50. Термин «генерализация» (впервые введенный в 1921 г. Немецким ученым Максом Эккертом) происходит от латинского слова generalis, что значит общий, главный.

Картографическая генерализация – это 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.

Генерализация – неотъемлемое свойство 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. Все это позволяет рассматривать генерализацию как одно из проявлений процесса абстрагирования (упрощения) отображаемой на карте действительности. Однако в ходе генерализации происходит не только исключение деталей изображения и потеря данных, но и появление на карте качественно новой информации. По мере генерализации все отчетливее проступают наиболее важные черты объекта, ведущие закономерности, главные взаимосвязи, выделяются геосистемы все более крупного ранга.

Процесс картографической генерализации во многом противоречив. Качество генерализации, прежде всего, зависит от понимания картографом содержательной (географической, геологической и т.п.) сущности изображаемых объектов и явлений, умения отразить главные, типичные их особенности.

 Генерализация всегда преследует две цели:

во-первых, соблюсти по возможности геометрическую точность изображения;

во-вторых, сохранить содержательное соответствие.

Эти цели находятся в диалектическом противоречии, поскольку геометрическая точность нередко нарушается в угоду содержательному соответствию.

Факторами генерализации являются масштаб карты, ее назначение, тематика и тип, особенности картографируемого объекта, изученность объекта, способы графического оформления карты.

Назначение карты. На картах показывают лишь те объекты, которые соответствуют ее назначению. Изображение других объектов, не отвечающих назначению карты, мешает восприятию карты, затрудняет работу с ней. Например, учебная карта для начальной школы сохраняет лишь наиболее важные элементы содержания (города, пути сообщения и др.), которые изображают в укрупненном виде со значительным обобщением без излишней детализации. Учебная карта для средней школы должна содержать гораздо больше возможной для данного масштаба информации о населенных пунктах, путях сообщения и т.п.

Влияние масштаба проявляется в том, что при переходе от более крупного изображения к более мелкому сокращаются размеры изображаемой территории (например, изображение 1 км² в масштабе 1:10 000 составляет 1 дм², а в масштабе 1:1 000 000 – всего 1 мм²). Изобразить в более мелком масштабе все детали и подробности, имеющиеся на исходной карте, невозможно, поэтому необходимо провести их отбор, обобщение, исключение. С уменьшением масштаба карты увеличивается пространственный охват, что также сказывается на генерализации. Объекты, важные для крупномасштабных карт (местные ориентиры), теряют свое значение на картах мелкого масштаба и, следовательно, подлежат исключению.

Тематика и тип карты определяют, какие элементы следует показывать на карте с наибольшей подробностью, а какие подвергать более или менее существенному обобщению. Так, на геологической или тектонической карте важно детально отобразить гидросеть, но можно сильно обобщить дорожную сеть и населенные пункты, совсем исключить административные границы. Но на физической карте, напротив, необходимо подробно показать населенные пункты, пути сообщения и административное деление.

Карты разного типа также имеют разную генерализацию. Наиболее подробны аналитические карты, наиболее обобщены синтетические карты и в особенности карты-умозаключения.

Особенности картографируемого объекта (или территории). Влияние данного 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 при генерализации их дают даже с преувеличением. В тундровых ландшафтах, где имеются тысячи озер, некоторые из них можно при генерализации 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. В этом отношении наиболее генерализованы гипотетические карты и прогнозные, составленные по неполным данным, когда объект недостаточно изучен, имеются лишь примерные сведения о закономерностях распространения этого объекта.

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

51. 1. Обобщение качественных характеристик при генерализации происходит за счет сокращения различий объектов, что всегда связано с обобщением классификационных признаков. Например, на обзорных картах вместо показа преобладающих пород леса дают единый (собирательный) знак леса; на геологических картах при переходе от крупных масштабов к мелким обобщают стратиграфические подразделения, объединяя свиты и ярусы в отделы, затем отделы в системы и т.п. Обобщение качественных характеристик начинается с объединения таксономических подразделений легенды карты с переходом от видов к родам и типам, от отдельных явлений к их группам и поэтому тесно связано с генерализацией классификации отображаемого явления.

2. Обобщение количественных характеристик проявляется в укрупнении количественных градаций изображаемого явления, укрупнении шкал, в переходе от непрерывных шкал к ступенчатым или от равномерных – к неравномерным. Примерами могут служить увеличение сечения рельефа при генерализации топографических карт или укрупнение группировки населенных пунктов по числу жителей.

3. При отборе (исключении) картографируемых объектов на карте оставляют важные и необходимые объекты с точки зрения назначения и масштаба карты, особенностей картографируемой территории. Отбор тесно связан с обобщением качественных и количественных характеристик. Он ведется в соответствии с новыми укрупненными подразделениями легенды.

При отборе пользуются двумя количественными показателями – цензами и нормами.

 Ценз отбора – ограничительное значение, указывающее величину или значимость объектов, сохраняемых на карте при генерализации, например сохранить на карте все леса, имеющие размер более 10 км², 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. Например, при переходе от топографических карт масштаба 1:200 000 к картам масштаба 1:500 000 норма нагрузки изображения населенными пунктами для густозаселенных районов составляет 1/3. Это значит, что на генерализованной карте будет сохранена лишь третья часть населенных пунктов. Нормы отбора всегда дифференцированы в зависимости от географических особенностей местности. Поэтому, например, на той же карте в масштабе 1:500 000 в слабозаселенных районах норма отбора может составить 1/2 населенных пунктов, а на участках с очень редким расселением показывают все населенные пункты.

52. Широкое использование картографического метода в разных отраслях знания привело к возникновению множества приемов анализа карт. Наиболее употребительные из них группируются следующим образом:

1) описания по картам – фиксация результатов качественного и количественного анализов изображенных на карте (картах) явлений и процессов в форме текстов;

2) графические приемы – построение по картам различного рода профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и других двух- и трехмерных графических моделей;

3) графоаналитические приемы – измерения по картам координат, длин, высот, площадей, объемов, углов и вычисление различных показателей формы и структуры объектов и явлений;

4) приемы математико-картографического моделирования – построение и анализ математических моделей по данным, снятым с карты (карт), создание новых производных карт на основе математических моделей.

53. Описание – традиционный и общеизвестный прием анализа карт. Его цель – выявить на карте изучаемые явления, особенности их размещения и взаимосвязи. Это качественный способ анализа картографического изображения, хотя при визуальном анализе можно прочесть и многие количественные характеристики. Научные описания, составленные по карте или по серии карт, должны удовлетворять следующим основным требованиям:

логичность, упорядоченность и последовательность описания;

отбор и систематизация фактов;

введение в описание элементов сравнения, аналогии, сопоставления с использованием количественных характеристик;

объективная оценка описываемых явлений или процессов с точки зрения конкретной задачи, решаемой по карте;

четкая формулировка выводов и рекомендаций.

Описания по картам широко используются на предварительной (начальной) стадии для общего ознакомления с изучаемым объектом, планирования исследования, выбора методики и исходных картографических материалов. Они необходимы и на заключительном этапе, когда требуется дать содержательную интерпретацию полученных результатов. В хорошо спланированном исследовании математический анализ сочетается с описаниями, не подменяя и не вытесняя их.

Графические приемы включают построение по картам всевозможных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и других двух- и трехмерных графических моделей.

Среди графических приемов наиболее распространены профили и разрезы. Их можно систематизировать следующим образом:

Метахронная диаграмма – блок-диаграмма, вдоль одной из осей которой показано время.

k = f (l) – профиль по заданному на карте направлению, где k – значение профилируемого параметра, l – расстояние вдоль заданного по карте направления;

k = f (h) – вертикальный разрез, где h – высота (глубина);

k = f (t) – временной разрез, создаваемый по серии разновременных карт, где t – время;

k = f (x, y) – само картографическое изображение (проекция изображения на горизонтальную плоскость), где x, y – координаты объекта, или k = f (x, t) – метахронная диаграмма, где x, t – изменение заданного параметра во времени;

k = f (x, y, z) – блок-диаграмма или трёхмерный рисунок, совмещающий перспективное изображение какой-либо поверхности с продольным и поперечным разрезами, где x, y, z – координаты объекта (длина, ширина, высота).

Для анализа серий карт разной тематики удобны комплексные профили, на которых совмещаются, например, гипсометрический профиль, геологический разрез, почвенно-растительный покров и т.п.

Диаграммы. В картографии широко употребляются линейные, площадные, объемные и другие диаграммы, характеризующие распределение явлений, зависимость между ними, динамику развития.

Роза-диаграмма – графическое изображение распределения ориентировки линейных элементов по азимутам. В исследовательских целях часто используют розы-диаграммы, передающие господствующие и подчинённые направления явлений, локализованных на линиях (ветры, тектонические трещины, эрозионные формы, пути миграции животных и т.п.).

К графоаналитическим приемам относятся картометрия и морфометрия, которые предназначены для измерения по картам количественных показателей размеров, формы и структуры объектов.

Картометрия – это измерение по картам параметров, характеризующих положение и размеры изображённых на них объектов: координат, длин и расстояний, высот, площадей, объемов, углов и направлений.

Морфометрия – расчет показателей, характеризующих форму и структуру объектов: расчленение рельефа, плотность объектов, коэффициенты извилистости, формы, индексы сложности и т.п. Все морфометрические показатели вычисляют на основе картометрических измерений.

Точные картометрические и морфометрические определения довольно трудоемки, требуют специальных инструментов (циркулей-измерителей, планиметров и др.), учета возникающих погрешностей, которые зависят от разных причин (ошибок измерений, деформации бумаги, точности самих инструментов и карт и т.п.). Все это долгое время затрудняло широкое использование графоаналитических приемов. Ситуация изменилась с развитием компьютерных технологий и внедрением статистических подходов.

В последние годы графоаналитические приёмы стали интенсивно использоваться в геоморфологии, гидрологии, ландшафтоведении, почвоведении, геоботанике, климатологии, океанологии, экономической географии и географии населения, что привело к формированию особого направления – тематической морфометрии.

Математико-картографическое моделирование – сочетание аналитических и синтетических математических моделей и карт в процессе изучения окружающей действительности. При этом математические модели строятся на основе данных, снятых с карт (или другой, например аэрокосмической информации), затем используются и вновь преобразуются в карты. В ходе математико-картографического моделирования образуются цепочки: карта – математическая модель – новая карта – новая математическая модель и т.д.

Приемы математической статистики применяются для решения по картам трех основных задач:

1) получения обобщающих статистических показателей картографируемых явлений;

2) изучения формы и тесноты связей между явлениями, отображенными на разных картах;

3) оценки степени влияния отдельных факторов на изучаемое явление и выделения ведущих факторов.

В основу любого 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) или по районам (районированная выборка). По этим данным составляют гистограммы распределения и вычисляют различные статистики – количественные показатели, характеризующие пространственное распределение изучаемого явления. Наиболее употребительные показатели: среднее арифметическое, среднее взвешенное арифметическое, среднее квадратическое, дисперсия, вариация и др.

Оценка взаимосвязи между явлениями решается с помощью теории корреляции. Для построения графика полей корреляции необходимо иметь выборки по сравниваемым явлениям, показанным на картах разной тематики.

54. Исследование без преобразования картографического изображения подразумевает визуальное чтение или описание карты, графические построения по ней, картометрические определения, вычисление морфометрических и статистических показателей и другие операции, не требующие специальной переработки имеющейся карты. Ценность такого анализа в том, что исследователь имеет дело с целостным картографическим образом.

Исследования по картам включают в себя несколько этапов:

постановка задачи – формулирование цели исследования в общей форме (например, оценка перспектив поиска полезных ископаемых в заданном районе), картографическая постановка задачи (выявление связей между рельефом и геологическими структурами по сериям гипсометрических, геолого-геоморфологических, геофизических карт), выделение подзадач, а также определение требований к точности результатов;

подготовка к исследованию – выбор картографических источников, оценка их полноты, точности, современности, взаимной согласованности и других качеств с точки зрения пригодности для решения поставленной задачи; выбор приемов анализа карт, определение технических средств, алгоритмов исследования;

собственно исследование – получение предварительных, а затем окончательных, результатов, их оценка, составление новых производных карт;

интерпретация результатов – оценка точности (надежности) и содержательное истолкование полученных результатов, формулирование выводов и практических рекомендаций (например, выводы о возможном размещении полезных ископаемых на данной территории и рекомендации по организации геологической разведки).