8. Проектирование, составление и издание карт. Методы и этапы создания карт. Программа карты. Составление карт. Аэрокосмические методы.

Методы и этапы создания карт:

- полевое картографирование (проведение полевых съемочно – картографических работ, обычно крупные масштабы),

- камеральное картографирование (лабораторное составление карт по источникам в средних и мелких масштабах),

Этапы камерального создания карт:

1. проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы:

   • изучение требований технического задания и определение требований к карте,

   • подбор, анализ, оценка источников,

   • изучение территории и особенностей картографируемых явлений,

   • подготовка программы карты. Источники: таблицы, снимки, справочные материалы, старые карты и др. Сначала разрабатывается идея, затем формируется общая программа

2. составление карты = комплекс работ по изготовлению оригинала:

• подготовка и обработка источников,

• разработка математической основы,

• разработка содержания и легенды,

• техническое составление оригинала и проведение генерализации,

• оформление,

• редактирование и корректура.

3. подготовка карты к изданию, издание, размножение:

• изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов,

• изготовление печатных форм и проб,

• печатание (тираж),

• редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания.

Программа карты:

- назначение,

- мат.основа,

- содержание,

- способы изображения,

- принципы генерализации,

- информационная база, источники и указания по использованию

- географическая характеристика территории,

- технология изг-ия,

- графические приложения (макет компоновки, схема обеспечения источниками, фрагменты легенды, примеры генерализации, образцы оформления).

Составление карт.

1. подготовка источников (масштабирование, изменение проекции и с.к., обработка таблиц, текстовых источников, преобразование легенд)

2. создание географической основы (коорд. Сетка, гидрографическая сеть, нас.пункты, дороги)

3. составление легенды

4. нанесение на основу тематического содержания,

5. генерализация изображения (принципы изложены в программе),

6. согласование элементов содержания:

   • взаимная увязка элементов геогр.основы,

   • согласование основы и элементов тематического содержания,

   • согласование однородных элементов одного тематического слоя,

   • согласование тематического содержания,

   • согласование разных карт атласа.

7. редактирование, контроль.

Виды авторских и составительских документов:

1. авторский эскиз (общая идея, выполнен схематично)

2. авторский макет (карта с географической основой, но не строгая)

3. авторский оригинал (рукописная карта)

4. составительский оригинал (точный, полный, строгий)

Аэрокосмические методы создания карт:

Плюсы дистанционного зондирования:

- обзорность,

- оперативность,

- повторяемость.

Основные направления их применения:

- составление новых тематических и топографических карт,

- исправление и обновление существующих,

- создание фотокарт, фотоблок – диаграмм и других комбинированных фотокартографических моделей,

- составление оперативных карт и мониторинг.

При применении методов дистанционного зондирования снижается продолжительность, трудоемкость, упрощается генерализация. Снимки преобразуют в картографическую проекцию посредством фотограмметрической обработки.

Быстрая обработка + преобразование в картографический формат для оценки, прогноза, мониторинга.

Подготовка к изданию, издание:

1. изготовление издательских оригиналов

2. изготовление печатных форм

3. тиражирование (печать)

виды издательских оригиналов:

- штриховые (цвет: гидрография и рельеф),

- оригиналы фоновых окрасок (площади),

- оригиналы надписей,

- полутоновые оригиналы.

Оригиналы выполняют на:

• черчение на прозрачных пластиках,

• гравирование на непрозрачных пластиках,

• электронный вывод слоя на фотопленку.

Для сложных карт число оригиналов бывает до 20 и более.

Электронное цветоделение.

Аддитивные цвета, субтрактивные цвета (голубой, желтый контур) – уменьшают количество оригиналов.

Способы печати.

1. глубокая (углубления заполнены краской)

2. высокая (рисунок выпуклый, пробелы вытравлены)

3. плоская (один уровень, пробельные элементы не принимают краску, простые текстовые карты)

для тиражирования карты изготавливают печатные формы. Рисунок с оригинала переносят на поверхность пластины или цилиндра. На печатных формах имеются печатающие элементы, дающие оттиск на бумаге и пробельные.

Печать (тиражирование):

1. печать проб:

- печать штриховой пробы,

- печать красочной пробы,

- проверка всех элементов содержания.

2. тиражирование:

- контрольные оттиски,

- печать тиража.

9. Система приемов анализа карт. Графические приемы. Графоаналитические приемы. Приемы математико-картографического моделирования. Способы работы с картами. Изкчение структуры. Изучение взаимосвязей и динамики.

Система приемов анализа карт.

Наиболее употребительные приемы группируются следующим образом:

- описания (общие, поэлементные);

- графические приемы (двумерные, трехмерные графики);

- графоаналитические приемы (картометрия, морфометрия);

- математико-картографическое моделирование (мат.анализ, мат. статистика, теория информации).

Все вместе они образуют целостную систему, позволяющую исследовать объекты с разных сторон. В пределах каждой группы выделяют приемы сплошного, выборочного и ключевого анализов. Существуют разные уровни механизации и автоматизации исследований по картам:

- визуальный анализ (глазомерное сопоставление),

- инструментальный анализ (измерительные приборы и механизмы),

-компьютерный анализ (полностью автоматический или интерактивный режим с использованием ГИС).

Описание – традиционный и общеизвестный прием анализа карт. Его цель - выявить изучаемые явления, особенности их размещения и взаимосвязи. Описания могут быть общими комплексными или поэлементными. Описания, основанное, главным образом, на визуальном анализе, хороши тем, что позволяют составить образное и целостное представление об изучаемом объекте и сделать выводы синтетического характера.

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 = f (x) или Р = f (у) – профиль по заданному на карте направлению х или у, Р = f (z) – вертикальный разрез,

Р = f (t) – временной разрез по серии разновременных карт, Р = f (x, у) – само картографическое изображение, Р = f (x, z) Р = f (y, z) – фронтальное изображение, т.е. проекция объекта на вертикальную плоскость, Р = f (x, у, z) – блок-диаграмма или трехмерный рисунок объекта и т. д.

Для анализа серии карт разной тематики удобны комплексные профили (совмещаются различные профили). Они нужны для наглядного представления связей между различными явлениями по комплексу показателей.

В географических исследованиях часто используют розы-диаграммы, наглядно передающие преобладающую ориентировку линейных объектов (речных долин, транспортных путей и т. д.).

Связи между явлениями, показанными на картах разной тематики, можно наглядно отобразить и проанализировать на блок-диаграммах. Для построения блок-диаграммы используются разные виды проектирования. Аксонометрические блок-диаграммы проектируются при помощи системы параллельных лучей, как если бы центр проектирования находился в бесконечности. При этом деформируются угловые соотношения, но горизонтальный масштаб блок-диаграммы по осям x, y, z остается постоянным, что удобно для измерений. Другой тип – перспективные блок-диаграммы. В этом случае проектирующие лучи исходят из одной или двух точек. В данном случае масштаб меняется по всем осям в соответствии с законами перспективы и возникают неудобство для измерений.

Масштабы по разным осям блок-диаграмм могут быть неодинаковыми (для наглядного изображения рельефа вертикальный масштаб преувеличивают), однако при этом возникают поля невидимости.

Если по одной из осей задать шкалу времени, то можно построить метахронную блок-диаграмму. Она отразит изменение состояния явления во времени.

Для построения блок-диаграмм применяют графопостроители или выводят трехмерные изображения на ПК.

К графическим приемам относят также действия с поверхностями, показанными на разных картах: графическое сложение, вычитание одной поверхности из другой и т. д.

Графоаналитические приемы – картометрия и морфометрия – предназначены для измерения и исчисления по картам показателей размеров, формы и структуры объектов.

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.

Также исследуется точность измерений по картам.

В отличие от картометрии, морфометрия занимается расчетом показателей формы и структуры объектов. Наиболее употребительны следующие:

- 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 картометрических данных и ак правило относительны. Например, извилистость линии- отношение длины кривой к длине плавной огибающей, плотность – число объектов на единицу площади и т. д. Чаще всего берется отношение именно к площади, поэтому размер участка очень существенен и от этого зависит точность расчета.

В итоге на основе вычисленных показателей составляют морфометрические карты. Точные морфометрические и картометрические определения довольно трудоемки и невозможны без использования специальных инструментов (циркулей, планиметров...), они требуют учета погрешностей, которые зависят от самих карт, инструментов, ошибок измерений, деформации бумаги… (При измерения длины извилистой реки, применяя циркуль-измеритель с малым раствором игл k=4мм, получаем L=kn, n – число отложений. Но вместо длины извилистой линии получаем длину ломаной, состоящей из хорд, поэтому получаемая длина всегда короче.)

Иной подход предлагает вероятностная картометрия. (Упрощение массовых измерений засчет снижения точности). На измеряемый участок накладывается палетка параллельных линий или квадратов со стороной d, после чего подсчитывается число пересечений m линий палетки с извилистыми линиями. Тогда суммарная длина извилистых линий . Относительные погрешности составляют 5-10%. Точность повышается засчет многократных измерений.

Подобные вероятностные способы, исключающие трудоемкие измерения, разработаны и для определения площадей и объемов.

Одна из характерных черт морфометрии – множественность показателей. Чаще всего пытаются аппроксимировать контуры ареалов на карте какими-либо геометрическими фигурами (неправ. многоуг-ми, эллипсами, окружностями…), а затем находят их числовые параметры. Наиболее употребительным показателем формы служит коэффициент f, пропорциональный отношению квадрата периметра объекта к его площади Р: .

Введение в формулу коэффициента 1/4 позволяет сопоставить форму объекта с кругом, показатель формы которого равен 1. Для простых геометрических фигур f имеет следующие значения:

Круг-1,00, шестиугольник-1,10, квадрат-1,27, половина круга-1,34, равносторонний треугольник-1,65.

Часто употребляемым морфометрическим показателем является плотность объектов Q=n/P (число на ед. площади).

Горизонтальное расчленение Н характеризуемся суммарной длиной расчленяющих линий l, приходящихся на ед. площади H= /P = 0,25 md/P.

Вертикальное расчленение А определяют как разность максимальной и минимальной высот z в пределах участка А= .

Средний уклон поверхности = tg = , где -высота сечения рельефа, - суммарная длина изолиний в пределах участка Р.

Математико-картографическое моделирование.

Аппроксимации – замена сложных или неизвестных функций другими, более простыми, свойства которых известны. Любую сложную поверхность можно приближенно представить в виде: z=f(x,y)+ε, где f(x,y)-некая аппроксимирующая функция, ε-остаток, не поддающийся аппроксимации. Функцию можно далее разложить в ряд. После чего с аппроксимируемой карты снимают ряд значений z и составляют систему уравнений, решаемых по МНК. (Необходимо, чтобы аппроксимирующее уравнение наилучшим образом описывало исходную поверхность, а сумма квадратов отклонений = min).

Тригонометрические функции позволяют описывать сложные, сильно расчлененные поверхности, а сферические функции применяют, если нельзя пренебречь кривизной земли.

Приемы математической статистики – предназначены для изучения по картам пространственных и временных статистических совокупностей и образуемых ими статистических поверхностей. В основу всякого статистического исследования кладется выборка , т.е. некоторое подмножество однородных величин, 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 и затем вычисляют различные статистики – количественные показатели, характеризующие пространственное распределение изучаемого явления. (ср. арифметич-ое, ср. квадр-ое, дисперсия, вариация и др.)

Другая задача-оценка взаимосвязи между явлениями – решается с помощью теории корреляции. Для этого необходимо иметь выборки по сравниваемым явлениям, показанным на картах разной тематики. Значения берутся в одних и тех же точках, а затем строят график поля корреляции.(Например карта испарения и карта температуры).

Приемы теории информации. Основная функция теории инф-ии- энтропия. Эта функция удобна для оценки степени однородности/неоднородности картографического изображения. Энтропией некоторой системы называется сумма произведений вероятностей различных состояний этой системы на логарифмы вероятностей, взятая с обратным знаком. (Если ф-ия=0, то изображение однородно (один контур), и ф-ия возрастает с увеличением числа контуров).

Способы работы с картами.