Глава 2. Географические карты

При всем многообразии инструментов визуализации, в отношении отображения пространственных данных предпочтение дается географическим картам и геоинформационным системам. Начнем с географических карт. На сегодняшний день, карта – один из наиболее известных и удобных средств отображения информации об объектах явлениях. Географическая карта - уменьшенное обобщённое изображение земной поверхности на плоскости в определенной проекции, с учетом кривизны поверхности относимости, показывающие размещение, сочетания и связи природных и общественных явлений, отбираемых и характеризуемых в соответствии с назначением данной карты. Определение географической карты только как чертежа земной поверхности недостаточно, так как географические карты могут отображать самые разнообразные природные и социально-экономические явления. Карты служат надежным путеводителем на суше и в океане, при движении войск и в туристических походах, для полета на воздушном корабле и для пешеходного маршрута. В военном деле они являются основным источником информации о местности и обязательным пособием для управления войсками и организации их взаимодействия. В промышленном, энергетическом и транспортном строительстве карты используются как основа для изысканий, проектирования и переноса в натуру инженерного проекта. Теперь наивыгоднейшие трассы железных дорог, автомагистралей и трубопроводов изыскиваются не в поле, а намечаются по топографическим картам в кабинетах проектных организаций. Карты широко применяются в сельском хозяйстве при землеустройстве, мелиорации, мероприятиях по повышению плодородия почв, по борьбе с эрозией и вообще для учета и наиболее правильного, эффективного использования всех земельных фондов. Такое широкое распространение объясняется свойствами карт, которые формировались по мере их развития и которые делают их незаменимыми. Одно из первых свойств это пространственно-временное подобие картографического изображения и объекта т.е. строгое соответствие реальных поверхностей и того, что отражается на карте. Другое свойство это содержательное соответствие карты и реальности: на карте находит место научно обоснованное отражение определенных особенностей действительности. Свойство абстрактности позволяет вычленить самое главное в отражаемом на карте явлении. Все малосущественные для решения задачи детали игнорируются. Карта не ориентирована на копирование абсолютно всего, что присутствует в реальности, она не является фотоснимком. Субъектная установка проявляется в отборе наиболее важных объектов, которые затем наносятся на карту. Процесс отбора и обобщения изображаемых явления называется генерализацией. Свойства избирательности и синтетичности карты позволяют вычленить и отразить факторы, процессы и явления, которые в реальной действительности проявляются совместно. На картах они могут отражаться раздельно. С другой стороны, совместно могут изображаться явления и процессы, которые в реальной действительности существуют и проявляются раздельно. Метричность – это одно из свойств карты, обеспечиваемое математическими правилами построения карты. Наличие на карте масштаба, шкал и т.п. позволяет производить многочисленные измерения количественных показателей и определять характеристики описываемых явлений. При этом количественные величины могут выступать в виде абсолютных или относительных значений. Стоит упомянуть и о таком свойстве, как однозначность. Это свойство карты, представляющую ее как модель, имеющую лишь единственное значение в каждой точке и в пределах принятой системы условных обозначений. Однозначность проявляется в виде однозначности пространственных и знаковых условных обозначений. Смысл пространственной однозначности заключается в том, что каждой точке карты с координатами X и Y поставлено в соответствие только одно значение Z картографируемого параметра. Знаковая однозначность проявляется в том, что каждый условный знак на карте имеет единственное, однозначно зафиксированное в легенде значение. Непрерывность означает, что на карте нет пустот и разрывов и картографическое изображение присутствует во всех точках карты. Наглядность характеризуется возможностью удобного зрительного восприятия пространственных форм, размеров, размещения, связей объектов. Это свойство обеспечивается строгим отбором элементов содержания карты. С наглядностью связана читаемость карты. Ее смысл - в визуальной различимости элементов и деталей картографического изображения. В дополнение ко всему карта обладает таким свойством как обзорность. Обзорность карты - способность представить единому взору читателя сколько угодно обширные пространства, главные закономерности размещения и взаимосвязи объектов, основные элементы их структуры. Сочетания всех свойств открывают перед читателем широкий круг возможностей по получению полезной информации с карты и работы с ней. Выделяют несколько приемов, определяющих возможности использования картам с целью получения информации. Выбор приема зависит от области знания, в которой будет применена полученные данные и уровня подготовки читателя или исследователя. Существует четыре основных приема: описания по картам, графический прием, графоаналитический прием и прием математико-картографического моделирования. Описание включает в себя словесную, письменную или устную интерпретацию содержания карты в зависимости от степени значимости тех или иных объектов описания. Совершенно другая ситуация при графическом приеме. Его суть заключается в построении на основании карт различного рода профилей, графиков, диаграмм и т.д. В основе графоаналитического метода лежат измерения по картам координат, длин, высот, площадей, различных показателей форм и размеров объектов. И, наконец, прием математико-картографического моделирования, включающий в себя построение и анализ моделей на основании данных, снятых с карты. Указанные приемы и методы чаще всего используются в сочетании друг с другом. У каждого из них есть какие-то свои особенности и наиболее предпочтительные области применения. В географии наиболее применимы графические приемы и описания по картам. В зависимости от уровня профессиональной подготовки исследователя и стоящих перед ним задач, более или менее широко могут использоваться графические и математико-картографические приемы. Данные приемы используют с целью получения обработанной полезной информации, снятой с карты. Но для этого не всегда достаточны только усилия человека. Для увеличения производительности труда человека, более точного выявления всех характеристик изучаемого объекта используют различные вычислительные системы. И по этому следует упомянуть о классификации методов автоматизации и механизации работы с картой. Первый метод это визуальный анализ. Вкратце, визуальный анализ характеризуется как чтение карт, зрительное сопоставление и оценка объектов. Кроме того, прямое вовлечение пользователя в визуальный анализ имеет два основных преимущества перед автоматическими методами. Визуальный анализ данных позволяет легко работать с неоднородными и зашумлёнными данными, в то время как не все автоматические методы могут работать с такими данными и давать удовлетворительные результаты. К тому же, визуальный анализ данных интуитивно понятен и не требует сложных математических или статистических алгоритмов. Ко второму методу относиться инструментальный методы анализа — количественные аналитические методы, для выполнения которых требуется электрохимическая оптическая, радиохимическая и иная аппаратура. В данном случае это измерительные приборы и механические устройства (циркули, курвиметры, планиметры). К третьей группе относиться полуавтоматические (автоматизированные) исследования – под этим подразумевается применение автоматических устройств и компьютеров для снятия данных с карт, их обработки, анализа и преобразования. И к четвертой группе относиться автоматические исследования. Это полная автоматизация всего процесса использования карт. Столь высокий уровень автоматизации реализуется на базе автоматических картографических систем. Автоматическая картографическая система – это производственный или научно-исследовательский комплекс автоматических картографических приборов, компьютеров, программных и информационных средств, функционирующих как единая система с целью создания и использования карт. Они могут включать подсистемы ввода данных, управления базами данных, цифровой фотограмметрической обработки данных, моделирования и преобразования информации, вывода (визуализации) информации, автоматического цветоделения, издания карт и др. Различают специализированные автоматические картографические системы (object oriented automatic mapping system), предназначенные для изготовления какого-либо одного типа картографических. произведений, (напр., дорожных или морских карт) или обеспечения одного процесса (напр., обновления карт) и общекартографические автоматические картографические системы (general automatic mapping system). АКС индивидуального пользования носят названия автоматизированного рабочего места картографа. А весь раздел картографии, охватывающий теорию, методологию и практику создания, обновления и использования карт, атласов и других пространственно-временных картографических произведений в графической, цифровой и электронной формах с помощью автоматических картографических систем и других технических и аппаратно-программных средств называется автоматизированной картографией.