6. Разработка содержания карты. Генерализация

Определение элементов содержания. Определение содержания карты – важнейшая стадия проектирования карты. Она предполагает: составление перечня элементов содержания, выбор классификаций для них, характеристик и показателей, способов изображения и системы условных знаков, установление норм и цензов генерализации, а также их географическое районирование, выполнение экспериментальных работ, образцов карты на типичные районы.

Содержание карты представляет целенаправленное изображение всех объектов действительности, всех подробностей их пространственной структуры.

Принципиальную основу определения содержания карты образуют две теоретические составляющие:

1. Понимание географической карты как пространственной модели действительности. Создание любой модели предполагает целесообразное упрощение объектов исследования – отвлечение от целого для изучения части и учет в модели только важнейших характеристик и связей. При составлении карты неизбежны и необходимы отбор объектов, упрощение их изображения.

2. Системный подход в понимании карты и отображении действительности. Предполагает рассмотрение отображаемых объектов в качестве геосистем различной сложности и пространственного охвата (а не как отдельно взятые объекты) и картографирование ее элементов (составных частей), внутренних и внешних связей в каждой конкретной системе. При этом каждая система может отображаться в ряде различных моделей, например, при последовательном переходе от карт отдельных элементов системы к ее целостному отображению.

Пример системы – географический ландшафт, элементы – слагающие этот ландшафт компоненты – геологический фундамент, рельеф, воды, почвы, растительность и другие элементы, отображаемые на ландшафтной карте и отраслевых картах природы (которые часто являются источником для составления ландшафтных карт).

В свою очередь, каждый элемент ландшафта можно рассматривать как систему низшего ранга, например, поверхностные воды суши разделить на реки, озера, водохранилища, болота, ледники и характеризовать их по химическому составу, круговороту и т. д.

Редко встречаются карты, содержание которых ограничено единственным элементом. Это могут быть карты речной или озерной сети, показывающие их размещение и густоту.

Однако большинство карт, посвященных отдельным природным или социально-экономическим элементам (почвам, растительности, населенным пунктам, дорожной сети), показывает эти элементы не оторвано, а на географической основе, заимствованной с общегеографических карт. Как правило, такую основу образуют: гидрография, границы крупных территориальных единиц административного деления, важнейшие железные дороги. Основы служат для ориентирования и локализации тематического содержания. Для разных отраслевых карт необходимы различные основы, учитывающие специфику картографируемых явлений и их региональные особенности. Поэтому и для узкоотраслевых карт необходимо продуманное определение элементов содержания.

Особенно важным является определение содержания для комплексных карт, например, топографических (для разных природных зон), тематических, одинаковых или близких по названию, но отличающихся по назначению и масштабу. (Типы грунтов и болота – для карт освоения нефтяных и газовых месторождений; рельеф с характеристикой уклонов, минеральный состав грунтов – для целей осушения; климатические условия, обеспеченность водой, состояние грунтов по заболоченности, мерзлоте – для жизни населения и т. д.)

Таким образом, оптимально определение элементов содержания возможно путем проведения анализа картографируемой системы и отбор ее элементов, важных с точки зрения назначения карты.

Выбор классификаций, характеристик и показателей. Отображаемые на картах объекты и явления должны быть показаны во взаимосвязях и взаимозависимостях, в динамике развития, с конкретными свойствами. Отображение особенностей картографируемых явлений зависит от выбора для них к л а с с и ф и к а ц и й, х а р а к т е р и с т и к и п о к а з а т е л е й.

К л а с с и ф и к а ц и я состоит в последовательном членении картографируемых явлений на соподчиненные подразделения (группы) более низкого ранга (таксономические единицы). Она указывает место каждого подразделения в общей системе и присущие ему свойства. Разработка классификаций для природных и социально-экономических систем относится к задачам соответствующих естественных и общественных наук, а выбор и особенности применения этих классификаций на тематических картах рассматриваются в картографии при определении содержания и способов отображения на тематических картах.

1. Типологические классификации. Используются особенно широко. Выделяют типы явлений как единицы классификации по сходству и различию их основных свойств и характерных черт. Например, для рельефа – по сочетанию форм, обладающих сходным обликом и строением; для почв – по их гранулометрическому и минералогическому составу; для климата – по распределению средних годовых температур воздуха, сумм атмосферных осадков.

2. Генетические классификации. Научно и практически ценны. Группируют явления по признаку общего происхождения или одинаковых условий образования. Например, классификации рельефа – по его происхождению, обусловленному различными эндогенными и экзогенными факторами, климатов – по процессам их формирования, зависящим от общей циркуляции атмосферы и т. д.

Возможны сочетания разных классификаций для отображения одних и тех же элементов на разных картах.

Основным фактором, определяющим выбор принципов классификации, служит назначение карты. Встречаются карты на одну и ту же территорию, построенные в одном масштабе, но в различных классификациях, учитывающих интересы разных потребителей. Например, климатические карты условий жизни населения и условий возделывания той или иной с/х культуры.

Детальность классификации сильно влияет на уровень генерализации и устанавливается с учетом масштаба карты (в свою очередь, зависящим от ее назначения). Ландшафтные карты изображают в масштабах мельче 1:1 млн. преимущественно ландшафты, в м-бах 1:1 млн. – 1:10 000 –местности и урочища, крупнее 1:10 000 – фации.

Наряду с основной классификацией объекты могут дополнительно различаться по некоторым другим отличительным признакам. Например, на карте типов населенных пунктов, определяемых по преобладающим функциям поселений, дополнительной характеристикой служит их людность (число жителей). Такие характеристики могут иметь как количественный, так и качественный смысл (людность, административное значение). Количественные характеристики принято называть п о к а з а т е л я м и, хотя иногда говорят о количественных и качественных показателях.

Аналитические карты отображают отдельные характеристики без взаимосвязей и взаимодействия с другими свойствами. (Карты температур воздуха – абсолютных минимумов и максимумов, средней температуры, годовой амплитуды и др.; карты количественных показателей рельефа – высотных зон, крутизны склонов, глубины и густоты расчленения рельефа и др.) Основное содержание таких карт отражено в ее названии.

Выбор дополнительных характеристик при проектировании синтетических и комплексных карт требует понимания задач карты и специфики географических условий. Например, если на карте земледелия Средней Азии полезно дополнительно указать суммарные температуры, определяющие условия произрастания различных сортов хлопчатника, то на аналогичной карте для северных земель интересны абсолютные минимумы температуры, влияющие на зимовку растений.

Одновременно с определением в программе карты ее содержания – элементов, классификаций и характеристик для них устанавливаются с п о с о б ы и з о б р а ж е н и я. Для явлений, различных по виду размещения – точечному, линейному, площадному, оптимальны свои знаковые системы. Однако одно и то же явление может быть показано разными способами и их комбинациями.

На выбор способов изображения, помимо особенностей используемых характеристик, влияют и другие факторы: обеспеченность карты исходными данными, согласование с другими элементами содержания карты или другими картами.

Картографическая генерализация. Указания по генерализации в программе карты.

К а р т о г р а ф и ч е с к а я г е н е р а л и з а ц и я (лат. generalis – общий, главный) – отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно назначению и масштабу, содержанию карты и особенностям картографируемой территории.

Суть генерализации состоит в передаче на карте основных, типичных черт объектов, их характерных особенностей и взаимосвязей. Она является неотъемлемой частью всех картографических изображений, даже самых крупномасштабных. Она проявляется в обобщении качественных и количественных характеристик объектов, замене индивидуальных понятий собирательными, отвлечении от частностей и деталей для показа главных черт пространственного размещения.

Картографическая генерализация – одна из теоретических и практических основ проектирования и составления карт – представляет собой метод преобразования картографического изображения. Она дает составителю карты возможность определить: – сколько объектов действительности и каких размеров может быть нанесено на составляемую карту;

– какие именно объекты и какие именно подробности должны быть изображены.

Следует различать:

– первичную картографическую генерализацию, которая выполняется при создании первичной карты, в основном, методами инструментальных съемок;

– вторичную, выполняемую при составлении карты по уже генерализованному картографическому изображению.

Задачи генерализации решаются дважды:

1) на этапе проектирования при разработке содержания карты;

2) при составлении ее оригинала.

При традиционных методах ручного изготовления оригиналов карт параметры генерализации в числовом виде указываются только для основных элементов содержания и их главных подразделений.

В общем случае такие программы:

1) отмечают элементы, которые наносятся полностью (например, все автострады и усовершенствованные шоссе);

2) формируют основные принципы отбора остальных элементов содержания соответственно их величине, значению, а также в зависимости от географических особенностей района картографирования (например, не более 140 нас. п. на 1 кв. дм карты м-ба 1:1 000 000, все реки длиной более 1,5 см в масштабе карты, озера и водохранилища площадью более 2 кв. мм);

3) указывают элементы или объекты, наносимые в исключительных случаях (колодцы и источники наносятся только в малообжитых пустынных районах, где их число не должно превышать 8-10 на 1 кв. дм);

4) устанавливают желательную подробность в передаче основных объектов по каждому элементу содержания (населенные пункты площадью более 5 кв. мм изображаются с сохранением присущих им плановых очертаний, а в пунктах более 25 кв. мм выделяются основные массивы кварталов).

Указания по генерализации, касающиеся ее параметров, могут иметь различную полноту и детальность. По традиции для карт с богатым и разнообразным содержанием генерализация регламентируется лишь в общих принципиальных положениях, определяющих отбор и обобщение содержания, а их конкретная реализация выполняется в процессе изготовления оригинала карты и образует т в о р ч е с к у ю суть работы картографа.

Например, Наставления для карты м-ба 1:1 000 000 указывают: береговая линия наносится с такой подробностью, которая необходима для передачи расчлененности, извилистости и общего характера изрезанности берегов различного происхождения; обобщение береговой линии производится за счет исключения наиболее мелких ее изгибов. Эти соображения не подкреплены количественными показателями.

Процесс картографической генерализации трудно поддается формализации и автоматизации, поскольку не все этапы могут быть подчинены формальным критериям и алгоритмизации. Это одна из наиболее сложных проблем современной картографии. Качество генерализации, прежде всего, зависит от понимания картографом содержательной (географической, геологической и т. д.) сущности изображаемых объектов и явлений, умения отразить их главные, типичные особенности. Оптимальный путь автоматизации процессов картографической генерализации связан с развитием диалоговых процедур при активном участии картографа.

Факторы картографической генерализации. Виды (способы) генерализации. Рассмотренные ранее действия по определению элементов содержания карты и выбору для них классификаций, характеристик и показателей означают не что иное, как формирование принципов генерализации и установление ее п а р а м е т р о в – цензов и норм отбора, степени детализации линий и контуров, условий обобщения количественных и качественных характеристик.

На эти параметры влияют общие ф а к т о р ы генерализации: назначение, тематика, масштаб карты, ее тип, особенности картографируемого объекта (территории), изученность объекта, способы графического оформления карты.

Назначение карты. На картах показывают лишь те объекты, которые соответствуют ее назначению. Изображение других объектов мешает восприятию карты, затрудняет работу с ней. Например, если учебная административная карта должна использоваться для демонстрации в аудитории, то на ней сохраняют лишь наиболее важные элементы содержания (города, границы, железные дороги и т. д. ), которые изображают в укрупненном виде со значительным обобщением без излишней детализации. Если же 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.

Масштаб карты играет ограничительную роль. Его влияние проявляется в том, что при переходе к более крупного изображения к мелкому сокращаются размеры отображаемой территории (например, изображение 1 кв. км в м-бе 1:10 000 составляет 1 кв. дм, а в м-бе 1:1 000 000 – всего 1 кв. мм). Невозможно отобразить в более мелком м-бе все детали и подробности исходной карты, поэтому необходимо провести их отбор, обобщение, исключение. (Например, объекты, важные для крупномасштабной карты, – местные ориентиры – теряют свое значение на картах мелкого м-ба, поэтому подлежат исключению).

Тематика и тип карты определяют, какие элементы следует показывать на карте с наибольшей подробностью, а какие подвергать боле или менее существенному обобщению. Так, на геологической или почвенной карте важно дать детальное изображение гидросети, но можно сильно генерализовать дорожную сеть и населенные пункты, совсем исключить административные границы.

Но на карте экономической тематики, напротив, необходимо подробно показать населенные пункты, пути сообщения и административное деление. В то же время речную сеть можно отобразить генерализованно, сохранив реки, важные для судоходства.

Карты разного типа также имеют разную генерализацию. Наиболее подробны аналитические карты инвентаризационного типа, наиболее обобщены синтетические карты (например, карты районирования), в особенности карты-выводы, карты-умозаключения.

Особенности картографируемого объекта (или территории). Влияние этого фактора сказывается в необходимости передать на карте своеобразие этого объекта или территории, отразить наиболее типичные для них черты, самые характерные элементы. Например, в засушливых степных или полупустынных районах очень важно показать все мелкие озера, иногда их дают даже с преувеличением. В тундровых ландшафтах, где имеются тысячи озер, некоторые из них можно исключить, зато следует правильно отразить характер озерности территории.

Изученность объекта. При достаточной изученности объекта (для данного масштаба и назначения карты) изображение может быть максимально подробным, а при нехватке фактического материала оно неизбежно становится более обобщенным, схематичным (гипотетические или прогнозные карты).

Оформление карты (средства изображения). Многоцветные карты (при прочих равных условиях) позволяют показать большее количество знаков, чем одноцветные. При хорошем качестве печати и правильном подборе фоновых окрасок, изолиний, значков на одной карте путем наложения можно совместить до шести взаимно перекрывающихся обозначений без ущерба для ее читаемости. На одноцветной карте это сделать невозможно, следовательно, необходима генерализация содержания.

Средства картографического изображения (система картографических знаков) ограничивает объем содержания и нагрузку карты в целом. Это происходит в результате того, что картографические знаки несоразмерны с изображаемыми объектами. Обычно размеры знаков превышают размеры объектов в масштабе карты. Например, ширина знака шоссе на карте м-ба 1:1 000 000 в 60-80 раз превышает истинную ширину дороги, выраженную в этом масштабе (0,1 мм в м-бе карты составляет 100 м). Подписи географических названий на некоторых мелкомасштабных картах занимают более половины полезной площади карты.

Таким образом, система картографических условных знаков, разработанная для конкретной карты, определяет возможную детальность изображения, подробность характеристик, цензы и нормы отбора и в конечном счете оказывает влияние на содержание карты в целом. Крупные размеры знаков, особенно внемасштабных, снижают геометрическую точность карты и затрудняют локализацию объектов. Чем крупнее шрифты, тем меньшее количество объектов может сопровождаться на карте подписями названий.

Виды (способы) генерализации.

Обобщение качественных характеристик объектов. Происходит за счет сокращения различий объектов, что всегда связано с обобщением (генерализацией) классификационных признаков. Обобщение начинается с объединения таксономических подразделений легенды карты путем перехода от видов к родам и типам, от отдельных явлений к их группам. Например, на обзорных картах вместо показа преобладающих пород леса дают единый (собирательный) знак леса.

Обобщение количественных характеристик объектов. Проявляется в укрупнении количественных градаций изображаемого явления, в переходе от непрерывной шкалы величин к ступенчатой, а затем – укрупнение интервалов (ступеней) шкал или от равномерной – к неравномерной. Пример – увеличение сечения рельефа при генерализации топографических карт или укрупнение группировки населенных пунктов по числу жителей. В ряде случаев количественные характеристики объектов исключаются: не даются характеристики мостов, колодцев и т. д.

Отбор (исключение). Необходимость отбора объектов вытекает из противоречия между их количеством в действительности и возможностью их отображения на данной карте. При отборе на карте оставляют важные и необходимые объекты с точки зрения назначения и масштаба карты, особенностей картографируемой территории. Он тесно связан с обобщением качественных и количественных характеристик. Он ведется в соответствии с новыми укрупненными подразделениями легенды. При отборе пользуются двумя количественными показателями – ц е н з а м и и н о р м а м и.

Ценз отбора – значение, указывающее величину или значимость объектов, сохраняемых на карте при генерализации. Например, сохранить на карте все леса, имеющие размер более 10 кв. км, показать на карте м-ба 1:100 000 все болота площадью более 25 кв. мм или показать все районные административные центры.

Норма отбора – показатель, характеризующий принятую меру (степень) отбора, среднее значение сохраняемых при генерализации объектов. Нормы отбора регулируют нагрузку карты, т. е. количество объектов на единицу площади карты. Например, при переходе от топографической карты м-ба 1:200 000 к карте м-ба 1:500 000 норма нагрузки изображения населенными пунктами для густонаселенных районов составляет 1/3. Это значит, что на создаваемой карте будет сохранена лишь третья часть населенных пунктов. Объекты наносятся на карту в порядке их значимости и величины. Сначала изображаются наиболее важные и наиболее крупные, затем – второстепенные до достижения установленной оптимальной нагрузки.

Нормы отбора всегда дифференцированы в зависимости от географических особенностей местности. Поэтому, например, на той же карте в менее заселенной местности норма отбора может составить 1/2 населенных пунктов, а на участках с очень редким расселением показывают все населенные пункты.

Обобщение геометрических очертаний проявляется в отказе от мелких деталей изображения, небольших изгибов контуров, в спрямлении границ и т. д. Например, спрямляют небольшие извилины рек и береговых линий озер, исключают изгибы горизонталей, рисующие мелкие эрозионные врезы и т. д. При этом, однако, упрощение не должно выполняться механически, обобщение очертаний не сводится к формальному их сглаживанию. Генерализованное изображение должно сохранять и подчеркивать географические особенности объекта, например, степень извилистости реки, эрозионного расчленения, характер складчатости.

Объединение контуров – одно из геометрических проявлений генерализации, связанное с их группировкой. Контуры на карте объединяются: 1) в результате обобщения качественных и количественных характеристик и укрупнения изображений легенды; 2) вследствие слияния (соединения) нескольких мелких контуров в один более крупный. Так, отдельные небольшие ареалы месторождений какого-либо полезного ископаемого в ходе генерализации могут быть объединены в единый ареал.

Показ объектов с преувеличением означает, что некоторые важные со смысловой точки зрения объекты, которые из-за малых размеров или по условиям цензового отбора должны быть исключены, оставляют на карте и даже несколько преувеличивают по размерам и утрируют. Пример – небольшие, но характерные меандры реки, мелкие озера в засушливых областях, редкие выходы изверженных геологических пород посреди поля осадочных отложений и т. д.

Обычно отдельные виды генерализации проявляются на карте не отдельно, а совместно. При этом важнейшим критерием является правильное научно достоверное отображение пространственной структуры и взаимосвязей объектов.

Экспериментальные работы. Экспериментальное составление фрагментов карты особенно важно для оригинальных и сложных карт. В нем проверяется решение двух задач: по разработкам генерализации и оформления.

Для генерализации экспериментальные фрагменты позволяют установить правильность (целесообразность) параметров отбора, намеченных для отдельных элементов содержания карты, выяснить их взаимную согласованность (соразмерность) в комплексе всех элементов и вместе с тем определить графически характер и меру обобщения плановых очертаний различных линейных и площадных объектов. Это обобщение в виде указаний в словесной форме оговаривается в программе карты и является полезным, но недостаточным. Например, береговую линию морей, озер и водохранилищ наносить с такой подробностью, которая необходима для передачи расчлененности, извилистости и общего характера изрезанности берегов различного происхождения; обобщение береговой линии производить за счет исключения наиболее мелких ее изгибов.

Главная цель подготовки таких фрагментов – разработка примеров генерализации на типичные районы как руководства по отбору и обобщению содержания карты применительно к географической специфике территории. При тщательном графическом исполнении эти фрагменты приобретают значение образцов для составительских работ и оформления. (Таковы, например, образцы карты м-ба 1:1 000 000 для многих ландшафтов бывшего СССР, сопровождающие Наставление по составлению и подготовке к изданию этой карты). Такие образцы не обязательны для стандартных или заурядных карт, но важны и необходимы при разработке новых, серьезных картографических произведений, при географическом и математическом обосновании процессов генерализации.

Помимо отработки принципов генерализации с помощью экспериментальных образцов решаются также вопросы штрихового и красочного оформления карт.

В качестве образцов можно использовать ранее изданные карты, близкие по масштабу, тематике, обобщению исходного картматериала, использованию условных знаков, оформлению. Для сложных по содержанию и оформлению карт возможно изготовление нескольких вариантов образцов на одну территорию или на разные регионы.

Особенно важно изготовление образцов при составлении атласов и многолистных карт, близких по содержанию. В этом случае они помогают выдержать единый подход к изображению одних и тех же объектов на отдельных листах карты.