Изучение разновременных карт.

К разновременным относятся карты, составленные и изданные в разные годы и карты, составленные одновременно, но фиксирующие разные моменты времени. Еще один вид разновременных карт – карты - реконструкции прошлых этапов в развитии природы и общества. Это разного рода исторические, палеогеографические, палеотектонические, палеоклиматические и др. По разновременным картам устанавливают не только величину изменения, но и его направление, оцениваемое вектором, и сред­нюю скорость. В этом отношении анализ разновременных карт аналогичен методам повторных инструментальных наблюдений. Сравнивая разновременные карты, нужно иметь представление об их точности и достоверности. Конечно, лучше всего иметь кар­ты, составленные по единым принципам, в одном или близком мас­штабе, однако это не всегда возможно. В итоге предварительной оценки точности сравниваемых карт или «перевода» их на современную географическую основу необ­ходимо выяснить, какие элементы на разновременных картах мо­гут быть уверенно сопоставлены, какие — с меньшей долей уве­ренности и от каких сопоставлений следует воздержаться, имея в виду, что ошибка их положения и измерения по карте соизмери­ма с величиной возможного перемещения. Анализ разновременных карт позволяет выявить изменения и движения разного типа: медленные, быстрые, скачкообразные, эпи­зодические и периодические, причем изучение каждого из них по картам имеет свои особенности. Изучая медленно изменяющиеся явления по картам, разделен­ным большим промежутком времени, можно установить величину, направление и среднюю скорость перемещений. Однако не всегда удается уверенно судить об их причине. Для выяснения причин необходимо дополнять дан­ные картографического анализа дополнительной информацией, ис­торическими свидетельствами, непосредственными полевыми на­блюдениями и др. Результаты сравнения карт представляют в разных вариантах. Чаще всего просто совмещают контуры явлений на разные даты. По такой карте удобно выполнять картометрические определения, например, подсчитать величину прироста площади дельты, среднюю скорость и т. п. Другой способ отображения динамики — составление карт раз­ности состояния явления на две или несколько дат. Карты-разности показывают увеличение или уменьшение плотности. Один из наиболее наглядных способов представления резуль­татов анализа разновременных карт - составление специальных карт ареалов изменения явления. Это делается путем совмещения двух карт (прошлого и современного состояния) на общей основе.

Использование серий карт для прогноза.

Прогноз во времени и в пространстве. Прогно­зирование - изучение по картам явлений и процессов, недоступ­ных современному непосредственному исследованию. Это опреде­ление подразумевает, что прогнозирование не ограничивается ги­потезами о развитии явлений (или процессов) в будущем. Мож­но прогнозировать и современные, но еще неизвестные явления, например, нефте-газоносность в пределах шельфа. Существенно лишь то обстоятельство, что предсказываемое явление недоступно современному изучению. Не следует, однако, смешивать прогноз и гипотезу, прогнозное исследование и гипотетическое построение, нужно отличать также прогнозные карты от гипотетических, которые часто строятся при недостатке, или отсутствии достоверного фактического материала. Гипотеза объясняет известные явления и закономерности, тогда как прогноз, развиваемый на базе гипотезы способен предсказать новые неизвестные явления. Карты сопутствуют прогнозированию на всех этапах, начи­ная со сбора информации, ее обработки и преобразования и кон­чая составлением итоговых прогнозных карт. Использование карт для получения знаний о явлениях и процессах, недоступных совре­менному исследованию, называют картографическим ме­тодом прогнозирования. Он является частью большого комплекса прогностических методов и обычно используется сов­местно и во взаимодействии с ними. Различают следующие виды прогноза по картам:

1) прогноз во времени;

2) прогноз в пространстве: а) «по вер­тикали» и б) «по горизонтали»;

3) пространственно-временной прогноз.

Прогноз во времени наиболее типичен для метеороло­гических, климатических и многих других динамических явлений, таких, как эрозия и аккумуляция, современная тектоническая ак­тивность, урожайность сельскохозяйственных культур, некоторые опасные природные процессы и т. п. Прогноз во времени пред­полагает продолжение тенденций, выявленных по разновремен­ным картографическим источникам.

Картографическим воплощением прогнозов в пространстве по вертикали являются, например, карты перспективных нефтегазо­носных бассейнов, прогнозно-металлогенические карты. Прогноз по вер­тикали применяется и при изучении структуры атмосферы на вы­соких уровнях, малодоступных для непосредственного зондирова­ния, и. при познании океанических глубин, строения и полезных ископаемых дна. В физической географии часто используют аналогии для прогноза в пространстве «по горизонтали». В этом случае исходными материалами служат карты-аналоги, т. е. кар­ты, на которых изображены одни и те же явления, но для разных территорий. Изучение ландшафтов-аналогов позволяет делать предположения об особенностях малоизученных территорий. Пространственно-временные прогнозы — это синтетический вид прогнозирования, позволяющий предсказать развитие и эволюцию явления в прогнозируемом пространстве. Образцы пространственно-временных прогнозов можно найти в медицинской географии, где составляются карты потенциальных ареалов заболеваемости, очагов возможного возникновения эпи­демий и путей их перемещения. Картографические экстраполяции. В Картография предоставляет исследователям общий способ прогнозирования — картографическую экстраполяцию, понимаемую в широком смысле слова как распространение закономерно­стей, полученных в ходе картографического анализа какого-либо явления, на неизученную часть этого явления, на другую терри­торию, на будущее время. Картографические экстраполяции не универсальны, так же как математические и логические, но их до­стоинство в том, что они хорошо приспособлены для прогнозиро­вания пространственных закономерностей. Приемы экстраполирования многообразны. К ним относятся полиномиальные модели, уравнения частных и множественных корреляций и регрессий, вероятностные экстраполяции, основан­ные на теории случайных процессов, матрицах вероятностей пе­рехода, а также некоторые варианты логических эвристических экстраполяции, используемых при экспертных прогнозах и прогно­зах по аналогии. При картографической экстраполяции особое значение приоб­ретают карты фоновых поверхностей, С практической точки зрения важно предсказать именно основ­ные, определяющие черты явления, не вдаваясь в детали, част­ности и возможные случайные реализации прогнозируемого пока­зателя. Такой прогноз будет к тому же и более достоверным. По­этому одна из наилучших моделей для прогноза — карта фоновой поверхности, которая по самой сути предназначена для показа основных тенденций и генеральных закономерностей. Возможно прогнозирование с использованием серий корреляционных карт, показывающих варьирование взаимосвязей во вре­мени и пространстве. Выявив и подтвердив на основе содержа­тельного анализа области устойчивых связей, можно экстраполи­ровать эти связи в будущее. Большое распространение имеют методы прогнозирования, основанные на сопряженном анализе карт разной тематики. Виды географических прогнозов и методика прогнозирования различаются в зависимости от масштаба изучаемого явления. Мелкомасштабные карты, как никакой другой материал, удобны .для составления планетарных и региональных прогнозов, охватывающих континенты, океаны, крупные регионы и страны. Среднемасштабные и крупномасштабные карты используются для прогнозов в пределах отдельных экономических районов, речных бассейнов, ландшафтов и т. п. Особый вид прогноза — вариантный. Он часто применяет­ся при оценке будущих изменений окружающей среды под влия­нием хозяйственной деятельности. Имея карты прошлых и совре­менных состояний среды и составив на их основе карту транс­формации, можно далее перейти к прогнозирова­нию. Для этого обычно составляют карты-варианты будущего хо­зяйственного развития и освоения территории и оценивают последствия с учетом уже происшедших трансформаций. Карты-ва­рианты отражают различные подходы к экономическому будуще­му территории и возможные направления хозяйственной полити­ки. По ним можно исследовать ожидаемые состояния окружаю­щей среды, проанализировать, как повлияют на нее проектируе­мые промышленные и горнодобывающие предприятия, новые зо­ны сельскохозяйственного освоения, транспортные магистрали и т. п. С помощью вариантных карт можно проэкспериментировать и выбрать оптимальные условия размещения производства, спро­ектировать природоохранные меры, наметить заповедные зоны и т. п. Точность прогнозирования по картам. Всякий про­гноз, в том числе и тот, что опирается на картографическую экстраполяцию, — это идеальная модель неизвестного явления, по­строенная не только по имеющимся фактическим данным, но и на основе теоретических концепций и рабочих гипотез автора. Любая прогнозная карта содержит элементы истинного знания, которые в настоящее время или в будущем будут подтверждены. практикой, но также и неизбежные неточности и заблуждения. Точность прогнозирования характеризуется погрешностями прогнозных оценок, вследствие случайных ошибок, недостоверных исходных данных, неточностей методики и т. п. Кроме точности важной оценкой прогноза служит его подтверждаемость, т. е. частота реализации предсказанной ситуации.

Классификация географических прогнозов хорошо от­ражает иерархию временных прогнозов:

• сверхдолгосрочный (тысячелетия и более) – эпигеосфера;

• долгосрочный (несколько деся­тилетий) – региональные геоситемы высших рангов, эпигосфера, региональные геосистемы;

• среднесрочный (до 10-15 лет) – ландшафт; краткосрочный до 3-5 лет) – ландшафт и локальные геосистемы;

• сверхкраткосрочный – локальные геоситемы.

Достоверность прогнозных карт. По степени до­стоверности прогнозные карты можно классифицировать на пред­варительные, вероятные и весьма вероятные. Предварительные прогнозные карты составляют без выяснения всех условий и взаимосвязей, на основе приблизи­тельных аналогий или по неполным и недостаточным исходным данным. Карты вероятных прогнозов - на основе более детального анализа с учетом основных тенденций раз­вития, существенных взаимосвязей и достоверных аналогий. Карты весьма вероятных прогнозов составляют в тех случаях, когда учтены все или почти все факторы, определяющие размещение, величину, интенсивность или время наступления явления.

Надежность картографического метода — это его способность обеспечивать верное решение поставленной задачи. Оценка надежности метода является одной из наи­более важных и сложных проблем. Сложность состоит в том, что погрешность результатов зависит от множества самых разнообраз­ных причин, из которых одни могут быть оценены количественно с помощью известных приемов теории ошибок и математической статистики, а другие не имеют точных оценок, и судить о них можно лишь в зависимости от навыка, опыта, научной зрелости исследователя и других субъективных факторов.

По точности получаемых результатов все исследования по картам можно разделить на три группы. Точные исследования, при которых измерение, вычисле­ние и конечные результаты получают с точностью, максимально возможной для данной карты и данного приема ее анализа. Исследования средней точности, когда по условиям работы считается, что ошибка результатов не должна превышать определенного допустимого предела. Приближенные исследования, которые выполняются с невысокой точностью и обычно необходимы для предваритель­ных оценок и прикидок.

Картографическая точность - показатель, характеризующий точность количественных определений по карте, выполненных идеальным инструментам в идеальных условиях. Картографическая точность зависит от математической основы и масштаба карты, от ее современности, достоверности и полноты содержания, от степени генерализации изображения, а также от технологии составления и издания карты. Для тематических карт первостепенное значение имеет точность легенды, т.е. достовер­ность таксономических классификаций, подробность пояснений, дробность шкал и градаций и особенно применяемые способы изображения явлений. Количество и величина элементарных ошибок за­висят от характера территории, времени съемки, способа состав­ления и издания карты, от степени генерализации изображения. В целом по надежности картографические источники, привле­каемые для исследования, можно разделить на четыре класса:

надежные источники — высокоточные взаимно согласо­ванные карты, не содержащие ошибок и противоречий, подтвер­ждаемые другими независимыми данными (или дополнительным контролем), отвечающие масштабу, точности и детальности исследования;

источники средней надежности — карты, не содержащие ошибок выше среднего уровня и несогласованностей, соответствующие масштабу, точности и детальности исследования;

источники низкой надежности — карты, имеющие ошибки выше среднего уровня, неполные или несовременные, мало согласующиеся друг с другом;

неверные источники — карты, содержание которых про­тиворечит установленным географическим (геологическим и др.) закономерностям, имеющие грубые ошибки, связанные с непра­вильным отображением явлений, неточностями составления или преобразования, пересогласованностью и т. п.

Техническая точность— это точность технических при­емов анализа карт, инструментов, методики исследования. Она за­висит от погрешностей количественных определений и точности применяемых при этом измерительных приборов, вычислительных устройств.

Кроме того, всегда нужно учитывать степень генерализованности изображения.