CC BY
70
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ КАРТОГРАФИЯ
УДК 528.9 Т.Г. Сваткова
ПРИНЦИПЫ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТОГРАФИИ И ГЕОИНФОРМАТИКА
Введение. На конец XX и начало XXI в. приходится активное развитие и внедрение в картографию новых технологий. Геоинформационные методы позволили значительно сократить процесс создания карт. Возможности быстрой визуализации в виде пространственного отображения статистической информации и фактических данных о местности привели к массовому изданию карт и атласов популярного типа. Бедный до последнего времени картографический рынок оказался насыщен и даже перенасыщен новыми произведениями.
В то же время у исследователей появились и активно используются широкие возможности оперативного построения картографических моделей в процессе интерактивного диалога с компьютером. Открылись широкие перспективы экспериментальных работ. Издано значительное количество текстовых карт нового содержания и графического облика. Такие карты в научных монографиях и статьях носят иллюстративный характер и значительно обогащают изложение научных проблем.
Внедрение геоинформационных технологий в картографию способствовало популяризации картографического метода обобщения данных о Земле и жизни общества [1]. В частности, это вылилось в заполнение интернета многочисленными картами различной тематики и уровня сложности. Однако технологический революционный взрыв не привел к созданию крупных картографических произведений с научно обоснованным содержанием, адекватных картам и атласам XX в., созданным в нашей стране и за рубежом. Складывается впечатление, что методика традиционной картографии, выработанная на протяжении столетий и многократно апробированная, утратила свое значение. Особенно это касается разработки содержания картографических произведений, их географического смысла.
Между тем успешное развитие геоинформационного картографирования невозможно без освоения и перевода на новый технический уровень очевидных достижений традиционной картографии прошлого, в частности возможности передачи в картографическом виде географических закономерностей и ведущих признаков окружающего мира.
Карты и атласы являются результатами объединения творческих усилий коллектива специалистов. При этом за технические и технологические вопросы отвечают инженеры-картографы; за содержание карт и приемы картографической интерпретации явлений —
географы-картографы; за смысловые концепции, заложенные в содержание карт, — отраслевые специалисты. Именно совместная плодотворная работа такого коллектива во многом определяет научную значимость и достоверность содержания создаваемых картографических произведений.
С внедрением геоинформатики процесс создания карт на первый взгляд упростился: специалист обладает тематической информацией в своей области знания, а геоинформатик — программно-аппаратным обеспечением. Это и есть видимый залог успеха в оперативном создании карт. Однако из процесса исключается очень важный, а иногда и определяющий творческий момент — целенаправленная разработка содержания карт и картографических приемов его передачи.
В традиционной картографии сложились три этапа в создании картографических произведений: проектирование, составление и издание. Отдельные этапы объединяет сквозной редакционный процесс. При использовании геоинформационных технологий очевидно объединение этапов составления и издания (электронное, или компьютерное, воспроизведение). Предварительное проектирование произведения в качестве самостоятельного процесса остается в стороне.
А ведь проектирование несет особый творческий смысл. В его процессе создается виртуальный облик будущего картографического произведения. Проектирование включает обоснование тематики карт, подбор и анализ источников, разработку классификаций и методов генерализации, выбор картографических приемов изображения и оформления. Именно на этом этапе отрабатываются и раскрываются принципы географической картографии, направленные на достоверное отражение картографируемого явления. Результаты проектирования оформляются в виде редакционных документов соответствующего уровня, а в случае создания крупных произведений — их издают. Обычно этот процесс занимает 30—40% от всего времени создания карт.
При современном использовании геоинформационных технологий проектирование претерпело наибольшие изменения. В результате игнорируется целенаправленная разработка приемов географической генерализации, которая обеспечивает достоверность отражения отдельных явлений и взаимосвязей между ними. Географическая генерализация подменяется механической, легко выполнимой автоматизированными методами, но обедняющей и схематизирующей содержание карт.
Между тем законы географической генерализации, определяющие содержание карт заданных тематики и уровня сложности, исторически складывались постепенно. В какой-то мере они обобщают научный и практический опыт работы многих поколений картографов. И в общегеографическом, и в тематическом картографировании они имеют единый смысл — стремление отразить на картах главные закономерности распространения явлений при сохранении конкретных, локальных особенностей местности.
Географическая генерализация в общегеографическом картографировании. Методы географической генерализации наиболее четко разработаны в общегеографическом картографировании [3]. Содержание общегеографических карт всего масштабного ряда — от крупномасштабных топографических карт до мелкомасштабных обзорных — едино. Оно включает видимые элементы местности (береговую линию, гидрографическую сеть, рельеф, населенные пункты и т.д.). А карты отличаются только детальностью изображения. При этом используется значительный набор приемов географической генерализации. Часть из них достаточно легко поддается стандартизации, а часть носит описательно-рекомендательный характер. Первые передаются числом и мерой и определяют детальность изображенных элементов местности на картах любого масштаба. Сюда относится отбор объектов по их величине и значимости: количественные и качественные цензы отбора объектов, нормы отбора объектов с учетом общей географической нагрузки и др. Соответствующие стандарты четко закреплены в топографическом картографировании и устанавливаются в процессе подготовки карт мелкого масштаба. Например, для топографических карт принят единый ценз отбора рек длиной 1 см в масштабе карты, для карт мелких масштабов — 2—3 см, для карт масштаба 1:100 ООО включительно изображаются все населенные пункты, для карт средних масштабов вводятся нормы отбора (число населенных пунктов на 1 дм2 карты), а на картах мелких масштабов присутствуют лишь некоторые населенные пункты. Подобные формализованные приемы генерализации выработаны для всех элементов содержания общегеографических карт.
Описательно-рекомендательные приемы генерализации относятся главным образом к обобщению графического рисунка. Такие рекомендации направлены на передачу ведущих географических черт ландшафта и локальных особенностей. Сюда относятся спрямление очертаний или сохранение небольших изгибов, передача характерных черт извилистости линий, подчеркивание округлости очертаний или особой угловатости и т.д. Именно такими трудно формализуемыми графическими приемами обычно передаются генетические особенности, например мелкие детали рисунка береговой линии отражают аккумулятивно-денудационные процессы и подчеркивают тип берега; размер и форма извилин, а также их характерное размещение на местности определяют
ведущие признаки гидрографической и орографической извилистости речной системы. Особенно ответственны и сложны рекомендации спрямления, округления или сохранения угловатости очертаний и границ для взаимосвязанных элементов, так как от графического рисунка различных элементов местности зависит передача положения общих природных рубежей.
В теории картографии неоднократно обсуждался вопрос соотношения понятий точности и достоверности карт. Естественно, что карты крупного масштаба отличаются большей точностью геометрического размещения объектов, в мелких масштабах особенную роль приобретает достоверность. В географической генерализации предусмотрен прием "сдвига" условного обозначения даже для топографических карт. Например, использование внемасштабных по толщине линий для изображения речной сети определяет правила размещения дорог и населенных пунктов по берегам рек; при параллельности прохождения железной и автомобильной дорог действуют правила сдвигов одной из них и т.д. Нередко такие рекомендательные приемы сопровождаются числовыми показателями, вытекающими из графических возможностей карты (расстояние между дорогами в миллиметрах, между береговой линией и дорогой и т.д.). Система "сдвига" условных обозначений достаточно сложная. Она определяется геометрической точностью размещения данного объекта на местности, значением объекта для изображаемой территории, естественными колебаниями положения объектов. Например, вблизи морского берега дорога наносится точно, а линия берега сдвигается и т.д. Рекомендации по взаимному размещению объектов носят локальный характер, вопросы решаются в соответствии с особенностями местности. На картах средних, а особенно мелких масштабов географически грамотное взаиморазмещение объектов приобретает очень важное значение (например, отражение приуроченности положения населенных пунктов к определенным формам рельефа или высотным структурам местности).
Описательно-рекомендательные приемы географической генерализации не поддаются формализации, именно их научно обоснованное использование ведет к построению картографической модели нужной достоверности. Соответствующие установки включаются в редакционные документы. Но конкретное применение текстовых рекомендаций подразумевает хорошую географическую подготовку исполнителей.
На общегеографических картах всего масштабного ряда особое внимание уделяется изображению рельефа системой горизонталей. Трудности связаны с изображением на плоскости трехмерности, т.е. объемности рельефа. Особо выделяются две задачи: установление сечения рельефа и рисовка форм рельефа. В результате обобщения многолетнего научно-экспериментального опыта поколений картографов приняты стандартные сечения рельефа для топографических карт и разработаны принципы построения шкал с
переменным сечением для карт мелких масштабов. Однако вопрос рисовки форм рельефа системой горизонталей для достоверной передачи геоморфологического облика местности остается актуальным. Исторически отвергнут механический метод проведения горизонталей, соответствующих только высотным уровням местности. Возобладал географический метод, предусматривающий отражение форм рельефа различного размера и происхождения, структурно-тектонических черт ландшафта и преобладающих процессов рельефообразования.
Общие картографические рекомендации едины для карт масштабного ряда. Они основаны на принципе географического подобия, в природе формы рельефа одинакового происхождения имеют — в зависимости от мощности рельефообразующих процессов — различные размеры, но общие признаки. Это основа графических приемов передачи продольного и поперечного профиля долин, формы склонов, орографического облика и эрозионной расчлененности местности, отражения ведущих природных процессов и т.д. Географические приемы систематизированы [2]. На конкретных примерах показаны правила построения рисунка горизонталей, возможности передачи форм рельефа приемами обобщения, согласования, исключения, утрирования, сдвига и т.д. Но все рекомендации носят смысловой, содержательный, пояснительно-рекомендательный характер. Использование на первый взгляд простых графических приемов требует глубокого понимания сути картографируемого явления.
Географическая генерализация в тематическом картографировании. Особенно много принципиальных вопросов встает при внедрении геоинформационных технологий в тематическое картографирование. Естественно, что достаточно просто создать карты фактологического типа, отражающие размещение объектов, явлений или их отдельных характеристик. Подобные аналитические карты играют свою положительную роль: они позволяют собрать воедино сведения о местности, выявить закономерности распространения отдельных явлений, визуализировать материалы статистики и т.д. Графические приемы построения подобных изображений хорошо разработаны и успешно используются в геоинформационном картографировании.
Однако главное научное значение имеют карты синтетического типа, отражающие генетические, смысловые особенности картографируемых явлений. Именно такие тематические карты вносят большой вклад как в развитие отраслевых наук, так и в общее представление о Земле и обществе.
Сложились очень результативные традиции: для создания тематических карт и атласов формируется творческий коллектив. Он включает отраслевых специалистов, работающих по теме создаваемого произведения, и картографов, хорошо ориентированных в данном направлении тематического картографирования. На этапе проектирования отрабатываются ос-
новные положения: освещение явления или процесса; классификация и на ее основе принципы построения легенды карты; показатели и картографические способы изображения явления; обеспеченность территории соответствующими источниками и приемы распространения данных на неизученные территории.
В результате совместной творческой работы специалистов и картографов создается не только текстовое описание, но и отрабатываются экспериментальные образцы. Итогом подготовительного этапа служит авторский оригинал карты (или макет), который в дальнейшем с соблюдением картографических правил будет переведен в составительский оригинал и тиражирован. Важность этапа проектирования неизмеримо возрастает при создании научно значимых картографических произведений сложного содержания.
Существует многочисленная литература по отраслевому тематическому картографированию, но сводные работы единичны. Однако в соответствующих изданиях главное внимание уделяется разработке смыслового содержания карт, а картографические вопросы отведены на второй план. В работах по почвенному, ботаническому, экономическому и другому тематическому картографированию мало внимания уделяется методам построения картографической модели. В этом отношении уникальным пособием служит монография по разработке региональных атласов, где рассмотрен весь спектр картографических вопросов [4]. На конкретных примерах тематического картографирования различного направления показана методика построения графического изображения, продемонстрированы возможность и целесообразность согласования как смыслового содержания карт, так и его картографического изображения. Однако даже такой системный подход не ведет к созданию четких и абсолютно обоснованных правил разработки тематических картографических моделей, по сути, этот процесс очень сложный, затрагивающий всю систему наук о Земле.
Ключевыми моментами здесь являются классификация явлений и методы распространения ограниченных данных по территории. Соответствующие поиски скрыты от читателей изданных картографических произведений. Использование принятых в данном направлении картографирования приемов и методов и предварительные разработки составляют авторский творческий момент. Его практически невозможно ограничить стандартными рамками.
Классификации организуют содержание карт в задуманном направлении. Легенды карт служат ключом к его прочтению. Логичность построения, четкость формулировок, обоснование последовательности размещения условных обозначений — видимые достижения географической картографии. И это касается легенд любого типа — элементарных, типологических, комплексных, синтетических и др. — и любого графического построения легенд.
Географическое картографирование опирается на разработку содержательных концепций. При этом ос-
новой построения картографического изображения служит районирование территории. Оно позволяет использовать методы интерполяции и экстраполяции, аналогий и связей различных видов, что необходимо в условиях пространственно-временной ограниченности фактических данных о картографируемых явлениях. В процессе районирования обобщаются и увязываются теоретические, экспериментальные и статистические исследования. Поисковые, экспериментальные работы на всех стадиях разработки содержания карт включают разграничение территории по качественным или количественным характеристикам явлений, тенденциям их развития, практической значимости и т.д. При такой авторской работе можно руководствоваться не только фактическими данными, но и творческой интуицией.
Сами границы районов, используемых для построения содержания тематических карт, могут на них присутствовать или отсутствовать, но в графическом изображении они должны читаться. А на картах взаимосвязанной тематики границы должны сопоставляться. На это направлены приемы географической генерализации, трудно поддающиеся описанию. Они связаны с утрированием или исключением деталей рисунка границ, подчеркиванием характерного планового очертания, их прямолинейности или изогнутости участков границ и т.д.
На картах необходимо подчеркивать географический смысл границ, который исследовался многократно [5]. Границы рубежные, барьерные, пороговые, контактные, разграничительные и другие должны читаться на картах, вытекать из графического изображения явления, хотя конкретная графическая интерпретация границ достаточно ограничена: непрерывные (континциальные), прерывистые (дискретные) и переходные (зоны взаимодействия). Желательно подчеркивать и индивидуальные особенности границ, например природные или антропогенные; реально видимые на местности или мыслимые, т.е. связанные с принятой классификацией явлений.
При создании тематических карт положение границ (или отдельных участков границ) обычно приурочено к природным рубежам (водораздельные линии, речная сеть, зонально-высотные характеристики местности, видимые структурно-тектонические
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Берлянт A.M. Теория геоизображений. М.: ГЕОС,
2006.
2. Заруцкая И.П. Методы составления рельефа на гипсометрических картах. М.: Изд-во геодез. лит-ры, 1958.
3. Заруцкая И.П., Сваткова Т.Г. Проектирование и составление карт. Обще географические карты. М.: Изд-во МГУ, 1982
Кафедра картографии и геоинформатики
проявления и т.д.). При подготовке социально-экономических карт нередко используют сеть административных границ.
Тематические карты, с одной стороны, обобщают на современном уровне и синтезируют в единой системе накопленные знания о местности, а с другой — являются фундаментом для исследования пространственных отношений различных явлений и их изменения во времени. Адекватные действительности модели можно построить только при творческом союзе отраслевых специалистов наук о Земле и обществе и картографов. Использование новых геоинформационных технологий делает этот союз еще результативнее. В настоящее время отдельные приемы геоинформатики уже используются в топографическом и крупномасштабном тематическом картографировании. Появилось много популярных изданий, компьютерных карт иллюстративного вида, включенных в научную и учебную литературу.
Заключение. Внедрение геоинформатики в картографию закономерно, оно дает большие возможности. Формы создания карт обновляются и совершенствуются. Однако существует реальная опасность того, что власть компьютерного формализма и технократического подхода к построению картографических изображений вытеснит традиции географической картографии, т.е. не будет в должной мере учтен и развит в новых условиях опыт предшествующих поколений картографов. Естественно, что предстоит перевод приемов географической картографии на новый язык. Только при целесообразном и научно обоснованном сочетании и интеграции географических и геоинформационных технологий возможны серьезные достижения в картографии.
Итак, стержневым принципом географической картографии служит передача в графическом рисунке, т.е. в опосредованной форме, ведущих закономерностей и связей природного и антропогенного характера. На географическом факультете МГУ разработано множество картографических произведений, в которых в концентрированном виде отражены научные результаты исследований. В настоящее время актуальна проблема дальнейшего развития методов географического картографирования с использованием геоинформатики.
4. Комплексные региональные атласы. М.: Изд-во МГУ, 1976.
5. Салищев К.А. Проблемы границ и ее решение на картах // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1983. № 2. С. 4-6.
Поступила в редакцию 18.01.2007
T.G. Svatkova
PRINCIPLES OF GEOGRAPHICAL CARTOGRAPHY
AND THE GEOINFORMATION SCIENCE
Integration of geoinformation techniques in cartography is now entering a new level. The problem of hardware and software support for the compilation of statistic-type maps has been solved to a degree. At present the problems of translating the techniques of geographical cartography, which are mainly in the form of recommendations and descriptions into the language of geoinformation technologies, are the most actual. And the experience of synthetic thematic mapping available at the MSU Faculty of Geography is of particular importance for this purpose.
14 BMY, reorpa(J)na, № 2
