3.2. Способи картографічного зображення

Умовні знаки.

Використання умовних знаків дозволяє:

• показувати реальні й абстрактні об'єкти (наприклад, висоту сніжного покриву, індекс континентальності клімату);

• зображати об'єкти, які не видимі людським оком (палеорельеф древніх материків, гравітаційні й магнітні поля й ін.);

• передавати внутрішні характеристики й структуру об'єктів (обсяг і структуру промислового виробництва, склад населення й ін.);

• відображати взаємні відносини об'єктів: порядок й ієрархію, пропорційність, розходження, співпідпорядкованість (наприклад, геологічна стратиграфія);

• показувати динаміку явищ і процесів (зміна стоку в річкових басейнах по місяцях);

• зменшувати зображення (на дрібномасштабній карті замість показу окремих будинків і кварталів можна кружком позначити весь населений пункт).

Всі знаки були статичними, але при розвитку електронних технологій з'явилися і динамічні умовні знаки. Це знаки, що рухаються і змінюються в часі. Вони використовуються в комп'ютерних картографічних анімаціях. Вони також можуть бути точковими, лінійними або площинними (фоновими).

Роль знаків не обмежена тільки передачею інформації. Знаки є засобом фіксації, формалізації та систематизації знань. Не менш важливі пізнавальні (гносеологічні) функції картографічних умовних знаків. З ними можна виконувати дії, перетворювати їх з однієї форми в іншу, проводити виміри. Знаки є засобом формування наукових понять, конкретизації, візуалізації теоретичних висновків.

Графічні змінні.

Кількість і різноманіття знаків, які застосовуються при створенні карт, практично нескінченно. Однак всі вони складаються з невеликого числа графічних змінних.

Графічні змінні є елементарними графічними засобами, які використовують для побудови картографічних знаків і знакових систем. Це форма, розмір, орієнтування, кольори, насиченість кольорів (яскравість) і внутрішня структура знаку (рис.3.6).

Подання про графічні змінні розробив в 1960-х рр. французький картограф Ж. Бертен до статичних паперових карт. При комп'ютерних картографічних анімаціях необхідно додати і динамічні графічні змінні.

Рис.3.6. Графічні змінні (за Ж. Бертеном). а - форма; б - розмір; в - яскравість; г - внутрішня структура; д - кольори; е - орієнтація.

Створюючи знаки для будь-якої карти, картограф може вільно об’єднувати будь-які графічні змінні. Закони картографічної семіотики та художній смак автора карти дозволяють підбирати різні стилі та сполучення, конструювати яскраві та добре помітні знаки, що запам'ятовуються. Але це ускладнює уніфікацію й стандартизацію умовних позначень, що є дуже важливою проблемою в картографії. Наприклад, населені пункти можна позначати кружками різних кольорів і розміром, квадратиками, зірочками, стилізованими рисунками будиночків або інших значків. Карта повинна супроводжуватися легендою, що роз'ясняє значення кожного знака.

У виборі графічних змінних є правила, обумовлені особливостями локалізації й поширення явища, принципами взаємного сполучення знаків, картографічними традиціями, умовами сприйняття знаків, вимогами вимірів на картах тощо.

Системи умовних позначень, які застосовані для передачі об'єктів й явищ, що розрізняються характером просторової локалізації й розміщення, називаються способами картографічного зображення.

Значки.

Спосіб значків застосовують для ілюстрації об'єктів, локалізованих у пунктах, що не виражаються в масштабі карти (рис.3.7). Це можуть бути населені пункти, родовища корисних копалин, промислові підприємства, окремі споруди, орієнтири на місцевості і т.п.

Значки дозволяють характеризувати якісні й кількісні особливості об'єктів, їхню внутрішню структуру.

Рис.3.7. Значки геометричні

Розрізняють три види значків:

• абстрактні геометричні значки - кола, квадрати, зірочки, ромби тощо; розмір знака відображає кількісну характеристику, кольори або штрихування – якісні особливості, а структура знака передає структуру самого об'єкта;

• літерні значки - літери українського або латинського алфавітів, наприклад Р або Ре, що позначають родовища фосфору і заліза; розмір букв може кількісно характеризувати об'єкт, хоча порівнювати їх між собою складніше, ніж геометричні фігури;

• наочні значки (піктограми) нагадують об'єкт, який зображується, наприклад малюнок літака позначає аеродром, туристський намет - кемпінг тощо; такі позначення дуже наочні й найчастіше їх використають на популярних туристичних, рекламних, та рекламних картах.

Лінійні знаки.

Спосіб використовується для зображення реальних або абстрактних об'єктів, локалізованих на лініях. До них відносяться, наприклад, берегові лінії, дороги, атмосферні фронти, адміністративні межі. Різний малюнок і кольори лінійних знаків передають якісні й кількісні характеристики об'єктів: тип берегової лінії, глибину закладення розломів, кількість колій залізниці, теплі та холодні фронти тощо (рис 3.8).

Лінійний знак позамаштабний за шириною, але вісь його повинна збігатися з розташуванням реального об'єкта на місцевості. При поступовому переході або нечіткості межі лінійний знак може зображатися смугою. Лінійними знаками можна відобразити навіть динаміку об'єкта, наприклад, нанести положення берегової лінії моря в різні стадії її зміни, виконавши прогноз поступового затоплення суші.

Рис. 3.8. Лінійні знаки

Ізолінії.

Ізолінії є лініями однакових значень картографуючого показника. Спосіб ізоліній застосовується для зображення безперервних явищ, які плавно змінюються і утворюють фізичні поля. Такими є поля рельєфу, магнітної напруженості, тиску, температур тощо (рис.3.9). Вони зображуються відповідно горизонталями (ізогіпсами), ізогонами, ізобарами, ізотермами. Сімейство різних ізоліній досить широке і нараховує десятки видів.

На карту спочатку наносять значення об'єкта, який картографується в точках спостережень, а потім за допомогою інтерполяції проводять ізолінії. При цьому вибирається інтервал перерізу, що характеризує різницю відміток двох сусідніх ізоліній. Відстань між ізолініями на карті називається закладенням ізоліній і характеризує градієнт поля (ухил поверхні). Чим менше закладення, тим більший градієнт, тобто крутіша поверхня, і навпаки, більші закладення свідчать про пологу поверхню, про менші градієнти. Автоматичне проведення ізоліній виконується за цифровими моделями при допомозі спеціальних інтерполяційних програм.

Ізолінії є дуже зручним, гнучким та інформативним способом зображення, який має високу метричність. Завдяки їм можна визначати на картах найрізноманітніші кількісні характеристики: абсолютні й відносні значення явища, ухили й градієнти, ступінь розчленовування тощо. За допомогою ізоліній показують також кількісні зміни показників у часі (наприклад, річні варіації магнітного схилення), переміщення явищ (амплітуди неотектонічних піднімань та осідань), час настання яких-небудь подій (дати дозрівання сільськогосподарських культур), повторюваність явищ (частота виникнення штормів у різні сезони року), взаємозв'язок явищ (кореляція форм сучасного й палеорельефу). На динамічних електронних картах системи ізоліній можуть зміщуватися, показуючи переміщення явищ (наприклад, циклонів й антициклонів).

При створенні ізолінійних карт завжди враховують те, що читач сприймає не кожну ізолінію окремо, а всю їхню сукупність, єдину систему ізоліній, за допомогою якої передається структура й морфологія об'єкта, який картографується. Для підвищення наочності проміжки між ізолініями зафарбовують, користуючись шкалою пошарового фарбування, що будується так, щоб інтенсивність фарбування показувала наростання або убування показника.

Рис. 3.9. Ізолінії.

Псевдоізолінії.

Ізолінії нерідко застосовують для явищ, що не володіють безперервністю, суцільністю та плавністю, тобто вони не є насправді полями. У цьому випадку мова йде про псевдоізолінії, тобто ізолінії, що відображають розподіл дискретних об'єктів. Такі, наприклад, псевдоізолінії щільності населення, розміщення якого не утворює суцільного поля, псевдоізолінії розораності або заліснення тощо. Їх завжди проводять на основі інтерполяції яких-небудь розрахункових статистичних показників щільності, інтенсивності розподілу об'єктів, отриманих у вузлах регулярної або нерегулярної сітки.

Псевдоізолінії не відрізняються від ізоліній і вони часто доповнюються пошаровим фарбуванням. Привабливість псевдоізоліній полягає в тому, що з їхньою допомогою створюється дуже зручна графо-математична абстракція географічних розподілів, що дозволяє відійти від малоістотних властивостей і деталей об'єкта, який картографується та виявити головні закономірності його зміни в просторі (рис.3.10). До того ж цей спосіб володіє високою метричністю.

Але необхідно пам'ятати про принципове розходження між ізолініями й псевдоізолініями. Останні відображають не реальні, а штучні, абстрактні поля, наприклад, “промисловий рельєф” - щільність об'єктів індустрії на одиницю площі або “поле розселення” - кількість жителів на 1 км². При зміні щільності даних або способу розрахунку такі штучні поля інтенсивно змінюються. Тому на картах бажано вказувати спосіб розрахунку вихідних даних, за яких побудовані псевдоізолінії.

Рис.3.10. Псевдолінії

Якісний фон.

Спосіб якісного фону застосовують для передачі якісних розходжень явищ суцільного поширення за виділеними районами, областями або іншим одиницям територіального розподілу. Цей спосіб тісно пов'язаний із класифікаційним розподілом території її диференціацією за ознакою, з типологічним районуванням, наприклад з виділенням районів сільськогосподарської спеціалізації, ландшафтів, типів ґрунтового покриву, рослинних асоціацій (рис.3.11). При цьому також використовують кольори (кольоровий фон) або штрихування (штриховий фон ). Іноді на картах спільно застосовують обидва ці засоби, наприклад, на ґрунтовій карті генетичні типи ґрунтів дають колірним фоном, а їх механічний склад - штриховим, який накладається поверх кольорів. У деяких випадках, коли межі між виділеними районами нечіткі, а зміна якостей відбувається поступово, допускається перекриття двох якісних фонів.

Для зручності ідентифікації підрозділів якісного фону його супроводжують індексами, які проставляють на карті.

Рис. 3.11. Якісний фон

Кількісний фон.

Спосіб кількісного фону застосовують для передачі кількісних розходжень явищ суцільного поширення в межах виділених районів. Подібно до якісного фону він завжди сумісний з районуванням, але за кількісною ознакою. Фарбування або штрихування виконуються за шкалою, тобто інтенсивність зростає або убуває відповідно до зміни ознаки (рис.3.12). Прикладами використання кількісного фону можуть служити карти запасів гідроресурсів у річкових басейнах, карти районування території за ступеню розчленовування рельєфу тощо.

Рис. 3.12. Кількісний фон.

Можливе поєднання якісного та кількісного фонів, наприклад при виділенні районів переважних конфесій (якісний фон) з додатковою характеристикою процентного співвідношення населення різного віросповідання (кількісний фон).

Локалізовані діаграми.

Локалізовані діаграми характеризують явища, що мають суцільне або смугове поширення, за допомогою графіків і діаграм, що поміщають у пунктах спостереження (виміру) цих явищ. Такі графіки зміни середньомісячних температур й опадів, локалізовані за метеостанціями, діаграми забруднення річкових вод, присвячені до гідропостів тощо. На карті завжди відзначають пункти, до яких віднесені графіки, хоча відомо, що локалізовані діаграми характеризують не тільки ці пункти, але й прилеглу територію (рис.3.13).

Рис. 3.13. Локалізовані діаграми

Графічні засоби досить різноманітні. До них відносяться рози-діаграми (наприклад, рози напрямків переважних вітрів), криві й гістограми розподілу (хід температур за місяцями), циклограми (середня тривалість сонячного сяйва протягом року), структурні діаграми тощо.

Крапковий спосіб.

Цей спосіб застосовують для зображення явищ масового, але несуцільного поширення за допомогою безлічі крапок, кожна з яких має певну “вагу”, тобто позначає деяку кількість одиниць даного явища (рис.3.14). Найчастіше крапковим способом показують розміщення сільського населення (вага однієї точки становить, наприклад, 1000 жителів), або посівні площі (одна точка - 500 га посівів), або розміщення тваринництва (одна точка - 200 голів великої рогатої худоби) і т.п.

Як графічні засоби можна вибрати не тільки крапки (точніше, маленькі кружки), але й квадратики, трикутники й т.п.; важливо лише, щоб кожна фігурка мала вагу, позначена в легенді. Іноді при великому розкиді показників беруть крапки двох і навіть трьох ваг: маленька крапка - 200 га, середня - 500, більша - 1000 га. Крім того, крапки можуть мати різні кольори або форму. На картах розміщення населення кольорами можна позначити його національний склад.

Рис. 3.14. Точковий спосіб

Крапковий спосіб наочний і зручний для кількісних визначень. Крапкові карти добре передають реальні особливості розміщення явища: його кількість, локалізацію, угруповання або концентрацію, структуру (наприклад, структуру посівних площ під різними культурами). Існують спеціальні прийоми для розрахунку оптимальної ваги крапки залежно від розкиду кількісних показників і щільності розміщення явища, адже крапки (фігурки) на карті не повинні стикатися або зливатися.

Ареали.

Спосіб ареалів складається у виділенні на карті області поширення якого-небудь суцільного або розосередженого явища. Найчастіше цим способом показують поширення тварин і рослин, родовища корисних копалин і т.п. Розрізняють абсолютні і відносні ареали. Абсолютними називають ареали, за межами яких дане явище зовсім не зустрічається (наприклад, нафтогазоносний басейн, контур якого точно встановлений), тоді як відносні ареали показують лише райони найбільшого зосередження явища (допустимо, промисловий ареал яких-небудь лікарських рослин).

Графічні засоби зображення ареалів досить різноманітні: це можуть бути межі, фонове фарбування, штрихування, значки, написи, індекси (рис.3.15). Принципова різниця між значковим способом, коли кожен знак точно ставиться до об'єкта, локалізованому в тому або іншому пункті, і значком ареалу, що характеризує площу. Границі як графічний засіб кращі для абсолютних ареалів, а для відносних необхідно нанести лише кілька значків або дати напис без проведення межі, точне положення якої на місцевості невідомо.

Рис. 3.15. Ареали

Знаки руху.

Знаки руху використовують для показу просторових переміщень природних, соціальних, економічних явищ (наприклад, шляхів руху циклонів, перельоту птахів, міграції населення, поширення хвороб). За допомогою знаків руху можна показати шляхи, напрямок і швидкість переміщення, структуру об'єкта, що переміщається (рис.3.16). Можна застосувати знаки руху для показу зв'язків між об'єктами (наприклад, електронних комунікацій, фінансових потоків), їхньої якості, потужності, пропускної здатності тощо.

Рис. 3.16. Знаки руху (вектори)

Розрізняють два види знаків руху:

• вектори руху - стрілки різних кольорів, форми або товщини;

• смуги руху - смуги різної ширини, внутрішньої структури і кольору.

Вектори застосовують, наприклад, для показу теплих і холодних течій, вітрів і т.п., а смуги руху - для зображення потужності й структури потоків (наприклад, залізничних перевезень, міграцій населення). Стрічки руху здатні передати структуру потоку, його напруженість, наприклад обсяг перевезених вантажів, відповідно до прийнятої шкали: чим ширша смуга, тим могутніший потік (рис.3.17).

Рис 3.17. Смуги руху

Картодіаграми.

Спосіб картодіаграми представляє зображення абсолютних статистичних показників відносно одиниць адміністративно-територіального поділу за допомогою діаграмних знаків. Картодіаграми застосовують для показу таких явищ, як валовий збір сільськогосподарської продукції, загальна кількість учнів, обсяг промислового виробництва, споживання електроенергії в цілому за районами, областями, провінціями і т.п. Оскільки мова йде про статистичні показники, то на карті завжди присутня сітка адміністративного поділу, за якими і виконується збір даних.

При цьому використовуються будь-які стовпчасті, площинні, об'ємні діаграмні знаки, віднесені до районів або областей (рис.3.18). Вони можуть бути структурними і показувати, наприклад, частку різних галузей у загальному обсязі виробництва в даному промисловому пункті. В одній адміністративній одиниці можна дати кілька діаграм для різних видів промисловості. Однак за картодіаграмою не можна визначити, де саме розміщені те або інше виробництво або в якому конкретно місті споживають найбільше електроенергії. Тут все віднесено до району в цілому. Тому спосіб картодіаграми принципово відрізняється від способу значків. Зате легко й наочно можна порівняти між собою цілі райони або області.

Рис. 3.18. Картодіаграма

Картограми.

Спосіб картограми використовують для того щоб показати відносні статистичні показники за одиницями адміністративно-територіального поділу. Це завжди розрахункові показники: кількість дитячих установ на тисячу жителів, енергооснащеність сільського господарства в розрахунку на 100 га сільськогосподарських земель і т.п. (рис.3.19).

Рис. 3.19. Картограма

Іноді картограми будують за сіткою квадратів, обчислюючи такі показники, як щільність населення, розораність і т.п. для кожної комірки квадрата. В деяких випадках статистичні показники, отримані за адміністративними районами, відносять тільки до ареалів їхнього дійсного поширення, наприклад щільність населення показують тільки в заселених районах, виключивши болота або високогір'я, а показники середньої врожайності культур дають лише в межах контурів сільськогосподарських земель. У результаті картограма трансформується в карту своєрідних кількісних ареалів. Такий спосіб називають уточненою картограмою, або дозиметричним способом.

Картограма як правило має інтервальную шкалу, у якій інтенсивність кольорів або щільність штрихування закономірно міняються відповідно до збільшення або зменшення значення картографуючого показника. Іноді картограми стають схожі на карти кількісного фону з тієї різницею, що кількісний фон завжди віднесений до областей природного районування, тоді як картограми до адміністративних районів або комірок геометричної сітки.

Динамічні знаки.

Створення картографічних комп'ютерних анімацій призвело до впровадження в практику динамічних графічних змінних. Тобто, всі статичні графічні змінні набули ще один тимчасовий вимір. Анімації дозволяють змінювати форму й розмір об'єкта, кольори й насиченість кольорів, внутрішню структуру й саме розташування знака на карті. Найчастіше застосовуються:

• переміщення знаків на карті, що показує, наприклад, рух ліній атмосферних фронтів на синоптичних картах;

• рух стрілок, що вказує напрямок транспортних потоків, переносу повітряних мас і т.п.;

• дефілювання кольорів, тобто поступова зміна або навіть пульсація фарбування, вібрування кольорів, наприклад для зображення поширення ареалу інфекції або епідемії;

• миготіння знаків, що привертає увага до якого-небудь важливого об'єкта на карті, наприклад до джерела радіаційного забруднення навколишнього середовища.

Проектування динамічних картографічних позначень є новою областю картографічної семіотики на стику з технологіями комп'ютерного дизайну і вона швидко розвивається. Тут є багато оригінальних рішень. Наприклад, більші можливості обіцяє використання анімаційних ефектів у поєднанні з тривимірною графікою.