24. Проекции и проекционные преобразования. Наиболее распространенные в гис системы проекций.

Проекции и проекционные преобразования. Проекция – это способ преобразования поверхности земного шара в поверхность топографической карты. Земля как бы подсвечивается из центра лампочкой, тени географических объектов ложатся на экран-карту, и контуры их обводятся. Проекция на плоский экран называется азимутальной, проекция на конусовидный экран – конической, на вертикальный цилиндрический экран – нормальной цилиндрической, на горизонтальный – поперечно-цилиндрической. При цилиндрической проекции меридианы изображены равноотстоящими параллельными прямыми, а параллели перпендикулярны к ним. При конических проекциях меридианы исходят из одной точки, а параллели представлены дугами концентрических окружностей. При азимутальных – параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы радиусами, проведенными из общего центра. Различают проекции равноугольные, равновеликие и произвольные. В равноугольных проекциях не искажаются углы. В равновеликих не искажаются площади, В произвольных проекциях искажаются и площади, и углы.

Наиболее распространенные в ГИС системы проекций. Проекция Гаусса-Крюгера представляет собой равноугольную поперечно-цилиндрическую проекцию, в которой углы не искажаются, проецирование осуществляется на цилиндр, который касается эллипсоида по меридиану, а поверхность Земли изображается меридиональными зонами по шесть градусов каждая. Каждая из зон проектируется на цилиндр, цилиндр разрезается по образующей и разворачивается на плоскость. Секции, образованные пересечением зоны и ряда, обозначаются комбинацией числа и буквы. Меридиан, по которому проекция касается эллипсоида для каждой зоны свой, называется он осевым меридианом зоны. Его легко вычислить, зная номер зоны и то, что ширина каждой из них составляет шесть градусов.

Проекция Меркатора. В отличие от проекции Гаусса-Крюгера в проекции Меркатора цилиндр касается эллипсоида не по меридиану, а по экватору. Меридианы в проекции Меркатора представляются параллельными равноотстоящими линиями. Параллели представляют собой параллельные линии, расстояние между которыми равно расстоянию между меридианами вблизи экватора и быстро увеличивается при приближении к полюсам. Полюсы не изображаются на проекции Меркатора, поэтому обычно карту ограничивают областями до 80 – 85°. Масштаб на карте в этой проекции увеличивается от экватора к полюсам, поэтому эта проекция не сохраняет площади. Если основной масштаб относится к экватору, то наибольшие искажения размеров объектов будут у полюсов. На картах в данной проекции всегда указывается, к какой параллели относится основной масштаб карты.

25. Воспроизведение качественной и количественной информации на картах.

Шкалы измерений. Дополнительная непространственная информация, помогающая нам описывать объекты, наблюдаемые в пространстве, образует набор атрибутов объектов.

Шкалы измерения данных могут включать в себя как простое наименование объектов, так и высокоточные измерения, позволяющие непосредственно сравнивать качества различных объектов. Они определяются типом классификации, необходимой информацией и возможностями производить измерения при заданном масштабе наблюдения. Номинальная шкала, позволяет говорить о том, как называется объект, но не позволяет делать прямого сравнения объектов. Порядковая шкала позволяет проводить качественное сравнение от лучшего к худшему для данного конкретного вопроса. Интервальная шкала позволяет измеряемым величинам приписывать численные значения. Здесь сравнения могут делаться с более точной оценкой различий, чем в порядковой шкале. Шкала отношений показывает взаимные отношения между двумя количественными величинами и находится делением одной величины на другую (среднее, пропорции, плотность). Например, плотность древостоя.

Легенда карт – это отражение принятых методов преобразования качественной и количественной информации в картографическую. Это представление способа перевода непрерывных шкал изучаемых признаков в качественные, дискретные. Легенда тактически соединяет геометрические объекты с их атрибутами.

Воспроизведение качественной информации. Важнейшая качественная информация – это глубина иерархических подразделений природных территорий. Легенда и карта должна воспроизводить ее с той подробностью, которая определяется целью картографии. Например, картируя области обитания насекомых, минимальной единицей будет отдельный фитоценоз (из-за жесткой привязанности многих видов насекомых к определенным видам растений). В легенде обозначается и способ проведения качественных границ, отмечающих область распространения каких-либо объектов среды.

Воспроизведение количественной информации. Непрерывные признаки (плотность, концентрация и др.) преобразуются в дискретные с помощью интервальных шкал. Непрерывная шкала разбивается на ряд интервалов, каждому из которых присваивается одно (чаще среднее) значение. Каждое значение новой дискретной шкалы отображается на карте зоной одного цвета. Для непрерывно распределенных по территории характеристик с помощью интервальных шкал определяют значения изолиний и места их прохождения по карте. В легенде объяснены все приемы оформления карт с помощью графических переменных: форма, размер, ориентация, яркость, рисунок (текстура), цвет.

Стандартные методы классификации. Классификация – это группировка объектов, имеющих близкие значения, путем присвоения им одинаковых символов. Этот способ позволяет увидеть пространственные закономерности. Создание классов вручную применяется, если осуществляется поиск объектов, отвечающих известным критериям. При этом определяется верхний и нижний пределы для каждого класса и каждому классу назначается свой символ. Например, необходимо выделить участки, где концентрации загрязняющего вещества менее 1,5 ПДК; 1,5 – 2,5 ПДК; 2,5 – 3,5 ПДК и т.д. Метод естественных границ состоит в использовании статистического алгоритма (кластерный анализ) для определения «естественных сгущений» (кластеров) значений атрибута. Он применяется для данных с неравномерным распределением атрибутов. Классификация по произвольным интервалам разбивает множество значений на равномерные классы. Метод применяется к привычным атрибутам (интервалы высот, возрастов). Метод разбиения на равные интервалы подходит для упрощенного представления результатов. Его удобно использовать для картографирования непрерывных данных. Метод разбиения на интервалы стандартного среднеквадратического отклонения подходит для отображения объектов в соответствии с их положением выше или ниже среднего значения. В этом случае карта не показывает реальные значения, а показывает, насколько удалены их атрибуты от среднего значения.

26. Легенда карты.

Легенда карт – это отражение принятых методов преобразования качественной и количественной информации в картографическую. Это представление способа перевода непрерывных шкал изучаемых признаков в качественные, дискретные. Легенда тактически соединяет геометрические объекты с их атрибутами.

27. Стандартные методы классификации.

Классификация – это группировка объектов, имеющих близкие значения, путем присвоения им одинаковых символов. Этот способ позволяет увидеть пространственные закономерности. Создание классов вручную применяется, если осуществляется поиск объектов, отвечающих известным критериям. При этом определяется верхний и нижний пределы для каждого класса и каждому классу назначается свой символ. Например, необходимо выделить участки, где концентрации загрязняющего вещества менее 1,5 ПДК; 1,5 – 2,5 ПДК; 2,5 – 3,5 ПДК и т.д. Метод естественных границ состоит в использовании статистического алгоритма (кластерный анализ) для определения «естественных сгущений» (кластеров) значений атрибута. Он применяется для данных с неравномерным распределением атрибутов. Классификация по произвольным интервалам разбивает множество значений на равномерные классы. Метод применяется к привычным атрибутам (интервалы высот, возрастов). Метод разбиения на равные интервалы подходит для упрощенного представления результатов. Его удобно использовать для картографирования непрерывных данных. Метод разбиения на интервалы стандартного среднеквадратического отклонения подходит для отображения объектов в соответствии с их положением выше или ниже среднего значения. В этом случае карта не показывает реальные значения, а показывает, насколько удалены их атрибуты от среднего значения.

28. Концептуальные модели представления пространственной информации.

В геоинформатике различают три концептуальные модели представления пространственной информации. Дискретная модель передает действительность в виде отдельных объектов, покрывающих все пространство, без пробелов. Она подчеркивает индивидуальность явления, но при этом возникает проблема определения положения границ, особенно для природных объектов. Сетевая модель используется, когда важно отображение связей между объектами и путей перемещения в пространстве. Ее применяют при изучении транспортных потоков, в гидрологических исследованиях. Представляется сетевая модель виде графа. Географические поля предназначены для исследования и отображения непрерывных распределений, таких как высота земной поверхности, атм. давление, тип почв, растительность. Эти три модели хорошо коррелируют с образно-знаковыми картографическими моделями.