Конспек лекцій ВНС

Основні вимоги до умовних позначень, що розробляються, є такими:

позначення їх систем (підсистем) мають чітко розрізнятися між собою; позначення кожної підсистеми повинні зберігати певну схожість; відношення між позначеннями мають відображати відношення між об'єктами, що картографуватимуться. Разом з тим позначення повинні легко читатися, розпізнаватися й запам'ятовуватися.

Кожне позначення несе в собі певну інформацію про об'єкт. Обсяг інформації залежить від кількості елементів позначення, якими подається певна інформація або які відрізняють його від споріднених позначень. Наприклад, позначеннями однакової форми й розміру можна показати тільки розміщення таких об'єктів, як населені пункти; тими самими позначеннями, але різного розміру - ще й їх людність, а пофарбованими різними кольорами - тип населеного пункту. Слід тільки пам'ятати, що кожна відмінність позначення має подавати лише один тип інформації і не треба дублювати одну й ту саму відмінність різними засобами (напр., розміром і кольором позначень).

Під час розробки умовних позначень беруть до уваги умови використання карти (буде вона настільною чи стінною), рівень підготовки її майбутніх користувачів (школярі, студенти, науковці, інші категорії), характер завдань, які розв'язуватимуться за нею (для картографічних досліджень, демонстрації в аудиторії тощо).

Графічний вигляд умовних позначень конкретної карти залежить від обраного способу картографічного зображення, прийнятих зображувальних засобів, можливостей одночасного їх застосування. В цілому слід намагатися

передати зміст карти якомога меншою кількістю умовних позначень.

Вибір способу зображення об'єктів на карті обумовлюється характером їх поширення, призначенням карти, масштабом, обсягом змісту, розподілом змісту карти за значенням об'єктів, що картографуються (виділення головних показників), способом тиражування (поліграфічний, комп'ютерний, чорнобілий друк чи кольоровий) тощо.

Найбільше на вибір способу зображення впливає характер розміщення об'єктів по території. Так, для характеристики об'єктів, положення яких на карті позначається точкою, застосовують спосіб локалізованих значків. Об'єкти лінійної протяжності відтворюють способами лінійних знаків і знаків руху; об'єкти суцільного поширення на площі передають способами ізоліній, кількісного та якісного фону, а об'єкти, розосереджені на площі, - способом якісного фону, ареалів, точковим, картограмою й картодіаграмою. Одні із зазначених способів зображення подають якісні особливості об'єктів (якісний фон), інші (ізолінії, кількісний фон) відображають кількісні показники, треті (спосіб локалізованих значків, лінійних знаків) можуть передати як якісні, так і кількісні відмінності зображуваних об'єктів.

Для подання на карті відмінностей об'єкта розробляють шкалу зміни значень показника. Вибір шкали залежить від заданої точності передачі показників, особливостей статистичного ряду, утвореного числовими значеннями, бажаних розмірів позначень і передбачуваного розміщення їх на карті (рівномірно по всій площі чи купками).

Завершується робота з проектування умовних позначень розробкою легенди карти, у якій усі позначення й пояснення до них розмішують у певній послідовності відповідно до обраних класифікацій об'єктів, їх підпорядкованості тощо. Для легенди обов'язковими є: вичерпна повнота,

тобто включення всіх застосованих на карті позначень; точна відповідність позначень у легенді й на карті; стислість, ясність та однозначність пояснень до графічних символів.

Складні за змістом і кількістю позначень легенди конструюють у два етапи: спочатку без урахування відведеної (згідно з компонуванням) площі на карті, а потім відповідно до особливостей розміщення легенди на карті, що проектується.

Легенди карт відрізняються за змістом, складністю, обсягом і структурою, що обумовлено типом і видом карт, а також; графічною формою.

Елементарні легенди будують для карт вузької теми з однобічною характеристикою окремих об'єктів природи чи суспільства. Це найпростіші легенди, структура яких визначається характером показників (кількісних чи якісних) і, відповідно, способами їх картографічного зображення. Приклади таких легенд з кількісними показниками знаходимо на картах з ізолініями, знаками руху, у картограмах і картодіаграмах, а також на тих картах, де застосовано локалізовані значки; з якісними характеристиками - на картах корисних копалин, порід лісу, сільськогосподарських угідь тощо.

Комбіновані елементарні легенди складаються з кількох показників чи характеристик, що взаємопов'язані й передаються одним або різними способами зображення (тиск повітря й вітри, норма стоку та коефіцієнт варіації стоку річок тощо).

Типологічні легенди ґрунтуються на наукових класифікаціях, від яких залежить глибина й повнота характеристики об'єктів. Систематизуючи об'єкти, що картографуються, виділяють їх класи, типи, види тощо. Такі легенди мають карти природи (геологічні, геоморфологічні, ґрунтів, геоботанічні) та узагальнених соціально-економічних об'єктів (типів поселень і промислових пунктів, використання земель тощо). Наприклад, легенда геологічної карти характеризує поділ гірських порід згідно зі стратиграфією на групи, системи, відділи, світи, горизонти; на картах ґрунтів виділяють їх типи, підтипи, види, підвиди.

Комплексні легенди подаються на комплексних картах з різнобічною характеристикою кожного з об'єктів. Такою є, наприклад, легенда загальноекономічної карти, яка поєднує зображення основних промислових пунктів, переважаючих напрямів сільськогосподарського виробництва і транспортно-економічних зв'язків. Інший приклад: легенда агрокліматичної карти, яка подає типи ґрунтів у межах районів з різними типами клімату.

У комплексних легендах умовні позначення слід групувати в послідовності відповідно до відносного значення та співвідношення елементів змісту. Наприклад, у легендах загальноекономічних карт спочатку подають позначення об'єктів промисловості, потім - сільського господарства.

Синтетичні легенди відображають цілісну інтегральну характеристику зображуваних об'єктів з урахуванням системи показників. Такі легенди

складаються до карт фізико-географічного районування (загального або покомпонентного: геоморфологічного, кліматичного, геоботанічного) та економічного (напр., сільськогосподарського).

Різні за змістом і складністю легенди мають різну графічну форму. За особливостями розміщення складових розрізняють легенди рядкові, шкальні (шкалоподібні) й табличні.

Рядкові легенди - це традиційна форма, за якою всі картографічні позначення й пояснення до них розміщують рядками. Рядкову форму мають легенди карт з використанням різних способів зображення.

Шкальні легенди містять шкалу у вигляді безперервної смуги, поділеної на частини (ступені), межі яких служать поділками шкали, біля яких подають послідовні числові значення певного показника. Ступені шкали фарбують (штрихують), змінюючи від ступеня до ступеня насиченість обраного кольорового тону (густоту штрихування). Така шкала відображає безперервну й послідовну зміну показника на картографованій території (винятком є карти із псевдоізолініями). Шкальні легенди мають карти, на яких застосовано спосіб ізоліній з пошаровим фарбуванням.

Табличні легенди мають форму таблиці, у якій приведені до певної системи елементи змісту (їх позначення), що подані за графами (стовпцями, рядками).

Розрізняють табличні легенди з класифікаційним розграфленням і легенди-

графіки. Перші відображають класифікаційний поділ об'єкта картографування системою розділювальних ліній, як це має місце на карті водозбірних басейнів України; другі мають форму, що дозволяє кожним умовним позначенням подавати дві характеристики об'єкта, які розміщені за вертикальною й горизонтальною осями графіка.

Розробляючи легенду, слід приділяти увагу й поясненним, до умовних позначень: вони мають бути повними, виразними і стислими. Треба пам'ятати, що певне змістове значення має порядок слів у поясненнях, якими можна передати важливість об'єктів. Так, якщо сільське господарство певної території характеризується в легенді висловом "Зернові культури, технічні культури, тваринництво", то це означає, що зернові культури посідають перше місце (за займаною площею, обсягом продукції), технічні культури - друге, а тваринництво - третє. Пояснення в легенді формулюють із застосуванням термінів, властивих тій чи іншій науковій класифікації.

2.5. РОЗРОБКА КОМПОНУВАННЯ КАРТИ

Проведені роботи з проектування завершуються розробкою компонування її складових частин. При цьому враховують конфігурацію й розміри території, що картографується, необхідність подання суміжних територій, особливості математичної основи, кількість і розміри додаткових карт і відомостей, обсяг легенди, позарамкового оформлення, стандартні розміри картографічного паперу тощо. За необхідності обчислюють координати розрідженої картографічної сітки та крайніх точок основної карти, обирають середній меридіан. За проведеною роботою створюється макет компонування. Основні правила компонування одноаркушевих карт є такими:

макет компонування будують у заданих масштабі та проекції на аркуші паперу, домагаючись компактного розміщення складових карти з тим, щоб забезпечити мінімально можливий за розміром її формат;

центральну частину паперу відводять основній карті, на якій будують розріджену картографічну сітку так, щоб середній меридіан був перпендикулярним до південної сторони рамки й симетричним щодо східного й західного, а потім наносять межі території, що картографується, основні елементи географічної основи;

легенду, додаткові карти, таблиці, діаграми, графіки розміщують за одним з варіантів на не зайнятих основним картографічним зображенням місцях так, щоб вони примикали до рамки карти;

розмістити легенду в місці зручному для читача, у нижній частині карти, якщо вона проектується як настільна, або на рівні очей, якщо вона буде стінною; в окремих випадках легенда може бути розміщена по частинах у різних місцях карти, що потребує членування легенди таким чином, щоб зберігалася логічна обумовленість окремих частин (за тематичними ознаками);

не слід розміщувати додаткові карти та інші дані так, щоб вони створювали безперервну смугу між основною картою та її назвою;

Розробка найдоцільнішого варіанта компонування потребує складання кількох попередніх варіантів, з яких обирають оптимальний.

3. СКЛАДАННЯ КАРТИ

Складанням карти називають сукупність робіт зі створення складального, тобто первинного оригіналу карти, який повністю відтворює зміст карти прийнятими умовними позначеннями із заданою точністю та генералізацією відповідно до програми карти.

Крім загальних рис процесу складання, властивих картам різного призначення, тематики й масштабу, існують і деякі відмінності у створенні загальногеографічних і тематичних карт. Схему складання таких карт наведено в табл. 1.

Послідовність процесів складання загальногеографічних і тематичних карт Програма карти

Підготовка картографічних джерел до використання

ОТРИМАННЯ СКЛАДАЛЬНОГО ОРИГІНАЛУ

Підготовка картографічних джерел до використання включає деякі допоміжні технічні операції; перехід від однієї до іншої системи координат і на інший еліпсоїд; обробку статистичних та інших некартографічних матеріалів тощо.

Так, під час складання загальногеографічних карт перевіряють правильність положення геодезичних пунктів за їх координатами в каталозі. У разі потреби роблять перерахунок координат і висот опорних точок.

Підготовка вихідних джерел для тематичних карт може передбачати зміну показників об'єкта картографування: заміну одиниць вимірів кількісних показників об'єктів (напр., мм рт. ст. на мбар на кліматичних картах, мм стоку на м3/с/км2 на гідрологічних); перехід від одних кількісних і якісних показників до інших (напр., від розподілу стоку за місяцями до його показу за сезонами року, від висотної характеристики рельєфу до показників густоти горизонтального чи вертикального розчленування рельєфу, від зображення переважаючих порід лісу до показу листяних, хвойних і мішаних лісів); зміну шкал кількісних показників об'єктів (напр., абсолютної безперервної шкали локалізованих позначень на умовну ступінчасту, збільшення інтервалів показників картограм, кількісного фону); перехід до нових класифікацій об'єктів картографування (напр., до функціональної типології населених пунктів замість галузевої характеристики промисловості) тощо.

Складання картографічної основи включає: визначення прямокутних координат вузлових точок координатної сітки й кутів рамки, розмірів аркуша паперу, потрібного для карти; нанесення за координатами на аркуш (основу карти) вузлових точок координатної сітки, опорних геодезичних пунктів і кутів рамки; викреслювання ліній сіток і рамки.

Складання географічної основи полягає у встановленні елементів її змісту відповідно до тематики й призначення карти, що створюється. Крім картографічної сітки, обов'язковими елементами основи мають бути берегова лінія морів (океанів), річки та інші елементи гідрографії, населені пункти, межі адміністративно-територіального поділу, шляхи сполучення, іноді - рельєф. Склад елементів географічної основи, їх детальність (генералізованість) визначаються програмою тематичної карти. Так, географічна основа природничих карт відрізняється від основи соціально-економічних (достатньо порівняти кількість населених пунктів на них: на перших вона мінімальна, на других - значно більша).

Перенесення на основу елементів загальногеографінного змісту

виконується відповідно до нормативних джерел.

Перенесення елементів тематичного змісту з картографічних джерел на географічну основу - процес, складність якого залежить від призначення й масштабу створюваної карти. Для забезпечення потрібної точності робіт застосовують різні технічні засоби.

Перенесення зображення найпростіше здійснювати тоді, коли масштаб і картографічна проекція джерела є однаковими з масштабом і картографічною проекцією створюваної карти.

Просторова локалізація інформації під час складання карт, тобто

віднесення елементів змісту (їх прив'язка) до певного місця на карті,

здійснюється різними засобами.

Локалізація за координатами елементів змісту застосовується, перш за все, для нанесення пунктів геодезичної мережі, орієнтирів тощо. Це головний

прийом складання топографічних карт. Координатний запис елементів змісту є основою комп'ютерного складання карт.

Локалізація за видимими (топографічними) елементами основи застосовується в разі використання некартографічних джерел. Вона полягає у прив'язці інформації до конкретних точок, ліній чи площ на карті (напр., промислових підприємств до населених пунктів, вантажопотоків до мережі доріг, посівів сільськогосподарських культур до ареалів їх розміщення). Цей прийом застосовують під час польового тематичного знімання (геологічного, геоботанічного, ґрунтів тощо).

Локалізація за встановленими географічними зв'язками полягає у виявленні чітко видимих елементів основи (так званих індикаторів), взаємопов'язаних з об'єктами, що картографуються. Такими індикаторами можуть бути: орографічні лінії рельєфу (уступи, тераси, вигини схилів), рослинність (ліси, луки, чагарники), умови зволоження (болота, заболочені луки), типи ґрунтів тощо. Приклади: зв'язок між ґрунтами й рослинністю, типами розселення й ландшафтами.

У процесі складання карти проводять генералізацію її змісту згідно з розробленою програмою й легендою карти. Для кожної конкретної карти процес генералізації має свою специфіку, але існують і загальні напрями відбору й узагальнення змісту.

Застосування тих чи інших прийомів генералізації на картах різного змісту визначається, перш за все, характером розповсюдження зображуваних об'єктів - у пунктах, на лініях чи площах.

Послідовність складання окремих елементів змісту залежить від їх значення, підпорядкованості й визначеності просторової локалізації. Так, на політико-адміністративних картах основна увага приділяється населеним пунктам, адміністративно-політичному поділу, шляхам сполучення; на гіпсометричних - рельєфу й гідрографії. Як правило, насамперед відтворюють ті елементи змісту, які мають бути нанесені на карту з найбільшою точністю, не допускаючи зміщення їх дійсного місцеположення. Це такі об'єкти, як опорні пункти, орієнтири й гідрографія. Потім викреслюють ті елементи, які можуть бути дещо зсунутими з їх фактичного місця розташування для збереження правильного співвідношення з раніше нанесеними об'єктами. Тому для загальногеографічних карт прийнятим є такий порядок складання окремих елементів змісту: елементи математичної основи, гідрографія та гідротехнічні споруди, населені пункти, промислові й соціально-культурні об'єкти, мережа доріг і дорожні споруди, рельєф, політико-адміністративні границі, рослинний покрив і ґрунти.

Під час складання тематичних карт спочатку розробляють географічну основу, на якій з необхідною повнотою й докладністю подають основні загальногеографічні елементи змісту. Географічна основа тематичних карт забезпечує точну локалізацію об'єктів та орієнтування. Однак навантаження географічної основи тематичних карт порівняно із загальногеографічними є меншим, щоб її елементи не заважали сприйняттю основного змісту. Відбір тих чи інших елементів зображення земної поверхні залежить від теми створюваної карти й регламентується її програмою. Вимоги, які ставляться до складання

географічної основи, і послідовність нанесення її об'єктів є аналогічними тим, які ставляться до створення загальногеографічних карт.

Особливістю складання й редагування тематичних карт є участь у цих процесах, крім картографа, фахівця з теми карти (географа, геолога, ґрунтознавця, економіста тощо). Саме такий фахівець проробляє тематичний зміст карти і складає авторський макет або ескіз карти.

Авторський ескіз - це первинний варіант змісту запроектованої тематичної карти, виконаний у масштабі й проекції, близьких до масштабу й проекції карти, що складається. Графічна якість ескізу є дещо зниженою: можливі відступи від прийнятих умовних позначень, їх розмірів, кольорового оформлення.

Наступним кроком у створенні карти є складання авторського макета - картографічного зображення тематичного змісту в його повному обсязі разом з легендою, виконаного на підготовленій для цього географічній основі.

Завершується складання карти оформленням складального оригіналу.

Якщо карта виготовляється в одному примірнику, то оригінал оформлюють у закінченому вигляді обраними зображувальними засобами. Якщо передбачається тиражування карти, то її оформлюють відповідно до вимог обраної технології видання.

На всіх етапах здійснюється редагування, тобто керівництво й контроль за всіма процесами створення карти. Редактор карти стежить за правильною побудовою математичної основи, точним нанесенням і взаємним узгодженням елементів змісту й географічних назв, правильним застосуванням умовних позначень і способів оформлення, дотриманням правил генералізації.

Подана схема створення карт на паперовій основі не втрачає свого значення і з використанням комп'ютерної техніки. Змінюються прийоми роботи, а не суть самого процесу складання.

3.1. СТВОРЕННЯ КАРТ ЗА НОВІТНІМИ ТЕХНОЛОГІЯМИ

Методи створення карт та їх тиражування змінювалися з часом: спочатку рукописне виготовлення, потім розмноження друкуванням, а протягом XX ст. - усе ширше застосування механізації ручної праці, а потім і автоматизації більшості типів робіт. З кінця XX ст. почався етап використання в картографічному виробництві найсучасніших технічних засобів. Однак, як би не змінювалося технічне оснащення зі створення й видання карт, фахова картографічна підготовка виконавців робіт не втрачає свого значення. Тільки професійні знання особливостей і правил формування картографічних зображень дозволяють ефективно використовувати досягнення технічного прогресу.

Одною з основних ланок комп'ютерних технологій створення карт є ГІС,

які акумулюють просторові дані про найрізноманітніші об'єкти реального світу. Ці дані зображені у ГІС у цифровій формі, що забезпечує їх введення до комп'ютерного середовища, зберігання, опрацювання й перетворення з метою відтворення вже існуючих картографічних творів або створення нових.

Цифрова форма просторових даних є результатом цифрування, яке розуміють як перетворення графічних і картографічних джерел (традиційних за формою) у цифрові записи про просторове положення, об'єктів та їх

атрибутивні риси (форму, розмір, певні особливості, назву), що містять ті чи інші джерела.

Складовими ГІС є банки й бази даних.

Банки даних для картографічних цілей є інформаційною системою централізованого збереження й колективного використання потрібних для створення карт відомостей у цифровому вигляді; банк даних формується з баз даних - проблемно-орієнтованих сукупностей відомостей.

База даних включає два типи інформації: просторову (графічну) та описову (атрибутивну). Вони зберігаються в комп'ютерному середовищі у вигляді набору файлів, які відповідають за просторову або описову інформацію про об'єкти карти.

Бази даних залежно від призначення ГІС мають різну тематику. Наприклад, для створення карти розміщення населення першочерговим буде створення якісної цифрової бази даних, яка включає: перелік усіх міст і селищ міського типу, областей і районів, дані про кількість жителів, густоту сільського населення по районах та областях тощо.

Уся інформація ГІС формується пошарово (напр., шар "Населені пункти",

шар "Гідрографія"). Тобто кожен шор є сховищем картографічної або цифрової інформації певного змісту, яка може бути поданою на екран комп'ютера.

Існують різні технологічні схеми комп'ютерного створення карт залежно від наявного складу технічних засобів, потрібних для виконання всіх етапів роботи, та інших умов. Одна з них - створення карти за даними ГІС. Складнішою є схема, за якою потрібно формувати базу даних. Спрощений її варіант виглядає так:

•цифрування картографічних джерел (просторових даних) і створення картографічної бази даних (вихідної інформації);

•обробка й перетворення вихідної інформації комп'ютерними засобами;

•графічне відтворення обробленої інформації та побудова карт, атласів;

•тиражування картографічних творів.

Цифрування потрібних джерел зручно здійснювати шляхом їх сканування. Результатом є растрове зображення просторових даних у вигляді прямокутної матриці, кожному пікселу якої (найменшій частці зображення, отриманої під час ділення цілого зображення на неподільні частки) надається певне значення.

Існують такі типи обробки й перетворення вихідної інформації:

•попередня обробка цифрових даних для перетворення їх у форму, потрібну для створення нових карт;

•відбір та узгодження просторової інформації (за площею, довжиною);

•зміна системи координат чи масштабу;

•відбір та узгодження атрибутивної інформації (напр., залишити автошляхи тільки європейського значення);

•побудова координатних сіток, трансформація картографічних проекцій;

•підрахунки, пов'язані з локалізацією цифрової інформації у певних точках, лініях чи одиницях територіального поділу;

•вимірювальні операції, включаючи обчислення довжин відрізків прямих і кривих ліній, обчислення площ, периметрів, характеристик форм об'єктів;

•одержання нових показників об'єктів, що картографуються (напр., визначення статистичних та оціночних показників);

•аналіз поверхні (моделей рельєфу), включаючи обчислення кутів нахилу та експозиції схилів, інтерполяцію висот, визначення зон видимостіневидимості, побудова горизонталей, накладення тематичних шарів на тривимірне зображення, створення профілів поперечних перерізів, обчислення об'ємів.

Обсяг обробки й кількість типів її перетворення залежать від змісту карти, що створюється.

Графічне відтворення обробленої інформації, а потім і побудова карт відбувається спочатку шляхом переведення растрового зображення у векторне, яке наближене до традиційного графічного зображення паперових карт і може бути візуалізоване на дисплеї (екрані) комп'ютера. Отриману екранну карту можна редагувати й коректувати, вносячи до неї потрібні уточнення й виправлення.

Набір інструментальних засобів і операцій візуалізації, закладених у ГІС, дозволяє:

•масштабувати зображення, тобто зменшувати його або збільшувати;

•укрупнювати деталі обраної частини зображення;

•панорамувати зображення, тобто розгортати його до розмірів робочої частини екрана;

•перегортати або покадрово переглядати багатошаровий набір чи послідовності зображення;

•змішувати, дублювати, відсікати, обертати зображення;

•спрощувати, згладжувати, утрирувати зображення;

•застосовувати способи картографічного зображення зі зміною складових позначень;

•задавати кольорове, штрихове чи півтонове зображення;

•будувати тривимірні зображення в різних проекціях тощо.

Комп'ютерні технології значно спростили перенесення елементі тематичного змісту на географічну основу.

Використання цифрових карт забезпечує одержання точнішої та єдиної основи для створення цілої низки картографічних творів на одну й ту саму територію. При використанні ПС-технологій автоматизована генералізація контурів (берегової лінії, гідрографії та інших лінійних об'єктів), за умови вдало підібраного алгоритму, майже не потребує ручного редагування, крім окремих випадків, коли потрібно показати острів чи озеро навіть тоді, коли вони не обов'язкові для якогось іншого масштабу. За допомогою додаткового алгоритму проводиться автоматизоване потовщення річок від витоку до гирла.

Комп'ютерне виготовлення карт потребує програмного забезпечення, але не вся інформація, яка потрібна для створення карт, може бути формалізована й алгоритмізована. Складність алгоритмів зростає з ускладненням змісту карти. Труднощі виникають і через протиріччя між вимогами геометричної точності карт і географічною відповідністю до їх змісту, що виникають під час використання на картах позамасштабних позначень та у процесі генералізації зображення, через складність або навіть неможливість опису математичним

апаратом взаємозв'язків між різними об'єктами тощо. Формальне розв'язання проблем створення картографічного зображення, притаманне технічним засобам, може привести до спотворення типових ознак зображених об'єктів (напр., не будуть показані важливі об'єкти внаслідок їх малих розмірів, чого фахівець не допустить, штучно збільшуючи їх розміри). Отже, робота редактора на всіх етапах створення карт не втрачає свого значення.