Картография – это наука географическая, но карты и картографические методы исследований необходимы множеству других наук, где требуется увидеть, как размещены объекты, уловить взаимосвязи их. История и астрономия, политика и экономика, экология и геология – этот перечень можно продолжать и продолжать.
Картография многогранна, как многогранны и функции карты, поэтому картографию рассматривают с разных позиций:
- наука об отображении и познании явлений природы и общества посредством карт;
- область производства, выпускающего картографическую продукцию;
- вид изобразительного искусства;
- раздел лингвистики и семиотики (науке о языках), где карта выступает как особый текст, написанный с помощью «языка карты».
Все это правильно и все же картография – это раздел географии, как науки, где предметом исследований является размещение тел, явлений и процессов природы и общественной жизни. Как выразился крупнейший русский и советский экономико-географ Баранский, «не все то, что отображено на карте есть география, но если это география, то обязательно может быть отображено на карте».
Трудно представить себе более информативную модель, чем карта. Классик отечественной картографии К.А. Селищев выразился так: «…даже космонавту необходимо около полутора часов для облета Земли. Между тем, человек давно владеет замечательным средством, открывающим взору всю нашу планету или дающим детальную картину отдельных ее частей, их природы населения, хозяйства и культуры. Это средство – географические карты».
Еще на заре рождения человеческого общества люди пытались на камне, бересте, глиняных пластинах и других примитивных средствах передать изображение местности. На словах всего не скажешь и не запомнишь, а вот картинка местности…
В «Толковом словаре» В.Даля карта – это «чертеж какой-либо части земли, моря, тверди небесной. Карта географическая, топографическая (частная и подробная), морская напр. Плоская морская карта, которая начерчена, принимая поверхность земного шара за плоскость; меркаторская, на которой градусы широты и долготы увеличивают к полюсу, для взаимной соразмерности на плоской бумаге».
Почти все ключевые слова определения В.Даля или их интерпретацию можно найти в наиболее в наиболее современном определении термина «карта» - это математические определенное, уменьшенное, генерализованное изображение Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающие расположенные или спроецированные на них объекты в принятой системе условных знаков.
Для создания современных карт используется множество методов:
- астрономо-геодезические данные;
-данные дистанционного зондирования;
- данные непосредственных натурных наблюдений и измерений;
- данные гидрометеорологических наблюдений;
- материалы экологического и др. видов мониторингов;
-экономико-статистические данные;
- цифровые модели;
- результаты лабораторных анализов;
- литературные источники;
- Интернет;
- теоретические и эмпирические закономерности;
- уже существующие планы и карты.
Во второй половине ХХ века в науках о Земле, на базе информационных технологий, созданы географические информационные системы (ГИС), где происходит сбор и обработка информации, на основе чего создаются и используются компьютерные карты, атласы и другие картографические произведения. ГИС подразделяются по тематике и предназначены для инвентаризации, оценки фактического материала, прогноза и, в конечном счёте, управления геосистемами.
^ 2.1 Картографические проекции.
Карта- это изображение не плоскости, тогда как форма Земли представляет собой эллипсоид. Для перенесения изображения с поверхности эллипсоида на плоскость используются картографические проекции.
«Картографическая проекция – это математически определенное перенесение изображения с поверхности эллипсоида на плоскость».
Сферическую поверхность нельзя развернуть на плоскости без искажений, поэтому на карте всегда присутствует искажение длин и площадей, правда при крупном масштабе таким искажением можно пренебречь. Возьмем пример простейшей проекции. Представим себе глобус выполненный из негативной фотоплёнки с точечным источником света в центре. Возьмём лист фотобумаги и обернём глобус им в виде цилиндра, ось которого соответствует оси глобуса (Рис. 1).
В .ключим источник света. Тогда на внутренней поверхности цилиндра спроектируется поверхность глобуса. Мы видим, что на рисунке угол L равен углу B, однако их спроектированные изображения поверхности сильно отличаются, т.е отрезок б значительно больше отрезка с. В данном случае произошло искажение длин и площадей. Другим видом искажений является искажение углов, т.е углы на карте не соответствует углам на местности. Прямым следствием искажения углов является искажение форм, т.е. фигуры на карте деформированы по отношению к фигурам на местности.
Таким образом, изображение с эллипсоида можно спроектировать на поверхность фигуры, которую можно расправить на плоскости. Теоретически такой фигурой кроме цилиндра может быть лишь конус. Частный случай конуса, когда угол вершины его равен 180º, т.е. конус превращается в плоскость. Таким образом, все проекции по виду различаются на цилиндрические, конические и азимутальные (проекции на плоскости). Часто применяют комбинации их для уменьшения характера искажений.
Самих же проекций бесчисленное, множество. По виду картографической сетки проекции бывают нормальные, поперечные и косые.
Нормальная (прямая) цилиндрическая проекция, если ось цилиндра совпадает с осью вращения Земли; поперечная, если она расположена в плоскости экватора. Любой другой угол к плоскости экватора обозначает косую цилиндрическую проекцию. Аналогичные положения оси конуса означают нормальную (прямую), поперечную и косую конические проекции.
А
зимутальная нормальная (прямая) проекция получается, если ось Земли перпендикулярна плоскости, проекции, поперечная, если плоскость проекции перпендикулярна плоскости экватора и косая азимутальная при любых других углах.
2.2. Масштаб.
Масштаб – это одна из важнейших характеристик карты. С его помощью измеряются расстояния. Прямые отрезки обычно измеряются циркулем измерителем и сравниваются с линейным масштабом. Кривые линии измеряются с помощью прибора называемого курвиметр и соотносятся с именованным масштабом. Таким образом, мы говорим о разных наименованиях одного и того же масштаба.
Масштаб – это отношение, показывающее во сколько раз расстояние на карте или плане больше, чем реальное расстояние на местности.
Численный масштаб – это дробь с единицей в числителе:
1:5000, 1:200000, 1:1000000 и пр.
Именованный масштаб выражается в единицах измерения. Например, численный масштаб 1:200000 в метрической системе можно выразить, как в 1 см на карте 200000 см на местности. Переводя сантиметры в метры и километры получим, в 1 см на карте 2 км на местности. Если рассматривать не метрическую систему мер, а например принятую в Великобритании, то именованный масштаб в 1 дюйме одна миля при переводе его в метрическую систему будет 1:63360.
1 миля соответствует 1,609 км, содержит 5280 футов, 1 фут соответствует 12 дюймам, значит в 1 миле 63360 дюймов.
По масштабу карты принято разделять:
Крупномасштабные – более 1:200000
Среднемасштабные – 1:200000 - 1:1000000
Мелкомасштабные – менее 1:1000000
Название карты дается по знаменателю масштаба, например, стотысячная карта соответствует масштабу 1:100000
Линейный (графический) масштаб даётся на полях карты в виде линейки, где каждый сантиметр означает соответствующее именованному масштабу расстояние:
- численный 1:200000
- именованный в 1 см на карте , 2 км на местности
- линейный
Масштаб постоянен на плане, очень мало (в практических расчётах можно пренебречь) искажается на крупномасштабных картах. На мелкомасштабных обзорных картах принято говорить о т « главном масштабе и о частных масштабах, которые имеют отношения в большую или меньшую сторону, благодаря искажению соответствующей картографической проекции. Обычно указывают точки или линии, сохраняющие главный масштаб, например «масштаб 1: 4000000 по параллели 50°северной широты».
Студент должен уметь измерять расстояния на карте и переводить расстояния из одного масштаба в другой.
Задача: «На двадцатипятитысячной карте это расстояние выражается отрезком в 4 см. Каков отрезок обозначающий это расстояние на двухсоттысячной карте?
Решение: 1: 25000 – это в 1 см 250 м, 1 км на карте масштаба 1:200000 соответствует 0,5 см.
Проекции, для которых нельзя подобрать простых геометрических аналогов, видоизменённые для желательного распределения искажений, носят название «условные проекции». К таким относятся, например: псевдоцилиндрические, псевдоконические, поликонические и др.
По характеру искажений картографические проекции подразделяются на: равновеликие, т.е. отношение площадей объектов на местности равно отношению их площадей на карте, хотя формы могут искажаться очень сильно; равноугольные, т.е. они оставляют без искажений углы и формы контуров. Для ориентирования, прокладки маршрутов удобно применение именно равноугольных проекций.
Все остальные проекции называются произвольными, в них в той или иной мере искажаются и углы и площади, среди произвольных выделяются равнопромежуточные проекции, в которых масштаб длин по одному из направлений, например по меридианам, или параллелям постоянен.
^ 2.3. Координаты и координатные сетки.
Географическими координатами являются широта и долгота, которые определяют в угловых величинах положение любой точки поверхности земного эллипсоида относительно экватора и нулевого меридиана.
Представим себе эллипсоид Земли, ось которого расположена параллельно плоскости рисунка, тогда плоскости, секущие эллипсоид перпендикулярно земной оси образует бесчисленное количество параллельных линий; пересечение этих плоскостей с поверхностью эллипсоида, на плоскости перпендикулярной земной оси образуют концентрические окружности. Одна из этих линий, проведённая по наибольшему сечению эллипсоида называется экватор, все другие образуют параллели
Э .
кватор делит Землю на северное и южное полушария.
Меридианы – это линии пересечения земной поверхности с плоскостями, проходящими через земную ось, каждый меридиан представлен полуокружностью, соединяющей северный и южный полюса.
Один из меридианов, проходящий через обсерваторию Гринвич близь Лондона, принят картографами за нулевой (0º) его продолжение на противоположной стороне эллипсоида за 180-й (180º), нулевой и 180-й меридианы делят Землю на западное и восточное полушария.
Г
еографическая широта точки – это угол, образованный отвесом в данной точке и плоскостью экватора.
Таким образом, широта может быть северная или южная и меняется от 0º на экваторе до 90º на полюсе.
Г Рис. 5.еографическая долгота точки – это угол, образованный плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Долгота бывает западная или восточная.
Долгота меняется от 0º до 180º. В точках полюсов понятие долготы отсутствует.
Картографическая сетка – это изображение на карте линий параллелей и меридианов, обычно через какой то интервал, в зависимости от масштаба. Меридианы, таким образом, указывают направления север- юг, а параллели – запад- восток Средняя величина одного градуса меридиана или экватора принята в среднем за 111км. Точная величина 1° параллели и меридиана зависит от широты.
На географических картах и планах проводится так называемая километровая сетка, представленная системой взаимно перпендикулярных линий, приведенных через равные расстояния (обычно в км).
Горизонтальные линии идут параллельно экватору, вертикальные – параллельно осевому меридиану шестиградусных геодезических зон. Такие сетки удобны для вычисления расстояний, прямоугольных координат, дирекционных углов
Сетка-указательница. На многих картах, и особенно в атласах есть сетки, предназначенные для указания местоположения и поиска объекта. Ячейки такой сетки обозначаются буквами и цифрами (например, Б-3).
Обычно в конце атласа даётся в алфавитном порядке указатель географических наименований и рядом индекс ячейки сетки – указательницы.
На практических занятиях от студента требуется умение использования координат и координатных сеток для отыскания объектов на картах, а также нанесения объектов по заданным координатам.
^ 3.Ориентирование на карте, плане и местности.
Ориентирование предполагает определение сторон света, точки местонахождения и направления движения, а также определение расстояний.
Поскольку листы топографической карты ограничены параллелями и меридианами, то направление север-юг и восток-запад соответствует сторонам трапеций этих листов. Ориентирование осуществляется с помощью азимута. На плане направление на север показано стрелкой.
Азимут – это угол между северным направлением меридиана и нужным направлением, отсчитываемый по часовой стрелке. Угол на карте измеряется с помощью транспортира.
Для ориентирования на карте используют также понятие «дирекционный угол» - это угол, отсчитываемый от вертикального северного направления километровой сетки до нужного направления по часовой стрелке. Легко видеть, что если азимуты на топографической карте могут слегка менять направление, так как боковые стороны листа сужаются к северу, то дирекционный угол не будет менять направление.
Для ориентирования на местности пользуются компасом. Пи этом всегда надо учитывать магнитное скопление - это угол, между северным направлением истинного географического меридиана и северным направлением магнитного меридиана. Этот угол появляется потому, что истинный и магнитный полюса Земли не совпадают в пространстве.
^ 4
. Полистная номенклатура топографических карт.
Топографическими называются общегеографические карты среднего и крупного масштаба. На них показана координатная и километровая сетки, гидросеть, рельеф, основной характер растительного покрова, населённые пункты, дороги, линии электропередач, геодезические вышки и пр. не относящееся к содержанию тематических карт.
Топографические карты служат для ориентирования, а также основой для составления различных тематических карт.
Представим себе топографическую карту масштаба 1: 50000 в виде прямоугольника со сторонами 40 и 50 см.
На практике, за исключением обзорных или учебных настенных карт, большими листами пользоваться просто неудобно.
В приведенном для примера масштаба карта будет охватывать площадь 500км². Россия имеет площадь приблизительно 17000000 км² .Таким образом, количество листов пятитысячной карты на территории России будет равно 24000.
Как среди этого количества отыскать конкретную карту? А ведь есть ещё другие масштабы. Для этого служит стандартная разграфка по координатной сетке с цифровыми и буквенными обозначениями.
Существуют разграфки принятые в отдельных странах, а также международная разграфка.
Приведем параллели через каждые 4° широты от экватора, получим 23 концентрические полосы, из которых 23-я будет представлена кругом с радиусом 2º долготы.
Начиная от экватора, каждой полосе присваивается заглавная буква латинского алфавита
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
004080120160200240280320360400440480520560600640680720760800820880 900
П .
риняв за точку отсчёта меридиан 180º проведем по направлению на восток меридианы через каждые 6º долготы получим 60 полос каждой из которых присваивается арабская цифра от 1 до 60Проведя параллели и меридианы мы получим сетку ячеек - трапеций со сторонами 4º широты и 6º долготы, каждая из которых имеет букву по широте и цифру по долготе.
В практических целях необходимо уметь находить номенклатуру листа топографической карты нужного масштаба, где расположен объект с заданными координатами.
Задача: Определить номенклатуру двадцатипятитысячной карты, на которой расположена точка с координатами 51º 22′с.ш. и 39º 13′ в.д.
Сравнивая, координаты точки с интервалами разграфки миллионных листов, определяем номенклатуру такого листа.
51º 22′ с.ш. попадает в М (интервал 48º - 52º)
39º 13′ попадает в интервал 37 (36º - 42º в.д.) миллионный лист М-37.
П
о разграфке стотысячных листов определяем, что заданные координаты попадают на стотысячный лист М-37-19 (Рис. 18).
^ 5. Картографические способы изображения.
При создании карт применяется практически бесконечное количество разнообразных знаков, однако все они строятся с помощью всего шести элементарных графических средств, которые называются «графические переменные» (см. рис. 20).
Вот они:
1. форма
2.размер
3. цвет
4. светлота
5.ориентировка
6. внутренняя структура
Представление ографических переменных разработал в 60-х годах ХХ века французский картограф Ж.Бертен.
Сочетание графических переменных бесконечно. Лишь для некоторых видов карт, в частности топографических, разработаны унифицированные стандартные условные знаки. Поскольку полной унификации нет, каждая карта сопровождается условными обозначениями, или « легендой» разъясняющей значения условных знаков.
З
наковая система, используемая в картографии - это «язык карты». С помощью языка карты с одной стороны передается информация от создателя карты к пользователю с другой стороны о картографируемом объекте можно получить новые знания, которые никаким другим путём не получишь. Например, лишь нанеся на карту углы падения и простирания пластов горных пород, можно получить представление о геологической структуре.
Использование разнообразных условных знаков, позволяет показывать как реальные, так и абстрактные объекты, а также объекты не воспринимаемые органами чувств человека (палеогеографические карты, гравитационное поле, температуру на заданной глубине и пр.)
Условные обозначения подразделяются на 3 основные группы (Рис. 21).
.
А) внемасштабные (обычно для объектов которые нельзя выразить в масштабе карты, или этого не позволяет степень изученности, или в этом нет надобности)
Б) линейные (дороги, границы и пр.) .
Обычно масштабные по длине и внемасштабные по ширине.
В) площадные (обычно состоят из контура и его заполнения)
К наиболее распространенным способам изображения относятся:
Значки, линейные знаки, изолинии и псевдоизолинии, качественный фон, количественный фон, локализованный диаграммы, точечный способ, способ ареалов, знаки движения, картодиаграммы, картограммы.
Значки
Внемасштабные обозначения месторождений, населённых пунктов, отдельных объектов и пр. Значки могут быть:
- абстрактные геометрические, (например на рис.21 каменный уголь)
- буквенные (например Br месторождение бромсодержащих подземных вод)
- наглядные (пиктограммы) обозначают стилизованное изображение объекта, например ветряная мельница и церковь на рисунке21.
^ Линейные знаки.
Разный рисунок и цвет линейных знаков передает количественные и качественные характеристики. Примеры линейных знаков на рисунке 21
Изолинии
Изолинии – это линии одинаковых значений, применяется для изображения объектов имеющих сплошное распространение, например:
- изогипсы (горизонтали) – линии одинаковых абсолютных высот;
- изобары- линии одинаковых давлений;
- изотермы- линии одинаковых температур;
- изогоны- линии одинаковых магнитных скоплений.
Способ изолиний позволяет провести интерполяцию точечных данных, полученных в единичных точках наблюдений, на всю площадь картографируемого объекта.
Е .сли картографируемый объект имеет дискретное распространение, то можно применить способ псевдоизолиний.
Например, как в псевдоизолиниях передать густоту путей сообщения наземного транспорта? Территорию на карте следует разбить на равные квадраты, насчитать длину дорог в каждом квадрате, затем проставить эту цифру у точки в центре квадрата. Между этими точками провести изолинии. Это будут псевдоизолинии густоты путей сообщения.
^ Качественный фон.
Качественный фон применяют для показания явлений сплошного или массового распространения при их качественные различия по единицам территориального деления. Например, почвенная карта, где картографируются различные типы почв. В качестве графических средств используются цвет, штриховка, крап и пр.
^ Количественный фон.
Если надо показать количественные различия явлений сплошного, или массового распространения, то применяют способ количественного фона. Также как и качественный фон - он сопряжен с районированием или выделением типов территорий по количественному признаку. Например, та же почвенная карта, но по мощности почвенного покрова или содержания гумус.
^ Локализованные диаграммы.
Динамика или статистика явлений сплошного или полосного распространения, на наблюдаемая в отдельных точках может передаваться с помощью графиков и диаграмм, привязанных к этим точкам, например изменение уровня реки в течение года в точки гидропоста или степень загрязнения воздуха в точке наблюдения.
^ Точечный способ.
Для показа явлений массового или сплошного распространения можно применять точечный способ. При этом точки являются как бы минизначками с определенным качественным и количественным весом. Точки могут быть в пределах определенного фонового контура или без него. Например, карты размещения животноводства в Липецкой области (Атлас Липецкой области) сделаны точечным методом, где точки разного цвета означают определенное количество голов крупногорогатого скота, или овец, или птиц, или свиней.
Ареалы
Ареал – это область распространения какого-либо тела, явления или процесса. Например:
- ареал распространения уссурийского тигра;
- ареал оледенения;
- ареал распространения энцефалитного клеща.
Ареалы называются абсолютными, если картографируемый объект не встречается за его пределами, например, ареал распространения сумчатого медведя – коалы – ограничен некоторыми районами Австралии.
Ареалы называются относительными, если данный объект встречается и за пределами ареала, например, ареал преимущественно лиственничной тайги.
^ Знаки движения
Знаки движения используются для любых перемещений. Они могут показывать направления движения (вектор движения), например, морские течения, маршруты мореплавателей и полководцев и т.д.
Другой вид знаков движения – полосные диаграммы, например, передающие грузооборот на путях сообщения. В школьном учебном атласе по курсу «Экономическая география мира» полосами разного цвета и разной ширины показаны грузопотоки мирового экспорта каменного угля, нефти и пр.
Картодиаграммы
Отображение абсолютных статистических данных по единицам административно-территориального деления делают с помощью картодиаграммы. Например, этим способом можно показать данные переписи населения по административным районам Липецкой области, нанеся на каждый район круглую диаграмму, на которой диаметр будет соответствовать численности населения, а три сектора разного цвета – отражать долю детей, трудоспособного возраста и пенсионеров.
Картограммы
Способ картограммы применяют при характеристике расчетных статистических показателей, например, количестве библиотек на 100000 человек населения.
Для картограммы обязательно наличие шкалы, где с помощью графических переменных наглядно передаётся интенсивность картографируемого явления.
Картограмма применяется на единицах территориально административного деления.
^ 6. Картографическая генерализация.
Картографическая генерализация – это отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно её назначению, масштабу содержанию и особенностям картографируемой территории.
Генерализация проявляется в обобщении качественных и количественных характеристик объектов, замене частных явлений на обобщенные. При генерализации отбирается самое существенное и самые главные закономерности.
Факторы генерализации.
Факторы генерализации подходы, способы и характер генерализации.
Масштаб карты. Объективный фактор генерализации, так как в зависимости от масштаба, необходимо менять нагрузку на картографируемую площадь.
Так, на топокарте масштаба 1:50000 1 км² территории представлен 4- мя см² и границы участка леса площадью 1 км² можно изобразить достаточно подробно, но представте себе этот же участок леса на карте масштаба
1: 1000000. Площадь в 1 мм² можно изобразить только маленьким пятнышком, а границы леса не будут иметь никаких подробностей.
Тематика и назначение карты. Безусловно большая разница между картами разного назначения и разной тематики. На туристской карте совсем не нужны типы почв или геологическое строение, а не геологической карте абсолютно лишними будут кемпинги и автозаправочные станции.
Изученность территории также является важным фактором генерализации, поскольку определяет количество имеющейся информации.
Особенности картографируемой территории во многом определяют генерализацию. На карте политико- административного деления масштаба 1:4000000 в Московской области невозможно разместить даже не все города, тогда как в Якутии можно показать даже отдельные дома лесника или бакенщика, так как они единственные населенные пункты на громадных территориях.
Ещё одним важным фактором генерализации является оформление карты. Например на цветной карте можно передать гораздо больше информации чем на одноцветной , при этом не нарушая читаемость карты.
^ Виды генерализации.
Обобщение качественных и количественных характеристик. Приведём простые примеры такого обобщения. При картографировании лесных угодий на крупномасштабных картах вполне можно показать участки с преобладанием конкретных видов растительности: дубовые, еловые, осиновые, сосновые леса и др. На мелкомасштабной карте растительности России, которые приведены в школьном атласе фигурирует качественное обобщение: тайга, смешанные леса, лиственные леса. Примером количественного обобщения является увеличение интервала высот между горизонталями при переходе от крупномасштабной к мелкомасштабной карте.
Отбор объектов. Практически всегда это связано с обобщением качественных и количественных характеристик. При отборе пользуются двумя показателями: цензом отбора и нормой отбора.
Ценз отбора указывает величину или значимость объектов генерализации. Например на учебной политико – административной карте России могут быть показаны лишь города – центры субъектов Федерации или при картографировании гидросети лишь реки не менее 200 км длиной и др.
Норма отбора показывает количество объектов на единицу площади, так в приведенном примере касающихся населенных пунктов в Московской области читаемость карты может сохраняться только при определенном количестве их на единицу площади.
Обобщение очертаний, объединение контуров, смещение элементов изображения- это проявление геометрических сторон генерализации.
Геометрическая точность карты – иначе степень соответствия изображения географическим координатам часто приносится в жертву содержательному подобию.Особенно это касается мелкомасштабных обзорных карт, но которым не стоит проводить точные измерения и снятие координат.
Приведём пример. Порт расположен в вершине узкого длинного залива длинной 20 км. И шириной 0,5 км. На карте масштаба 1: 4000000 двадцать километров будут составлять 5 мм, тогда как 0,5 км одну восьмую долю миллиметра, что показать в масштабе карты невозможно, но порт надо поместить на берегу, иначе какой это порт? Таким образом, возникает смещение изображения.
Утрирование, или показ объектов с преувеличением. При генерализации особо важные с содержательной точки зрения объекты должны быть оставлены несмотря на мелкие размеры по условиям ценза отбора. Даже небольшое пресное озеро в условиях пустыни или сухой степи необходимо показать, при этом масштаб может не позволить показать его в реальных размерах. Это пример утрирования объекта.
Главное требование географически достоверной генерализации – научно обоснованный показ пространственной структуры и взаимосвязи явлений.
^ 7.Типы карт и атласов.
Классификация карт по пространственному охвату.
Опуская карты звездного неба и планет, для Земли пространственный охват имеет следующий вид:
Карты мира или карты полушарий.
Карты материков и океанов, частей света.
Карты регионов
Карты стран
Карты крупных территорий внутри стран (экономических районов, зон и т.п.)
Карты отдельных локальных территорий (районов, городов и пр)
Карты единиц территориально - административного деления.
^ Классификация карт по содержанию.
В этой классификации выделяют три большие группы:
общегеографические карты
тематические карты
специальные карты
На общегеографических картах отражают совокупность элементов местности, имеющих универсальное многоцелевое применение и являющихся основой для создания других карт.
Тематические карты посвящены самым разнообразным природным и общественным явления. Содержание карт определяется конкретной темой.
Карты природы охватывают карты литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы.
Карты общественные охватывают социосферу и техносферу; например карты населения, экономические карты и пр.
Особую группу составляют карты относящиеся одновременно ,как к природным, так и общественным явлением:
экологические, инженерно-геологические, агроклиматические и пр.
Специальные карты предназначены для ограниченного круга пользователей, обычно это технические карты, например: подземных коммуникаций, навигационные кадастровые и пр.
^ Классификация карт по назначению.
Достаточно трудно указать все типы карт, по этому признаку, так как очень разнообразны сферы человеческой деятельности, где применяются карты. Кроме этого есть многоцелевые карты, которые также достаточно трудно классифицировать.
По назначению можно выделить;
- научно- справочные карты;
- культурно-просветительские карты;
-учебные карты;
- туристские и туристко - краеведческие.
^ Типы карт по степени обобщения картографируемых явлений:
- аналитические карты,
- комплексные карты,
- синтетические карты.
Аналитические карты отображают одно явление или какую либо его характеристику, например степень заболоченности территории, проходимости болот и пр. Как аналитические можно рассматривать социально-экономические карты отраслевые карты, например, карты птицеводства текстильной промышленности, плотности населения и пр.
Комплексные карты совмещают изображение нескольких элементов близкой тематики, набор характеристик одного явления.
Примером комплексных карт служит топографические, где представлено сразу несколько элементов характеризующих определённую территорию; рельеф, гидросеть, дороги, населенные пункты и пр. Однако комплексные карты не должны перегружаться информацией, иначе они плохо читаются.
Синтетические карты дают целостное изображение объекта или явления в единых интегральных показателях. Эти карты не содержат отдельных элементов и характеристик, а дают полное представление об объекте исследований. Чаще всего это карты типов территорий или карты районирования. Такие карты легко читаемы, однако обычно снабжены очень громоздкими легендами и таблицами. Примером может служить карта сложности природных условий для жизни и хозяйственной деятельности. Такое громадное государство, как Россия остро нуждается в такой карте, например для определения районных коэффициентов при начислении заработной платы. На такой карте учитываются климат, и показатели погоды, рельеф, продолжительность светового дня и пр.
^ Функциональные типы карт.
Создаются все новые карты функциональных типов, но наиболее распространенны на сегодня:
- инвентаризационные,
- оценочные;
- индикационные;
- прогнозные;
- рекомендательные.
Инвентаризационные карты подробно регистрируют местоположение и состояние объектов и явлений. Например, карты размещения месторождений полезных ископаемых, карты размещения заповедников и пр.
Оценочные карты создают на основе инвентаризационных карт. Они содержат оценку какого либо объекта в зависимости от поставленной цели. Обычно это синтетические карты, например карты оценки природных условий для целей различного строительства (дорожного, мелиоративного и пр)
Индикационные карты служат для выявления явлений или характеристик одних объектов по другим. Широко применяются различные ландшафтно-индикационные карты, на которых по хорошо наблюдаемым компонентам ландшафта, например растительности, рельефу определяют невидимые компоненты, например уровень залегания подземных вод, соленость почво-грунтов и пр.
Прогнозные карты о
www.ronl.ru
Картография тесно связана с геодезией, аэрофототопографией и географией. Геодезия доставляет картографу необходимые источники в виде геодезической опоры, аэротопография даёт исходные крупномасштабные карты. Современное развитие аэротопографии, связанное с применением стереографических методов создания карт, переносит центр тяжести аэротопографических работ в камеральные условия, что позволяет рассматривать аэрофототопографию в части составления и редактирования карт топографических как один из разделов картографии.
В самом близком контакте с картографией находятся науки о Земле и планетах — обширный и сильно разветвленный комплекс географических, геолого-геофизических, экологических, планетологических отраслей знания, для которых картография служит одним из главных методов познания и средств систематизации данных. Основная область взаимодействия — тематическое картографирование природы и методы использования карт. Сегодня невозможно даже представить развитие наук о Земле в отрыве от картографии. Более того, формирование многих отраслей науки произошло благодаря картографическому методу. Картографирование стало, например, базой для исследования дна океана и поверхности других планет, развития морфометрии рельефа, медицинской географии и др. Одновременно наблюдается и другая тенденция: многие новые отрасли тематической картографии возникают на стыках с науками о Земле, и в результате появляются карты нового типа, новые методы картографирования и способы использования карт. Пожалуй, самый яркий пример в этом отношении — стремительно развивающееся эколого-географическое картографирование.
Социально-экономические науки — экономика, социология, демография, история, археология, региональная политика, этнография и многие родственные им дисциплины так же, как и науки о Земле (и в комплексе с ними), образуют основу для тематического картографирования и использования карт. Предоставляя этим наукам инструмент пространственного исследования, картография сама обогащается новыми методами (например, экономико-математического моделирования, сетевого планирования), разрабатывает новые типы картографических произведений.
Логико-философские науки — теория отражения, теория моделирования, формальная логика, системный анализ активно контактируют с картографией при разработке ее теоретических концепций, знаковых систем (здесь необходимо напомнить о связях с лингвистикой и семиотикой), проблем и методов моделирования и системного картографирования. При исследовании проблем восприятия картографического изображения привлекают методы психологии.
Астрономо-геодезические науки — астрономия, геодезия, гравиметрия, спутниковая геодезия, топография предоставляют картографии данные о фигуре и размерах Земли и планет, их физических полях, образуют базу для составления общегеографических и тематических карт. При создании математической основы карт необходимы результаты астрономо-геодезических наблюдений, данные спутниковой геодезии, спутникового позиционирования. Основой для любых крупномасштабных карт всегда служат топографические съемки местности.
Математические науки — математический анализ, аналитическая геометрия, сферическая тригонометрия, статистика и теория вероятностей, неевклидова геометрия, теория множеств, математическая логика, теория графов, теория информации и ряд других математических дисциплин непосредственно контактируют с картографией. Математика и картография объединены прочными историческими связями, в недалеком прошлом картографию в России даже относили к «математической географии». Сегодня математические дисциплины активно используют при разработке картографических проекций, математико-картографическом моделировании, создании алгоритмов и программ картографирования и использования карт, планировании картографического производства, формировании информационно-поисковых систем. Нет, пожалуй, ни одной области математики, которая так или иначе не контактировала бы с современной картографией.
Техника и автоматика — приборостроение, электроника, полупроводниковая и лазерная техника, химическая технология, материаловедение, полиграфия и многие другие отрасли составляют техническую базу создания, издания и использования карт и других картографических произведений. Связи с техникой проявляются в совершенствовании и создании нового картографического оборудования, приборов, автоматических систем и материалов, в оптимизации производственных процессов и технико-экономических параметров картографического производства. В последние годы особую значимость приобрели контакты с теорией систем управления, кибернетикой и информатикой. Благодаря этому картография обогатилась многими лучшими достижениями современной научно-технической революции.
Дистанционное зондирование — комплекс дисциплин, включающих аэро-, космическую и подводную съемки, обработку и дешифрирование изображений, фотограмметрию, фотометрию, структурометрию, а также космическое землеведение и мониторинг. Основная сфера взаимодействия — топографическое и тематическое картографирование. Данные съемок используются для составления, уточнения и обновления карт, формирования баз цифровой информации, а карты, в свою очередь, необходимы для привязки и дешифрирования материалов дистанционного зондирования.
www.ronl.ru
Картография тесно связана с геодезией, аэрофототопографией и географией. Геодезия доставляет картографу необходимые источники в виде геодезической опоры, аэротопография даёт исходные крупномасштабные карты. Современное развитие аэротопографии, связанное с применением стереографических методов создания карт, переносит центр тяжести аэротопографических работ в камеральные условия, что позволяет рассматривать аэрофототопографию в части составления и редактирования карт топографических как один из разделов картографии.
В самом близком контакте с картографией находятся науки о Земле и планетах — обширный и сильно разветвленный комплекс географических, геолого-геофизических, экологических, планетологических отраслей знания, для которых картография служит одним из главных методов познания и средств систематизации данных. Основная область взаимодействия — тематическое картографирование природы и методы использования карт. Сегодня невозможно даже представить развитие наук о Земле в отрыве от картографии. Более того, формирование многих отраслей науки произошло благодаря картографическому методу. Картографирование стало, например, базой для исследования дна океана и поверхности других планет, развития морфометрии рельефа, медицинской географии и др. Одновременно наблюдается и другая тенденция: многие новые отрасли тематической картографии возникают на стыках с науками о Земле, и в результате появляются карты нового типа, новые методы картографирования и способы использования карт. Пожалуй, самый яркий пример в этом отношении — стремительно развивающееся эколого-географическое картографирование.
Социально-экономические науки — экономика, социология, демография, история, археология, региональная политика, этнография и многие родственные им дисциплины так же, как и науки о Земле (и в комплексе с ними), образуют основу для тематического картографирования и использования карт. Предоставляя этим наукам инструмент пространственного исследования, картография сама обогащается новыми методами (например, экономико-математического моделирования, сетевого планирования), разрабатывает новые типы картографических произведений.
Логико-философские науки — теория отражения, теория моделирования, формальная логика, системный анализ активно контактируют с картографией при разработке ее теоретических концепций, знаковых систем (здесь необходимо напомнить о связях с лингвистикой и семиотикой), проблем и методов моделирования и системного картографирования. При исследовании проблем восприятия картографического изображения привлекают методы психологии.
Астрономо-геодезические науки — астрономия, геодезия, гравиметрия, спутниковая геодезия, топография предоставляют картографии данные о фигуре и размерах Земли и планет, их физических полях, образуют базу для составления общегеографических и тематических карт. При создании математической основы карт необходимы результаты астрономо-геодезических наблюдений, данные спутниковой геодезии, спутникового позиционирования. Основой для любых крупномасштабных карт всегда служат топографические съемки местности.
Математические науки — математический анализ, аналитическая геометрия, сферическая тригонометрия, статистика и теория вероятностей, неевклидова геометрия, теория множеств, математическая логика, теория графов, теория информации и ряд других математических дисциплин непосредственно контактируют с картографией. Математика и картография объединены прочными историческими связями, в недалеком прошлом картографию в России даже относили к «математической географии». Сегодня математические дисциплины активно используют при разработке картографических проекций, математико-картографическом моделировании, создании алгоритмов и программ картографирования и использования карт, планировании картографического производства, формировании информационно-поисковых систем. Нет, пожалуй, ни одной области математики, которая так или иначе не контактировала бы с современной картографией.
Техника и автоматика — приборостроение, электроника, полупроводниковая и лазерная техника, химическая технология, материаловедение, полиграфия и многие другие отрасли составляют техническую базу создания, издания и использования карт и других картографических произведений. Связи с техникой проявляются в совершенствовании и создании нового картографического оборудования, приборов, автоматических систем и материалов, в оптимизации производственных процессов и технико-экономических параметров картографического производства. В последние годы особую значимость приобрели контакты с теорией систем управления, кибернетикой и информатикой. Благодаря этому картография обогатилась многими лучшими достижениями современной научно-технической революции.
Дистанционное зондирование — комплекс дисциплин, включающих аэро-, космическую и подводную съемки, обработку и дешифрирование изображений, фотограмметрию, фотометрию, структурометрию, а также космическое землеведение и мониторинг. Основная сфера взаимодействия — топографическое и тематическое картографирование. Данные съемок используются для составления, уточнения и обновления карт, формирования баз цифровой информации, а карты, в свою очередь, необходимы для привязки и дешифрирования материалов дистанционного зондирования.
www.ronl.ru
Картография – это наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества. Картография включает технологию и производственную деятельность, если рассматривать её в более широкой трактовке. Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная - объекты картографии. Наиболее популярными плодами картографии, понятными большинству людей, являются образно-знаковые модели пространства в виде плоских карт, глобусов, рельефных и объёмных карт. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах, таких, как бумага, пластик, или в виде изображения на видеомониторе.
Способы отображения поверхности Земли на плоскости изучает математическая картография. Из-за того, что поверхность Земли, приблизительно сферическая, имеет конечную кривизну, её нельзя отобразить на плоскость с сохранением всех пространственных отношений одновременно: углов между направлениями, расстояний и площадей поверхностей. Можно сохранить только некоторые из этих соотношений.
Картографическая проекция – функция, задающая отображение географических координат точек на поверхности Земли на декартовы координаты на плоскости. Картографическая проекция - важное понятие в математической картографии.
Картометрия позволяет по данным карты измерять расстояния, углы и площади на реальной поверхности Земли. Это тоже значительный раздел математической картографии.
Следует сказать и о составлении и оформлении карт, что тоже является областью картографии, областью технического дизайна, изучающей наиболее адекватные способы отображения картографической информации. Эта область картографии тесно взаимосвязана с психологией восприятия, семиотикой и другими гуманитарными аспектами.
На картах отображается информация, относящаяся к самым различным наукам. Вот почему выделяют также такие разделы картографии, как историческая картография, геологическая картография, экономическая картография, почвоведческая картография и т. д. Эти разделы относятся к картографии лишь как к методу. По содержанию они относятся к соответствующим наукам.
Относительно недавно появилась цифровая (компьютерная) картография, которая занимается компьютерной обработкой картографических данных.
Цифровая картография - не столько самостоятельный раздел картографии, сколько её инструмент, обусловленный современным уровнем развития технологии.
Цифровая картография, например, не отменяя способов пересчёта координат при отображении поверхности Земли на плоскости (изучается таким фундаментальным разделом, как математическая картография), изменила способы визуализации картографических произведений (изучаются разделом «Составление и оформление карт»).
Если раньше авторский оригинал карты чертился тушью, то с начала 2009 г. он вычерчивается на экране монитора компьютера. Для этого используют «Автоматизированные картографические системы» (АКС), созданные на базе специального класса программного обеспечения (ПО). Например, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace и др. Не следует путать АКС и «Географические информационные системы» (ГИС), т. к. их задачи различны. Однако на практике один и тот же набор ПО является интегрированным пакетом, используемым для построения и АКС, и ГИС (яркие примеры — ArcGIS, GeoMedia и MGE).
Следует остановиться и на истории картографии, вспомнить о древнейших картах.
Туринская папирусная карта — древнейшая бумажная карта в мире. У народов, не имевших письменности в момент их открытия, имелись развитые картографические навыки. Путешественники, расспрашивавшие эскимосов Северной Америки о расположении окрестных островов и берегов, получали от них сравнительно внятные описания в виде карт, нарисованных на кусочках коры, на песке или на бумаге, если она была. Сохранились карты в форме наскальных рисунков в итальянской долине Камоника, относящиеся к бронзовому веку. Вероятно, картография появилась ещё до появления письменности в первобытном обществе. Кроме наскальных изображений, до нас дошли древнеегипетские и вавилонские карты, относящиеся к 3—1 тысячелетию до н. э., например, Вавилонская карта мира.
Говоря о древнегреческой эпохе, следует отметить, что самые древние греки, например, философы милетской школы (примерно VI век до н. э.), считали Землю диском или четырёхугольником. Но они уже сомневались в этом, например, философ из той же школы Анаксимандр считал Землю цилиндром. В IV веке до н. э. начало утверждаться учение о шарообразности Земли. Уже тогда появились первые понятия о климатических зонах, а, следовательно, и географической широте. Примерно в 250 году до н. э. Эратосфен определил с помощью геометрических построений радиус Земли с ошибкой не больше 15 %. Он же ввёл линии широты и долготы на картах. Однако на картах Эратосфена линии широты и долготы не были равноотстоящими. Расстояние между ними варьировалось для наиболее удобной передачи наиболее известных пунктов. Древнегреческая методика определения широты — по максимальной высоте Солнца над горизонтом.
Гиппарх развил учение о широте и долготе и разработал первые картографические проекции. Клавдий Птолемей, на основании сведений и методики Гиппарха, составил обширный справочник по координатам различных точек и учебник по составлению карт. Карты Птолемея до нас не дошли, но их можно восстановить по данным его справочника и методикам. Среди историков картографии существует также точка зрения, согласно которой сам Птолемей не составлял карт, а это сделали по его материалам только византийцы в XIII-XIV веках. Данный картографический материал через век был усвоен и развит западноевропейским Возрождением. Труды Птолемея были вершиной древнегреческого картографического знания. После этого сведения лишь обобщались, а потом, в последующие эпохи, картографическое знание пришло в упадок.
Вопрос о форме Земли перестал быть важным для философии Средневековья. Многие снова начали считать Землю плоской. В раннем Средневековье картография пришла в упадок.
Получили распространение так называемые Т и О карты, на которых поверхность Земли изображалась состоящей из дискообразной суши, окружённой океаном (буква О). Суша изображалась разделённой на три части: Европа, Азия и Африка. Европу от Африки отделяло Средиземное море (нижняя часть буквы Т), Африку от Азии - река Нил (правая часть перекладины Т), а Европу от Азии - река Дон (Tanais) - левая часть перекладины Т. Однако многие арабские учёные (вообще, греческая культура дошла до европейцев, в основном, благодаря арабам) во многом сохраняли традиции Птолемея. Арабы научились использовать наблюдения звёзд вместо Солнца, усовершенствовали методы определения широты Птолемея. Это повысило точность. Очень подробную карту мира составил в 1154 году арабский географ и путешественник Аль-Идриси. Интересная особенность карты Идриси, как и других карт, составленных арабами: юг изображался сверху карты. Некоторую революцию в европейской картографии устроило введение в пользование в конце XIII—начале XIV веков магнитного компаса. Появился новый тип карт: подробные компасные карты берегов портоланы (портуланы). Подробное изображение береговой линии на портоланах нередко совмещалось с простейшим делением на страны света Т и О карт. Первый дошедший до нас портолан датируется 1296 годом. Портоланы служили сугубо практическим целям. Они мало заботились об учёте формы Земли.
В середине XIV века интерес к картографии обострился. Началась эпоха Великих географических открытий.
Важные достижения картографии доколумбовского периода - карта фра Мауро (1459 года) и «Земное яблоко» - первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом. Карта фра Мауро (1459 года) в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли.
После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии - новые успехи. Появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам.
Изобретение книгопечатания очень помогло развитию картографического дела.
Детализированные трехмерные макеты (сохранилось очень мало археологических находок) и рисованные планы (не сохранились, только упоминаются) местностей — карты — широко применялись в Империи Инков в XV-XVI веках на основе системы направляющих ссеке, выходящих из столицы Куско. Измерение расстояний и площадей производилось с помощью универсальной единицы измерения — тупу.
Создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара - следующая революция в картографии. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку. Он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. Атлас Ортелиуса под названием Theatrum Orbis Terrarum был напечатан в 1570 году. Полностью атлас Меркатора был напечатан только после его смерти.
Более точные способы определения широт и долгот, открытие Снеллиусом в 1615 году способа триангуляции и усовершенствование инструментов - геодезических, астрономических и часов (хронометров) - содействуют увеличению точности карт.
Ещё в конце XIV и в XVII веках были сделаны некоторые довольно удачные попытки составления больших карт Германии, Швейцарии и т. д., но только в XVIII веке виден большой успех в этом отношении, а также существенное расширение более точных картографических сведений по отношению к Восточной и Северной Азии, Австралии, Северной Америке и т. д. Разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах - важное техническое достижение XVIII века. Появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции.
Лишь в конце XIX столетия начали делать точные инструментальные съёмки на больших пространствах и издавать настоящие топографические карты различных государств в крупных масштабах. К началу XX столетия съёмка мелкомасштабных топографических карт большинства государств ещё не была закончена. Задачу построения мелкомасштабной карты мира полностью удалось решить только к середине XX века.
Интересна история картографии в России. Уже в допетровскую эпоху в России было известно искусство составления географических чертежей, что доказывает «Большой Чертеж», который начали составлять ещё в XVI веке (по-видимому, по приказу Ивана Грозного). Он был значительно дополнен в XVII веке, но, к сожалению, до нас не дошёл, потому что был лишь в одном экземпляре. Сохранился лишь комментарий к нему - «Книга к Большому Чертежу». О старинных русских чертежах можно получить понятие из карты Сибири, составленной в 1667 г. по приказанию воеводы П. И. Годунова, копия с которой сохранилась в Стокгольмском государственном архиве, из сибирского чертежа Ремезова 1701 г. и из нескольких чертежей отдельных местностей конца XVII в., сохранившихся в русских архивах. Что касается «Большого Чертежа», то он пригодился для составления карты, над которой трудился царевич Фёдор Борисович Годунов, и на основании которой были изданы в 1612-1614 годах карты Массы и Герарда в Голландии. Эти карты были первыми, можно сказать, удовлетворительными генеральными картами России, хотя попытки к составлению таковых делались на Западе и ранее. Известна, например, карта Бернардо Агнезе 1525 г., сохранившаяся в венецианском архиве и основанная на расспросных сведениях, карта Вида и, особенно, карта Герберштейна, который мог пользоваться отчасти русским чертежом или, по крайней мере, русскими дорожниками. Некоторые добавления к картографическим сведениям о России, особенно Сибири, были сделаны в 18 ст. Витзеном и Штраленбергом.
История правильной русской картографии начинается со времён Петра I. Пётр I, интересуясь географией, посылал для съёмок геодезистов (Кожин, Никита) и морских офицеров, выписал из-за границы для издания карт граверов Шхонебека и Пикара. Картографические материалы в его время собирались в Сенат, секретарь которого И. Кирилов был большой любитель географии. Благодаря ему в 1745 г. был издан первый русский географический атлас из 19 карт. Позже составление и издание карт перешло в Академию наук. Уже при Екатерине II был издан более подробный атлас, в котором до 70 пунктов уже было определено астрономически. Много картографических данных было собрано в эпоху Екатерины II путешественниками-академиками, а также благодаря начатому в это же время генеральному межеванию. При Павле I составление карт перешло в военное ведомство, при Александре I приурочено к Главному штабу, при котором в 1822 г. был учреждён корпус военных топографов. К эпохе Александра I относятся первые триангуляции в России, исполнявшиеся сперва под руководством генерала Теннера, затем генерала Шуберта. После основания Пулковской обсерватории, при Николае I, геодезия и картография в России сделали огромные успехи и заявили о себе такими крупными работами, как измерение (под руководством Струве) дуги меридиана от Лапландии до устьев Дуная и составление с 1846 г. 3-хверстной топографической карты западных губерний. При Александре II листы этой карты стали поступать в продажу. В то же время была издана 10-верстная карта Европейской России, ряд карт по Азиатской России (Кавказу, Средней Азии), многие специальные карты и т. д. С этого же времени возникла и частная картографическая деятельность. Следует помнить о крупнейших русских картографах: это Красовский Феодосий Николаевич (1878—1948), Малыгин Степан Гаврилович (?—1764), Менде Александр Иванович (1798—1868), Минин Фёдор Алексеевич (1709—?), Ремезов Семён Ульянович (1642 — после 1720), Скуратов Алексей Иванович, Стрельбицкий Иван Афанасьевич (1828—1900), Тилло Алексей Андреевич (1839—1899), Цингер Николай Яковлевич (1842—1918), Шуберт Фёдор Фёдорович (1789—1865).
yaneuch.ru
8.1. Сущность и задачи курса «Цифровая картография»
Курс «Цифровая картография» — составная часть картографии. Он изучает и разрабаты вает теорию и методы создания цифровых и электронных карт, а также автоматизацию кар тографических работ.
Картография в настоящее время перешла на новый качественный уровень. В связи с развитием компьютеризации полностью изменились многие процессы создания карт. Поя вились новые методы, технологии и направления картографирования. Можно выделить раз личные направления, которыми сегодня занимается картография: цифровое картографирова ние, трехмерное моделирование, компьютерные издательские системы и т. д. В связи с этим появились новые картографические произведения: цифровые, (электронные и виртуальные) карты, анимации, трехмерные картографические модели, цифровые модели местности. Кро ме создания компьютерных карт стоит задача формирования и ведения баз цифровой картогра фической информации.
Цифровые карты неотделимы от традиционных карт. Теоретические основы картогра фии, накопленные веками, остались прежними, изменились только технические средства создания карт. Использование компьютерной техники привело к значительным изменениям технологии создания картографических произведений. Намного упростилась технология вы полнения графических работ: исчезли трудоемкие чертежные, гравировальные и другие руч ные работы. В результате вышли из употребления все традиционные чертежные материалы и принадлежности. Картограф, знающий программное обеспечение, может быстро и качест венно выполнить сложные картографические работы. Также появилось много возможностей выполнять на очень высоком уровне дизайнерские работы: оформление тематических карт, обложек атласов, титульных листов и др.
С внедрением компьютерной технологии объединились процессы составления и подго товки карт к изданию. Отпала необходимость делать высококачественную ручную копию составительского оригинала (издательский оригинал). Оформительский оригинал, выпол ненный на компьютере, позволяет очень легко редактировать и исправлять корректурные за мечания без ухудшения его качества.
Преимуществами компьютерных технологий являются не только идеальное качество графических работ, но и высокая точность, значительное увеличение производительности труда, повышение полиграфического качества картографической продукции.
8.2. Определения цифровых и электронныхкартографических произведений
Первые работы по созданию цифровых карт были начаты в нашей стране в конце 70-х гг. В настоящее время цифровые карты и планы в основном создаются по традицион ным оригиналам карт и планов, составительским оригиналам, тиражным оттискам и другим картографическим материалам.
Цифровые карты — цифровые модели объектов, представленные в виде закодирован ных в числовой форме плановых координат х и у и аппликат I.
Цифровые карты являются логико-математическими описаниями (представлениями) картографируемых объектов и отношений между ними (отношения объектов местности в ви де их сочетаний, пересечений, соседства, разновысотности по рельефу, ориентации по сторо нам света и т. д), сформированные в принятых для обычных карт координатах, проекциях, системах условных знаков с учетом правил генерализации и требований к точности. Подобно обычным картам они различаются по масштабам, тематике, пространственному охвату и т. п.
Главное назначение цифровых карт — служить основой для формирования баз данных и ав томатического составления, анализа, преобразования карт [1].
По содержанию, проекции, системе координат и высот, точности и разграфке цифровые карты и планы должны полностью отвечать требованиям, предъявляемым к традиционным картам и планам. На всех цифровых картах должны быть соблюдены топологические отно шения между объектами. В литературе существует несколько определений цифровых и электронных карт. Некоторые из них приведены в данной теме.
Цифровая карта — представление объектов карты в форме, которая позволяет ком пьютеру сохранять, манипулировать и выводить значение их атрибутов.
Цифровая карта — это база данных или файл, которые становятся картой, когда ГИС создает твердую копию или изображение на экране (В. Хаксхольд).
Электронные карты — это цифровые карты, визуализированные в компьютерной сре де с использованием программных и технических средств, в принятых проекциях, системах условных знаков при соблюдении установленной точности и правил оформления.
Электронные атласы — компьютерные аналоги обычных атласов.
Капитальные атласы традиционными методами создаются очень долго, десятки лет. Поэтому очень часто еще в процессе создания их содержание устаревает. Электронные атла сы позволяют значительно сократить сроки их изготовления. Поддержание электронных карт и атласов на уровне современности, их обновление делается в настоящее время очень быст ро и качественно.
Существует несколько типов электронных атласов:
— Атласы только для визуального просмотра («перелистывания») — вьюерные атласы.
— Интерактивные атласы, в которых можно изменять оформление, способы изобра жения и классификацию картографируемых явлений, получать бумажные копии карт.
— Аналитические атласы (ГИС-атласы), позволяющие комбинировать и сопоставлять карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять наложение карт друг на друга.
Во многих странах, в том числе и России, созданы и создаются Национальные атласы. Национальный атлас России является официальным государственным изданием, созданным по поручению Правительства Российской Федерации. Национальный атлас России дает ком плексное представление о природе, населении, хозяйстве, экологии, истории и культуре страны (рис. 8.1). Атлас состоит из четырех томов: том 1 — «Общая характеристика террито рии»; том 2 — «Природа. Экология»; том 3 — «Население. Экономика»; том 4 — «История. Культура».
Рис. 8.1. Национальный атлас России
Атлас выпускается в полиграфическом и электронном видах (первые три тома, элек тронная версия четвертого тома будет выпущена в 2010 г.).
Картографические анимации — динамические последовательности электронных карт, которые передают на экране компьютера динамику и перемещение изображаемых объектов и явлений во времени и пространстве (например, движение атмосферных осадков, перемещение транспорта и т. п.).
Анимации нам очень часто приходится наблюдать в повседневной жизни, например, телевизионные карты прогноза погоды, на которых хорошо видны перемещения фронтов, областей высокого и низкого давления, атмосферные осадки.
Для создания анимаций используют всевозможные источники: данные дистанционного зондирования, экономико-статистические данные, данные непосредственных натурных на блюдений (например, различные описания, геологические профили, наблюдения метеостан ций, материалы переписей и т. п.). Динамические (двигающиеся) изображения картографиче ских объектов могут быть различными:
— перемещение всей карты по экрану и отдельных элементов содержания по карте;
— изменение внешнего вида условных знаков (размеров, цвета, формы, яркости, внут ренней структуры). Например, населенные пункты могут быть показаны в виде пульсирую щих пунсонов и т. д.;
— мультипликационные последовательности карт-кадров или трехмерные изображения. Так можно показать динамику таяния ледников, динамику развития эрозионных процессов;
— панорамирование, вращение компьютерных изображений;
— масштабирование изображения, использование эффекта «наплыва» или удаления объекта;
— создание эффекта движения над картой (облет, объезд территории).
Анимации могут быть плоскими и объемными, стереоскопическими и, кроме того, мо гут сочетаться с фотоизображением.
Трехмерные анимации, сочетающиеся с фотоизображением, называются виртуаль ными картами(создается иллюзия реальной местности).
Технологии создания виртуальных изображений могут быть разными. Как правило, вначале по топографической карте, аэро- или космическому снимку создается цифровая мо дель, затем — трехмерное изображение местности. Его окрашивают в цвета гипсометрической шкалы и потом используют как реальную модель.
8.3. Понятие геоинформационных систем (ГИС)
Первые геоинформационные системы были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов. Первая ГИС появилась в начале 60-х гг. в Канаде. Главной целью канадской ГИС была задача осуществить анализ данных инвентаризации земель Ка нады. В нашей стране такие исследования начались на двадцать лет позже. В настоящее время во многих странах существуют различные геоинформационные системы, которые решают самые разные задачи в различных отраслях: в экономике, политике, экологии, ка дастре, науке и т. д.
В отечественной научной литературе существуют десятки определений ГИС.
Географические информационные системы (ГИС) — аппаратно-программные ком плексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространст венно-координированных данных (А.М. Берлянт). Одна из функций ГИС — создание и ис пользование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических про изведений.
Геоинформационная система — это информационная система, предназначенная для сбора, хранения, обработки, отображения и распространения данных, а также получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных объектах и явлениях.
Сущность любой ГИС заключается в том, что она используется для сбора, анализа, сис тематизации, хранения различной информации, создания базы данных. Самая удобная форма представления информации пользователям — картографические изображения, кроме этого, информация может быть представлена и в виде таблиц, схем, графиков, текстов.
Отличительной особенностью ГИС является то, что вся информация в них представле на в виде электронных карт, которые содержат информацию об объектах, а также простран ственную привязку объектов и явлений. Отличаются электронные карты от бумажных карт тем, что каждому условному знаку (объекту), изображенному на электронной карте, соответ ствует информация, занесенная в базу данных. Это позволяет анализировать их во взаимо связи с другими объектами. Указав курсором мыши, например, на какой-либо район, можно получить всю информацию, занесенную о нем в базу данных (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Получение информации об объекте из базы данных
Кроме того, геоинформационные системы работают с картографическими проекциями, что позволяет осуществлять проекционные преобразования цифровых и электронных карт (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Выбор картографической проекции в ГИС Мар! п& Рго&88юпа1
В настоящее время созданы специализированные земельные геоинформационные сис темы, кадастровые, экологические и многие другие ГИС.
На примере административной карты Томской области рассмотрим возможности ГИС. Мы имеем базу данных, в которую занесена информация о размерах площади районов Том ской области и количестве жителей в каждом районе (рис. 8.4). На основе этих данных мы можем получить информацию о плотности населения Томской области, кроме этого, про грамма строит карту плотности населения (рис. 8.5).
Рис. 8.4. Создание тематической карты по данным, занесенным в базу данных
Рис. 8.5. Карта плотности населения Томской области, построенная в автоматическом режиме
Таким образом, отличительными особенностями ГИС являются:
— географическая (пространственная) привязка данных;
— хранение, манипулирование и управление информацией в базе данных;
— возможности по работе с проекциями географической информации;
— получение новой информации на основе имеющихся данных;
— отражение пространственно-временных связей между объектами;
— возможность быстрого обновления баз данных;
— цифровое моделирование рельефа;
— визуализация и вывод данных.
www.ronl.ru
