Карты динамики и взаимосвязей

Лекция № 7

Система приемов анализа карт. Типы географических карт

План:

Система приемов анализа карт.

Типы географических карт.

1. Широкое использование картографического метода исследо­вания в разных отраслях знания привело к возникновению множе­ства приемов анализа карт, в разработке которых активно участво­вали картографы, географы, геологи, геофизики, математики, экономисты. Издавна применялись картометрия и морфометрия, позднее активное развитие получили приемы математического анализа, математической статистики, теории вероятностей и иные. В наши дни все методы математики так или иначе испытываются для анализа картографического изображения. Такое многообразие приемов порой даже затрудняет их выбор для каждого конкретно­го исследования. Наиболее употребительные приемы группируют­ся следующим образом:

Описания

-общие

-поэлементные

Графические приемы

-двумерные графики

-трехмерные графики

Графоаналитические приемы

-картометрия

-морфометрия

Математико-картографическое моделирование

-математический анализ

-математическая статистика

-теория информации

Каждая из указанных в этом перечне групп включает множе­ство отдельных способов и их модификаций. Все вместе они обра­зуют целостную систему, позволяющую исследовать объекты с разных сторон. В пределах каждой группы выделяют приемы сплош­ного, выборочного и ключевого анализов.

Все приемы анализа карт значительно варьируются в зависи­мости от технического оснащения. Существуют разные уровни ме­ ханизации и автоматизации исследований по картам:

♦ визуальный анализ, т.е. чтение карт, глазомерное сопоставле­ние и зрительная оценка изучаемых объектов;

♦ инструментальный анализ — применение измерительных при­боров и механизмов;

♦ компьютерный анализ, выполняемый в полностью автомати­ческом или интерактивном режиме с использованием спе­циальных алгоритмов, программ или геоинформационных систем.

Все приемы на разных уровнях механизации и автоматизации могут быть использованы для работы с отдельной картой либо с сериями карт и атласами.

Описание — традиционный и общеизвестный прием анализа карт. Его цель — выявить изучаемые явления, особенности их раз­мещения и взаимосвязи. Научное описание, составляемое по кар­там, должно быть логичным, упорядоченным и последовательным. Оно отличается отбором и систематизацией фактов, введением элементов сравнения и аналогий. В описание часто вводят количе­ственные показатели и оценки, включают таблицы и графики. В зак­лючении формулируются выводы и рекомендации.

Описания могут быть общими комплексными (таковы, напри­мер, общегеографические описания) или поэлементными (ска­жем, описание только карстового рельефа).

В настоящее время, когда для анализа карт широко привлека­ются математические методы и компьютерные технологии, опи­сания не утратили своего значения. Выполняя качественный ана­лиз явлений и их взаимосвязей, опытный исследователь способен порой прийти к выводам более глубоким, чем если бы он следо­вал формальным алгоритмам и раскладывал исследование на эле­ментарные логико-математические операции. Описания, основан­ные, главным образом, на визуальном анализе карт, хороши тем, что позволяют составить образное и целостное представление об изучаемом объекте и сделать выводы синтетического характера, применяя для этого неформальные эвристические подходы.

Графические приемы включают построение по картам всевоз­можных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и иных двух- и трехмерных графических моделей.

Многообразие графических построений можно систематизи­ровать следующим образом:

♦     Р = / (х) или Р = / (у) — профиль по заданному на карте
направлению х или у;

♦     Р =/(г) — вертикальный разрез, для построения которого
необходимо использовать набор карт разных уровней (разных
высот или глубин);

♦     Р =/(() — временной разрез, создаваемый по серии разно­
временных карт;

♦ Р ~/{х, у) — само картографическое изображение (проекция на горизонтальную плоскость);

♦ Р =/(х, г) или Р =/(у, I ) — фронтальное изображение, т.е. проекция объекта на вертикальную плоскость;

♦ Р =/(х, /), или Р —/{у, 1), или Р =/(г, I ) — метахронный (разновременный) разрез, для создания которого использу­ются серии разновременных или разноуровневых (разновы-сотных) карт;

♦ Р =/(х, у, г) — блок-диаграмма или объемный; трехмерный рисунок объекта, на котором изображение поверхности со­вмещено с вертикальными разрезами;

♦ Р =/(х, у, I ), или Р =/(х, г, (), или Р =/(у, г, () — метахронная блок-диаграмма, построенная по сериям разновременных и разноуровневых карт, причем одна из осей блок-диаграммы показывает изменение состояния: объекта во времени.

Для анализа серий карт разной тематики удобны комплексные профили, на которых совмещаются, например, гипсометрический профиль, геологический разрез, почвенно-растительный покров, графики гидроклиматических показателей и т.п. На рис. 12.6 при­веден такой профиль, на нем совмещены данные, снятые с девя­ти карт Атласа Сахалинской области.

Аналогичным путем можно построить и комплексные соци­ально-экономические разрезы, совместив по избранному направ­лению графики плотности населения, гистограммы его возраст­ного состава, занятости, кривые энергообеспеченности террито­рии, распаханности земель и т.п.

Для построения блок-диаграмм применяют разные виды про­ектирования. Аксонометрические блок-диаграммы про­ектируют с помощью системы параллельных лучей, как если бы центр проектирования находился в бесконечности.

 Другой тип — перспективные блок-диаг­раммы. В этом случае проектирующие лучи исходят из одной или двух точек, что дает более выразительное изображение. Меняя по­ложение центров проектирования, можно «поворачивать» блок-диаграммы или «наклонять» их, обеспечивая наиболее выгодный обзор и подчеркивая интересные детали.

Графоаналитические приемы анализа карт — картометрия и морфометрия — предназначены для измерения и исчисления по картам показателей размеров, формы и структуры объектов. Эти приемы наиболее обстоятельно разработаны в картографи­ческом методе исследования.

Методы картометрии позволяют непосредственно измерять следующие показатели:

-географические и прямоугольные координаты;

- длины прямых и извилистых линий, расстояния;

- площади;

- объем;

- вертикальные и горизонтальные углы и угловые величины.

Кроме того, в рамках картометрии исследуется точность изме­рений по картам.

В отличие от картометрии, морфометрия занимается расчетом показателей формы и структуры объектов. Число их велико — до нескольких сотен — и не поддается обзору. Наиболее употреби­тельны следующие группы показателей и коэффициентов.

♦ очертания (форма) объектов;

♦ кривизна линий и поверхностей;

♦ горизонтальное расчленение поверхностей;

♦ вертикальное расчленение поверхностей;

♦ уклоны и градиенты поверхностей;

♦ плотность, концентрация объектов;

♦ густота, равномерность сетей;

♦ сложность, раздробленность, однородность/неоднородность контуров.

Морфометрические показатели вычисляются на основе карто-метрических данных и как правило относительны. Например, го­ризонтальное расчленение — это отношение суммарной длины эрозионных форм к единице площади, извилистость линии — от­ношение длины кривой к длине плавной огибающей, плотность — число объектов на единицу площади, раздробленность — отноше­ние среднего размера контура к площади целого района и т.д. Чаще всего берется отношение именно к площади, поэтому вопрос о размерах участков, в пределах которых ведутся вычисления тех или иных показателей, очень существен. От этого зависят точность рас­чета и репрезентативность морфометрических показателей.

Возможны три варианта расчета:

♦ по регулярной геометрически правильной сетке квадратов, шестиугольников, кружков и т.п. — этот способ удобен тем, что площади ячеек равновелики;

♦ по естественным ареалам (природным районам, ландшаф­там, водосборным бассейнам);

♦ по ключевым участкам.

В итоге на основе вычисленных показателей составляют мор­фометрические карты. Многие из них широко известны и входят в состав атласов, например морфометрические карты рельефа, плот­ности населения, густоты дорожной сети и др. Эти карты выпол­няются в виде изолинейных (точнее, псевдоизолинейных) полей либо в форме картограмм по расчетным ячейкам или ареалам.

Типы географических карт

Аналитические карты

Аналитические карты отображают одно явление или какую-либо его характеристику (одно свойство). При этом данное явле­ние показывается в своей системе показателей, отвлеченно от других явлений, вне связи с ними. Примером может служить карта углов наклона рельефа, где представлен только один морфометричес-кий показатель — крутизна склонов. На другой аналитической кар­те можно показать глубину расчленения рельефа, на третьей — экспозицию склонов, на четвертой — густоту овражно-балочной сети. На рис. 8.1 приведена карта сельскохозяйственного использо­вания земель Новосибирской области, характеризующая их только в одном аспекте — по распаханности. Таким образом, аналитичес­кая карта не ставит задачу дать целостное представления об объек те, она как бы вычленяет один из его аспектов (в данном случае распаханность территории) и только ему посвящена.

Сила аналитического картографирования в том, что оно по­зволяет как бы «расчленить» объект на составные части, обособ­ленно рассмотреть их и даже выделить элементы этих частей. Такое «расчленение» может быть сколь угодно детальным, все зависит от глубины анализа. На начальных стадиях аналитического изучения объекта на картах показывают основные элементы его структуры, вещественного состава, особые признаки и свойства. Но по мере накопления знаний и совершенствования методики аналитичес­кие карты отражают все более мелкие особенности и детали. Так, изучая рельеф, применяют все более «тонкие» методы математи­ческого моделирования, получая все более детальные аналитичес­кие карты, например карты горизонтальной и вертикальной кри­визны поверхности, вторых производных, характеризующих ско­рость изменения уклонов, дисперсии высот и т.п. Возможности анализа практически бесконечны.

Необходимо, однако, иметь в виду, что понятие «аналитичес­кая карта» в определенном смысле относительно. Скажем, карта дневных температур — несомненно, аналитическая карта по отно­шению к карте среднемесячных, а тем более — среднегодовых тем­ператур. Но и карту среднегодовых температур можно считать ана­литической, если поставить ее в ряд с картами давления, осадков, испарения, преобладающих ветров — все они характеризуют лишь отдельные элементы климата.

Близки к аналитическим так называемые частные, или отрас­левые карты. Они имеют узкую тематику, подробно показывают какую-либо отдельную отрасль. Чаще всего, говоря об отраслевых картах, имеют в виду социально-экономическую тематику, свя­занную с отдельными отраслями промышленного или сельскохо­зяйственного производства. Отраслевыми принято считать карты машиностроения, текстильной, химической, пищевой и других отраслей промышленности или карты свекловодства, хлопковод­ства, овцеводства, птицеводства и т.п.

Комплексные карты

Комплексные карты совмещают изображение нескольких эле­ментов близкой тематики, набор характеристик (показателей) одного явления. Например, на одной карте можно дать изобары и векторы преобладающих ветров, имея в виду, что ветры непосред­ственно связаны с полем атмосферного давления. На карте сельс­кого хозяйства можно одновременно показать распаханность тер­ритории и урожайность пшеницы, на гидрологической карте — сток в речном бассейне и потенциальные энергоресурсы.

На рис. 8.2 приведена комплексная карта, на которой изобра­жение внутригодового распределения речного стока и водоносно­сти рек совмещено с характеристикой потенциальных ресурсов гидроэнергии. Каждая характеристика дается в своей системе по­казателей, но показ на одной карте двух, трех и более тем позво­ляет читателю рассматривать их в комплексе, сопоставлять между собой, устанавливать закономерности размещения одного показа­теля относительно другого. В этом — главное достоинство комп­лексных карт.

Однако возникают и сложности. Дело в том, что на одной кар­те трудно совместить изображение нескольких явлений так, чтобы они хорошо читались. Известно, например, что можно совместить две системы изолиний (одна дается с послойной окраской, дру­гая — яркими цветными линиями), но три системы изолиний уже не читаются. Аналогично можно дать на карте две картограммы (одну — цветовой шкалой, другую — штриховкой), дополнить карту значками, линиями движения, изображением ареалов и т.п., но при пяти-шести слоях комплексная карта становится перегружен­ной и теряет читаемость.

Хорошо известными примерами комплексных карт могут слу­жить топографические карты, на которых совместно представле­ны рельеф, гидрография, растительность, почвы и грунты, насе­ленные пункты, социально-экономические объекты, дорожная сеть, линии связи, административные границы — весь комплекс объектов, характеризующих местность. Другой, не менее яркий пример — метеорологические карты, где на фоне изобар и линий атмосферных фронтов показаны метеоэлементы: температура воз­духа и почвы, влажность воздуха, направление и скорость ветра, количество и вид осадков, облачность и др. — в совокупности они отражают погодные условия.

Синтетические карты

Синтетические карты дают целостное изображение объекта или явления в единых интегральных показателях. Эти карты не со­держат характеристик отдельных компонентов объекта, но зато дают о нем цельное представление. Например, синтетическая геомор­фологическая карта отражает типы рельефа, но «умалчивает» о крутизне и экспозиции склонов, о степени расчленения. Точно так же карта типов климата характеризует его в целом, но было бы бесполезно искать на ней конкретные сведения о температуре, осадках, скорости ветра и т.п. Чаще всего синтетические карты отражают типологическое районирование территории по комплексу показателей. Таковы карты ландшафтные, инженерно-геологичес­кого, сельскохозяйственного районирования (рис. 8.3) и т.п.

Синтетические карты обычно создают путем интеграции дан­ных, отраженных в сериях аналитических картах. При небольшом числе синтезируемых показателей это можно делать вручную, но в более сложных случаях необходимо использовать методы матема­тического моделирования. Наиболее употребительны модели фак­торного и компонентного анализов.

Карты динамики и взаимосвязей

Особые типы тематических карт составляют карты динамики и взаимосвязей. Карты динамики показывают движение, развитие какого-либо явления или процесса во времени либо его переме­щение в пространстве. Такие карты характеризуют, например, рост городов и развитие урбанизации, смещение ледников, пути пере­мещения атмосферных вихрей (рис. 8.4). Карты динамики состав­ляют по прямым натурным наблюдениям за перемещением объек­тов или путем сравнения разновременных карт, фиксирующих со­стояние явления в разные моменты времени.

Карты взаимосвязей передают степень и характер простран­ственных связей двух или нескольких явлений. В качестве примеров назовем морфоструктурные карты, отражающие связь современ­ного рельефа с геологическими структурами, и карты зависимос­тей между распространением фитопланктона и содержанием ра­створенного кислорода в водах Океана. Чаще всего это межотрас­левые карты, дающие представление о связях между компонентами природной среды, населением и техносферой. Поэтому многие взаимосвязи находят отражение на картах экологической тематики.

 

 

---

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 693; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!