, сезонные изменения растительного покрова и ландшафта, миграцию населения,
18*
276 Глава XIV. Картография и геоинформатика
движение транспортных потоков и т.д. Сюжеты виртуальных тематических карт столь же разнообразны, как и в традиционном картографировании.
14.8. Электронные атласы
Создание капитальных атласов растягивается, как известно, на долгие сроки, и главной проблемой становится их устаревание, нередко еще в процессе подготовки. Электронные атласы это удачная альтернатива бумажным. Они позволяют значительно сократить сроки составления, использовать в качестве носителей компакт-диски, применить анимации и мультимедийные средства. Такие атласы содержат карты высокого качества, имеют дружественный интерфейс и обычно снабжены хорошими справочно-подсковыми системами.
Существует несколько типов электронных атласов:
атласы только для визуального просмотра («перелистывания»), так называемые вьюерные атласы;
«интерактивные атласы*, в которых предусмотрены возможности изменять оформление, способы изображения и даже классификации картографируемых явлений, увеличивать и уменьшать (масштабировать) изображение, получать бумажные копии карт;
«аналитические атласы», позволяющие комбинировать и сопоставлять карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять оверлей, пространственные корреляции, по существу, это ГИС-атласы;
атласы, размещенные в компьютерных телекоммуникационных сетях (см. разд. 15.3), например Интернет-атласы. В их структуре кроме карт и интерактивных средств обязательно присутствуют еще и средства поиска дополнительной информации и карт в сети.
Карты комплексных электронных атласов содержат разные виды информационных слоев:
многофункциональные базовые слои, используемые для мно- $ гих карт; '
аналитические и синтетические слои по конкретной тематике;
оперативно обновляемые тематические слои. ,
Электронные атласы 277
Все они могут входить в содержание разных карт атласа, скажем, базовый слой «геологическое строение» можно использовать не только для собственно геологической карты; йо с той или иной генерализацией для карт полезных ископаемых, гидрогеологической, инженерно-геологической, геоэкологической- и-др. Комбинирование слоев существенно упрощает трудоемкие процессы составления и взаимного согласования карт.
В большинстве стран созданы национальные электронные атласы. Как правило они базируются на многотомных бумажных атласах, например атлас Швеции включает 17 томов, Нидерландов 20 томов, Финляндии 25 выпусков, Испании 40 выпусков. Однако электронные атласы не всегда повторяют свои бумажные прототипы именно в силу текущего обновления карт, появления новых сюжетов и даже частичного изменения структуры.
Проект создаваемого Национального атласа России предусматривает, что наряду с традиционным многотомным печатным изданием будут созданы еще две.версии: 1) электронная (упрощенная) на магнитных дискетах и компакт-дисках, которая разрабатывается одновременно с традиционной бумажной версией и впоследствии может быть дополнена другой видео- и аудиоинформацией, анимациями и текстом; 2) ГИС-версия, также расширяемая с помощью мультимедиа и включающая базы данных и универсальную программную оболочку.
Телекоммуникационные сети 279
Глава XV
Картография и телекоммуникация
15.1. Телекоммуникационные сети
В 90-е годы XX в. стремительно развивающийся научно-технический прогресс привел к появлению новых средств коммуникации глобальных компьютерных сетей, по которым с высокой скоростью движутся потоки цифровой информации, в том числе картографической.
Самая разветвленная и мощная планетарная компьютерная сеть Интернет (1п(егпе() в короткий срок стала эффективным средством безбумажной передачи информации. Начало ее разработки относится к 50-м годам XX в., когда США создали сеть АКРАЫЕТ прообраз Интернета для оповещения о возможной ядерной атаке. Вскоре эта сеть была поставлена на службу научному сообществу и коммерческим фирмам. А уже к началу 90-х годов Интернет превратился в «информационную супермагистраль», которая включала в себя около 5 тыс. сетей и свыше 700 тыс. компьютеров в 40 странах.
Развитию сети в решающей мере способствовала разработка протокола ТСР/1Р (Тгапзгшзаоп Соп1го1 РгсЛосо! 1п1егпе1 Рго1осо1) особой системы согласованных правил и способов обмена файлами в компьютерах. Все компьютеры, входящие в сеть, равноправны, что обеспечивает особую устойчивость системы и возможность практически неограниченного ее расширения.
В настоящее время сеть Интернет основной канал международного общения, универсальное средство передачи коммерческой, научной и учебной информации.
Важная особенность компьютерной сети Интернет состоит в том, что она является, с одной стороны, высокоскоростной и эффективной транспортной средой, а с другой совокупностью распределенных информационных ресурсов. С ее помо-
щью реализуются услуги электронной почты, доступ к удаленным базам данных, различным научным документам, в том числе к картам и снимкам, электронным каталогам и библиотекам.
Специалисты в области наук о Земле и обществе, картографы и геоинформатики, будь то отдельные исследователи или организации, имеют возможность, пользуясь Интернетом, реализовать «три желания»:
наладить оперативную передачу сообщений и изображений;
получить доступ к глобальным геоинформационным ресурсам;
ввести массивы собственных данных в международный оборот, заинтересовывая ими потенциальных партнеров и клиентов.
Общественный спрос на средства быстрого распространения географической информации, карт, данных дистанционного зондирования очень высок. Использование компьютеров в сетях телекоммуникации (появился особый термин сетевой компьютинг) называют иногда пятой информационной революцией, имея в виду, что первые четыре были связаны с изобретением печатного станка, телефона, радиосвязи и персональных компьютеров. Коммуникация перестала зависеть от расстояний, пространственная информация циркулирует в сетях практически в режиме реального времени. Это заметно изменило стиль управления, характер научной и производственной картографической деятельности.
Произошло органическое соединение ГИС, геоинформационного картографирования и сетей телекоммуникации, развитие одной технологии повлекло новые разработки и решения в другой. Сформировалось глобальное геоинформационное пространство, т.е. среда, в которой функционируют цифровая геоинформация и изображения разных видов и назначения.
Глобальная компьютерная сеть безостановочно расширяется. По некоторым оценкам, к концу второго тысячелетия число компыо-теров^ подключенных к Интернету, достигло 300 млн. Рост идет стихийно и неограниченно, и это создает трудности при ориентировании в сети, отыскании в ней необходимых сведений.
Кроме глобальной существуют и другие сети: региональные (например, геонаучные сети для стран Европы), локальные (сети Новосибирского академгородка, Московского университета), спе-
280
Глава XV. Картография и телекоммуникации
Карты и атласы в компьютерных сетях 281

циализированные, ведомственные, или корпоративные сети (земельные, учебные, академические и т.п.). Эти последние называют Интранет, и они как правило имеют выход в Интернет.
15-2. «Всемирная паутина»
Первые опыты использования компьютерных сетей быстро привели к выводу, что обилие обращающихся в них карт и других изображений это не только благо, но и большая проблема для пользователя. Информация захлестывает его, в ней трудно ориентироваться и найти то, что нужно, графические документы избыточны и не всегда упорядочены. Поэтому важнейшей проблемой сразу стала разработка способов организации информационных массивов и создание «навигаторов» программных средств, позволяющих ориентироваться и передвигаться в электронной сети по логически связанным путям в поисках требуемой информации.
«Всемирная паутина» точный перевод английского словосочетания У/огШ УЛа*е У/еЪ (У/У/У/, ЗУ/ или У/еЬ - (Веб)) название системы, обеспечивающей поиск и обмен информацией в компьютерных сетях. Она была создана в 1989 г. для упрощения компьютерного обмена научными сведениями и вскоре широко распространилась в Интернете. С 1993 г. Веб стала основным средством сетевого компьютинга, в том числе поиска и передачи изображений.
На самом деле Веб не только система, но и способ получения и доставки необходимой информации, протокол поиска и передачи данных. Она опирается на язык НТМЬ (НурегТех! Магкир Ьап§иа§е язык гипертекстовой разметки), который позволяет удобно кодировать текстовые файлы. Благодаря этому любой элемент одного документа можно связать с другими документами, что обеспечивает достаточно простое передвижение «навигацию» по системе логических связей в Интернете. Иными словами, с помощью Веб согласуют коды и адреса поставщиков и пользователей услугами электронных сетей. Благодаря этому НТМЬ используется не только в Интернете, но и в других сетях, и на компакт-дисках (СО-КОМ).
Кроме единого гипертекстового языка НТМЬ, Веб использует еще и единый протокол обмена гипертекстами НТТР (НурегТех*
ТгапзГег РгоШсо1) и общий интерфейс. Таким образом, Веб является общедоступной системой, пригодной для любых компьютерных систем и не зависящей от программного обеспечения.
Работа с Веб напоминает работу с энциклопедией, тексты снабжены системой перекрестных ссылок к тем или иным выделенным словам. Это позволяет отыскивать дополнительные сведения в другом месте; достаточно лишь нажать клавишу, чтобы перейти от выделенного слова к другому документу. Все это обеспечивает удобство и скорость поиска нужной информации. Язык НТМЬ быстро развивается, в него инкорпорируются другие языковые средства, появляются новые версии. Образ «всемирной паутины» оказался довольно удачным, карты словно вплетены в сеть линий связи, опутывающих земной шар.
153. Карты и атласы в компьютерных сетях
Все карты, атласы, аэро- и космические снимки, обращающиеся в Интернете, подразделяются на четыре большие группы:
статичные изображения карты, атласы, снимки, полученные путем цифрования и сканирования или поступившие в цифровом формате;
интерактивные изображения, составляемые и обновляемые по запросам пользователей;
картографические анимации, фильмы, мультимедийные продукты, виртуальные модели;
карты, атласы, снимки в ГИС.
«Публикация (размещение) карт и атласов в Интернете» оказалась более простым и дешевым делом, чем их полиграфическое издание. Она к тому же не требует дополнительных затрат на распространение продукции (перевозка, продажа и др.). В этом одна из причин превращения Интернета в важный канал картографической коммуникации, даже несмотря на то, что преобразование в цифровую форму и последующее воспроизведение карт несколько понижает их качество.
Число карт и атласов, существующих в Интернете, исчисляется сотнями тысяч. Одна только Международная служба погоды регулярно посылает в Интернет метеорологические фотокарты разных районов планеты, каждые 15 минут обновляя их по космичес-
282
Глава XV. Картография и телекоммуникации
Картографирование в Интернете 283

ким данным. Существует целая телекоммуникационная индустрия создания карт погоды. Ряд серверов содержат тематические карты населения, транспорта, климата, растительности, ландшафтов и др. Для вызова их на экран достаточно указать тематику карты и название региона, интересующего пользователя.
Наибольшим спросом в Интернете пользуются следующие группы карт:
обзорные справочные карты;
карты погоды, опасных атмосферных явлений (ураганов, циклонов), наводнений и т.п.;
карты состояния окружающей среды и природных катастроф;
карты транспорта, навигационные, условий проезда по дорогам;
карты туристские, отдыха, путешествий;
карты текущих политических событий, «горячих» точек планеты и др.;
учебные карты и атласы.
Особый интерес представляет публикация в электронных сетях национальных атласов. Это обеспечивает оперативное и, главное, эконбмичное обновление карт по мере поступления новой информации, например йт государственной статистической или земельной службы. Тем самым осуществляется постоянное «дежурство» по атласу или своеобразный мониторинг. По существу, формируются национальные атласные информационные системы, которые могут использовать учреждения и частные лица. Такие системы созданы во многих странах мира. Хорошим примером может служить Национальный Атлас Канады, размещенный в Интернете по адресу: пир://Лу\\^.аиаз. ^сса.
Приходится, однако, принимать во внимание, что растровые и векторные картографические изображения образуют огромные массивы цифровой информации, на их передачу затрачивается очень много времени. Приемные каналы среднего пользователя не всегда соответствуют огромности информационных ресурсов, содержащихся в Ийтернете. Для упрощения процесса обновления картографической информации создают так называемые гибридные атласы, когда фундаментальные базовые карты хранят в Интернете постоянно, а быстроменяющиеся изображения оперативно пересоставляют. Например, в атласе периодически актуализируются социально-экономические карты и метаданные, описывающие вновь поступившую информацию.
В Интернет попадают не только национальные атласы. На картографических серверах размещают справочные региональные, городские, туристские, учебные электронные атласы и др. Есть атласы, пользуясь которыми читатель может самостоятельно выбирать масштабы и способы картографического изображения, создавать по одним и тем же данным несколько вариантов карт. Число атласов разного типа и назначения, размещенных в Интернете, уже с трудом поддается учету.
15.4. Картографирование в Интернете
Картографирование в Интернете или, точнее, с помощью Интернета имеет три аспекта:
получение информации для составления карт;
сам процесс интерактивного картографирования;
презентация картографических произведений.
Следует иметь в виду и еще один важный момент. Коммуникация в компьютерных сетях обеспечивает налаживание тесных контактов между картографическими учреждениями, фирмами, отдельными лицами для обмена опытом. Появляется возможность быстро получать сведения о новейшей электронной продукции, программных средствах для картографирования и т.д. Составитель может «перекачать» эту информацию в свой компьютер и использовать в качестве источника. Картографыпользователи Интернета имеют возможность оперативно участвовать в обсуждении актуальных профессиональных проблем, регулярно отыскивать необходимые картографические сведения на справочных серверах и в базах метаданных.
Возможности интерактивного составления карт в Интернете весьма разнообразны. Один из самых доступных вариантов построение картограмм и картодиаграмм по статистическим данным (с этого начиналась вся автоматизированная картография). Это своеобразная «интерактивная композиция карт», которая не предполагает какой-либо сложной обработки исходной информации. Достаточно иметь базы цифровых статистических данных и картографическую основу с сеткой административных районов.
Более сложные тематические карты требуют обращения в Веб для целенаправленного поиска источников, подбора слоев, их последующего совмещения и комбинирования, управления разными базами данных, выполнения процедур генерализации и
284
Глава XV. Картография и телекоммуникации
Интернет-ГИС 285

классификации, выбора способов изображения и т.п., включая оформление страницы в Интернете.
Новые технологии позволяют разнообразить способы изображения, менять стили оформления карт, использовать эффекты машинной графики и компьютерного дизайна, применять анимации и средства мультимедиа. Настольные электронные издательские картографические системы высокого разрешения оперативно размножают составленные карты в требуемом количестве экземпляров.
Все эти процедуры и технологии обозначаются терминами Интернет-картографирование и Веб-картографирование. Правомерно говорить и об интерактивном Интернет-использовании карт, включая картометрирование, морфометрический и математико-статистический анализ, изучение структуры, взаимосвязей, способов районирования по комплексу показателей и что особенно эффективно в Интернете исследование динамики по наборам разновременных карт и снимков.
Один из способов Веб-картографирования это Создание виртуальных картографических произведений (см. разд. 14.7) на основе содержащихся в компьютерной сети карт и отдельных картографических слоев, снимков, анимаций, других изображений, статистических данных и т.п. Виртуальные карты и атласы можно анализировать в сети так же, как обычные, моделировать ситуации, проигрывать какие-либо задачи и принимать решения. Они имеют разный пространственный охват от обзорного глобального до регионального и локального.
Поиск в Интернете картографических источников осуществляют разными путями:
«графический» или, точнее, «картографический» путь, когда на экран выводится карта мира и пользователь последовательно указывает интересующий его континент, затем страну, регион, город и т.п.;
«тематический» вариант, при котором информационные ресурсы сгруппированы по видам и темам, так что можно, например, вызвать снимки, анимации либо исторические, туристские, дорожные карты;
«текстовой» путь, когда пользователь осуществляет быструю навигацию по интересующей его области с помощью текстового меню;
«поисковый» путь, т.е. поиск нужного изображения с помощью ключевых слов;

· «газетир», который предоставляет пользователю полные списки документов по каждому континенту или региону.
Предоставляя новые возможности для картографирования, компьютерные сети сами нуждаются в картографическом отображении.
Картографирование сетей телекоммуникации особое направление тематической картографии, которое охватывает разные аспекты размещения, оценки состояния и перспектив развития сетей.
Карты телекоммуникационных сетей показывают положение каналов и центров связи, сетевую инфраструктуру в целом, объемы информации, проходящей в единицу времени, степень и динамику загрузки по месяцам, неделям, дням и т.п. Особое направление картографирование взаимодействия сетей со средой, в которой они функционируют, показ региональных различий в плотности сетей, обеспечении коллективных и индивидуальных пользователей услугами телекоммуникации. Наконец, карты способствуют прогнозированию и планированию территориального развития сетей, оптимизации их функционирования.
15-5. Интернет-ГИС
Широкая экспансия Интернета значительно изменила ГИС-технологии. Здесь обнаружилась любопытная диалектика. Вначале развитие ГИС закономерно привело к сетевым технологиям. Они, как было показано выше (см. разд. 14.1), позволили интегрировать многие источники информации, обновлять их в оперативном режиме, а главное пользоваться распределенными базами данных. Но затем оказалось, что одиночные ГИС, создаваемые отдельными лицами (или коллективами исследователей), становятся малоэффективными, если они не интегрированы в компьютерные сети.
Во всяком случае по мере развития Интернет все более отчетливо приобретает черты глобальной ГИС. В самом деле, всемирная компьютерная сеть, подобно огромной ГИС, обеспечивает сбор и хранение данных, доступ к ним клиентов, передачу и обмен информацией, ее программную обработку и анализ, а в
286 Глава XV. Картография и телекоммуникации
Перспективы взаимодействия 287

итоге представление результатов (часто новых карт) широкому кругу пользователей.
Сочетание ГИС и Интернет-технологий позволяет исследователю отыскивать нужные ему карты и далее работать с ними в интерактивном режиме, как с обычными настольными ГИС. Такой процесс реализуют двумя способами: либо «обучают» Веб-сервер, на котором располагаются интерактивные карты, основным функциям ГИС, либо создают специализированное программное обеспечение, поддерживающее функции настольной ГИС. В этом случае Веб-сервер обеспечивает только коммуникацию.
Сходство геоинформационных и сетевых технологий привело к их соединению, созданию Интернет-ГИС и формированию интегральной сетевой геоинформационной среды.
Интернет-ГИС это геотелеинформационная система, использующая телекоммуникационные сети как средство передачи информации, доступа к удаленным базам данных и программным модулям для анализа, принятия решений и презентации результатов, включая карты.
Интернет-ГИС воспринимает и воспроизводит в расширенном виде все функции обычных ГИС, а к тому же обеспечивает доступ и обмен прикладными программами. Таким образом, исследователи получают возможность пользоваться программным обеспечением, которое необязательно инсталлировано в их персональных компьютерах. При этом Интернет-ГИС обеспечивает распределенность пространственных данных и средств анализа, которые могут быть размещены в разных точках сети, оперативное обновление информации и программного обеспечения.
Интернет-ГИС реализует две технологии картографирования. В одном варианте карты полностью создаются на удаленном сер вере по запросу пользователя и затем передаются ему, в другом к пользователю поступают лишь файлы исходных данных, и он самостоятельно выполняет их обработку и составление карт в ин терактивном режиме. Обе технологии предполагают достаточно вы сокую картографическую культуру пользователей в сочетании с хорошим знанием возможностей электронных сетей. !
Виды и варианты пользовательских Интернет-ГИС весьма разнообразны по назначению и функциям. Одни из них позволяют только находить, визуализировать и обрабатывать необходимую информацию, другие, кроме того, осуществляют оперативное слежение за ресурсами пространственными данными, а третьи',
наиболее развитые системы, обеспечивают еще и обмен данными с другими серверами.
Функционирование картографических Интернет-ГИС потребовало определенной перестройки системы хранения цифровой информации, большей ее концентрации, централизации фондов и совершенствования системы доступа для максимального количества пользователей. Ряд стран создают государственные библиотеки цифровых данных, располагающие миллионами единиц хранения аэро- и космических снимков. Такие библиотеки содержат доступные всем клиентам компьютерной сети описания (метаданные) различных фондов и коллекций цифровой геоинформации. Доступ к базам данных ограничен, он открыт только для зарегистрированных государственных ведомств и лиц, владеющих соответствующими паролями.
Многие страны предпринимают усилия для создания единых региональных инфраструктур пространственных данных. Так поступили западноевропейские государства, страны Азии и Тихого океана. Идеи формирования подобной инфраструктуры прорабатывают и картографо-геодезические службы стран СНГ, ощущающие необходимость сотрудничества в этой сфере.
15-6. Перспективы взаимодействия
Геоинформация составляет обширную часть информации, жизненно необходимой современному обществу. Экономика, культура, наука и образование, средства массовой информации, экологическая обстановка, внутренняя, внешняя политика и оборона, а в конечном счете роль страны в мировом сообществе во многом зависят от качества и доступности геоинформации. Поэтому разработка средств и методов передачи геоинформации является одним из приоритетных научных направлений.
Соединение картографии, ГИС-технологий и телекоммуникационных сетей закономерно ведет к формированию особого научного направления геотелекоммуникации как дисциплины, изучающей обращение геоинформации в компьютерных сетях. При этом взаимодействие происходит по двум главным направлениям:

· использование телекоммуникационных сетей (Интернета и др.) как средства распространения картографической информации;
288 Глава XV. Картография и телекоммуникации

· развитие телекоммуникационного картографирования как особого направления картографии, опирающегося на ГИС-и Интернет-технологии.
Развитие первого направления предполагает решение технических и организационных проблем, и прежде всего повышение пропускной способности и расширение каналов связи, совершенствование средств навигации в сетях и упрощение интерфейса. Для второго направления необходима разработка теории картографического моделирования в компьютерных сетях, средств и языка представления геоинформации, новых методов пространственно-временного анализа, способов визуализации. Таким образом, в первом случае внимание акцентируется на технических и технологических аспектах, а во втором на проблемах методологического характера.
Глава XVI
Геоизображения
16.1. Понятие и определение
Никогда прежде ученые и практики, работающие в области наук о Земле и обществе, не имели дела с таким обилием карт самого разного назначения и тематики, а кроме того, аэро- и космических снимков, трехмерных моделей, электронных карт, анимаций и иных экранных изображений. Прогресс геоинформационного картографирования, дистанционного зондирования и средств телекоммуникации привел к тому, что карты традиционного типа перестали быть единственным и безраздельным средством познания окружающего мира. Съемки в любых масштабах и диапазонах, с различным пространственным охватом ведутся на земле и под землей, на поверхности океанов и под водой, с воздуха и из космоса.
Все множество карт, снимков и других подобных моделей можно обозначить общим термином «геоизображения». Определение его таково: геоизображение любая пространственно-временная, масштабная, генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графической образной форме. В этой формулировке отмечены главные свойства, присущие всем геоизображениям (масштаб, ге-нерализованность, наличие графических образов), и указана их специфика это изображения Земли и планет*.
Геоизображения отображают недра Земли и ее поверхность, океаны и атмосферу, педосферу, социально-экономическую сферу и области их взаимодействия.
* Слово «гео» применительно к другим планетам вполне правомерно, поскольку планетологи давно согласились отказаться от терминов «селенология» и «селенография», «ареология» и «ареография» и т.п. и перешли к более удобным и понятным названиям: геология и география Луны, геология и география Марса, Венеры и др.
19-4886
290 Глава XVI. Геоизображения
Классификация геоизображений 291

16.2. Виды геоизображений
Геоизображения подразделяют на три класса:
плоские, или двухмерные карты, планы, анаморфозы, фотоснимки, фотопланы, телевизионные, сканерные, радиолокационные и другие дистанционные изображения;
объемные, или трехмерные анаглифы, рельефные и физиографические карты, стереоскопические, блоковые, голог-рафические модели;
динамические трех- и четырехмерные анимации, картографические и стереокартографические фильмы, киноатласы, виртуальные изображения и т.п.
Основные виды карт, аэро- и космические снимки, другие пространственные модели были рассмотрены выше (см. гл. I и X). Многие из них давно вошли в практику, другие появились сравнительно недавно, а некоторые находятся еще в стадии экспериментальной разработки, как, например, голографические геоизображения. Новые компьютерные технологии постоянно порождают новые и новые геоизображения, наилучшим образом удовлетворяющие требованиям усложняющихся научных исследований и практических приложений.
В пределах каждого вида есть десятки разновидностей: карты всевозможной тематики, снимки в разных диапазонах спектра, блок-диаграммы в любых проекциях и ракурсах. Но кроме того, существует еще множество комбинированных геоизображений, сочетающих в себе свойства разных моделей. Таковы, например, комбинации карт и снимков: фотокарты, ортофотокарты, космокар-ты. Обычно это полиграфические оттиски с аэро- или космических фотопланов, в которые впечатаны координатные сетки и рамка, картографические обозначения и надписи (см. разд. 1.7 и 11.5). Широко известны топографические и тематические фотокарты: космо-тектонйческие, космофотогеоботанические и т.д. Они удобны для проёктно-изыскательских работ, геологической разведки, сельскохозяйственного освоения земель и т.д. Применяют и упрощенные монтажи космических снимков с нанесенной на них координатной сеткой, так называемые «иконокарты», оперативно составляемые в крупных масштабах на малоизученные территории.
К комбинированным изображениям принадлежат и фототелевизионные снимки, в которых преимущества четких и малоиска-
женных фотографий сочетаются с оперативностью телевизионного способа их передачи на Землю. Есть много примеров сочетания и синтезирования телевизионных и сканерных, сканерных и радиолокационных изображений. К комбинированным трехмерным геоизображениям можно отнести дисплейные стереомодели и анаглифы. Взгляд на них через специальные очки создает полную иллюзию объемного изображения. Разработаны методы построения цифровых голограмм, в том числе и метахронных. Виртуальное изображение (см. разд. 14.7), совмещающее трехмерную модель рельефа, фотоизображение ландшафта и компьютерную анимацию, один из наиболее ярких примеров многомерного комбинированного геоизображения.
Такие сложные комбинированные модели, сочетающие в себе разные свойства, можно назвать гипергеоизображениями (или для краткости гиперизображениями).
В разных комбинациях они синтезируют геометрические, яр-костные, динамические, стереоскопические свойства. Кроме виртуальных моделей, к ним можно отнести и статичные «пейзажные карты» особые трехмерные изображения, в которых реалистическая наглядность художественных пейзажей соединяется с точностью блок-диаграмм, и цветокодированные космофотокарты, охватывающие всю планету или крупные ее регионы, и многие другие. Гиперизображения это почти всегда программно-управляемые модели, конструируя которые можно задавать те или иные свойства и изменять их по мере необходимости.
16.3- Классификация геоизображений
Для того чтобы ориентироваться во всем многообразии геоизображений, необходимы их упорядочение и группировка, позволяющие найти место для простых, производных и комбинированных вариантов. Кроме того, важно, чтобы система классификации оставляла возможность для пополнения и расширения ее по мере появления новых видов геоизображений, что происходит постоянно.
Классификация геоизображений должна не только группировать и содержать наиболее полный перечень их, но, главное, предсказывать возможность появления новых видов и типов геоизоб-
19*
292
Глава XVI. Геоизображения
Классификация геоизображений 293

ражений с теми или иными свойствами. В этом состоит важная программирующая роль всякой классификации и систематизации. Здесь во многом следует опереться на опыт картографических классификаций, поскольку именно они разработаны наиболее подробно (см. разд. 1.41.6 и гл. VIII).
Возможны разные подходы к классификации геоизображений, поскольку они обладают многими общими свойствами и одновременно существенными различиями. Прежде всего, геоизображения подразделяют по способу их получения:
съемки комплекс натурных инструментальных наблюдений и регистрации (наземных, подземных, водных, подводных, аэро- и космических) с целью получения первичных геоизображений;
лабораторное создание операции по обработке и преобразованию (коррекция, обобщение, монтирование и т.п.) первичных съемочных материалов для получения производных геоизображений;
конструирование выполнение аналитических, фотомеханических или компьютерных процедур для создания реальных или абстрактных геоизображений с заданными свойствами.
Можно подразделять все геоизображения по тематике или содержанию, как это принято для карт, но тогда перечень оказывается практически неисчерпаемым, ведь карты и снимки отражают все явления природы и многие социально-экономические сюжеты, а снимки в инфракрасном и радиоволновом диапазонах способны передать даже те физические свойства объектов, которые не видны или не воспринимаемы человеком. Поэтому от классификации геоизображений по содержанию придется отказаться ввиду невозможности объять необъятное.
Есть и другие основания для классификации. Например, по уровню генерализованное™ изображений, по длительности их использования (скажем, долговременные, оперативные, мгновенные и т.д.). Космические снимки различают по технологии получения, спектральному разрешению, масштабу, обзорности, повторяемости съемки, а кроме того, применяют многопараметрическую классификацию по комплексу показателей.
Ниже приводится одна из классификаций геоизображений по двум важным признакам: статичности-динамичности и размерности. \ '
I \
Таблица 16.1 Классификация геоизображений

Статические
Динамические

2-мерные
3-мерные
4-мерные

Плоские
Объемные
Плоские
Объемные

Карты, снимки, планы, фотокарты, электронные карты, синтезированные изображения
Анаглифы,
блок-диаграммы, рельефные
модели, голограммы
Кинофильмы,
анимации,
слайд-фильмы,
ЭВМ-фильмы,
многовременные
снимки,
метахронные
блок-диаграммы, киноатласы
Стереофильмы, стереоанимации, киноголограммы, динамические
блок-диаграммы, динамические голограммы, виртуальные изображения

Есть еще одна классификация, которая подразделяет геоизображения на типы: аналитический, комплексный и синтетический (см. разд. 8.18.3), включая и комбинированные варианты ана-литико-синтетический и комплексно-синтетический.
Аналитические геоизображения избирательно характеризуют какое-либо явление или процесс, отдельные их свойства вне связи с другими явлениями или свойствами. Таковы, например, аналитические карты, отличающиеся высокой избирательностью, и снимки, полученные в узких зональных диапазонах, хотя степень аналитичности (избирательности) снимков существенно иная.
Комплексные геоизображения совмещают показ нескольких элементов или явлений близкой тематики. Одновременное изображение двух, а иной раз трехчетырех показателей позволяет читателю самому их сопоставить и оценить закономерности размещения одного явления относительно другого. Примером могут служить электронные навигационные карты: на них совмещают батиметрическое изображение, данные навигационной обстановки и текущей радиолокации.
Синтетические геоизображения отражают сложные явления вместе с их свойствами и взаимосвязями как единое целое. Они не содержат поэлементных характеристик, зато дают представление
294 Глава XVI. Геоизображения
о геосистемах в целом. Имеется определенная весьма значительная аналогия между синтетическими картами и синтезированными снимками, когда два, три или более негативов одной и той же местности, каждый из которых получен в достаточно узкой зоне спектра, интегрируются с целью получения синтезированного цветного изображения. Подбирая светофильтры и комбинируя исходные негативы, исследователь вмешивается в процесс синтеза, меняет оттенки, повышает «вес» какой-либо составляющей, добиваясь четкого выделения интересующих его объектов, скажем, смешанных лесов, увлажненных ландшафтов или застроенных территорий. Существуют еще и комбинированные аналитико-синтетические и комплексно-синтетические изображения. Все фотокарты, космофотокарты, космофотогеологические и другие геоизображения, совмещающие фотографическое изображение местности со знаковыми обозначениями отдельных ее элементов, можно рассматривать как комплексные или комплексно-синтетические модели.
Появление все новых и новых видов и типов геоизображений, их почти безграничное разнообразие позволяет в каждом конкретном случае выбирать оптимальные сочетания так, чтобы свойства разных пространственно-временных моделей дополняли друг друга. Множественность геоизображений обеспечивает всестороннее изучение сложных многомерных геосистем, выявление их структуры, иерархии, динамики.
16. 4. Система геоизображений
Анализ свойств геоизображений показывает, что между разными видами их часто нет резких границ, они как бы образуют единый ряд. Например, нет принципиальных различий между обычными и электронными картами, хотя на последних могут перемещаться знаки и изменяться цвета. А от электронных карт уже один шаг до анимаций. Точно так же существует плавный переход от карт и фотокарт к снимкам. При этом постепенно как бы ослабевают одни свойства и появляются другие. Например, при переходе от карт к снимкам нарастают свойства «копийности» или «сним-ковости». А при переходе от снимков к стереомоделям, фотоблок-диаграммам и потом к рельефным картам появляется трехмерность и объемность геоизображений.

Рис. 16.1. Схематическое представление системы геоизображений.
Условно систему геоизображений можно представить в виде круговой диаграммы, которая передает достаточно плавные изменения свойств, постепенные взаимные переходы. На рис. 16,1 показаны, конечно, далеко не все сектора-лепестки. Так, между картами и снимками можно разместить еще перспективные карты, фотопланы и фотопортреты местности. Плоский график не способен передать все многообразие взаимных переходов и комбинаций, это лишь одна из возможных моделей системы геоизображений, отражающая постепенность изменения форм и свойств графической визуализации. Центральную часть диаграммы занимают наиболее сложные графические модели, в разной степени синтезирующие свойства карт, снимков, объемных и динамических изображений. Это упоминавшиеся выше гипергеоизображения. С разви-
296 Глава XVI. Геоизображения
Графические образы 297

тием компьютерных технологий становится вполне реальным делом конструирование гипергеоизображений с заданными свойствами, например с заранее рассчитанным освещением и распределе- | нием теней и т.п.
Ярким примером гипергеоизображений служат модели, получаемые в процессе глобального мониторинга. Полосы космической съемки, виток за витком покрывающей земной шар, соединяют («сшивают»), проводят их яркостную и геометрическую коррекцию, затем трансформируют в заданную проекцию для карт мира, окрашивают в условные цвета и придают им свойства сте-роскопичности. В итоге полученная модель обладает точностью карты, подробностью снимка и наглядностью стереомодели. К тому же такая электронная карта-снимок программно управляема и по мере поступления новых данных обновляется в режиме реального времени, т.е. приобретает черты компьютерной анимации.
Прогресс в области совершенствования системы геоизображений так же бесконечен, как и в любой другой сфере творческого поиска. Возникают новые задачи, связанные с выбором оптимальных диапазонов космической съемки, наиболее выгодных картографических проекций, новых изобразительных средств, способов генерализации, с учетом особенностей зрительного восприятия динамических изображений и т.п.
16.5. Графические образы
Графический образ это то, что роднит все геоизображения и объединяет их в систему. Этот хорошо известный, хотя и трудноопределимый, феномен является эффективным средством моделирования и коммуникации, он легко постигается человеком в чувственном опыте, но чрезвычайно сложен для формализации.
В философии и гносеологии образ понимается как результат отражательной (познавательной) деятельности человека. При чувственном познании образ дается в ощущениях, представлениях, а в процессе мышления в форме понятий, суждений, умозаключений. Материальной же формой воплощения образа служат различные знаковые и копийные модели. В русском языке слово «образ» означает не только идеальную форму отражения объектов в человеческом сознании («идеальный образ» в философской трактовке), но еще и вид, облик, наглядное представление об объекте, его внешность, фигуру, очертание, подобие объекта и его
изображение. В такой трактовке «образ» почти синонимичен «изображению», более того, в русском языке это однокоренные слова, а в английском и французском понятия «образ», «изображение», «отображение» вообще обозначаются одним словом тга&е.
В математике образом некого элемента а считается элемент Ь, в который данный элемент а отображается. При этом а называют прообразом элемента Ь. Иногда функции многих переменных тоже интерпретируются как образ л-мерного пространства. В задачах распознавания образов речь идет о выделении некоторой обобщенной характеристики, о группировке совокупности объектов в заданный класс-образ.
Математический подход дает ключ к пониманию графического образа как некоторого характерного рисунка, конфигурации, структуры, запечатлевшей реально существующие природные или социально-экономические объекты. Впрочем, рисунок геоизображения может передавать и абстрактные структуры, теоретические построения, концептуальные модели.
Иначе говоря, графический образ на геоизображении это
структура, которая отображает реальную или абстрактную геоструктуру (геосистему), являющуюся ее прообразом. Это модель (знаковая или иконическая), дающая вид, очертание, подобие геосистемы, изображение ее. Географы, геологи, почвоведы и другие специалисты в области наук о Земле подчеркивают, что форма, морфология геосистемы непосредственно связаны с ее генезисом, а сама структура графического образа отражает качественные и количественные характеристики объекта. Графический образ заключает в себе такую пространственную информацию, которую трудно адекватно воспроизвести в вербальной или цифровой форме.
Изучение роли графических образов в мышлении, и особенно в формировании пространственных знаний и представлений, стало предметом многих психологических и психофизических исследований в картографии. Картографический образ трактуется как пространственная знаковая структура (комбинация, композиция), воспринимаемая читателем или читающим устройством.
Картографические образы создаются известными графическими средствами: формой знаков, их размерами, ориентировкой, цветом, оттенками цвета, внутренней структурой. Аналогично этому на снимках графический (фотографический) образ создается за счет формы, структуры, текстуры изображения, его цвета и тона. Но не только
298 Глава XVI. Геоизображения
Понятие о распознавании графических образов 299

знаки и графические изобразительные средства формируют графический образ, огромную роль играет пространственная комбинация знаков, их взаимное расположение, размещение их в пространстве, взаимная упорядоченность, объединение или взаимное наложение и другие отношения. По словам А. Ф. Асланикашвили, функцию отображения пространства картографический знак выполняет своей «игрой», своим пространственным «поведением». Без этой «игры» знак ничего не отображает, кроме самого себя.
Всякий графический образ обладает свойствами (рисунком), отличными от свойств (рисунка) сформировавших его отдельных знаков. Читатели карт, снимков и производных от них геоизображений сравнительно легко ориентируются в тысячах образов, умело выбирая из множества знаковых комбинаций именно те, которые наполнены нужным содержанием, и отбрасывая и исключая из рассмотрения заведомо пустые, бессмысленные комбинации.
Важно отметить, что все графические образы, существующие на картах и других геоизображениях, не есть нечто абстрактное или умозрительное. Пространственные графические комбинации можно оценить картометрически и представить в количественном выражении, указав направления, расстояния, площади, объемы и т.п. Это, в частности, обеспечивает возможность математического моделирования геоизображений, а на более высоком уровне автоматического распознавания графических образов.
Представления о графических образах получили наибольшее развитие в картографии. Она оказалась наиболее продвинутой в этом отношении, поскольку картосоставление всегда нацелено именно на оптимизацию картографических образов, а использование карт на их выявление (распознавание, преобразование) и анализ. С этим непосредственно связано понимание сущности картографической информации. Теоретические исследования показали, что картографическая информация есть результат взаимодействия картографических образов и читателя карты.
Таким образом, картографическая информация это не нагрузка карты, не количество знаков, не вероятность их появления или степень разнообразия, а результат восприятия картографических образов. Более того, информация возникает лишь в системе «карта читатель карты» или «карта распознающее устройство». Это можно представить в виде выражения: КЗ > КО ^> КИ, т.е. картографические знаки (КЗ) формируют пространственные картографические образы (КО), а те, в свою очередь, служат источником картографической информации (КИ).
16.6. Понятие о распознавании графических
образов
Графический образ на карте или снимке это не мысленная, идеальная конструкция, а именно рисунок, узор, модель. Распознавание образов означает опознавание, различение именно графических рисунков, узоров на геоизображениях.
Многолетний опыт использования карт, снимков и других геоизображений свидетельствует о том, что графические образы основной источник информации.
По существу, использование карт, дешифрирование снимков, анализ экранных изображений это всегда распознавание и анализ графических образов, их измерение, преобразование, сопоставление и т.п.
Рис. 16.2. Графические образы городов.
а Москва; б Волгоград; в Бишкек.
На рис. 16.2 весьма скупыми графическими средствами даны изображения трех городов. Изобразительные средства одинаковы,

300
Глава XVI. Геоизображения
Понятие о распознавании графических образов 301

но графические образы различны. Любой, даже малоискушенный, читатель легко отличит радиально-концентрическую планировку Москвы с ярко выраженным старым центром, кольцевыми магистралями и обширными новыми окраинами от прямоугольных упорядоченных кварталов нового города Бишкека, возведенного по единому плану, и от характерной узкой и протяженной полосы застройки Волгограда, расположенного на берегу крупнейшей реки и всем своим обликом связанного с ней.
Графические образы, пространственные структуры, конфигурации городов на приведенном рисунке чрезвычайно информативны. В них отражены географическое положение, рельеф местности и ландшафт, запечатлена история развития городов, их функциональные типы, они содержат скрытую информацию об условиях жизни в городах и особенностях городской среди. Все это опытный исследователь определит, анализируя графические образы и ассоциативно привлекая весь арсенал своих историко-геогра-фических познаний. Сами графические образы наталкивают его на это, они характерны, узнаваемы и именно поэтому высоко информативны.
Специалисты в области наук о Земле часто намеренно схематизируют геоизображения, стремясь получить простой и четкий графический образ, обнаруживающий пространственную структуру изучаемого объекта, чтобы таким путем лучше понять его генезис. Типичным примером такого рода служат исследования геофизических полей. Как правило для понимания строения земной коры важны не столько абсолютные значения геофизических аномалий, сколько их характерные конфигурации. Они являются диагностическим признаком, указывающим на генезис или этап развития той или иной области на земном шаре. На рис. 16.3 представлены так называемые «скелетные карты» магнитных полей. Видно, насколько хорошо различаются расплывчатые пятнистые контуры аномалий в пределах древних щитов и платформ, четко ориентированные структуры океанического ложа или рифтовых зон, области перехода от материков к океанам.
Приведенные примеры, число которых можно было бы многократно умножить, хорошо иллюстрируют тезис о том, что информация, которую дает всякое геоизображение, есть результат восприятия и анализа графических образов. Их распознавание всегда сводится к установлению соответствия между конкретными объектами и элементами некоторого признакового пространства, характеризующего весь класс объектов. В общей теории распознава-

ИИ Положительные аномалии I | Отрицательные аномалии
Рис. 16.3. Графические образы («скелетные карты») магнитных полей.
а районы щитов и платформ; б океаническое ложе («зебровая структура»); в области перехода от материков к океанам; г зоны рифтов.
ния образов речь идет о системе решающих правил, позволяющих на основе некоторого априорного набора признаков (номинальных, метрических, вероятностных, структурно-топологических и др.) отнести данный графический образ к тому или иному классу (эталону), индицирующему некоторое явление или процесс.
Надежное распознавание объектов с помощью формализованного набора признаков возможно лишь при условии, что множества признаков в пределах данного признакового пространства не пересекаются. Скажем, такие линейные элементы, как реки, горизонтали, дороги, границы и др., визуально легко распознаются вне зависимости от масштаба, проекции и ориентации объектов. Для этого достаточно учесть самые общие топологические свойства изображений такие, как наличие или отсутствие замкнутости, сочленений и пересечений (узлов). Принцип распознавания линейных изображений по сочетаниям их топологических свойств иллюстрирует табл. 16.2.
На рис. 16.4 хорошо видно, что признаки класса «изолинии» не пересекаются с признаками класса «гидросеть». Но вот гидросеть и
302 Глава XVI. Геоизображения
Понятие о распознавании графических образов 303

Таблица 16.2 Распознавание линейных картографических изображений
(по Ю. В. Свентэку, 1982)

Свойства
Классы изображений



Изолинии
Речная сеть
Дорожная сеть
Границы

Наличие разомкнутых линий





Отсутствие узлов
:';'*„м7''г:'йг ;„::;




Наличие 3-луче-вых узлов

:,;'.^



Наличие 4-луче-вых узлов





Наличие более сложных узлов





Примечание. Закрашенные клетки означают наличие признака.
дорожная сеть пересекаются по некоторым общим признакам: и те и другие имеют ветвистые конфигурации и узлы (слияния). Различия между такими графическими образами очень подвижны, размыты, встречается много пограничных конфигураций, переходных от одного класса к другому. Не только автоматические распознающие системы не всегда способны различить их, но даже весьма опытные исследователи в ходе дешифрирования снимков часто затрудняются отнести конкретный графический образ к тому или иному типу. Опыт показывает, что формализованное распознавание графических образов остается чрезвычайно сложной проблемой, поскольку речь идет о классификации конфигураций, об их аналитическом описании. Вряд ли в ближайшем будущем можно надеяться на полную автоматизацию процесса распознавания графических образов. Скорее всего, решение следует искать в интерактивных человеко-машинных процедурах, соединяющих достоинства алгоритмического и эвристического подходов, возможности автоматики и образное мышление ученого.

Рис. 16.4. Конфигурации некоторых линейных элементов на картах.
а границы земельных угодий; б изолинии; в административные границы; г гидросеть; д тектонические трещины; е сеть автодорог.
В картографии и дистанционном зондировании накоплен немалый опыт распознавания и дешифрирования геоизображений. При этом всегда вначале требуется определить параметры образов, избрать основания для их классификации, а затем выбрать наиболее информативные признаки. Далее необходимо обратиться к системам решающих правил, позволяющим отнести каждый исследуемый образ к тому или иному классу. Обычно опытный исследователь более или менее успешно справляется с задачами такого рода.
I
304 Глава XVI. Геоизображения
В перспективе автоматизированное распознавание графических образов на геоизображениях должно опираться на:
каталоги (банки) характерных и четко различимых эталонов графических образов природных и социально-экономических явлений;
формализованные описания графических образов, их структуры и признаков;
объективные меры сходства-различия графических образов с эталонами и между собой (картометрические, морфо-метрические, фотометрические, вероятностно-статистические и др.);
решающие правила интерактивной (человеко-машинной) классификации графических образов.
Глава XVII
Геоиконика
17.1. Единая теория геоизображений
Множество видов графических пространственно-временных моделей, многообразие методов работы с ними и сфер применения требуют формирования единой теории геоизображений. Существует ряд факторов, определяющих целесообразность создания такой теории:
общность изучаемых (отображаемых) объектов географических, геологических, океанологических, планетологичес-ких и др.;
возрастающее количество и разнообразие геоизображений разных классов и видов;
наличие общих модельных свойств;
сходство восприятия, чтения и распознавания человеком;
единство научно-технических приемов анализа, распознавания и преобразования;
необходимость комплексного использования и взаимного сочетания геоизображений при решении научных и практических задач.
Отраслью науки, которая занимается общими проблемами геоизображений, стала геоиконика. Начало ее формирования относится к середине 80-х годов XX в. Геоиконика (от гео + греч. Е1К0МКГ) изображение) синтетическая отрасль знания, изучающая общую теорию геоизображений, методы их анализа, преобразования и использования в науке и практике. Она является частью иконики науки об изображениях, их общих свойствах, методах получения, обработки и воспроизведения.
Геоиконика связывает картографию, аэрокосмическое зондирование и геоинформатику три дисциплины, каждая из которых имеет дело с геоизображениями определенного типа: картами, снимками, электронными моделями (рис. 17.1). Она скрепля-
20-4886
306 Глава XVII. Геоиконика
Масштабы пространства 307


Рис. 17.1. Геоиконика в системе научных дисциплин.
ет, соединяет эти дисциплины, сосредоточивая внимание на изучении общих свойств геоизображений. При этом геоиконика вбирает в себя элементы теории распознавания образов, опирается на достижения машинной графики, психологии восприятия и находится в тесном контакте с науками о Земле, планетах и смежными с ними социально-экономическими науками.
В своем современном развитии геоиконика в самой сильной степени опирается на теорию географической картографии, т.е. на ту дисциплину, которая более всего продвинулась в теоретическом осмыслении геоизображений, их свойств, законов формирования, а главное, в практике их создания и использования.
Геоиконика включает в круг своих интересов теоретические проблемы системного изучения пространственно-временных моделей, оценку их информативности, взаимной совместимости, общие принципы генерализации, законы восприятия и т.п. Много внимания уделяется методикам обработки и распознавания гео-
изображений, приемам количественного анализа, технологиям цифрования, преобразования, повышения качества, хранения и воспроизведения их. В прикладном плане геоиконика развивает методы интерпретации и применения геоизображений в географии, геологии и геофизике, экологии и социально-экономических науках.
Цели и задачи геоиконики таковы, что она выступает как некая надсистема, охватывающая картографию, аэрокосмическое зондирование и геоинформатику. Но диалектика развития и опора на географическую картографию постепенно ведут к тому, что геоиконика становится частью обновленной и интегрированной системы картографических дисциплин.
17.2. Масштабы пространства
Масштаб геоизображения является функцией его назначения, технических средств съемки, обеспеченности фактическим материалом. Одновременно сам он определяет наиболее существенные свойства геоизображения: от масштаба зависят пространственный охват и объем содержания геоизображения, его разрешение, подробность и геометрическая точность. Масштаб задает уровень обобщения и абстрагирования показанной информации, степень ее интеграции и генерализации, определяет информативность геоизображения, которая в конечном счете диктует выбор направлений использования и устанавливает пределы применения карт, снимков, анимаций и т.п.
С масштабом и степенью абстрагирования напрямую связаны и эвристические качества геоизображений как средства познания окружающего мира. Мелкомасштабные геоизображения, подобно телескопу, открывают взору исследователя обширные пространства и планетарные закономерности. При этом частности не видны, а детали обобщены и сглажены.
Совсем иная картина наблюдается на крупномасштабных геоизображениях. Они, словно микроскоп, показывают лишь малую часть пространства, но зато с большой подробностью, множеством деталей и микроформ. По картам и снимкам крупного масштаба прослеживают локальные закономерности.
Классифицируя любые геоизображения по масштабам, чаще всего называют три группы: крупно-, средне- и мелкомасштаб-
20*
308
Глава XVII. Геоиконика
Масштабы пространства 309

ные, однако характерно, что градации, принятые для основных видов геоизображений: карт, аэро- и космических снимков, неодинаковы.
В России используется следующая классификация топографических и тематических карт: крупномасштабные 1:100 000 и крупнее, среднемасштабные от 1:200 000 до 1:1 000 000 и мелкомасштабные мельче 1:1 000 000 (см. разд. 1.5 и 3.2).
Масштабные классификации имеют прямое отношение к пространственному охвату. Это особенно хорошо видно на примере карт иных планет. Масштаб, который для большой планеты является крупным, для другой, меньшей по размерам, окажется мелким, ибо «у каждой планеты свой метр». На Земле метр равен одной десятимиллионной части 1А длины меридиана, а значит, соотношение «метров» разных планет равно соотношению их размеров. Если экваториальный радиус Земли принять за 1, то радиус Меркурия составит 0,38; Венеры 0,97; Марса 0,53; Луны 0,27. Отсюда нетрудно подсчитать, что земной карте масштаба 1:1 000 000 соответствует (округленно) карта Меркурия масштаба 1:400 000, Венеры - 1:1 000 000, Марса - 1:500 000, Луны около 1:250 000. Соотношение крупно-, средне- и мелкомасштабных карт для планет земной группы представлено в табл. 17.1.
Таблица 17.1 Масштабы карт планет земной группы

Планета
Масштабы карт
Масштабы планов



мелкие
средние
крупные



Земля
Мельче 1:1 000 000
1:1 000 000-1:200 000
1:100 000-1:5 000
1:2 000 и крупнее

Меркурий
Мельче 1:400 000
1:400 000-1:80 000
1:40 000-1:8000
1:400 и крупнее

Венера
Мельче 1:1 000 000
1:1 000 000-1:200 000
1:100 000-1:5 000
1:2 000 и крупнее

Марс
Мельче 1:500 000
1:500 000-1:100 000
1:50 000-1:1 000
1:500 и крупнее

Луна
Мельче 1:250 000
1:250 000-1:50 000
1:25 000-1:500
1:250 и крупнее

Эти соотношения полезно иметь в виду при сравнении форм рельефа планет (например, кратеров) и вообще при любых срав-нительно-планетологических исследованиях.
Что касается аэрофотоснимков, то их масштабные классификации более всего связаны с высотой фотографирования: при прочих равных условиях масштаб снимка тем мельче, чем выше поднят 'аэрофотоаппарат. Съемки с вертолетов выполняются в основном в крупных и иногда в средних масштабах, с самолетов в средних и мелких масштабах, а с высотных самолетов получают мелкомасштабные и сверхмелкомасштабные аэрофотоснимки. Принимая трехступенное деление, выделяют аэроснимки: крупномасштабные 1:5 000 и крупнее, среднемасштабные от 1:5 000 до 1:100 000 и мелкомасштабные мельче 1:100 000.
Масштаб космических снимков также тесно связан с высотой съемки. Так, автоматические межпланетные станции, пролетающие на расстоянии в десятки тысяч километров от Земли, дают весьма мелкомасштабные изображения видимой ее части полушария. Метеоспутники и пилотируемые космические станции, облетающие Землю на орбитах высотой в несколько тысяч километров, обеспечивают получение в основном среднемасштабных снимков, охватывающих отдельные континенты, океаны и крупные их части. А с орбит высотой в несколько сотен километров и с применением длиннофокусных объективов получают весьма детальные крупномасштабные изображения, покрывающие территории площадью около 100 тыс. км2. Трехступенная классификация для космических снимков выглядит так: крупномасштабные снимки крупнее 1:1 000 000, среднемасштабные от 1:1 000 000 до 1:10 000 000, мелкомасштабные от 1:10 000 000 до 1:100 000 000.
Приведенные масштабные подразделения для трех основных видов геоизображений отражают важный, хотя, впрочем, достаточно очевидный факт: карты по своей детальности и подробности занимают промежуточное положение между аэро- и космическими снимками (см. табл. 17.2).
Практика применения геоизображений в науках о Земле свидетельствует о том, что каждому пространственному уровню исследования соответствует некоторый оптимальный диапазон масштабов карт и снимков. Например, мелкомасштабные геоизображения удобны для прослеживания природной зональности, изучения крупных горных систем и планетарных тектонических структур. Среднемасштабные карты и снимки пригодны для рай-
310 Глава XVII. Геоиконика
Масштабы пространства 311


1:М 1:100 000 000
1:10 000 000 1:1000 000
Таблица 17.2 Масштабные классификации геоизображений

Геоизображения
Крупномасштабные
Среднемасштабные
Мелкомасштабные

Аэрофотоснимки
Крупнее 1:5 000
1:5 000-1:100 000
Мельче 1:100 000

Карты
1:100 000 и крупнее
1:200 000-1:1 000 000
Мельче 1:1 000 000

Космические снимки
Крупнее 1:1 000 000
1:1 000 000-1:10 000 000
Мельче 1:10 000 000

онирования регионов, анализа глобальных линеаментов и кольцевых структур, а по крупномасштабным картам и аэрофотоснимкам удобно изучать строение ландшафтов, микрорельеф и микроклимат территории, отдельные геологические структуры и т.п.
Соотношения масштабов, охвата пространства и уровня исследования для основных геоизображений показаны в табл. 17.3.
Таблица 17.3
Масштабы карт, аэро- и космических снимков и основные пространственные уровни исследования

Уровень исследования
Охват пространства, км2
Диапазоны масштабов для





карт
космических снимков
аэрофотоснимков

Глобальный
108
1:60 000 000-1:10 000 000
1:100 000 000-1:20 000 000
-

Континентальный/ океанический
107
1:15 000 000-1:1 000 000
1:50 000 000-1:5 000 000
-

Региональный
105-106
1:2 500 000-1:200 000
1:10 000 000-1:1 000 000
1:100 000-1:20 000

Субрегиональный
10310*
1:500 000-1:50 000
1:2 000 000 и крупнее
1:50 000-1:5 000

Локальный
102
1:100 000-1:5000

1:10 000-1:1 000

Фациальный
10Ю-2
1:10 000 и крупнее

1:5 000 и крупнее

1:100 000 1:10 000
1:1000
Уровни исследования
Рис. 17.2. Поле масштабов геоизображений.
На локальном уровне исследования космические снимки применяют нечасто, а на фациальном практически не используют. Напротив, аэрофотоснимки не применяют на глобальном уровне и крайне редко на континентальном/океаническом уровне.
Конечно, выбор геоизображений того или иного масштаба во многом определяется их качеством (цвет, разрешение, спектральный диапазон и т.п.) и характером решаемых задач. Известно, что аэроснимки привлекаются тогда, когда ставится задача повысить детальность исследований, выявить подробности, отсутствующие на картах и космических снимках. Поэтому при исследовании всегда стараются взять снимки более крупного масштаба, чем карты. На фациальном уровне диапазоны масштабов аэроснимков и детальных карт сближаются, а далее они все больше расходятся. На субрегиональном и региональном уровнях различия масштабов весьма ощутимы.
На рис. 17.2 представлен график, на котором жирными линиями показаны главные соотношения масштабов и пространствен-
312 Глава XVII. Геоиконика
Временные диапазоны геоизображений 313

ного охвата, а заштрихованная эллипсообразная область поле масштабов геоизображений очерчивает возможные пределы колебания в выборе масштабов. График отражает ряд закономерностей:
связь уровня исследования и масштабов геоизображений;
целесообразные (возможные) диапазоны колебания масштабов геоизображений на разных пространственных иерархических уровнях;
сближение масштабов карт и аэроснимков на (радиальном уровне и сближение карт с космическими снимками на глобальном уровне;
оптимальные сочетания геоизображений, их масштабную совместимость.
Например, для изучения территории России в целом наилучшим окажется сочетание карт масштаба 1:10 000 000 и космических снимков масштаба около 1:40 000 000, причем колебания могут находиться в интервале от 1:1 000 000 до 1:100 000 000 это зависит от целевых установок, детальности конкретного исследования, особенностей самого изучаемого объекта, допустимой трудоемкости и других подобных факторов. Для исследования Московской области целесообразно взять карты масштаба 1:300 000, аэроснимки 1:30 000 и космические изображения 1:2 500 000. При этом диапазон возможного разброса масштабов от 1:10 000 до 1:8 000 000. Опыт показывает, что, выбирая масштаб геоизображения, пользователь интуитивно ищет компромисс между обзорностью и детальностью карты. На уровне глобальных исследований наиболее важна обзорность, а по мере приближения к локальному уровню все более ценится детальность. Несмотря на приблизительность этих соотношений, их полезно иметь в виду при планировании научных исследований, формировании ГИС, составлении новых карт словом, в любых ситуациях, когда приходится сочетать разные геоизображения.
17.3. Временные диапазоны геоизображений
При использовании разновременных геоизображений важно знать их временные диапазоны, т.е. отрезки времени, которые можно отображать, изучать, моделировать с их помощью. В этом отношении практически неограниченны возможности разновременных карт обычных и электронных, компьютерных анимаций
и т.п. Они способны передать динамику и эволюцию явлений за любой мыслимый отрезок времени: от часов (например, на синоптических картах) до геологических эпох (на картах палеогеографических). Карты-реконструкции и карты-прогнозы позволяют отразить ближнюю и дальнюю ретроспективу и заглянуть в отдаленное будущее.
Если же говорить не о картах-реконструкциях, а о документальных картографических материалах, с достаточной точностью фиксирующих прошлые состояния природы, населения и хозяйства, то временной диапазон сужается до двухтрех столетий. В России, например, планомерные государственные топографические съемки были выполнены петровскими геодезистами в первой половине XVIII столетия. Ряд государств Европы располагают достаточно точными картами 300-летней давности.
Фонд аэрокосмических снимков характеризуется существенно иным диапазоном времени. Разновременные аэроснимки позволяют изучать динамику явлений в интервале от нескольких часов до нескольких десятилетий. Планомерная аэрофотосъемка началась в середине 20-х годов XX столетия, но большинство районов Земли было покрыто ею много позже. Что касается космических снимков, то, как известно, первые пробные съемки были выполнены в 60-х годах, а активное внедрение дистанционного зондирования пришлось на 7080-е годы прошлого столетия. Сегодня разновременные космические съемки позволяют проследить эволюцию примерно за три десятилетия. При этом напомним, что повтор-ность современных орбитальных космических съемок для ресурсных спутников типа «Ландсат», СПОТ, «Метеор-Фрагмент» составляет около суток, для метеоспутников несколько часов. Временные диапазоны для основных видов геоизображений имеют следующий порядок (см. табл. 17.4).
Для динамических геоизображений оправдано введение понятия масштаба времени или, лучше сказать, временного масштаба. Тогда, например, 1:86 000 будет означать, что одна секунда (1 с) демонстрации фильма соответствует (округленно) 1 суткам; 1:600 000 примерно 1 с : 1 неделя; 1:2 500 000 1 с : 1 месяц и 1:31 500 000 1 с : 1 год. Таким образом, появляется возможность различать медленно-, средне- и быстромасштабные геоизображения.
Важно иметь в виду, что разные явления имеют различные характерные интервалы пространства-времени, в рамках которых проявляются особенности их структуры и динамики. Например,
314
Глава XVII. Геоиконика
Генерализация геоизображений 315

Таблица 17.4 Диапазоны использования разновременных геоизображений

Геоизображения
Временные диапазоны

Карты, электронные карты
Часы - 200-350 лет

Палеогеографические и прогнозные карты (обычные и электронные), компьютерные модели, анимации и т.п.
Любой временной отрезок от часов до миллионов лет

Аэрофотоснимки, фотокарты и производные от них геоизображения
Часы - 70-80 лет

Космические снимки, космофотокар-ты и производные геоизображения
Дни 30-40 лет

для глобальных тектонических процессов это тысячи км2 пространства и тысячелетия, для современных геоморфологических явлений сотни км2/столетия, для гидрологических объектов десятки км2/годы, для метеорологических и погодных явлений сотни км2/дни и т.д.
Наличие характерных пространственно-временных соотношений для разных объектов, явлений и процессов учитывают при использовании разновременных геоизображений (см. также разд. 13.4), съемках, картографировании и мониторинге. Проведение научных и практических изысканий требует выбора оптимальных пространственно-временных уровней (диапазонов) геоизображений, т.е. тех интервалов, в пределах которых возможные изменения проявляются наилучшим образом.
17.4. Генерализация геоизображений
Генерализованность неотъемлемое свойство всех геоизображений. Теория и методы картографической генерализации разрабатываются давно, подробно исследованы ее принципы, точность, субъективные факторы, формальные критерии и т.п. (см. гл. VII). Генерализация аэрокосмических геоизображений изучена хуже, и связано это с тем, что она долго не признавалась «настоящей» (по сравнению с картографической) из-за ее механического, не-
творческого характера. То, что генерализация на снимках возникает как бы сама собой, повело еще и к тому, что в аэрофототопографии, а впоследствии и в космическом зондировании научному осмыслению генерализации уделялось мало внимания.
Проблемы теоретического обоснования генерализации возникли в связи с внедрением автоматики. Именно этот процесс оказался камнем преткновения из-за трудностей алгоритмизации неформальных сторон генерализации. Новые проблемы возникли с появлением динамических геоизображений. Генерализация приобрела еще одно измерение временное.
Рассмотрение геоизображений с позиций геоиконики показывает, что картографическая генерализация не единственный «законный» вид генерализации, она существует и в других видах и вариантах.
Напомним, что картографическая генерализация это отбор, обобщение, выделение главных, типических черт изображаемых на карте объектов соответственно назначению, масштабу, содержанию карты и особенностям картографируемой территории. Благодаря генерализации карта не является простой копией объекта. Она «пропускается» через голову и руки картографа и несет в себе отпечаток его представлений об объекте, знаний, научного опыта. Оперируя философскими категориями, можно сказать, что генерализованная карта это субъективный образ объективной действительности.
Дистанционная генерализация это геометрическое и спектральное обобщение изображения на снимках (аэро-, космических, наземных, подводных), определяемое комплексом технических факторов (методом съемки, ее высотой, спектральным диапазоном, масштабом, разрешением) и природными особенностями (характером местности, атмосферными условиями и др.).
Генерализацию данного вида называют по-разному: оптической, фотографической, космической, механической и т.п. Она возникает, прежде всего, за счет увеличения высоты, когда многие объекты становятся попросту неразличимы. Иначе говоря, с уменьшением масштаба уменьшается и разрешающая способность снимка, его свойство раздельно воспроизводить мелкие детали местности. Кроме того, чем выше поднята съемочная аппаратура, тем толще слой атмосферы, поэтому земные объекты различаются менее четко, очертания их становятся расплывчатыми, контрасты ослабевают, а некоторые малоконтрастные объекты сливаются.
316 Глава XVII. Геоиконика
Генерализация геоизображений 317

При дистанционной генерализации интегрируются (синтезируются) спектральные и геометрические характеристики объекта, а изменение детальности изображения приводит к перестройке его структуры. На космических снимках мелкого масштаба генерализация бывает настолько сильна, что становятся отчетливо видны крупные (планетарные) блоки литосферы и биосферы, проявляются границы природных зон и даже макроэлементы социально-экономической инфраструктуры.
Дистанционная генерализация механический процесс, хотя в определенной степени его можно контролировать, например, меняя технические параметры съемки, подбирая те или иные диапазоны, чувствительные материалы и съемочную аппаратуру.
Динамическая генерализация механическое (анимационное) обобщение изображения, позволяющее прослеживать главные, наиболее устойчивые во времени закономерности, типичные долговременные тенденции развития явлений за счет изменения скорости демонстрации фильмов и анимаций.
Принцип динамической генерализации, определяемый скоростью смены кадров, прост, но эффект его еще недостаточно изучен. Суть состоит в том, что при быстрой демонстрации анимации короткопериодические изменения быстро промелькнут на экране и зритель увидит лишь долговременные изменения, а при медленной демонстрации, наоборот, динамические процессы можно рассмотреть во всех подробностях. Таким образом, динамическая генерализация добавляет к картографической и дистанционной еще один аспект временной, очень полезный для изучения структуры и динамики географического пространства.
Наконец, как особый вид выделяется автоматическая (логико-математическая), или «машинная» генерализация, которая проявляется в формализованном отборе, сглаживании и фильтрации изображения в соответствии с заданными формальными критериями.
Сглаживание упрощает очертания извилистых контуров, изолиний и расчлененных поверхностей. В зависимости от принятых параметров (сглаживающих функций, шага или окна осреднения) можно получить линии и поверхности разной гладкости. Для тех же целей применяют аппроксимирующие функции, с помощью которых получают поверхности тренда, по сути это то же сглажи-
вание. Аналогичный смысл имеют и процедуры фильтрации, когда исходное изображение как бы пропускается через сито с ячейками (окнами) разной крупности, создавая эффект генерализации. Процесс автоматической генерализации хорошо поддается управлению, но в него трудно вводить неформальные оценки, содержательные ценностные параметры.
Итак, все геоизображения имеют ту или иную .генерализацию, хотя она проявляется в разных видах и вариантах. Планы, карты и производные от них геоизображения любого масштаба подвергаются картографической генерализации, снимки дистанционной, анимации динамической, а компьютерно обработанные или преобразованные геоизображения автоматической генерализации. Комбинированные геоизображения, примеры которых приведены в табл. 17.5, сочетают в себе разные виды генерализации. Скажем, фотокарты обладают и картографической, и дистанционной генерализацией, а преобразованные космические снимки автоматической и дистанционной.
Особым комбинированным видом является интерактивная генерализация, сочетающая содержательные принципы картографической генерализации и формальные логико-математические приемы.
Таблица 17.5
Генерализация геоизображений

Вид генерализации
Картографическая
Дистанционная
Динамическая
Автоматическая

Картографическая
Карты, планы




Дистанционная
Фотокарты, космофото-карты
Аэро- и космические снимки



Динамическая
Картографические фильмы
Серии многовременных снимков
Кинофильмы и анимации


Автоматическая
Виртуальные карты
Синтезированные и преобразованные снимки
Картографические фильмы и анимации
Электронные карты

318 Глава XVII. Геоиконика
Геоиконометрия
319

Таким образом, генерализация геоизображений в разных ее проявлениях касается геометрической формы объектов, их качественных и количественных особенностей, спектральных характеристик, динамических аспектов. Понимание общих закономерностей этого процесса приближает к решению проблемы управления генерализацией геоизображений, чрезвычайно актуальной с точки зрения их использования в научных исследованиях.
Различия между видами генерализации очевидны. Если выделить главный момент в каждом из видов, то для картографической генерализации это отбор, для дистанционной обобщение, для динамической сжатие во времени, для автоматической сглаживание. Наибольшей гибкостью и управляемостью отличается генерализация картографическая, а наименьшей дистанционная.
Следует иметь в виду два общих свойства генерализации:
генерализация любых геоизображений ведет не только к свертке и потере данных, но и способствует появлению качественно новой информации и закономерностей;
последовательное повышение уровня генерализации обеспечивает проявление на геоизображениях черт все более крупных геосистем.
Следствием этого являются важные закономерности. Изучение разномасштабных геоизображений одной и той же территории становится средством исследования геосистем разного порядка, выявления их пространственной иерархии. По мере усиления генерализации на геоизображениях все отчетливее проявляются ведущие закономерности пространственного и временного распределения явлений, обнаруживаются главные, наиболее сильные и устойчивые во времени связи и свойства. Генерализация по самой сути своей способствует снятию мелких флуктуации, освобождению изображения от случайных погрешностей и дефектов, вследствие чего главные свойства предстают как бы в очищенном виде.
17.5- Геоиконометрия
Современные исследователи в области наук о Земле и смежных с ними социально-экономических наук основную часть времени проводят не в поле, а в камеральных условиях за персональным компьютером, анализируя аэро- и космические снимки, карты, профили, разрезы, другие графические документы и извлекая
из них нужную информацию. Отсюда становится понятна актуальность развития методов и средств измерения по геоизображениям.
В картографии, дистанционном зондировании, фотограмметрии и в голографии существует комплекс метрических дисциплин, обеспечивающих выполнение измерений. В геоиконике постепенно формируется геоиконометрия система дисциплин, изучающих теорию, методы и средства измерений по геоизображениям. В нее входят дисциплины, имеющие длительную, даже многовековую, историю и хорошо развитый аппарат измерений, методики, сформировавшиеся сравнительно недавно, а также те, что находятся в стадии зарождения.
В соответствии с метрикой самих геоизображений выделяют три ветви метрических дисциплин (рис. 17.3):
геопланиметрия измерения по плоским 2-мерным геоизображениям;
геостереометрия измерения по объемным 3-мерным геоизображениям;
геохронометрия, или динамическая геоиконометрия измерения по динамическим 3- и 4-мерным геоизображениям.
Геопланиметрия наиболее развитая ветвь геоиконометрии включает картометрию, фотограмметрию, морфометрию (которая в широком понимании охватывает измерения форм объектов по картам и снимкам), а также фотометрию и колориметрию, занимающиеся соответственно измерениями оптического излучения объектов и их цветовыми характеристиками.
Вторая ветвь геостереометрия включает те же измерительные дисциплины, но в приложении к объемным геоизображениям: стереомоделям, анаглифам, блок-диаграммам, метахронным диаграммам и голограммам. Хорошо развиты стереофотограммет-рия и стереофотометрия, т.е. измерения геометрических характеристик и параметров излучения объектов по стереопарам фотоснимков на основе стереоскопического эффекта. Значительно развита и голограмметрия измерения по голограммам, но в геоиконике она пока остается на уровне экспериментов. Появление стереокартографических и виртуальных геоизображений постепенно ведет к развитию соответствующих метрических дисциплин стереокартометрии и стереоморфометрии.
В геохронометрию, третью ветвь геоиконометрии, входят динамическая картометрия и динамическая фотограмметрия, т.е. из-
320
Глава XVII. Геоиконика

ГЕОИКОНОМЕТРИЯ
ЛИТЕРАТУРА1

ГЕОПЛАНИМЕТРИЯ
ГЕОСТЕРЕОМЕТРИЯ
ГЕОХРОНОМЕТРИЯ


стереокартометрия |
1 В списке представлены вузовские учебники, учебные пособия, капитальные монографии и справочники по картографии, рекомендуемые студентам в качестве дополнительной литературы.
динамическая картометрия
картометрия
I|стереофотограмметрия|
динамическая фотограмметрия
фотограмметрия
стереоморфометрия I
динамическая морфометрия
стереофотометрия
динамическая фотометрия
стереоколориметрия |
голограмметрия
киноколориметрия I
общая
киноголограм-метрия
тематическая
"анаморфометриж
морфометрия


фотометрия







колориметрия






денситометрия





микрофотометрия





структурометрия


Рис. 17.3. Система геоиконометрии.
Пунктиром показаны только зараждающиеся направления геоиконометрии.
мерения пространственных и временных параметров по динамическим картам, разновременным снимкам, картографическим анимациям и другим динамическим геоизображениям. С расширением сферы практического использования динамических геоизображений получают развитие и такие дисциплины, как динамическая морфометрия, динамическая фотометрия, киноколориметрия.
Рассмотренная классификация систематизирует и упорядочивает известные дисциплины геоиконометрии и одновременно выполняет программирующую функцию, показывая возможные точки роста новых метрических дисциплин.
Учебники и учебные пособия
1. Берлянт А. М. Картографический метод исследования. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1988. - 252 с.
2. Берлянт А. М., Сваткова Т. Г. Практикум по картографии и картографическому черчению: Общегеографические и тематические карты и атласы. Генерализация. Использование карт: Учеб.-метод, пособие для студентов геогр. фак. гос. ун-тов. М.: Изд-во МГУ, 1991. 125 с.
3. Бугаевский Л. М. Математическая картография: Учебник для вузов. М., 1998.-400 с.
4. Верещака Т.В., Подобедов Н.С. Полевая картография: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Недра, 1986. 351 с.
5. Востокова А. В. Оформление карт. М.: Изд-во МГУ, 1985. 200 с.
6. Евтеев О. А. Проектирование и составление социально-экономических карт: Учебник. М.: Изд-во МГУ, 1999. 224 с.
7. Заруцкая И.П., Сваткова Т. Г. Проектирование и составление карт. Общегеографические карты. М.: Изд-во МГУ, 1982. 208 с.
8. Заруцкая И. П., Красильникова Н. В. Проектирование и составление карт. Карты природы. М.: Изд-во МГУ, 1989. 206 с.
21 - 4886
Картография с основами топографии: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов/Под ред. Г. Ю. Грюнберга. М.: Просвещение, 1991. 368 с.
Книжников Ю. Ф. Аэрокосмическое зондирование. Методология, принципы, проблемы: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1997. 129 с.
Коновалова Н. В., Капралов Е. Г. Введение в ГИС: Учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во Петрозавод. ун-та, 1995. 148 с.
Кравцова В. И. Космические методы картографирования/Под ред. Ю. Ф. Книжникова. М.: Изд-во МГУ, 1996. 240 с.
Курошев Г. Д. Геодезия и география: Учебник. СПб.: Изд-во С.-Петербург, ун-та, 1999. 372 с.
Лурье И. К. Геоинформатика. Учебные геоинформационные системы: Учеб.-метод. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1997. 115 с.
Павлова А. А. Морские навигационные карты. Л.: Изд-во ЛГУ, 1961. 180 с.
Салищев К. А. Картография. 3-е изд. М.: Высш. школа, 1982. 272 с.
322
Литература
Литература 323

Салищев К. А. Проектирование и составление карт. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1987. - 240 с.
Салищев К. А. Картоведение. 3-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1990. 400 с.
Смирнов Л. Е. Экология и картография: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петербург, ун-та, 1997. 152 с.

Стурман В. И. Основы экологического картографирования: Учеб. пособие. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1995. 221 с.
Тикунов В. С. Моделирование в картографии: Учебник. М.: Изд-во МГУ, 1997. - 405 с.
КоЫпзоп А. Н., Могпзоп /. Ь., МиеНгке Р. С, ШтегИщА. /., ОирИИ 5. С. Е1етеп18 оГ СайоёгарЬу. 6 ей. ТоЬп \УШеу & Бош, ШС, 1995.
Монографии
Асланикашвили А. Ф. Метакартография. Основные проблемы. Тбилиси: Мицниереба, 1974. 125 с.
Берлянт А. М. Образ пространства: карта и информация. М.: Мысль, 1986. - 240 с.
Берлянт А. М. Геоиконика. М.: Астрея, 1996. 208 с.
Берлянт А. М. Геоинформационное картографирование. М.: Астрея, 1997. - 64 с.
Бочаров М. К. Основы теории проектирования систем картографических знаков. М.: Недра, 1966. 186 с.
Донцов А. В. Картографирование земель России: история, научные основы, состояние, перспективы. М.: КартгеоцентрГеодезиздат, 1999. - 374 с.
Комплексные региональные атласы/Под ред. К. А. Салищева. М.: Изд-во МГУ, 1976. - 638 с.
Копылова А. Д., Филин В. Н., Филатов В.П., Стефанов С. И. Издание карт. М.: Картгеоцентр Геодезиздат, 1995. 253 с.
Кошкарев А. В., Тикунов В. С. Геоинформатика. М.: Картгеоцентр Геодезиздат, 1993. 213 с.
Лютый А. А. Язык карты: сущность, система, функции. М.: ИГ АН СССР, 1988. - 292 с.
Поспелов Е. М. Топонимика и картография. М.: Мысль, 1971. 256 с.
Постников А. В. Развитие картографии и вопросы использования старых карт. М.: Наука, 1985. 216 с.
Постников А. В. Развитие крупномасштабной картографии в России. М.: Наука, 1989. - 229 с.
Сербенюк С. Н. Картография и геоинформатика их взаимодействие. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 159 с.
Смирнов Л. Е. Трехмерное картографирование. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. 104 с.

Халугин Е. П., Жолковский Е. А., Жданов Н. Д. Цифровые карты. - М.: Недра, 1992. - 419 с.
ВегНп 3. 5етю1оё1е егарЫс. Ьез (Навгаттез 1ез гезеаих 1ез сайех. Раш - Ьа Науе, 1967.
1тпо/Е. КаЛоёгарЫзспе СекпсЫапЛеИипё. ВегЬп, 1965.
Справочники
41. Географический энциклопедический словарь. Понятия и термины/Гл. ред. А. Ф. Трешников. М.: Сов. Энцикл., 1988. 432 с.
42 Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов/Под ред. А. М. Берлянта и А. В. Кошкарева. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999. -
204 с.
43. Картографическая изученность России (топографические и темати ческие карты)/Под ред. А. А. Лютого и Н. Н. Комедчикова. - М.: ИГ РАН,
1999. - 399 с.
Комедчиков Н. К, Лютый А. А., Нарских Р. С. Национальная библиография научно-технической литературы по картографии 1959-1983 гг. М., 1996, т. 1. - 335 с; 1997, т. 2. - 560 с; 1997, т 3. - 564 с.
Многоязычный словарь технических терминов картографии. ХУгаЪаа'еп/ Оегшапу, 1973. - 574 с.
Справочник по картографии/А. М. Берлянт, А. В. Гедымин, Ю. Г. Кельнер и др. -М.: Недра, 1988. - 428 с.
Указатель терминов 325
УКАЗАТЕЛЬ
Автомат чертежный 266 Автоматическая картографическая
система (АКС) 264 Автор карты 197 Авторство в картографии 197 Анаглиф, анаглифическая карта 18 Анализ и оценка карт 185 Анализ картографических образов
239 Анализ отдельной карты 239 Анализ серии карт 239 Анимация картографическая 20,
272 Аномалия пространственная 240 Аппроксимация 228 Ареал 87
абсолютный 87
количественный 91
относительный 87 Астрономо-геодезические данные
176 Атлас 17, 160
«аналитический» 276
в компьютерной сети 281
военно-исторический 169
военный 169
вьюерный 276
географический 160
гибридный 282
ГИС-атлас 276
дорожный 169
интерактивный 276
исторический 166
карманный 169 /книжного формата 169 / комплексный 166
малый 169
миниатюрный 169
модель геосистемы 172
настольного формата 169
научно-справочный 167
ТЕРМИНОВ
национальный 170
общегеографический 165
отраслевой 166
популярный 168
социально-экономический 165
справочный 166
туристский 169
узкоотраслевой 166
учебный 168
школьно-краеведческий 168
эколого-географический 166
электронный 276 Аэрокосмические методы создания карт 198 Аэрокосмический мониторинг 200
База данных 265
распределенная 265 База знаний 266 Банк данных 265 Блок-диаграмма 18, 111, 216
метахронная 218
Веб 280
Вектор движения 88
Вес точки 85
Вид атласа 160
Вид генерализации 133
геометрическая сторона 136
обобщение качественных
характеристик 133
обобщение количественных характеристик 133
обобщение очертаний 136
объединение контуров 137
отбор объектов 136
переход от простых понятий к сложным 135
смещение элементов изображения 137
утрирование объектов 137
Вид геоизображения 290 Виды картографирования 26
по масштабу 26
по методу 26
по объекту 26
по оперативности 26
по степени автоматизации 26
по уровню обобщения 26 Визуальный анализ карт 211 Внутреннее единство атласа 173 «Всемирная паутина» 280 Вспомогательная горизонталь 104 Вспомогательное оснащение
карты 8 Выбор проекций 56
для карт материков 58
для карт мира 56
для карт морей и океанов 61
для карт отдельных стран 58
для карт полушарий 58
для карт России 58
для топографических карт 61
для морских карт 61
для навигационных карт 61 Выборка по карте 232 Высота сечения рельефа 103 Высотная отметка 112 Вычленение 245
Генерализация 128, 314 автоматическая 316 географические принципы 140 геоизображения 317 динамическая 316 дистанционная 315 картографическая 128, 315 логико-математическая 316 машинная 316 мультиуровневая 275 объектов, локализованных на
площадях 142 объектов, локализованных в
пунктах 142 объектов разной локализации
142
объектов рассеянного распространения 144
объектов сплошного распространения 143
управление 318 Географическая информационная
система 259
национальная атласная 282
структура 264
территориальные уровни 260 Геоид 37 Геоиконометрия 318
динамическая 319 Геоизображение 289
аналитическое 293
временной диапазон 312, 314
генерализация 317
динамическое 290
комбинированное 290
комплексное 293
объемное 290
определение 289
плоское 290
синтетическое 293 Геоиконика 305 Геоинформатика 33, 259
взаимодействие с картографией 268
научная дисциплина 267
производство 267
технология 267 Геоматика 33
Геометрическая точность 138 Геопланиметрия 319 Геостереометрия 319 Геотелекоммуникация 287 Геохронометрия 319 Гидрометеорологические наблюдения 183 Гипергеоизображения 291 ГИС см. географические информационные системы Глобальная позиционирующая
система 176
326
Указатель терминов
Указатель терминов 327

Горизонталь 101
освещенная 110 Графические переменные 76
динамические 77, 95 Графический образ 269 Графический прием анализа карт
212 Глобус 17
Данные дистанционного зондирования 178 Дежурство по карте 188 Детализация 245 Дефилирование цвета 96 Диаграмма локализованная 84 Диалоговый режим 265 Дизайн картографический 24, 194 Дискретизация 246 Дисплей 266
Дистанционное зондирование 179 Дополнительные данные 8
Задание на карту 193
Закономерности пространственные 240
Заложение изолиний 80
Знак движения 88
Знак динамический 95
Знак линейный 79
Значок 77
абстрактный 78 буквенный 78 геометрический 78 наглядный 78
Издание карт 25, 200 Измерения по картам 221
длин 221
извилистости линий 224
объемов 223
плотности объектов 225
площадей 222
средних уклонов 226
формы объектов 224 Изогипса 100 Изокола 46
Изолиния 79
Иконика 305
Инструментальный анализ карт 211
Интерактивная композиция карт 283
Интерактивный режим 265
Интервал пространства-времени характерный 313
Интервал сечения 80
Интернет 278
Интернет-атлас 20, 276
Интернет-ГИС 285
Интернет-использование карт 284
Интернет-карта 20
Интернет-картографирование 283, 284
Интранет 280
Информатика картографическая 25
Искажения в картографических проекциях 45 длин 45 площадей 45 углов 45 форм 45
Использование карт 25, 203 история 203 методы 203 приемы анализа 211 уровни автоматизации 211
Исследование по картам 238 изучение взаимосвязей 248 изучение динамики 251 изучение структуры 239 приближенные 258 средней точности 258 точные 258
История картографии 24
Исторический процесс в картографии 26
развитие инструментария 27 развитие методов и технологий 28 развитие методов использования карт 29
Источники для создания карт и
атласов 175
картографические 177
указания по использованию 194 Источники ошибок 257
географические 257
картографические 257
коммуникативные 257
концептуальные 257
технические 258 Источниковедение картографическое 25
Карта 5
анаглифическая 18 аналитико-синтетическая 150 аналитическая 145 анимационная 20 ареалов изменения явлений 253 базовая 263
вероятного прогноза 156 весьма вероятного прогноза 156 взаимосвязей 151, 251 виртуальная 20 дежурная 188 динамики 151
для спортивного ориентирования 158 изокоррелят 251 инвентаризационная 152 индикационная 154 кадастровая 178 комплексная 146 крупномасштабная 11 культурно-просветительная 157 мелкомасштабная 11 многоцелевого назначения 156 на микрофише 19 научно-справочная 156 общегеографическая 12, 177 общественных явлений 14 оперативная 200 определение 5 отраслевая 146 оценочная 152
предварительного прогноза 155
прогнозная 154
районирования по степени взаимного соответствия 251
рельефная 17
синтетическая 146
специальная 16
среднемасштабная 11
тематическая 12, 177
термин 5
транспарант 19
туристская 158
туристско-краеведческая 158
учебная 158
цифровая 19, 114
частная 146
экранная 20
электронная 20
энтропии контуров 251 Картинное изображение рельефа 98 Картобиблиография 25 Картоведение 24 Картограмма 90
взаимосвязей 251
уточненная 91 Картографирование геоинформационное 269
в Интернете 283
виртуальное 274
оперативное 271
программно-управляемое 270
сетей телекоммуникации 285 Картография 21
географическая 29
определение 21
структура 23 Картографический метод исследования 25, 208 Картографическое изображение 6 Картографо-аэрокосмический
мониторинг 200 Картодиаграмма 89 Картометрические показатели 219 Картометрия 219
вероятностная 221
328 Указатель
терминов
Указатель терминов
329

Карты для высшей школы 159 Карты разновременные 251 Каталог географических названий
121 Качественный фон 82
цветовой 82
штриховой 82 Классификация геоизображений 291 Классификация карт 10
общегеографических 12
по масштабам 11
по пространственному охвату 11
по содержанию 12
принципы 10
тематических 12
требования 10 Классификация конфигураций 302 Классификация проекций 47
по виду нормальной сетки 47
по характеру искажений 47 Количественный фон 82 Комбинация знаков пространственная 298 Комплексные профили 213 Компоновка 8, 68
плавающая 70 Компьютерный анализ карт 212 Компьютинг сетевой 279 Континуализация 245 Концепции теоретические (в картографии) 22
геоинформационная 23
картология 22
коммуникативная 22
метакартография 23
модельно-познавательная 22
познавательная 22
языковая (картоязыковая) 22 Копия электронной карты 20 Коэффициент корреляции 233
парной 233
ранговой 235
Легенда 6
табличная 8 Линия нулевых искажений 46
Макет авторский 197 Масштаб карты 40
британских карт 42
временной 273, 312
главный 40
графический 42
именованный 43
карт планет 308
линейный 42
неметрический 41
пространства 307
старых русских карт 42
частный 40
численный 42 Математическая картография 24 Математико-картографическое
моделирование 228 Мигание знака 96 Модель взаимодействия картографии
и геоинформатики 269
доминирования геоинформатики 269
доминирования картографии 269
линейная 269
тройного взаимодействия 269 Модель виртуальная 274 Морфометрия 219
тематическая 226
Навигатор 280
Наглядность знаков 188 Надежность картографического
метода 257 Надписи на карте 115
виды 115, 124
пояснительные 116
размещение 125
термины 116
топонимы 116 Назначение карты 193 Натурные наблюдения 182 Номенклатура карты 67 Норма отбора 136 Нормализация географических
наименований 120
Обзорность съемок 198 Обновление карт 199 Образ графический 297
картографический 297 Оверлей 262
графический 248 Одномоментность съемок 198 Операторы преобразования 246
графические 246
неперекрывающиеся 247
перекрывающиеся 247
скользящие 247 Описания по картам 212 Оригинал карты 197
авторский 197
издательский 200
надписей 201
полутоновой 201
составительский 197
фоновых окрасок 201
штриховой 201 Ортофотокарта 19 Основа математическая 8, 37 Отмывка рельефа 108
аналитическая 109 Оформление карт 24 Оценка атласов 189 Оценка источников 194 Оценка карты 186
гармоничности 189
геометрической точности 188
качества оформления 188
качества издания 188
математической основы 186
научной достоверности 186
полноты 187
Перспективный рисунок рельефа 98 Печатание карты 201 Печатающее устройство 266 Печатная форма 201 Печать карты 202
высокая 202
глубокая 202
плоская 202
Пиктограммы 78 Пластика светотеневая 107 Подсистема ГИС 261
ввода информации 264
вывода (выдачи) информации 266
издания карт 266
обработки изображений 266
обработки информации 265 Поле масштабов геоизображений
311 Полосы движения 89 Полугоризонталь 104 Прагматика картографическая 24,
71 Преобразования картографического изображения 244
древовидные 248
параллельные 247
последовательные 247 Приемы анализа карт 211
графические 212
графоаналитические 219
картометрические 219
математико-картографического
моделирования 228
математической статистики 231
морфометрические 225
теории информации 236 Принтер 266 Проба печатная 202
красочная 202
штриховая 202 Прогноз картографический 255
во времени 154, 256
в пространстве 154, 256
пространственно-временной 256 Проектирование и составление
карт 24, 191 Проекция картографическая 43
азимутальная 49
внешняя азимутальная 52
гномоническая 52
коническая 49

330
Указатель терминов
Указатель терминов 331

косая азимутальная 52 косая коническая 49 косая цилиндрическая 49 многогранная 54 многополосная 55 нормальная азимутальная 49 нормальная коническая 49 нормальная цилиндрическая 49 ортографическая 52 поликоническая 54 полярная азимутальная 49 поперечная коническая 49 поперечная цилиндрическая 49 поперечная азимутальная 52 произвольная 47 псевдоазимутальная 54 псевдоконическая 53 псевдоцилиндрическая 53 равновеликая 47 равнопромежуточная 47 равнопромежуточная по меридианам 47 равнопромежуточная по параллелям 47 равноугольная 47 стереографическая 52 условная 53 цилиндрическая 49 экваториальная азимутальная 52
Передача иноязычных названий 118 местная официальная форма 118 традиционная форма 119 транслитерация 119 переводная форма 120 фонетическая форма 118
Поверхность остаточная 243
Поверхность фоновая 243
Преобразования картографического изображения 244
Программа карты 193
Проектирование карты 191, 194 художественное 194
Производная карта 244
Пространство геоинформационное 279
Псевдоизолиния 81 Публикация карт и атласов в Интернете 281
Разграфка карты 64, 66 Различимость знаков 188 Разложение картографического
изображения на составляющие 243 Разработка содержания карты 193 Расчленение рельефа 225
вертикальное 226
горизонтальное 225 Рамка карты 64, 68
внутренняя 68
внешняя 68
градусная 68
минутная 68 Распознавание образов 299
графических 299 Распознавание проекций 61 Реальность виртуальная 274 Редактирование карты 197 Референц-эллипсоид 37, 38 Решающее правило 301 Роза-диаграмма 214
Сборный лист 68
Семантика картофафическая 24, 71 Семиотика картографическая 24, 71 Сетка координатная 62
географическая 62
картографическая 62
километровая 63
прямоугольных координат 63
сетка-указательница 63, 127 Свойства карты 8
математический закон построения 8
знаковость 9
генерализованность 9
системность 9 Связь картофафии с другими
науками 30
астрономо-геодезическими 32
геоинформатикой 33, 269 дистанционным зондированием
32 логико-философскими 32 математическими 32 науками о Земле и планетах 30 социально-экономическими 32 техникой и автоматикой 32
Связь картофафии с искусством 35
Синтактика картографическая 24, 71
Система геоизображений 295
Система геоиконометрии 320
Система «создание использование карт» 209
Система спутникового позиционирования 176
Система управления базами данных 265
Система условных знаков 77
Система карт 158
Сканер 264
Снимки 180
гидролокационные 181 радиолокационные 181 синтезированные 182 сканерные 180 телевизионные 180 фотографические 180
Согласование элементов содержания 196
Содержательное соответствие 138
Составление карт 195 оперативных 200 тематических 199 топографических 198 указания 194
Составление легенды 195
Соответствие картографических изображений 249
Способ дазиметрический 91
Способ картографического изображения 71, 194 рельефа 97 физиографический 99
Способ отмывки 108
при боковом освещении 108 при комбинированном освещении 108 при отвесном освещении 108
Способ Танака 110
Стилистика картофафическая 71
Схематизация 245 .
Съемка многозональная 182
Текстовые источники 185 Телекоммуникационные сети 278 Телекоммуникация 278 Теория геоизображений 305 Теория картографии 24 Теория корреляции 233 Теория информации 236 Типы карт 145
функциональные 152 Тиражирование карты 201 Топоним 116 Топонимика картографическая
25, 116 Точечный способ 85 Точка нулевых искажений 46
Уровни исследования 310 Условные знаки 73
внемасштабные 74
динамические 75
линейные 75
площадные 75
рельефа 106
статичные 75
точечные 74 Указания по генерализации 194 Указания по составлению 194 Указания редакционные 195 Указатель географических названий 126
Факторный анализ 236 Факторы генерализации 129 влияние масштаба 129 изученность объекта 132 назначение карты 129
332
Указатель терминов

особенности объекта 132
оформление карты 132
тематика карты 129 Фотокарта 18, 199 Фоторельеф 109 Фоторепродукция 201 Фракталы 225
Фрактальная размерность 225 Функции языка карты 72
коммуникативная 72
познавательная 72
Ценз отбора 136
Цифрователь 264
Цифровая модель 19, 81, 112
Шкала 92
абсолютная 93 батиметрическая 106 безынтервальная 94 возрастающей насыщенности 106 . возрастающей теплоты тона 106 гипсометрическая 95, 105 гипсометрической окраски 105 затемняющаяся 105 интервальная 91
непрерывная 93, 94 неравномерная 94 осветляющаяся 106 послойной окраски 81 равномерная 94 ступенчатая 93 теневых штрихов 100 условная 93 условных знаков 92 цветовая 95 штрихов крутизны 100 Шрифт картографический 122
Экономика и организация картографического производства 25
Экономико-статистические данные 185
Экран 266
Экстраполяции по картам 256
Элементы карты 6
Эллипс искажений 45
Эллипсоид 37
Эскиз авторский 197
Этапы создания карт 191
Энтропия 236
Язык карты 72
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава I. Карты 5
Термин и определение 5
Элементы карты 6
Свойства карты 8
Принципы классификации карт 10
Классификация карт по масштабу и пространственному
охвату 11
Классификация карт по содержанию 12
Другие картографические произведения 17
Глава II. Картография 21
Определение 21
Теоретические концепции в картографии 22
Структура картографии 23
Исторический процесс в картографии 26
Географическая картография 29
Картография в системе наук 30
Взаимодействие картографии и геоинформатики 33
Связи картографии с искусством 35
Глава III. Математическая основа карт 37
Земной эллипсоид 37
Масштабы карт 40
Картографические проекции 43
Классификация проекций по характеру искажений 47
Классификация проекций по виду нормальной картографической сетки 47
Выбор проекций 56
Распознавание проекций 61
Координатные сетки 62
Разграфка, номенклатура и рамки карты 64
Компоновка 68
Глава IV. Картографические способы изображения 71
Картографическая семиотика. 71
Язык карты 72
Условные знаки 73
Графические переменные 76
Значки 77
Линейные знаки 79
Изолинии 79
Псевдоизолинии 81
334 Оглавление
Оглавление 335

Качественный фон 82
Количественный фон 83
Локализованные диаграммы 84
Точечный способ 85
Ареалы 87
Знаки движения 88
Картодиаграммы 89
Картограммы 90
Шкалы условных знаков 92
Динамические знаки 95
Глава V. Изображение рельефа 97
Общие требования 97
Перспективные изображения 98
Способы штрихов 100
Горизонтали 103
Гипсометрические шкалы 105
Условные обозначения рельефа 106
Светотеневая пластика 107
Освещенные горизонтали 110
Блок-диаграммы 111
Высотные отметки 112
Цифровые модели рельефа 112
Глава VI. Надписи на географических картах 115
Виды надписей , 115
Картографическая топонимика 116
Формы передачи иноязычных названий 118
Нормализация географических наименований 120
Каталоги географических названий 121
Картографические шрифты 122
Размещение надписей на картах 125
Указатели географических названий 126
Глава VII. Картографическая генерализация ...:: 128
Сущность генерализации 128
Факторы генерализации 129
Виды генерализации 133
Геометрическая точность и содержательное подобие 138
Географические принципы генерализации 140
Генерализация объектов разной локализации^ 142
Глава VIII. Типы географических карт 145
Аналитические карты 145
Комплексные карты _ 146
Синтетические карты 148
Карты динамики и карты взаимосвязей 151
Функциональные типы карт ;.. 152
Карты разного назначения 156
Системы карт 158
Глава ГХ. Географические атласы 160
Атласы картографические энциклопедии 160
Истоки атласной картографии : 161
Виды атласов 165
Национальные атласы 170
Атласы как модели геосистем 172
Внутреннее единство атласов 173
Глава X. Источники для создания карт и атласов - 175
Виды источников 175
Астрономо-геодезические данные 176
Картографические источники 177
Данные дистанционного зондирования 178
Натурные наблюдения и измерения 182
Гидрометеорологические наблюдения 183
Экономико-статистические данные 184
Текстовые источники 185
Анализ и оценка карт как источников 185
10.10.Оценка атласов 189
Глава XI. Проектирование, составление и издание карт 191
Этапы создания карт 191
Программа карты 193
Составление карт 195
Авторство в картографии 197
Аэрокосмические методы создания карт 198
Издание карт 200
Глава XII. Методы использования карт 203
Из истории использования карт 203
Картографический метод исследования 208
Система приемов анализа карт 211
Описания по картам 212
Графические приемы 212
Графоаналитические приемы ':. 219
Приемы математике-картографического моделирования 228
Глава ХШ. Исследования по картам 238
Способы работы с картами 238
Изучение структуры 239
Изучение взаимосвязей 248
Изучение динамики 251
Картографические прогнозы 255
О надежности исследований по картам 257
Глава XIV. Картография и геоинформатика 259
Географические информационные системы 259
Подсистемы ГИС 261
Геоинформатика наука, технология, производство 266
336 Оглавление
Геоинформационное картографирование 269
Оперативное картографирование 271
Картографические анимации 272
Виртуальное картографирование 274
Электронные атласы 276
Глава XV. Картография и телекоммуникация 278
Телекоммуникационные сети 278
«Всемирная паутина» 280
Карты и атласы в компьютерных сетях 281
Картографирование в Интернете 283
Интернет-ГИС 285
Перспективы взаимодействия 287
Глава XVI. Геоизображения 289
Понятие и определение 289
Виды геоизображений 290
16.3 Классификация геоизображений 291
Система геоизображений 294
Графические образы 296
Понятие о распознавании графических образов 299
Глава XVII. Геоиконика 305
Единая теория геоизображений 305
Масштабы пространства 307
Временные диапазоны геоизображений 312
Генерализация геоизображений 314
Геоиконометрия 318
Литература 321
Указатель терминов 324
Учебник
Берлянт Александр Михайлович
КАРТОГРАФИЯ
Редактор Т. А. Малахова; Корректор А. А. Баринова; Художник Д. А. Сенчагов; Компьютерная верстка С. А. Артемьевой
ИД №00287 от 14.10.99
Подписано к печати 26.11.2001. Формат 60 х 90 '/|6-
Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. печ. л. 21,0.
Тираж 5000 экз. Заказ № 4886
Издательство «Аспект Пресс»
111398 Москва, ул. Плеханова, д. 23, корп. 3.
Е-таИ: тГо@а$рес1рге55.ги; Аутоту.азрейргек.ш
Тел. 309-11-66, 309-36-00
Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленных
диапозитивов в ОАО «Можайский полиграфический комбинат»
143200 г. Можайск, ул. Мира, 93.
15

Приложенные файлы

  • doc 8926055
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий