Лабор карт

Курс лекций. Модуль 3 (Лекции 11-15)

Лекция 11. Картографическая генерализация. Сущность и факторы генерализации. Генерализация явлений, локализованных по пунктам, на линиях, сплошного распространения и локализованных на площадях. Генерализация явлений рассеянного распространения. Генерализация явлений показателей движения и связей. Смена способов изображения в процессе генерализации. Математическое обоснование генерализации

Важнейшим свойством географической карты является возможность непосредственного обзора и изучения действительности в пространстве любого протяжения и площади, например в пределах района, области, страны, материка и Земли в целом. Оно основано на использовании масштаба и передаче картографируемых явлений в генерализованном виде.

Картографическим изображениям присущи основные черты моделей вообще: отвлечение от целого для исследования части (конкретной территории, конкретных явлений и процессов); упрощение, с отказом от множества характеристик и связей и сохранением некоторых, наиболее существенных; обобщение с выделением общих признаков и свойств и др. Эти абстракции, целесообразно упрощающие объекты исследования (и картографическое изображение), способствуют более глубокому познанию отображаемых сторон действительности. Они составляют суть генерализации и ее философское истолкование.

Термин «генерализация» происходит от французского слова generalisation

— обобщение, являющееся производным от латинского слова generalis — общий, главный. Лингвистические корни хорошо выражают картографическую сущность генерализации. Государственный стандарт терминов определяет картографическую генерализацию как отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно назначению и масштабу карты и особенностям картографируемой территории. Основной смысл генерализации— отображение картографируемой части действительности в ее основных типических чертах и характерных особенностях.

Вместе с тем понимание карт как моделей геосистем или их частей (аспектов) позволяет увидеть в генерализации средство к выделению в геосистемах их ведущих (главных) элементов, процессов и связей, а также путь для перехода к системам более высокого уровня иерархии.

В самом определении генерализации указаны основные факторы, на нее воздействующие: назначение карты, ее масштаб и особенности картографируемой действительности. К ним следует еще присоединить тематику карты.

Лекция 12. Методы изготовления географических карт. Основные этапы проектирования, составления и издания карт. Разработка программы карты. Содержание программы

Географ не только пользуется готовыми картами, но и постоянно обращается в своей деятельности к их созданию.

Знание процессов изготовления географических карт позволяет географу учитывать в своей работе особенности карт, обязанные этим процессам, давать обоснованные задания на изготовление необходимых ему карт, нередко выполнять для таких карт авторскую работу и готовить эскизы карт.

Научная постановка картографического дела требует участия географов в работе государственной картографической службы по созданию разнообразных карт и атласов — общегеографических и тематических. Следовательно, географ должен обладать необходимыми познаниями в вопросах изготовления карт и, так как картографические работы в большинстве случаев завершаются печатанием карт, иметь понятие об издании карт.

Географические карты получают двумя методами: посредством полевых съемок и обработки их материалов; в лабораторных или кабинетных условиях в результате обработки разнообразных источников, которые могут включать материалы предшествующих астрономо-геодезических, съемочных, картографических, географических, экономико-статистических и других специальных работ.

Съемки (или полевое картографирование) состоят в исследовании картографируемых явлений в натуре, на местности. Методы съемок и их обработка для создания топографических карт рассматриваются и разрабатываются топографией и аэрофототопографией. Тематические съемки

— геоморфологические, геологические, почвенные и др.— входят в задачи картографирования геоморфологического, геологического, почвенного и т. д.

Суть лабораторного изготовления карт заключается в сводке, обобщении и синтезе соответствующих источников с целью создания новых пространственных образно-знаковых моделей действительности, предназначенных для решения конкретных задач. Успешную разработку всякой карты предопределяют два условия: во-первых, правильная постановка задачи, основанная на учете назначения карты и на глубоком понимании существа и особенностей картографируемых явлений; во-вторых, умелое построение модели по принципам, правилам и нормам картографической науки.

В лабораторном создании оригиналов карт, т. е. их первичных экземпляров, различают два основных этапа — проектирование карты и составление ее оригинала. Проектирование карты состоит в разработке документации, необходимой для организации и выполнения всех работ по изготовлению оригинала карты и, когда это необходимо, по ее размножению. Составление карты имеет целью графическое построение оригинала карты.

Основным результатом проектирования является программа карты — документ, устанавливающий назначение, вид и тип карты, математическую основу, содержание ,принципы генерализации, способы изображения и систему графических символов, источники и порядок их использования, а также технологию изготовления карты. Программа, дополненная техническими и экономическими расчетами, сметами и т. п., образует проект карты.

Лекция 13. Составление карты. Техника работ. Подготовка карты к изданию. Редактирование карты. Корректура. Особенности составления и редактирования тематических карт

Составлением карты называют совокупность работ по изготовлению оригинала карты, который включает полностью содержание карты и выполнен в установленных картографических знаках с обусловленной точностью и генерализацией. Обычно в составление входят следующие процессы: подготовка картографических источников к составлению; построение координатных сеток карты; перенос информации с источников на составляемый оригинал; обработка этой информации (генерализация) и графическое оформление оригинала (вычерчивание, окраска и т. д.).

Подготовка картографических источников производится с приведения их к виду, который облегчает или делает возможным не-посредственное использование источников в процессе создания карты. Говоря в общей форме, такая подготовка предполагает переход от координат, классификаций, показателей, способов изображения, дат и т. п., принятых на источниках, привлекаемых для картосоставления, к установленным для составляемой карты. В ней можно различать:

L, — техническую подготовку источников, обеспечивающую возможность и удобство их использования (например, фотоуменьшение) без потери заданной геометрической точности;

—переход к эллипсоиду и системе координат, принятых для составляемой карты (что может быть существенно для топографических карт);

—обработку карт-источников для перевода информации в легенду составляемой карты (примеры: изменение шкал количественных оценок, переход к новым классификациям картографируемых явлений и т. п.); обработку табличных и текстовых источников с целью пространственной (координатной) привязки привлекаемых к составлению данных, их приведения в однородный вид и получения по ним показателей, избранных для характеристики картографируемых явлений.

Работа по графическому построению оригинала карты начинается с нанесения координатной сетки меридианов и параллелей, сетки '. прямоугольных координат либо обоих сеток вместе. Они служат каркасом для укладки в его звенья содержания источников с необходимой геометрической точностью. Сетки строятся по узловым точкам, т. е. по точкам пересечения меридианов и параллелей или линий прямоугольной координатной сетки. Нанесение узловых точек сетки удобно производить по прямоугольным координатам, определением которых завершается вычисление картографической проекции.

В современной картографической практике нанесение точек по прямоугольным координатам выполняют с большой точностью посредством специальных приборов — Жэрдинатографов.

Лекция 14. Особенности изготовления многолистных карт. Разработка географических атласов. Издание карт.

Создание капитальных картографических произведений, к которым относятся многолистные карты (например, топографические, геологические и др.), нередко длится ряд лет; к работе привлекаются большие коллективы; составление ведется во многих пунктах. В таких условиях особую остроту приобретает вопрос о сохранении единства во всех листах карты, о направлении всей работы по общему руслу. Эта цель недостижима при составлении отдельных программ для каждого листа или даже группы листов. С другой стороны, оказывается невозможной разработка программы, общей для всех листов, которая учитывала бы все многообразие региональных особенностей картографируемых явлений и которая содержала бы перечень и анализ всех источников, привлекаемых к составлению карты, и давала бы конкретные указания о порядке, способе и степени их использования на каждом листе.

Выход из затруднения находят в двухступенчатой работе — сначала в подготовке общей программы, которая устанавливает назначение карты и требования к ней и на этой основе определяет математические элементы карты, ее содержание, оформление и технологию изготовления, и далее в разработке частных программ на отдельные листы или группы листов, распространяющихся на однородные в географическом отношении районы; частные программы конкретизируют установки общей программы применительно к географической специфике территории и особенностям картографических источников.

В картографическом производстве общие программы государственных карт называют наставлениями или инструкциями. Они имеются для всех топографических и обзорно-топографических карт, геологических карт в масштабах 1 :200 000 и 1 : 1 000 000 и некоторых других. В начале наставления обычно помещают «общие положения», в которых определяют назначение карты и требования к ней, математическую основу, содержание и оформление. Далее регламентируются: разработка и содержание частных программ; порядок научно-технического руководства работами; технология составления карты; особенности составления отдельных ее элементов и порядок подготовки карты к изданию. Наставления сопровождаются всеми необходимыми графическими приложениями — схемами разграфки листов, таблицами картографических знаков, образцами и т. д.

Частные программы, подготавливаемые для отдельных листов или их групп, определяют: общий порядок предстоящих работ (не повторяя общих положений наставления); региональные черты картографируемых явлений, обязательные для отображения на карте, и особенности генерализации; источники для составления, порядок и степень их использования и взаимной увязки; специфику (конкретизацию) технических процессов составления и подготовки к изданию данного листа или группы листов. В производстве для

частных программ применяют также термин «редакционный план».

Лекция 15. Научно-технические приемы анализа картографического изображения. Система приемов анализа –карт. Описания по картам. Графические приемы. Графоаналитические приемы. Математическое моделирование

Применение картографического метода исследования основано на работе с картами как пространственными моделями действительности. Для изучения явлений по их изображениям на картах используются различные способы анализа, среди которых распространены визуальный анализ, картометрические исследования, графический анализ, математико-статистический анализ, математическое моделирование, приемы теории информации и др.

Визуальный анализ — наиболее употребительный прием исследования по картам — основан на существе карт как образно-знаковых моделей, воспроизводящих в наглядной форме пространственные формы, отношения и структуру. Уже непосредственный взгляд на карту порождает при наличии опыта зрительный образ пространства изображенных явлений, например общее представление о местности по топографической карте.

В качестве примера одного из новых графических приемов, специально разработанного для визуального анализа, укажем на оформление картодиаграмм и картограмм посредством кружков переменной величины, помещаемых в вершинах густой сетки квадратов. Такие изображения получают автоматически по статистическим данным, нанесенным на перфокарты, и печатаются в один цвет.

Картометрические исследования заключаются в измерении и исчислении по картам количественных характеристик явлений с сценкой точности получаемых результатов. Определения координат, расстояний, длин, высот, площадей, объемов, углов и других топографических характеристик, теория и практические приемы. этих определений рассматриваются в особом разделе картографии — картометрии.

Диапазон картометрических работ необычайно широк. Они могут сводиться к измерениям отдельных объектов (например, длины какой-либо реки), или быть массовыми (включать все реки), иметь локальный характер (например, ограничиваться небольшим районом), или распространяться на значительные пространства (например, ставить целью определение площадей земельных ресурсов по их видам для всей страны), или даже иметь глобальное значение. Примером этому служит картометрическое определение по советскому Атласу Антарктики (1966) таких характеристик, как площадь материка, средняя высота ледяной и коренной поверхности, объем и средняя мощность ледникового покрова, позволившие прийти к новым представлениям о влиянии льдов Антарктиды на изменения уровня Мирового океана.

Графический анализ заключается в исследовании различных построений, выполняемых по географическим картам. Такими построениями могут быть профили, разрезы, блок-диаграммы и другие образно-знаковые модели,

производные от карт, а также различные графики — диаграммы, розы направлений (например, тектонических разломов) и т. п. Их часто применяют для наглядного представления о размещении явлений в иных плоскостях, чем горизонтальная, а именно в вертикальной плоскости посредством профилей и разрезов, в наклонной плоскости в виде блок-диаграммы, сочетающей горизонтальные и вертикальные сечения, и т. п.

Математико-статистический анализ привлекается к исследованию явлений, которые в их картографическом изображении можно рассматривать как однородные множества изменяющихся в пространстве случайных величин: высот, температур, посевных площадей, урожайности и т. д., называемых в математической статистике статистическими совокупностями.

Статистические исследования по картам преследуют три основные цели: определение обобщающих характеристик, особенностей размещения и временных изменений какого-либо однородного явления, зависящего от многих факторов с неизвестной функциональной связью; изучение пространственных и временных зависимостей явлений, не имеющих строго функциональных связей; оценку степени влияния отдельных факторов на изучаемое явление и выделение ведущих факторов.

Картографо-статистическое изучение взаимосвязей теперь широко используется не только в географических исследованиях, но также и в других отраслях знаний, в частности в геологии, метеорологии и медицине.

Задачи по оценке влияния отдельных факторов и выделению ведущих факторов возникают при исследовании по картам сложных комплексов явлений со множеством взаимосвязей. Примерами могут быть совокупность климатических показателей или, что значительно шире, комплекс природных условий.

Математическая статистика представляет для этого средство в виде факторного анализа, который позволяет сводить в одном показателе (аппроксимировать одним фактором) влияние комплекса родственных явлений и в конечном счете обобщать и оценивать влияние многих факторов при помощи весьма ограниченного числа синтетических показателей (например, влияние природной среды на условия жизни населения). Такой путь исследования дает одно из средств для составления производных синтетических карт.

Математическое моделирование состоит в создании пространственных математических моделей явлений или процессов по исходным данным, взятым с карт. Принципиальная возможность применения этого способа анализа карт определяется тем, что многие явления и процессы, изображаемые на картах, либо связаны между собой функциональными зависимостями, либо могут рассматриваться как функции пространства и времени.

На практике обычно совместное применение различных способов анализа. Например, предварительный визуальный анализ полезен для выбора рациональной методики картометрических работ, результаты которых могут быть далее обобщены в графических построениях, и т. д. Комплексирование различных способов обогащает методику работы и расширяет возможности картографического метода.

Методические указания по проведению лабораторных занятий. (Модуль 1)

Лабораторная работа №1 «Чтение географических и тематических карт. Описание местности с

помощью географических и тематических карт»

Цель задания. Проанализировать содержание обзорных обшегеографических и тематических карт.

Указания к выполнению задания. Проанализировать и описать содержание карт по плану, который описывался в лекции 1 и 2 .

Набор карт представляется для каждого студента индивидуально.

Лабораторная работа № 2 «Приемы распознавания проекций географических карт и атласов»

Цель задания. Изучить наиболее распространенные картографические проекции и уметь их распознавать по виду сетки меридианов и параллелей.

Выполнение задания. Определить картографические сетки географических карт по предложенным вариантам. (Для каждого студента предлагается свой вариант набора картографических сеток географических карт).

Указание к выполнению. Задание выполняется с использованием таблиц для определения проекций карт мира, полушарий, материков и карт территории СССР.

Методические указания к выполнению лабораторных заданий. Модуль 2.

Лабораторная работа № 3 «Изучение способов картографического изображения на

тематических картах»

Цель задания. Изучить способы картографического изображения, показать их применение в зависимости от характера размещения явления по территории.

Выполнение задания. Для одного из предлагаемых наборов тематических карт определить способы картографического изображения и дать их краткую характеристику. (Для каждого студента дается индивидуальный набор тематических карт).

Лабораторная работа № 4 «Изучение способов генерализации по тематическим картам»

Цель задания. Изучить основные принципы и проявления картографической генерализации на мелкомасштабных тематических картах.

Указания к выполнению задания. Ознакомиться с тремя картами одной и той же тематики, но разного масштаба. Определить назначение и характер использования карты.

Результат работы представляется в виде выкопировки с трех карт одной и той же тематики, но разных масштабов.

Методические указания к выполнению лабораторных заданий. Модуль 3.

Лабораторная работа № 5 Изучение способов изображения рельефа на тематических картах»

Цель задания. Изучение способов изображения рельефа на стенных картах и в атласах; выявление особенностей способов, их наглядности и возможности применения.

Выполнение задания. Определить способобы изображения рельефа (перспективный, штрихи крутизны, теневые штрихи, отмывка, горизонтали, раскраска по ступеням высот, отметки высот набор карт 5-6 карт) идать краткое описание

Лабораторная работа № 6 «Совместный анализ серрии тематических карт. Построение

метахронного разреза»

Цель задания. Провести географический анализ серии разноуровенных карт в Комплексных научно-справочных атласах. Построить разрезы типа Р = ( ϕ, Т) или Р = Р (λ, Т) и дать анализ годового хода анализируемого показателя вдоль заданного направления.

Выполнение задания. Используя серии разноуровенных карт (помесячные карты температуры воздуха, осадков, силы ветра) составить метахронный разрез по меридиану, характеризующий годовой ход данного параметра.