Картоведение - Салищев. Картоведение вводный и вместе с тем профилирующий курс для студентов, специализирующихся по картографии. В нем излагаются теоретические основы картографической науки
 Скачать 41.52 Mb.
|
|
Предисловие Картоведение - вводный и вместе с тем профилирующий курс для студентов, специализирующихся по картографии. В нем излагаются теоретические основы картографической науки. Он содержит также обзор важнейших карт и атласов, концентрирующих знания о мире, полученные методами и средствами картографии, и сведения о картографической информатике. Наконец, курс знакомит с историей картографической науки и картографического производства, что позволяет понять их современное состояние и перспективы развития. Место картоведения в учебном плане определяет некоторые особенности подачи материала. Подробный анализ топографических карт относится к задачам подстилающего курса топографии. Картографические проекции составляют предмет параллельного курса математической-картографии и потому к главе о математической основе карт проекции освещаются в кратчайшей форме, необходимой и достаточной для понимания существа и свойств географических карт. Равным образом при изложении главы «Картографический метод исследования» учтены включение в учебный план картографической специальности особого курса и издание для него учебных пособий. Главы по истории картографии помещены в конце учебника, что позволяет строить их экономно, на солидной теоретической основе, с привлечением обширного фактического материала. Первые издания «Картоведения» встретили благоприятный прием, что нашло отражение во многих рецензиях, а также в переизданиях книги за рубежом. Но при сохранении прежней структуры учебник доработан с учетом коренных изменений, внесенных в картографию наших дней через внедрение в нее ЭВМ, автоматики и космической информации. Эти достижения научно-технической революции привели к включению в сферу интересов картографии цифровых моделей земной оболочки, к разработке принципиально нового сеточ-но-площадного способа картографирования, к распространению фотокарт и карт космических тел и к применению ряда других важных новшеств. Приведены на уровень современности главы о картографических источниках, картографической информатике, а также параграфы о современном состоянии и перспективах развития картографии. Текст включает лишь самые необходимые рисунки и только одну цветную иллюстрацию. Поэтому в нем имеется много ссылок на советские и иностранные карты и атласы. Их демонстрация на лекциях и самостоятельное изучение студентами в процессе лабораторных занятий - важное условие успешного прохождения курса. Глава I. Географические карты и картография § 1.1 Картоведение и его содержание. Основные свойства и определения географических карт. Карты как пространственные модели Географические карты открывают взору всю нашу планету и вместе с тем могут воспроизводить детальную картину ее отдельных частей, характеризуя природу, население, хозяйство и культуру. Они обладают удивительной способностью аккумулировать в себе и передавать в наглядной и концентрированной ферме знания о размещении явлений на Земле, накопленные во всей предыдущей истории человечества. Несомненно, карты принадлежат к великим творениям человеческой мысли. Рожденные общественной практикой и ей обязанные своим непрерывным развитием, географические карты образуют замечательное средство познания объективного мира и пространственного ориентирования, незаменимое во многих областях научной и практической деятельности. Картоведение рассматривает карты и другие картографические изображения как особый способ отображения действительности, как пространственные модели реальных явлений, передающие их количественные и качественные характеристики, структуру, взаимосвязи и динамику. Картоведение образует часть картографии и в качестве учебной дисциплины исследует свойства и виды картографических изображений, содержит систематический обзор важнейших картографических источников, описывает способы анализа и методы использования карт в научных исследованиях и на практике. Наконец, картоведение изучает историю картографии - основные этапы и закономерности развития картографической науки и производства. Предшествуя другим картографическим курсам, картоведение служит для них введением и теоретической основой. Поэтому естественно начинать его изложение с определений географической карты, других видов картографических изображений и картографии. Термин «карта» происходит от греческого слова chartes, которое означало лист из папируса для письма. Издавна было принято определять географическую карту как уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости. Но это определение неточно и неполно. Во-первых, оно справедливо и в отношении любого фотоснимка земной поверхности, и в отношении пейзажа - изображения местности средствами изобразительного искусства. Во-вторых, оно ограничивает задачи карты изображением земной поверхности, тогда как современные карты включают в свое содержание самые разнообразные природные и социально-экономические явления (например, температуру и давление воздуха, национальный состав населения и др.) в географической оболочке и даже за ее пределами (например, на некоторых геологических картах, картах орбитальных полетов и др.). Необходимо, следовательно, отразить в определении те существенные свойства, которые отличают карту от других изображений земной поверхности, и вместе с тем распространить определение на все виды географических карт. Общепринято указывать три основных принципа, определяющие специфику географических карт: 1) математически определенное построение; 2) использование особых знаковых систем (картографических символов); 3) отбор и обобщение изображаемых явлений. Но современное развитие картографии вводит в представление о картах еще два принципа первостепенного значения - системное отображение действительности и ее целенаправленное моделирование. Математически определенное построение карт предусматривает установление строгой функциональной зависимости между географическими (или иными) координатами точек картографируемых явлений, в частности точек земной поверхности, и прямоугольными (или иными) координатами тех же точек на плоскости. Это позволяет изучать по картам пространственные отношения и формы изображаемых объектов. Такое построение как бы включает два действия для перехода от пространственных форм отображаемых явлений к их воспроизведению на плоскости. Одно из них состоит в проектировании картографируемых явлений на математическую поверхность Земли, за которую принимают уровенную поверхность Мирового океана, мысленно продолженную под материками. Это проектирование выполняется ортогонально, по отвесным линиям, перпендикулярным математической поверхности Земли, в результате чего земные объекты передаются в своих плановых очертаниях. Вследствие сложности математическая поверхность Земли заменяется в картографии весьма близкой по форме поверхностью эллипсоида вращения (т. е. фигуры, полученной вращением эллипса вокруг его малой оси), или, что менее точно, поверхностью шара. Другое действие заключается в изображении поверхности эллипсоида или шара (точнее их моделей, уменьшенных до мастшаба проек<тируемой карты) на плоскости. Развернуть поверхность эллипсоида (или шара) на плоскости без складок и разрывов (или без сжатия и растяжения) невозможно. Другими словами, земную поверхность нельзя изобразить на плоскости без геометрических деформаций, называемых искажениями, сохраняя истинные горизонтальные очертания объектов. Поэтому для перехода от поверхности эллипсоида (или шара) к плоскости используют те или иные математические способы отображения, называемые >картографическими проекциями, которые устанавливают определенную функциональную зависимость между координатами точек на эллипсоиде и карте. Когда такая зависимость и масштаб модели известны, можно учитывать деформации плоского изображения и, следовательно, определять по карте с необходимой точностью пространственные отношения и действительные плановые формы (протяжение, площадь и углы) изображенных объектов. Более того, карты с математически формализованным изображением рельефа позволяют определять высоты точек земной поверхности, создавать зрительный образ форм рельефа и исчислять их пространственные характеристики (крутизну, объемы и т. д.). Это замечание справедливо по отношению к любым поверхностям, отображаемым на картах.  Рис. 1.1. Изображение участка земной поверхности: на плановом аэроснимке  Рис. 1.1. Изображение участка земной поверхности: - на топографической карте Географические карты передают явления не в фотографическом или картинном воспроизведении, а посредством особого языка карт - специальных знаковых систем, показывающих различные природные и общественные явления в форме, удобной для пространственной локализации и передачи их некоторых количественных и качественных характеристик. В своих сочетаниях и взаимосвязях эти знаки создают на карте пространственный образ действительности. Смысл применения картографических знаков становится очевидным при сопоставлении карты с аэроснимком той же местности (рис. 1.1). Первоначальное впечатление может оказаться неблагоприятным для карты. Видимая с высоты полета подлинная картина земной поверхности заменена на карте изображением геометрического характера. Картографические знаки как бы стирают многие индивидуальные черты объектов местности и тем самым обедняют изображение. В чем же смысл этой замены? Использование картографических знаков позволяет: сильно уменьшать изображение земной поверхности, чтобы охватить одним взглядом необходимую часть или даже всю земную поверхность, воспроизводя при этом на карте те объекты местности (или особенности картографируемых явлений), которые в силу уменьшения не выражаются в масштабе карты, но по своему значению должны быть на ней показаны; показывать на карте рельеф земной поверхности (например, при помощи горизонталей) и отображать явления в атмосфере и недрах Земли, т. е. передавать три измерения в плоском изображении; не ограничиваться отображением на карте только внешнего вида (поверхности) предметов (явлений), а указывать их внутренние, коренные свойства (например, морские карты показывают подводный рельеф, грунты морского дна, температуры и соленость водных масс и многое другое, тогда как аэроснимки дают только некоторое представление о состоянии и различии поверхностных вод и выделяют зоны малых глубин); показывать распространение явлений, не воспринимаемых нашими органами чувств (например, магнитное склонение, аномалии силы тяжести и т. п.), и делать наглядными связи и отношения, недоступные непосредственному восприятию (например, связи между источниками сырья и предприятиями по его переработке); исключать стороны, частности и детали явлений, малозначимые при конкретном назначении карты, и выделять их общие и существенные признаки (например, характеризовать на картах мелкого масштаба населенные пункты по численности населения и административному значению, отказываясь от передачи их планировки), т. е. прибегать к абстракции; отображать процессы (например, морские течения), перемещения (например, грузопотоки, перелеты птиц), ход во времени (например, сезонные явления в природе) и в известной мере развитие явлений (например, динамику населения и его различных групп), т. е. вводить в карты чертвертое измерение - время. Весьма существен процесс отбора и обобщения изображаемых явлений, который принято называть картографической генерализацией. Эффект генерализации наглядно проявляется при сравнении карт разного масштаба, изображающих одну и ту же местность. По мере уменьшения масштабов рисунок местности становится более мелким и потому трудно читаемым. Для сохранения наглядности изображения необходимо устранить второстепенные объекты местности, а также обобщить и обеспечить выразительную передачу ее основных типических черт и характерных особенностей. Генерализация во многом обусловливается мастшабом карты. Например, изображение 1 км2 местности занимает в масштабе 1 : 1 000-1 м2, в 1 : 10 000- 1 дм2, в 1 : 100 000-1 см2, в 1 : 1 000 000-1 мм2. Изобразить местность во всех этих масштабах с одинаковой подробностью и насыщенностью невозможно. Однако главный фактор генерализации не в ограничении места и не в графических возможностях карт. Направление и степень генерализации определяются назначением карты, в соответствии с которым устанавливаются относительное значение и подробность показываемых на ней явлений, система картографических знаков и т. п. Если учесть, что сам масштаб карты является в первую очередь функцией ее назначения, то назначение карты предстанет как ведущий фактор генерализации (Генерализация свойственна также другим изображениям местности: фотоснимкам, художественным пейзажам и т. п., но там она осуществляется на иных основаниях. Например, среди факторов, определяющих степень генерализации пейзажа, большое значение имеет удаленность предмета от зрителя. Одни и те же предметы будут различно генерализованы, будут терять четкость, детальность и яркость в соответствии с тем, на каком плане (ближнем или дальнем) они расположены.). Другие факторы генерализации будут рассмотрены в § 6.1. Таким образом, генерализация сохраняет на карте лишь те явления, которые важны в практическом или теоретическом отношении; она сосредоточивает внимание на передаче наиболее значимых типических черт и определяющих особенностей, позволяет отличать на картах главное от второстепенного, находить в единичных объектах общие свойства и т. д., т. е. служит средством абстракции и познания. Генерализация придает картам новое качество. Системное отображение действительности на картах основано на внедрении в картографию системного подхода, при котором картографируемые явления рассматриваются либо как геосистемы, т. е. территориальные природные и социально-экономические комплексы различного ранга (соподчиненности) и различной пространственной размерности, либо как элементы таких геосистем. Системный подход предполагает не только отображение элементов комплекса, их свойств и состояния, но также учет взаимосвязей и функционирования элементов при взгляде на комплексы как компоненты системы более высокого уровня. Все это позволяет глубже осмысливать содержание карт, его ведущие элементы,. взаимосвязи, оценивать (или устанавливать) характерные показатели, меру генерализации, разумеется, в зависимости от назначения конкретных карт. Наконец, более полному пониманию существа географических карт способствует взгляд на них как на модели, т. е. построения, воспроизводящие некоторые стороны действительности в упрощенной, схематизированной, доступной обозрению форме с целью получения о них новых знаний. Из анализа основных принципов построения карт следует, что карты образуют плоские пространственные, математически определенные образно-знаковые модели действительности. Они отображают пространство картографируемых явлений - их пространственные отношения, структуру и формы, используя для этого особый язык - символику картографических знаков. Благодаря генерализации в картах воплощаются характерные признаки моделей вообще - избирательный подход и обобщение. Карты ограничивают свое содержание определенными явлениями, передают лишь некоторые их свойства и связи, широко используют упрощения и упорядочение характеристик. Системный принцип определяет структурный и пространственный уровень моделирования. Подобно другим моделям, карты могут включать в свое содержание весьма различные явления: конкретные (например, населенные пункты) и абстрактные (плотность населения), реальные (речную сеть) и предполагаемые (проектируемую сеть орошения). Введение в карты четвертого измерения - времени позволяет рассматривать их в качестве пространственно-временных моделей. Эти соображения приводят к компактному пониманию географических карт как плоских образно-знаковых пространственно-временных моделей геосистем и (или) их элементов. Стандарт картографических терминов определяет карту иначе (по стилю небезупречно) как построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, поверхности другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на них объекты в изобранной системе условных знаков. Это определение распространяет картографирование на небесные тела (что целесообразно), но по изжившему себя стереотипу ограничивает картографирование поверхностями и находящимися на них объектами. Карты лика Земли, изображающие ее поверхность и расположенные на ней объекты - воды, растительный покров и грунты, населенные пункты и пути сообщения, государственные и административные границы и т. д., принято называть общегеографическими. В их число входят топографические карты - подробные изображения местности. Существует множество других карт, которые передают относительно подробно и обстоятельно какой-либо элемент (или элементы), входящий в содержание общегеографической карты (например, растительность), или показывают разнообразные природные или общественные явления, отсутствующие на общегеографических картах (например, геологическое строение земной коры, климат, плотность населения и т. п.). Эти карты называются тематическими. Как отмечалось, они могут изображать любые явления на земной поверхности и вне ее (например, ветры на высоте 4 км, глубинные температуры моря и т. д.). § 1.2 Значение географических карт для науки и практики Карты - весьма эффективное средство хранения и передачи пространственной информации. Они допускают единовременный обзор пространства в любых пределах - от небольшого участка местности до поверхности Земли в целом; создают пространственный образ отображаемых явлений; содержат их необходимые количественные и качественные характеристики; позволяют определять координаты, длины, площади, высоты и объемы нанесенных объектов; показывают их сочетания, взаимосвязи, особенности и закономерности размещения. Эти свойства объясняют значение и ценность карт. Обобщая многообразие линий их практического использования, можно выделить следующие главные направления: общее ознакомление с местностью, районом, страной и т. д., их изучение по картам без посещения в натуре; ориентирование по картам, т. е. их применение в качестве путеводителей на местности - на суше и в океане, при движении войск и в туристских походах, для навигации, мототранспорта и т. д.; использование карт в качестве основы для инженерного проектирования - транспортного, энергетического, промышленного и сельскохозяйственного, а также для организации территории (включая районные планировки); достаточно сказать, что наивыгоднейшие трассы железных дорог, автомагистралей и трубопроводов теперь изыскиваются не в поле, а намечаются по картам в кабинетах проектных организаций; обеспечение картами государственного и регионального планирования, а также нужд управления - административного и хозяйственного на любых территориальных уровнях от отдельного города и района до страны в целом; применение карт в школе и внешкольном обучении, для пропаганды научных знаний и подъема общей культуры, а также для ознакомления народных масс с родной страной и другими государствами мира. В военном деле карты являются основным источником информации о местности и обязательным пособием при управлении войсками и организации их взаимодействия. Особенно велика роль карт в условиях социалистического общества. Правильная оценка географических условий для нужд народного хозяйства; исследование, инвентаризация, рациональное использование и восстановление природных богатств; охрана, контроль и улучшение географической среды; целесообразное размещение производительных сил, комплексное развитие экономических районов и формирование территориально-производственных комплексов - эти и другие народнохозяйственные задачи требуют для своего выполнения высококачественных карт, в частности широко привлекаемых на всех стадиях территориального планирования. Большое значение карты приобрели как средство научных исследований, в частности географических. Классик отечественной географии Д. Н. Анучин писал, что «степень географического познания страны определяется степенью совершенства имеющейся для нее карты». Каждое географическое исследование так или иначе исходит из существующих карт и дает материалы для их пополнения и совершенствования. Энергичное внедрение в современную науку методов моделирования позволило полнее оценить великую познавательную силу карт как пространственно-временных моделей реального мира, отображающих те стороны, свойства процессы действительности, которые существенны для целей конкретных исследований. Карты не только закрепляют и передают в экономной форме знания о положении и состоянии явлений, но и делают наглядными их пространственные взаимосвязи и закономерности размещения. Вместе с тем системный подход открыл большие возможности картографических моделей для изучения процессов развития и прогнозирования многих природных и общественных явлений. Некоторые области знания, в первую очередь науки о Земле, используют карты как эффективное средство исследования. Прекрасный пример дает геология. Важнейший результат геологических работ образуют карты, которые отражают знания о геологическом строении местности и служат для выяснения закономерностей распространения месторождений полезных ископаемых. Сфера научного применения карт быстро расширяется по мере общего нарастания темпов научного прогресса. Разработка методов использования карт как орудия исследования составляет одну из главных задач современной картографии (см. гл. 11), теперь также широко прибегающей к цифровым пространственным моделям (§ 7, 9). § 1.3 Другие картографические изображения Картографическими изображениями называют разнообразные генерализованные изображения Земли, других небесных тел или небесной сферы и относящихся к ним явлений, выполняемые в картографических условных знаках; их строят в картографической проекции (и тогда считают картами) или по другому математическому принципу - для глобусов и блок-диаграмм. Подобно географическим картам, карты Луны и планет, изображающие их поверхность, рельеф, иногда также другие природные свойства, строят в картографических проекциях, используя картографические знаки и генерализацию. Система координат связывается с осью вращения и экваториальной плоскостью небесного тела. Проникновение человека в космос повлекло создание многих карт Луны, в том числе очень детальных. Посылка автоматических станций к другим планетам проложила пути к их исследованию и первоначальному картографированию с использованием радиолокационных съемок. Звездными картами называют изображения на плоскость звездного неба как видимого небесного свода. Сетки картографических проекций служат для определения астрономических координат светил (склонения и прямого восхождения) в экваториальной системе. Масштаб карт указывается в градусной мере (например, масштаб по склонению 1°=1,5 мм). Звезды изображаются картографическими знаками в зависимости от блеска звезды. Впрочем, изготавливают также фотографические «звездные карты» - монтажи фотоснимков участков неба на картографическую сетку, лишенные названий и обозначений звезд и созвездий, но они относятся к другому виду изображений - фотокартам (§ 7.8). Звездные карты давно применяются для ознакомления со звездным небом, опознавания звезд и отыскания различных небесных тел по их координатам, но теперь получили новый «выход» в качестве средств ориентирования при решении задач космической геодезии, фотограмметрии и космической навигации. Рельефные карты передают неровности земной поверхности-в трехмерной, объемной форме. Они готовятся по обычным, например топографическим, картам, сохраняют их проекции, знаковые системы и содержание, но обычно строятся с преувеличением вертикального масштаба по сравнению с горизонтальным (см. § 4.9). Глобусы (от латинского globus - шар) - объемные шарообразные модели Земли с картографическим изображением ее поверхности. Подобно географическим картам, они используют картографические знаки и генерализацию, но воспроизводят земную поверхность в ее ортогональной проекции на шар, благодаря чему сохраняются постоянство масштаба, соотношение площадей, геометрическое подобие и взаимное размещение любых контуров, в частности континентов. Поэтому они удобны для определения кратчайших расстояний между точками на земной поверхности, зрительного сопоставления площадей и исследования глобальных закономерностей и взаимосвязей в литосфере, Мировом океане, атмосфере и животном мире. Аналогично картам глобусы могут быть общегеографическими и тематическими, например показывать неотектонические структуры планеты (рис. 1.2), ландшафты континентов, политический раздел мира и т. п. Обычно их масштабы очень мелки - 1:30 000 000 - 1:80 000 000, но в отдельных случаях (например, у музейных глобусов) они возрастают до 1:10 000 000 и крупнее. Такие глобусы очень громоздки. Иногда полняются рельефные глобусы воспроизводящие рельеф земной поверхности, но в масштабе значительно более крупном, чем масштаб глобуса (Высота Джомолунгмы, величайшей вершины Гималаев, имела бы на глобусе масштаба 1.18 000 000 (см. рис. 1.2) высоту около 0,5 мм; поэтому вертикальный масштаб глобуса увеличен до 1:1 000 000. ). Наряду с земными изготавливаются глобусы Луны и планет я также небесные глобусы, изображающие небесную сферу с наиболее яркими звездами на сетке экваториальных координат.  Рис. 1.2. Глобус новейших тектонических структур-горизонтальный масштаб в натуре 1:18000000, вертикальный 1:1 000 000; воспроизведен с большим уменьшением (Музей землеведения МГУ) Блок-диаграммы - изображения земной поверхности в картографических знаках при наклонном луче зрения, часто сопряженные с вертикальными разрезами (профилями) земной поверхности, будут рассматрены в § 4.10. Таким образом, рельефные карты - трехмерны, в глобусах нет перехода от математической поверхности Земли к плоскости блок-диаграммы воспроизводят наклонную перспективу небольших участков реальной земной поверхности (без отнесения ее к Математической поверхности Земли). Они производим от географических карт которые служат источниками для их составления. Иногда к картографическим изображениям относят также анаморфозы (От греческого «анаморфозис» - искажение форм.) - пространственно искаженные трансформации карт, получаемые при их переработке с переходом от масштаба физических длин к какому-либо другому «масштабу» - времени, цен, людности и т. д. (§ 11.3). В анаморфозах используется язык карт и генерализация, но они лишены основного свойства карт - передачи пространственных отношений. § 1.4 Определение картографии Государственный стандарт картографических терминов называет картографией область науки, техники и производства, охватывающую изучение, создание и использование картографических произведений. Это определение согласуется с традиционным в СССР пониманием картографии как науки о географических картах, методах их создания и использования. При этом географические карты рассматриваются в качестве способа отображения действительности и средства изучения реальных явлений. Разумеется, имелись и существуют различные представления о сущности и задачах картографической науки. В их изменениях и вариантах находят отражение общий ход научно-технического прогресса, внутреннее совершенствование картографии и вновь возникающие перед ней проблемы. Этот вопрос будет рассмотрен позднее, в историческом очерке при обзоре становления и развития научной картографии (§ 15.3, 15.7). Но уже здесь важно отметить характерную черту современной картографии, состоящую в энергичном расширении познавательных функций карт как средства исследования объективного мира и приобретения новых знаний. Познавательная сила географических карт проистекает из их создания и использования как пространственно-временных моделей реальных явлений. Отсюда закономерно прийти к более глубокому пониманию картографии. Это наука об отображении и исследовании явлений природы и общества - их размещения, свойств, взаимосвязей и изменений во времени посредством карт и других картографических изображений. Такое понимание картографии усиливает ее взаимодействие с естественными и общественными науками, использующими картографирование и карты в качестве одного из эффективных методов научных исследований. В то же время традиционное определение картографии, приведенное в начале параграфа, при упоре на технологические задачи создания и использования карт отражает связи картографии с техническими науками, что приобретает новый смысл при автоматизации картографического производства. Развитие картографии как частнонаучного метода познания действительности образовало резкий контраст с распространившимся в 70-х годах за рубежом и отчасти в СССР понимании картографии в виде раздела (части) информатики, дисциплины, изучающей общие вопросы коммуникации, т. е. получения, преобразования и передачи информации безотносительно к ее содержанию и ценности (см. § 15.9). В этом случае карты рассматриваются только как технический канал для передачи пространственной информации, закодированной в условных знаках. Такое толкование лишает картографию познавательных функций и перспектив развития как самостоятельной науки. Оно подверглось критике первоначально в СССР. Теперь процессы создания и использования карт более не мыслятся без содержательного анализа обрабатываемой информации. § 1.5 Структура картографии и составляющие ее дисциплины. Отраслевое подразделение картографии В каждой науке возможно различать: теоретические основы - идеи (которые определяют цели и формы познания действительности), концепции (системы взглядов и доказательств), теории (обобщения научных знаний, отражающие закономерности изучаемых наукой явлений) и т. д.; методы и технические приемы исследования; конкретные знания, полученные данной наукой. Теоретические основы картографии включают понятие о предмете и методе картографии и, главное, учение о картографическом отображении действительности (или учение о карте). Последнему принадлежат теория картографических проекций, теория генерализации, теория знаковых систем и способов изображения, а также теория системного картографирования; в нем рассматриваются также виды, типы и классификация карт, равно как их анализ. Методы и технические приемы исследования образуют в картографии два крупных и важных раздела: технологию проектирования и изготовления карт и методы использования карт в науке и на практике. Эти взаимосвязанные разделы имеют свои теоретические основания, и потому правильнее рассматривать1 их так: первый - как теорию и технологию проектирования и изготовления (составления) карт, второй - как теорию и методы использования карт. Основным средоточием и хранилищем обширнейших конкретных знаний о мире, получаемых картографией, служат сами картографические изображения. По оценочным подсчетам, количество новых, ежегодно выпускаемых в свет карт достигает 400-500 тыс. названий. Отсюда большое практическое значение знаний о конкретных картах - методике их сбора, систематизации, оценки, хранения и распространения, что составляет предмет картографической информатики. Для нее важна теоретическая разработка вопросов классификации картографических произведений и анализа карт. Вместе с тем на теоретической основе информатики теперь строятся картографическая библиография и картографическое источниковедение. Для последнего существенна история картографии. Последняя, т. е. история картографической науки и картографического производства, образует особый раздел картографии. В исследовании развития методологических основ картографии, ее идей, концепций и теорий этому разделу свойствен теоретический аспект. Изучение же истории картографического производства, важное для понимания его современного состояния и перспектив развития, а также для правильного подхода к оценке картографических источников, имеет четкую практическую ориентировку. Названные разделы картографии возникли в разное время и находятся в своем развитии на разных стадиях зрелости, что получает отражение в системе картографических научных дисциплин и учебных предметов. Давно закрепилась как особая дисциплина теория картографических проекций (в виде математической картографии). Имеет длительную историю картометрия - первоначально учение об измерении и исчислении по картам координат, расстояний, длин, высот, площадей и других топографических характеристик; теперь она включает в круг своих интересов количественные определения по картам вообще. Очевидно, картометрия составляет лишь один из методов использования карт, но часто пользуется «самостоятельностью» благодаря давности и обилию исследований. Центральное место в профессиональной подготовке картографов занимает проектирование и составление карт. Эта дисциплина рассматривает теоретические основы, методы и технологию лабораторного изготовления географических карт. Большое внимание в ней уделяется автоматизации картографического производства. Отдельную дисциплину образует оформление карт, изучающее теорию изобразительных средств картографии и практическое их применение. Задачи этого курса - проектирование систем картографических знаков, картографический дизайн (обеспечивающий эстетическую выразительность карт, удобство их использования и экономичность графических решений), а также разработка способов графического изготовления оригиналов карт. Оформление карт широко использует данные цветоведения, инженерной психологии и семиотики (науки о знаковых системах). Как вводная профилирующая дисциплина сформировалось картоведение. Включая учение о карте, вопросы картографической информатики, введение в методику использования карт, а также историю картографии, оно образует первоначальную теоретическую основу для постановки и методического объединения последующих курсов. Однако существует и другое понимание картоведения, ограничивающее его содержание картографическим источниковедением, иногда с добавлением обзора картографической деятельности. Когда истории картографии уделяется большое внимание, она может выступать в качестве отдельного курса. Позже других вошла в учебный план отдельная дисциплина «Картографический метод исследований», далее пре-образованная в более широкий курс «Использование карт и картографический метод исследования»; эта проблема рассматривается также в тематических (отраслевых) разделах картографии как их существенная часть. В специальной подготовке картографов к производственной деятельности важны еще две дисциплины: издание карт, которое занимается изучением и разработкой методов воспроизведения и размножения карт как завершающим этапом картографического производства, обеспечивающим широкое внедрение карт в жизнь, и экономика и организация картографического производства, рассматривающая планово-экономические и управленческие задачи картографической промышленности с точки зрения интенсификации производства и совершенствования методов хозяйствования. Первая из них, базирующаяся в основном на физико-химических и технических науках, принадлежит полиграфии (отрасли техники, производящей разнообразную печатную продукцию), а вторая относится к отраслевым экономическим дисциплинам. Подразделение картографии на дисциплины может видоизменяться по мере развития науки и быть различным в учебных планах разных картографических школ. Важно другое, чтобы в целом комплекс дисциплин охватывал проблемы, входящие в состав современной картографии. Заметим также, что развитие теоретических исследований по картографии дает повод выделять теоретические вопросы науки в особый раздел картографии и предлагать для него, в отличие от практической или прикладной картографии, новые названия: «метакартография», «картология», «теоретическая картография». Эти предложения и термины не используются в нашем курсе. При органическом взаимодействии теории и практики в картографии их обособление, а тем более противопоставление, неприемлемо в учебном процессе, а новые термины для обозначения теории науки нарочиты и потому излишни. Наряду с рассмотренным выше структурным членением картографии существует ее отраслевое (тематическое) подразделение сообразно составу картографируемых явлений. Прежде всего естественно обособление земной картографии и картографии космической, обращенной к исследованию планет и космического пространства. При внутреннем подразделении земной картографии (отражающем классификацию карт по тематике, см. § 7.3) вначале различают топографическую картографию, занятую картографированием лика земной поверхности, и тематическую, включающую в сферу своих интересов все виды природных и социально-экономических карт. В тематической картографии выделяется большая группа отраслевых картографии, посвященных изучению конкретных природных и социально-экономических явлений. К числу наиболее развитых относятся отраслевые картографии: геологическая, геоморфологическая, климатическая, почвенная, геоботаническая, зоогеографическая, ландшафтная, экономическая, населения, медико-географическая и др. Они разрабатываются на стыках и во взаимодействии картографии с другими смежными науками и принадлежат картографии по методу исследования, другим наукам - геологии, почвоведению и т. д. - по своему содержанию. § 1.6 Связи картографии с другими науками Главная цель картографии - правильное отображение и исследование действительности посредством картографических изображений как особых пространственных моделей реальных явлений - предопределяет важность и необходимость ее обоснования на принципах диалектического материализма, наиболее полно раскрывающего общие законы природы, общества и мышления, в первую очередь на ленинской теории отражения. Вне марксистско-ленинской философии невозможны правильное истолкование сущности основных понятий картографии (например, о картографических знаках и генерализации), научный анализ ее теоретических положений и эмпирического материала, целеустремленное развитие картографического метода исследований и т. п. Тесные связи, издавна соединяющие картографию со многими науками, возникают по новым направлениям и усиливаются в процессе всеобщего научно-технического прогресса. Ему свойственно решение сложных проблем совместными усилиями многих наук, что способствует их взаимному проникновению и обогащению. В картографии этот факт хорошо проявляется на ее границах и перекрытиях с другими науками и в формировании многих новых отраслей тематического картографирования. Исторически картография близка к географии (см. § 12.4) и геодезии (см. § 14.11). Рассмотрим сначала ее взаимосвязи с циклом геодезических наук. Геодезия, изучающая фигуру, размеры и гравитационное поле Земли, а также методы измерения на ее поверхности, доставляет картографии точные данные о геометрических параметрах Земли и координаты геодезических сетей. Эти данные образуют геодезическую основу карт. Фотограмметрия разрабатывает методы определения положения и размеров объектов земной поверхности по наземным и преимущественно по аэро- и космофотоснимкам, а также преобразование фотоснимков в ортогональное (плановое) фотоизображение. На стыке этих отраслей знания с картографией располагается топография, создающая первичные крупномасштабные топографические карты, которые так или иначе образуют основу всех географических карт. От геодезии и фотограмметрии топография заимствует геодезическую опору, методы измерений и пространственной фиксации, от картографии - проекции, систему отображения (картографические знаки) и принципы генерализации. Но все производные топографические карты готовятся лабораторными методами, используемыми в картографии, что дает теперь основание выделять особо топографическую картографию. Топография, картография и вообще науки о Земле широко используют дешифрирование и интерпретацию (истолкование) аэро- и космофотоснимков как весьма эффективное средство получения разносторонней информации о земной поверхности по ее фотографиям. Освоение человеком космоса повлекло разностороннее развитие дистанционных, в том числе фотографируемых, методов исследования Земли и планет, получивших обобщающее название дистанционного зондирования. Его комплексирование с картографическими методами привело к разработке космической картографии как самостоятельного предмета или раздела курса проектирования и составления карт, обращенного к созданию, совершенствованию и обновлению земных карт и карт планет по информации, получаемой из космоса (хотя терминологически было бы правильнее считать задачами космической картографии только создание внеземных карт). Особенно сильны и плодотворны связи картографии с географией и науками о Земле. Картографирование немыслимо в отвлечении от существа и особенностей изображаемых явлений. География вооружает картографа необходимыми знаниями о природных и производственных территориальных комплексах, науки о Земле - о компонентах природных комплексов. В свою очередь эти науки используют картографию как особый метод исследования природной среды, размещения населения и общественного производства, их пространственных взаимосвязей и динамики. Например, геоморфология широко применяет картографический метод для изучения рельефа и в то же время дает картографу понимание рельефа, обеспечивающее его правильное отображение. Именно наличие органических связей привело к образованию в пограничных областях между названными науками и картографией соответствующих отраслей тематического картографирования (см. § 1.5). В этом аспекте закономерно говорить о географической картографии - системном картографировании природных и социально-экономических территориальных комплексов и их компонентов как элементов этих комплексов. Очень продуктивно расширение связей картографии с математикой, обязанное научно-техническому прогрессу и внедрению ЭВМ. Картография всегда опиралась на математику. Математическую картографию можно вообще рассматривать как математическую дисциплину. Но до недавнего времени применение математики в картографии ограничивалось преимущественно математическим анализом и аналитической геометрией. Теперь с успехом привлекаются и многие другие разделы математики, особенно математическая статистика и вычислительная математика, во-первых, для обработки информации при создании новых карт, во-вторых, при научном и практическом использовании карт, что способствует повышению производительности труда и сильно облегчает решение многих проблем картографии, в частности по разработке новых типов карт и совершенствованию картографического метода исследования. Все это делает необходимым для картографов освоение электронно-вычислительной техники и углубление математических знаний. Весьма эффективно привлечение в картографию современных достижений физики для конструирования картографической аппаратуры и применения в проектировании и оформлении карт. Примерами могут быть возрастающее использование лазерной техники, поиски по применению голографии для получения объемных картографических изображений и многое другое. Картография стремится использовать в своих интересах также разработки вновь сформировавшихся отраслей знаний, в частности информатики, при организации информационно-картографических служб (см. § 9.1). Таковы основные связи картографии с другими науками. Разумеется, отдельные картографические дисциплины широко используют в своих целях исследования и материалы иных отраслей знания (например, инженерной психологии и технической эстетики при разработке вопросов оформления карт), но анализ этих связей удобнее выполнить при изложении соответствующих разделов картографии. § 1.7 Об отношении картографии к искусству Какие нити связывают картографию с искусством? В современной литературе на этот вопрос можно найти разноречивые ответы. Например, в противоположность § 1.4, где картография рассматривается как наука, по определению Британского картографического общества «картография - это искусство, наука и технология изготовления карт и их изучение как научных документов и произведений искусства». За рубежом мнения, по которым картографию образует совокупность научной, технической и художественной деятельности, не являются единичными. Основания для них можно найти в истории картографии. Великие художники эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, Дюрер и другие были причастны к картографии. Многие карты XV-XVIII вв. по своему художественному выполнению, в частности по декоративным сюжетам на полях, принадлежат к произведениям искусства. И все же на вопрос о принадлежности современной картографии к искусству надо дать определенно отрицательный ответ. Использование в картографии графических средств само по себе не дает оснований для отнесения картографии к искусству или, напротив, к науке. Подобно науке искусство использует в своих целях и слово, и графику. Различие же науки и искусства заключается в том, что наука отражает действительность посредством научных категорий и понятий, а искусство - в художественных образах. Но графические средства современных карт (их знаковые системы) принадлежат к научным понятиям. Поэтому карты неправомерно относить к произведениям искусства. Редкие исключения, вроде относящихся к прикладному искусству художественных демонстрационных карт (например, Карта СССР из уральских самоцветов в Георгиевском зале Государственного Эрмитажа), лишь подтверждают правило. Вместе с тем картограф не может быть безразличен к мастерству графики. Он должен ясно представлять себе возможности изобразительных средств, владеть ими, чтобы уметь выполнить каждую карту в той форме, которая соответствует назначению карты и наилучшим образом раскрывает ее содержание. Мало того, карта должна быть красива, тогда она привлекает к себе внимание и лучше усваивается читателем. В этом смысле можно говорить об искусной работе картографа. Поэтому для него желательна эстетическая подготовка. Многие картографы известны как большие мастера графики. § 1.8 Элементы географической карты Для создания и полноценного использования географических карт необходимо знать их свойства и особенности. Поэтому изучение и разработка карт требуют аналитического подхода, расчленения карт на составляющие их элементы, умения понимать смысл, значение и функции каждого элемента, видеть их связи между собой. В карте различают ее содержание, передаваемое картографическими знаками (картографическое изображение в его непосредственном понимании), математическую основу, легенду, вспомогательное оснащение и дополнительные данные (рис. 1.3). Содержание - главная часть любой географической карты - заключает в себе некоторую совокупность сведений (информацию) о показанных на карте природных и социально-экономических объектах (явлениях), их размещении, свойствах, иногда также динамике. Оно может быть расчленено на отдельные географические элементы по однородным группам объектов, показываемых на карте. Например, элементами содержания топографических карт являются: опорные геодезические пункты, воды, рельеф земной поверхности, растительный покров, грунты, населенные пункты, пути сообщения и средства связи» некоторые объекты промышленности, сельского хозяйства, культуры, политического и административного деления. Комплекс элементов содержания неодинаков на разных картах. Так, главными элементами содержания тематических карт могут быть полезные ископаемые, почвы, животный мир и др. Но один элемент, а именно воды (берега морей и озер, речная сеть), желателен для всякой карты: он важен для привязки других элементов ее содержания. Математическая основа, определяющая математические законы построения карты и геометрические свойства картографического изображения, устанавливает координатную связь между объектами в натуре и их изображением на карте. В математическую основу входят картографическая проекция, координатная сетка (или сетки), масштаб и опорная геодезическая сеть. Картографическая проекция, выражающая функциональную зависимость между координатами точек поверхности земного эллипсоида и его изображения на плоскости, передается на карте через координатную сетку (или сетки) - плоское изображение системы координатных линий, избранную на поверхности эллипсоида.  Рис. 1.3. Схема элементов общегеографической карты Опорная геодезическая сеть обеспечивает переход от физической поверхности Земли к поверхности эллипсоида и правильное положение географических элементов карты относительно координатной сетки. Геодезическая сеть, необходимая в процессе съемок, обычно показывается на топографических картах и таким образом включается в их содержание. В связи с координатной сеткой карты и ее масштабом, определяющим общий размер картографического изображения, рассматриваются также ориентирование и размещение изображения относительно рамок, ограничивающих картографическое пространство (компоновка карты, см. § 2.9), деление карт большого размера на листы, а также система обозначения этих листов и некоторые другие вопросы. Легенда карты - систематический свод использованных на карте знаков с необходимыми к ним пояснениями - служит ключом к чтению и анализу содержания карты. В легенде обязательны: исчерпывающая полнота, т. е. включение всех примененных на карте знаков; логичность в группировке, размещении и соподчинении знаков (например, по отдельным элементам содержания в порядке их значения); безусловная ясность и по возможности краткость текстов, объясняющих смысловое значение знаков. Правильно построенная легенда раскрывает содержание карты - перечень элементов, классификации и показатели, использованные для каждого элемента, а также степень их обобщения. Легенда помещается на полях карты или на свободных пространствах внутри ее рамки. Для многолистных карт легенду иногда печатают на отдельном листе или в виде брошюры. Всякая карта включает также вспомогательное оснащение - формальные сведения о карте (название карты, указания авторов и исполнителей, справочные данные о времени составления карты, об использованных источниках и др., а на изданных картах также выходные данные - название издательства, место и год издания и т. п.) и служебные элементы, облегчающие работу с картой (графики для измерений по картам расстояний, углов, площадей, координат точек, крутизны скатов и т. п.). На полях карты или ее свободных местах внутри рамки нередко помещают дополнительные данные - добавочные карты, профили, диаграммы, блок-диаграммы, таблицы, тексты, фото и т. д., которые дополняют, поясняют и обогащают в том или ином отношении основное картографическое изображение. Более того, встречаются публикации, где такого рода данные приобретают самостоятельное значение. |