1.6.Карта как источник информации

Картографическая информация

А.М.Берлянт (1986, с.60-62), опираясь на работы многих картографов, дает широкое толкование понятия «картографическая информация. Картографическая информация не существует сама по себе, отдельно от читателя, а возникает только в системе «карта-читатель карты». Карта в отличие от других средств коммуникации дает не последовательность сигналов (знаков), а множество знаков одновременно, что дает возможность их пространственной комбинации, т.е. сложения, взаимного перекрытия, соседства, объединения, пересечения и т.п. Это связано с двумерным характером картографических изображений. Но за счет горизонталей и других способов изображения появляется возможность показа третьей оси пространства.

Картографическая информация не исчерпывается нагрузкой карты, а проявляется еще и через отношения между изображаемыми явлениями (взаимосвязь, зависимость, положение, конфигурации и т.п.). (Берлянт, 1986, с.61). Часть картографической информации присутствует на карте как бы в скрытом виде, не поддается формально-информационной оценке и может быть выявлена в ходе различных логических и математических процедур: сравнительный анализ, пространственной корреляции, сложения и вычитания поверхностей, разложения поверхности на фоновую и остаточную и др.

Информация, получаемая по карте, не заключена только в непосредственном восприятии исходных данных. Она также формируется из отношений, группировок, соседства, сочетаний. Таким образом, карта не только знаковая, но и образно-знаковая модель действительности (Берлянт, 1986, с.62).

Карта обладает свойством синтетичности, то есть способностью отображения целостных систем. Цветной фон, штриховка и другие картографические значки позволяют показать размещение разнообразных характеристик (природных, хозяйственных, технических и др.), что делает карту, условно говоря, многомерной.

Понятие «информация» было введено К.Шенноном в 1948 году. Он связал это понятие с уменьшением неопределенности и предложил для оценки ее количества энтропийную меру. В.И.Сухов связал картографическую информацию с нагрузкой карты, приходящейся на единицу площади. Информационную емкость карты он представил как некую совокупность графических символов. Вероятности (p , p , …., p ) появления этих символов на карте позволяют оценить неопределенность их появления с помощью формулы К.Шеннона: H = - p log p , где n – число знаков на карте. Мерой количества картографической информации служит убыль энтропии в битах, сопровождающая появление данного знака. Вероятностно-статистический подход к оценке картографической информации весьма формален. Наибольшая слабость подхода заключается в его одномерности (что вполне применимо в радио и телеграфе, для чего и была создана теория), которая не позволяет раскрыть характер пространственных отношений.

Большое количество информации возникает при взаимодействии карты и пользователя карты (потребителя). В принципе любая информация (не только картографическая) имеет субъект-объектный характер, то есть она возникает при взаимодействии объекта и субъекта (Урсул, 1968). Таким образом, картографическая информация не существует сама по себе, а возникает только в системе «карта-читатель карты. В результате, часть информации присутствует на карте как бы в скрытом виде. Ее невозможно оценить формальным путем. Она «раскрывается» в ходе мысленных операций исследователя, математических операций, через сопоставление информации различного типа. Поэтому карта не может считаться лишь знаковой моделью – это образно-знаковая модель.

Таким образом, очень большую информацию пользователь карты получает в результате анализа картографических образов (Берлянт, 1986). Картографический образ – это пространственная комбинация (композиция) картографических знаков, воспринимаемая читателем карты или распознающим устройством (Берлянт, 1986, с.63). Картографические образы формируются всей совокупностью графических средств: формой знаков, их величиной, ориентировкой, оттенками цвета, пространственными комбинациями знаков, их взаимным расположением, характером взаимного совмещения и объединения и др. Эти элементы образуют бесконечное множество картографических образов, подобно тому, как комбинации семи музыкальных нот дают неисчерпаемое разнообразие мелодий. Но картографический образ возникает лишь при взаимодействии пространственной комбинации картографических знаков с читателем карты, то есть картографический образ – это пространственная комбинация картографических знаков, воспринимаемая читателем карты или распознающим устройством.

Как рассчитать количество комбинаций знаков ? Как известно, общее количество сочетаний при n знаках равно 2 - 1. Таким образом, если на карте имеется 10 знаков, то число возможных комбинаций составит 1023, а при 20 знаках – 1 млн. комбинаций. Поскольку на карте число знаков нередко составляет несколько сотен, то число возможных комбинаций достигает астрономических величин. В этом бесконечном многообразии читатель карты ориентируется в соответствии со своими целями и своей подготовленностью. Он выбирает из множества знаковых комбинаций те, которые наполнены интересующим его содержанием и исключает ненужные комбинации. А.М.Берлянт (1986, с. 72) демонстрирует различные варианты конфигурации гидрографической сети (рис.1.21), которые получают у более или менее подготовленного в гидрологии и геоморфологии исследователя правдивую интерпретацию. На верхнем левом изображении показана речная сеть, характерная для территории с однородной литологией, горизонтально залегающими пластами и с отсутствием разломов и трещин. На нижнем левом изображении – радиальное центробежное расбегание потоков связано с локальным поднятием земной коры. Остальные варианты рисунка речной сети читатель может интерпретировать сам.

Способность человека ориентироваться в картографических образах значительно более эффективна по сравнению с машинными алгоритмами. Изучены психофизические особенности восприятия зрительных образов. Эффективность основана на способности человеческого глаза совершать разные виды движений (высокочастные, медленные и плавные, резкие и дальние), которые позволяют выявить инварианты картографического образа: узлы, структурные и рубежные линии.

Таким образом, А.М.Берлянт предлагает трехчленную формулу: картографический знак (КЗ ) – картографический образ (КО) (определенным образом упорядоченная в пространстве комбинация разных знаков)- картографическая информация (КИ). Но между тремя ступенями нет однозначного соответствия, поскольку каждый переход - КЗ-КО и КО-КИ – совершается при участии составителя карты или пользователя карты, использующих массу субъективных представлений о своих целях и задачах, по-разному подготовленных и использующих разный набор методов. Один и тот же КО, по-разному воспринятый и истолкованный читателями, может дать разную информацию. Но такая субъективность возникает и при использовании других видов информации.

Вместе с тем, не существует полного произвола в интерпретации картографического изображения, что объясняется наличием объективной основы и неких инвариантов в каждом из них.

Основа всех способов извлечения КИ (ориентирование, определение картометрических показателей, оценка экологической ситуации, трансформирование картографической информации в математико-картографическую модель и др.) – чтение карты. Анализ начинается с визуального рассмотрения карты. А.М.Берлянт (1986, с.81) различает три этапа: 1)предварительный просмотр изображения и получение начальной КИ; 2)уточнение и детализация КО и КИ, сопровождающееся самообучением читателя; 3)окончательная фиксация КО и содержательная интерпретация КИ. Общий алгоритм чтения карты изображен на рис.1.22. Сначала осуществляется общий осмотр территории, в результате которого выявляется общий фон и производится его оценка, а также распознаются инварианты КО. В результате формируется первичный КО, а на его основе – первичная КИ. Далее осуществляется оценка полученной КИ с точки зрения ее соответствия поставленной цели. Если это соответствие обнаруживается, то производится детализация КО, получение дополнительной КИ. Если выясняется, что КИ не отвечает поставленной цели, то необходимо возвратиться к первым этапам исследования.

После получения дополнительной информации производится формирование окончательного КО, уточнение инвариантов, содержательная интерпретация и т.д.

По сложности различаются элементарные, сформированные одним картографическим знаком, и сложные, образованные множеством знаков. Различаются также однопорядковые КО, составленные однотипными знаками, и разнопорядковые КО, составленные знаками разного типа и даже разных систем.

С.Г.Кара-Мурза: карта как способ свертывания и соединения разнородной информации почти мистической эффективностью. Карта не просто пассивно предоставляет свою информацию, она вступает в диалог с человеком. Она инструмент творчества, которую пользователь додумывает, дополняет своим знанием и чутьем, становясь соавтором картографа. Карта мобилизует пласты неявного знания работающего с ней человека, его подсознание, гнездящиеся в нем иррациональные установки и предрассудки, особенно если его подтолкнуть к этому. Карта – это не отражение видимой реальности (как, например, аэрофотоснимок), это визуальное выражение представления о реальности, переработанного той или иной теории, той или иной идеологии (Кара-Мурза, 2001, с.102).

Таким образом, изучение карты позволяет пользователю получить новую информацию, которую даже не подразумевал картограф ! Эта новая информация (своего рода вторичная) возникает вследствие взаимодействия пользователя, обладающего знаниями структуры реального мира.

Эти свойства карт, описанные в работах К.А.Салищева (1982) и А.М.Берлянта (1986), свойственны и экологическим картам.

Характеристика экологической информации по пространственно-временным свойствам. Кроме приведенной выше классификации, экологическая информация может классифицироваться по характеру пространственно-временных масштабов и по типу систем, относящихся к различным уровням организации.

Анализ пространственных и временных масштабов геосистем позволяет провести следующее разграничение видов экологической информации. Во-первых, можно говорить об информации, различающейся по типу пространственного снятия, т.е. информация может фиксироваться в точке, в пределах линии, площади или объема.

По характеру получения во времени следует различать мгновенную, а также фиксируемую в течение более длительных промежутков времени - минут, часов, суток, месяцев, лет и т.д. Кроме того, информация может быть получаема периодически или эпизодически. Временные масштабы получаемой информации, соотнесенные с задачами ее использования, позволяют в каждом конкретном случае произвести ее разграничение на базовую и оперативную. Базовой информацией следует считать ту, время изменения которой значительно больше времени, в течение которого потребитель осуществляет действия по ее использованию. Т.е. в этом случае базовая информация сохраняет свое постоянство в течение всего периода ее использования и показатели, относящиеся к ней, могут рассматриваться как константы. К базовой информации в первую очередь могут относиться длиннопериодные показатели, связанные с геологическим строением, общими чертами рельефа, главными характеристиками почвенного покрова, растительности и др.

Оперативная экологическая информация охватывает все показатели, характерное время которых примерно равно тем отрезкам времени, в течение которых производится фиксация информации, ее обработка, передача потребителям и анализ, а также принимаются решения. В этом случае важнейшее место должно занимать сопоставление названных отрезков времени. Если время изменения объекта меньше времени, затрачиваемого на получение и использование информации, то такая экологическая информация может использоваться лишь для ретроспективного анализа выявления закономерных связей объектов и субъектов.

В настоящее время происходит переоценка критериев прогресса развития человечества, что заставляет вносить коррективы и в показатели состояния экологических систем. Становится ясно, что экономический рост, увеличение количества добываемых полезных ископаемых, рост производства энергии и другие аналогичные показатели есть лишь иллюзия прогресса, поскольку сопровождаются разрушением среды обитания человечества. Начинают вводится новые показатели развития, среди которых называются: площадь сохранившихся естественных ландшафтов, продолжительность обучения, продолжительность жизни , обеспеченность жителей продуктами питания и товарами первой необходимости. Система национальной статистики устарела. Требуется переосмысление перспектив экономического развития, формирование новых экономических категорий, связанных с экологическими и социальными критериями. Сами критерии прогресса и благосостояния не могут быть единообразны для всех стран и народов, имеющих различную историю, религию, сложившиеся традиции, менталитет, уровень экономического развития и другие. Специалисты программы ООН по проблемам социально-экономического развития предложили и "индекс развития человека" как индикатор удовлетворения потребностей человека. Он вычисляются по данным о четырех параметрах: - ожидаемая продолжительность жизни - уровень неграмотности взрослого населения - средняя продолжительность обучения в школе - подушный годовой доход.