CC BY
120
УДК 910.1:002.6
КОНОВАЛОВА Наталья Владимировна, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы, руководитель группы географических информационных систем Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 34 научных публикаций, в т.ч. трех учебно-методических пособий
ЭВОЛЮЦИЯ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ТРЕБОВАНИЙ К ТЕМАТИЧЕСКИМ КАРТАМ*
История, картография, картографический дизайн, геоинформатика, географические информационные системы
За свою более чем двухтысячелетнюю историю картографические изображения претерпели значительные изменения. Первые карты, существовавшие еще в первобытном обществе, практически полностью состояли из значков, которые сейчас называют наглядными или иконическими. Изображение создавалось по принципу «как вижу, так и рисую», который в значительной мере сохранялся до XVII в., когда впервые появились, но вначале не получили широкого распространения тематические карты. Относительная простота изображений на старинных картах объяснялась в основном тем, что на них изображались объекты окружающей природы, видимые и воспринимаемые органами чувств. Целью любой карты того периода был показ местоположения объектов местности.
Первые художественно оформленные карты появились в период раннего Средневековья. Они создавались в монастырях как иллюстрации к богословским сочинениям и соединяли реальные сведения с библейскими мифами. Фактически их принято рассматривать скорее не как карты, а как особое направление искусства раннего Средневековья. Подобное использование карт встречалось и в древнерусском государстве, где первое упоминание о чертеже-украшении относится к 1420 г., когда знаменитый живописец Феофан Грек создал не дошедшее до нас изображение плана Москвы на стене княжеского дома.
На рубеже ХШ—Х1У вв., в период создания особых навигационных карт — портола-нов, появляются первые стереотипы: стало характерным подписывание названий ос-
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 05-07-90083-в).
новных портов красным цветом, а дельт крупных рек — золотым, оформление полей орнаментом; но особого расцвета художественное оформление карт достигло в эпоху Возрождения, когда карты служили не только для целей мореплавания, но и для украшения дворцовых интерьеров.
В XVI в. помимо оформления предпринимаются попытки дать системное описание территории, что становится очевидным уже в первом атласе, которым считается космография Авраама Ортелия «Зрелище шара земного». В нем появляется единый принцип построения, отличающий современное понятие атласа от простого собрания карт — от общего к частному.
В русском государстве в период XVI— XVII вв. чертеж появляется на памятниках иконописи, посвященных монастырям Русского Севера. Они имели элементы картографических изображений — условные знаки растительности, изображения оборонных сооружений, многочисленные надписи [1].
К XIX в. возникают новые потребности общества, повышаются требования к надежности карт, развивается картографическая техника. Карты становятся точнее, методы съемок — совершеннее, происходит приближение к науке и отдаление от искусства. Поскольку картографирование местоположения объектов на поверхности Земли к этому времени было в основном завершено, появляется потребность в картографировании явлений абстрактных либо статистических, не воспринимаемых непосредственно человеком, и возникают новые способы картографического изображения, в т.ч. карты-анаглифы. Метод построения анаглифных изображений, предложенный Роллманном в 1853 г., основан на свойствах светофильтров пропускать одни и задерживать другие лучи. Как правило, при построении изображения используются два светофильтра — красный и
синий. Карта печатается этими же двумя цветами, каждое изображение наносится со смещением, равным среднему расстоянию между глазами. Рассматривая карту через очки, добиваются того, что каждый глаз видит только свое изображение и в результате они сливаются в одно — объемное [2].
К началу XX в. декоративные украшения исчезают практически полностью и тематические карты приобретают привычный для нас вид научно-справочных изданий. На смену уникальному приходит серийное картографическое производство. Картографию начинают занимать теоретические вопросы оформления карт и атласов. Создание карт обычно сопровождается серией экспериментальных дизайнерских решений. Так, в нашей стране в советский период широкое развитие картографии позволило выработать определенный стиль оформления карт, позволяющий говорить о русской школе картографии, традиционно высоко оцениваемой как в нашей стране, так и за рубежом. Однако со временем найденные решения во многом превратились в штампы, сделав карты и атласы краев и областей стандартными и однообразными.
Новый подъем уровня художественного оформления карт и атласов произошел в конце XX в., когда при оформлении стали использоваться фотографии, схемы, таблицы, рисунки, пояснительные тексты. К созданию карт и атласов стали привлекаться профессиональные дизайнеры, что улучшило внешний вид картографических произведений и превратило их в своеобразные энциклопедии. Прекрасными примерами могут служить многотомный атлас Швеции [3], атлас Норвегии [4] или специализированный исторический атлас Америки [5].
Особую роль начинают играть электронные карты. Помимо простого копирования бумажных карт на экране монитора, появля-
ются новые классы изображений — трехмерные карты (3Б). Используя присущее человеку бинокулярное зрение, они вводят в карты третье измерение, значительно улучшая восприятие карт, в особенности для пользователей, не имеющих специальной подготовки. Еще один тип электронных карт — анимации путем смены на экране монитора серии карт — вводят время как четвертое измерение.
Постепенное изменение и тенденция к усложнению тематических карт вынуждает задать вопрос: «Какой же все-таки должна быть тематическая карта?». Ответить на него можно, если попытаться понять требования, предъявляемые к картам. Представления о том, какими должны быть тематические карты, как и их оформление, менялись со временем. Первоначальное требование заключалось в необходимости соответствия изображения на карте ситуации на местности. Затем приобрели значение полнота, детальность, подробность изображения, а когда для создания карт стали применяться измерения на местности, возникло требование точности карт. Эти три понятия долгое время определяли практически все пожелания, которые предъявлялись к карте. Позднее к ним добавилась художественная выразительность, постепенно уступившая место современным требованиям информативности и читаемости.
В отличие от всех остальных требований к карте, выражаемых количественно и хорошо изученных, понятие читаемости в картографии до сих пор не определено полностью. Например, К.А. Салищев определяет читаемость как «легкость и быстроту восприятия заключенной к карте информации» [2], А.В. Востокова связывает ее с различимостью, простотой начертания, компактностью, наглядностью и эстетичностью условных знаков [6]. В обобщенном виде эффективность системы «человек — карта», или
«читаемость», можно определить как легкость и скорость постижения содержания карты пользователем. При этом к скорости необходимо добавить еще и верность отображения картографируемого явления или безошибочность прочтения карты пользователем [1].
Из приведенных определений видно, что читаемость основана на восприятии карт человеком, поскольку карты, как образно-знаковые модели действительности, в первую очередь воздействуют на зрительное восприятие. Нельзя недооценивать роль знаков, в т.ч. знаков карты, о которой говорил еще Лейбниц: «Общее искусство знаков или искусство обозначения представляет чудесное пособие, так как оно разгружает воображе-ние<...>. Следует заботиться о том, чтобы обозначения были удобны для открытий<...>. «Тогда поразительным образом сокращается работа мысли.» [6]. Современные взгляды на зрительное восприятие сходятся в том, что с практической точки зрения, главная функция восприятия заключается в обеспечении распознавания объектов, отнесения их к той или иной категории. Распознавать категории помогают свойства объекта — величина, форма, цвет. В настоящее время принято выделять в процессе распознавания объектов несколько этапов, одни из которых предварительные, другие — завершающие. На предварительных этапах перцептивная система использует информацию с сетчатки глаза и описывает объект на языке элементарных составляющих, таких как линии, края и углы. На завершающих этапах система сравнивает это описание с описанием разного рода объектов, хранящихся в зрительной памяти, и выбирает наилучшее ему соответствие. Причем при распознавании большая часть обработки информации как на предварительных, так и на завершающих этапах недоступна сознанию.
Уровни психического восприятия объектов отражают тот факт, что и читаемость карты может быть понята на различных уровнях. Если приоритет отдается первому, нижнему уровню, т.е. обнаружению и различению знаков между собой, то главное в том, что обеспечивает читаемость карты — это различимость фигуры и фона, а также различимость отдельных знаков между собой по признакам формы, размера, внутреннего заполнения, цвета и др. Если различимость обеспечена, то следующий уровень читаемости можно определить как восприятие сложных комплексов знаков и связей между ними. Высший уровень представления предполагает учет предыдущего опыта и ассоциаций пользователя карты, например, схематичное изображение самолета может быть по принципу ассоциации использовано для показа местоположения аэропорта. Однако любой этап распознавания не может быть пройден пользователем, если неверно оценены предыдущие, более низкие уровни. Бесполезно говорить об ассоциировании, если, например, знаки на карте плохо различимы между собой.
Впервые высказанные немецким картографом М. Эккертом в 1925 г. предложения о применении методов психологии к картографии, хотя и не оформленные в виде конкретных планов такого применения, привели к появлению экспериментальных исследований в различных странах [7].
Фактически первый уровень, определяющий читаемость, был исследован всесторонне. Первоначально исследования велись на основе психофизики, описывающей связь вариаций между физическими стимулами, такими, например, как количество энергии в источнике света и ощущением яркости у человека. Одной из самых первых и наиболее в дальнейшем популярных тем таких исследований было изучение размер-
ных знаков: вначале кругов, а затем и других фигур — треугольников, квадратов, звезд. Было выяснено, что действительные размеры знаков на карте недооценивались по сравнению с эталонными размерами, и выявлена математическая зависимость между реальным размером кружка и оценкой его пользователем. Затем в течение более 25 лет на основе размерных кругов было проведено множество исследований [7]. Помимо соотношения размеров, изучались значимые разницы в оттенках цветов, плотности размещения знаков, типе букв и шрифтов и т.п. Похожие методы применялись для изучения решения задач скорости и точности поиска целевых объектов, например, Л.В. Чайнова определяла в 1970 г. тип и оптимальную нагрузку полетных карт (карто-идов) с точки зрения скорости распознавания по ним знаков, степени утомляемости оператора, регистрации речевой и двигательной деятельности. В 1974 г. А. Моррисон сравнивал эффективность использования дорожных карт с точки зрения скорости определения кратчайшего пути и времени проезда. Одновременно исследовалось восприятие карт в зависимости от образования, пола и возраста испытуемых. Исследовалось также влияние на читаемость сложности фона и количества ступеней шкалы значков [1].
Постепенно исследования картографического восприятия привели к взгляду на картографию как на дисциплину, позволяющую передать картографическое видение мира от картографа к пользователю карт через картографическую знаковую систему, что было шагом к появлению коммуникационной модели карты. Коммуникационная модель стала главным центром теоретической картографии в период с 1960 по 1970 гг., на ней основывались все экспериментальные исследования восприятия того времени.
В упрощенной форме коммуникационная модель представляет карту в виде канала, который передает информацию от мира как источника к пользователю как получателю информации. На пути передачи этой информации возможны помехи, которые первоначально считались зависящими только от верности выбора картографом графического средства изображения. По мере развития коммуникационной модели ошибки прочтения карты стали связываться также с первоначальным опытом чтения карт, имеющимся у пользователя, со всей суммой его знаний и представлений о мире, с существующими индивидуальными различиями людей [7].
Падение интереса к исследованиям в 90-е гг. было в значительной степени вызвано пониманием того, что практически все они не принесли никаких реальных практических результатов. Даже размерные круги, долго и всесторонне исследовавшиеся, мало что добавили к процессу производства качественных карт. Исследования не ответили на вопрос о том, как улучшить производство карт и повысить их качество, больше всего интересовавший практиков. Кроме видимой несостоятельности, причинами отсутствия внедрений результатов исследований в производство явились плохая связь между теоретической картографией, в области которой в основном проводились исследования, и производством; инерция традиций, бюрократия, высокая стоимость адаптации существующих средств производства карт к новому дизайну. Все это мешало внедрить даже те результаты, которые оказались успешными и надежными.
Английский картограф Б. Петченик в 1983 г. говорила, критикуя исследования в области картографического дизайна, что они бесполезны, поскольку основаны на
ошибочном мнении, что люди при работе с картой всегда задают простые и легко формулируемые вопросы. Другие авторы призывали производить исследования задач высокого когнитивного уровня, которые требуют более целостного рассмотрения связей на карте, чем просто изолированные символы [7]. Фактически исследователи подчеркивают необходимость перехода к изучению высоких уровней читаемости — ассоциаций.
Внедрение компьютеров первоначально уменьшило интерес к когнитивной картографии, но затем вновь вернуло его уже на базе географических информационных систем (далее — ГИС). Это подтверждает сделанный М. Макечреном в 1995 г. обзор последних исследований картографического восприятия. Он отмечал, что когнитивные исследования дизайна сохранили важный, если не главный статус в картографии, перешли от низкоуровневых методов восприятия к высокоуровневым [8].
Тридцать лет исследований в области восприятия картографических изображений привели картографов к осознанию того, что идея о дизайне карт, основанном только на интуиции, пришла в упадок и должна быть заменена детальными и точными исследованиями, касающимися как бумажных, так и электронных карт и геоизображений. Причем исследования должны быть направлены на выработку наиболее типичных приемов картографии, позволяющих построить карты на основании имеющихся данных таким образом, чтобы они вызывали верное их прочтение пользователем. Необходимость таких правил обусловлена потребностью улучшить качество и читаемость карт, сделать сам процесс более легким не только для профессиональных картографов, но и для всех специалистов, работающих с ГИС.
Список литературы
1. Гармиз И.В. Качество карт. Современные проблемы и методы. Л., 1990.
2. Салищев К.А. Проектирование и составление карт. 2-е изд. / МГУ. М., 1987.
3. National Atlas of Sweden. Kiruna, 1964.
4. Det bestes store Norge atlas. Oslo, 1983.
5. Mapping America’s past: a Historical Atlas. N.Y., 1996.
6. Востокова А.В. Оформление карт. М., 1985.
7. Montello D.R. Cognitive Map-Design Research in the Twentieth Century: Theoretical and Empirical Approaches // Cartography and Geographic Science. 2002. Vol. 29, № 3.
8. MacEachren A. How Maps Work. Representation, Visualization, and Design. Penn State Geo Vista. N.Y., 1995.
Konovalova Natalia
EVOLUTION OF CARTOGRAPHICAL IMAGES AND REQUIREMENTS
TO THEMATIC MAPS
The article is devoted to development of thematic maps and atlases design principles as well as requirements to mapping. Such issues as improvement of presentation and readability of maps, betterment and a correct choice of maps sign system are considered. The necessity of a further study of the map readability concept, their perception is stated. A special role is given to studying associations and thinking stereotypes of the map user in the process of reading.
Рецензент — Кутинов Ю.Г., доктор геолого-минералогических наук, директор Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН
