Картоведение - Салищев. Картоведение вводный и вместе с тем профилирующий курс для студентов, специализирующихся по картографии. В нем излагаются теоретические основы картографической науки

• Название: Картоведение вводный и вместе с тем профилирующий курс для студентов, специализирующихся по картографии. В нем излагаются теоретические основы картографической науки
• Анкор: Картоведение - Салищев.docx
• Дата: 28.02.2017
• Размер: 41.52 Mb.
• Имя файла: Картоведение - Салищев.docx
• Тип: Документы; #3211
• Категория: Геология
• страница: 12 из 31

§ 6.3 О влиянии картографических знаков на генерализацию

Использование знаков влечет само по себе воспроизведение пространственной информации в абстрагированной понятийной форме (например, в виде знаков общих соответственно для городов, поселков городского типа и сельских поселений), воспринимаемой в мысленных образах объективной реальности. Вместе с тем система знаков, разработанная для конкретной карты, определяет возможность отображения пространства картографируемых объектов, их плановой конфигурации, равно Как возможную подробность передачи знаками непространственных характеристик что влияет на содержание карты в первую очередь на пределы обязательного отбора. Например, если выбранные знаки леса позволяют выделять на карте контуры площадью не менее 4 мм2, то это значит, что на карте масштаба 1 : 100 000 могут быть показаны участки леса от 4 га и более, на карте масштаба 1 : 1 000000 - от 4 км2 и т. д.

Очевидно, границы отбора и общения зависят от минимальной площади контуров, размеров знаков и детализации линии. Они определяются физиологической способностью глаз видеть и различать детали изображения при чтении карты, поскольку другой фактор - техническая, возможность выполнения и воспроизведения знаков - теперь не ставит ограничений.

Из экспериментальных исследований минимальных размеров графических элементов следует, что черная точка на белом фоне видима при угле зрения в 1,(линейный размер на расстоянии наилучшего зрения - 0,09 мм), линия - при угле в 0,7, (т. е. при ширине в 0,06 мм) залитый квадратик опознается при угле в 6,(0,5 мм), прозрачный квадратик (рис. 6.6) - при угле в 7, (0,6 мм), выступы сложной фигуры (силуэта) отчетливы при угле зрения в 4-5' (0,3-0,4 мм).

Рис. 6.6. Минимальные размеры знаков в миллиметрах (20-кратное увеличение)

Рис. 6.7. Минимальные размеры извилин в миллиметрах (15-кратное увеличение)

Две тонкие параллельные линии кажутся сливающимися при промежутке между ними в 2' (0,17 мм); жирные линии различаются при несколько меньшем просвете (1,7' или 0,15 мм); такой же просвет минимален между смежными залитыми фигурами; просвет между линиями, заливаемый краской, увеличивается до 6' (0,5 мм).

Однако для уверенного чтения точки в качестве детали знака ее размер увеличивают до 2' (0,2 мм), в качестве самостоятельного знака (при точечном способе) - до 6-7' (0,5-0,6 мм). Вместе с тем россыпь точек (в знаках песков) воспринимается в их тончайшем рисунке. Линейная величина геометрических и наглядных знаков обычно превышает 1 мм. Например, на топографических картах масштаба 1 : 10 000 наиболее употребительный размер знаков 2-2,5 мм (для упрощения здесь и далее указываются только линейные размеры на расстоянии наилучшего зрения). У отдельной линии толщиной в 0,1 мм ее извилины, близкие к овалу или окружности, читаются при диаметре не менее 0,5 мм; угловатый рисунок распознается, когда его стороны достигают 0,6-0,7 мм; прогиб линии становится отчетливым при основании в 0,6-0,7 мм и глубине в 0,4 мм (рис. 6.7).

На минимальный размер площадей объектов, передаваемых с сохранением свойственных им очертаний (конфигурации), воздействуют многие факторы: вид площадных обозначений для характеристики объекта, его значение, определенность границ объекта на местности, географическое окружение объекта и др. Поясним сказанное примерами. Когда объект (например, отдельные строения) изображается залитым или полым значком, то для него остаются справедливыми величины, указанные выше для минимальных размеров фигур. Но если полый контур (например, озеро) заливается внутри краской, то его площадь для восприятия цвета надо увеличить до 1-2 мм2; минимальный размер требует насыщенной окраски. При передаче фоновых расцветок фигурными сетками минимальный выдел устанавливается в 3-5- 10 мм2 и даже более в зависимости от вида сетки. При размещении внутри контура штриховых обозначений (например, растительности) этот предел поднимается намного выше, в частности до 25 мм2 для садов и различных плантаций на топографических картах.

Относительное значение объектов различных категорий побуждает назначать для более важных категорий меньший предел, чем для второстепенных. Предел повышается для объектов, слабо выраженных на местности или имеющих неясно очерченные границы.

Влияние географического окружения можно проследить на примере показа морских островов: они настолько четко выделяются на голубом фоне вод, что на советских картах масштабов 1:200 000 и 1:500 000 допускается применение знаков от 0,2 до 0,4 мм в поперечнике. Напротив, на участках карты, насыщенных разнообразным содержанием, читаемость мелких контуров сильно ослабевает. На картах с фоновыми расцветками минимальный размер контуров с цветными заливками увеличивается до 2 мм2, а ширина цветных полос - до 1-2 мм. Однако встречаются карты, например в Национальном атласе ГДР, с контурами в 0,5 мм2, что требует весьма совершенной полиграфической техники.

Разумеется, на определение минимальных размеров обозначений и контуров сильно влияет назначение карты и способ пользования ею. Например, для стенных карт (см. рис. 6.2) минимальные размеры определяются исходя из угловых величин и расстояния, на котором должна читаться карта в кабинете или аудитории.

Многотемность содержания и различия в назначении географических карт разнообразят и усложняют генерализацию. Ее изучение применительно к отдельным видам карт относится к задачам тематических разделов картографии, например почвенной картографии в отношении почвенных карт, экономической картографии в отношении карт населения и народного хозяйства и т. п. Однако в картографической генерализации различных явлений, обладающих сходством по характеру размещения, есть ряд общих черт (см. последующие параграфы).

§ 6.4 Генерализация явлений, локализованных по пунктам

Для картографирования явлений, локализованных по пунктам (в «точках»), употребляется способ значков. Одна из сторон генерализации - обобщение плановых очертаний - в этом случае теряет свое значение. Но другие стороны - обобщение количественной и качественной характеристик, отбор и замена индивидуальных объектов собирательными обозначениями - проявляются в полной мере.

Обобщение количественной характеристики выражается первоначально в переходе от непрерывной шкалы величин к шкале ступенчатой, а далее - в сокращении числа интервалов ступенчатой шкалы.

При обобщении шкал важно учитывать и сохранять границы ступеней, имеющие качественный смысл, например определяющие подразделение населенных пунктов по типу поселений на города и сельские поселения. В частности, в Канаде к городам относят все поселения, имеющие более 1000 жителей, в США - более 2500 жителей, в Индии - более 5000 жителей. Следовательно, эти грани следует учитывать в шкале людности на картах названных стран.

Для обобщения качественной характеристики используют разные пути: отказ от передачи некоторых качественных особенностей изображаемых объектов, (например, административного значения населенных пунктов); замену видовых понятий родовыми (например, посредством объединения характеристик предприятий промышленного, сельскохозяйственного и других промышленные отраслей машиностроения общей характеристикой машиностроительных предприятий) ; переход к системам высшего уровня (например, от отдельных промышленных предприятий к промышленным пунктам и далее к промышленным узлам - рис. 6.8).

Отбор локализованных объектов часто подчиняют «цензовому» показателю. Например, на общегеографической карте страны наносят только те населенные пункты, людность которых, скажем, 1000 и более человек, или на карте промышленности оставляют только те предприятия, стоимость годовой валовой продукции которых превышает некоторую сумму (10 млн руб.).

Рис. 6.8. Генерализация карт промышленности посредством перехода от изображения отдельных промышленных предприятий (а - западная часть Варшавы и прилегающий район) к изображению промышленных пунктов (б - Варшава, Прушкув и др.) и далее к промышленным узлам (в - Варшавский, Лодзинский и др.)

Для одной и той же карты иногда устанавливают не один цензовый показатель, а несколько, в зависимости от географических условий, например, особо для отбора населенных пунктов в густо-, средне-, слабо-, редко- и малонаселенных районах.

Другой прием отбора - «нормативный», когда определяют степень отбора объектов («норму представительства»). Она может быть различной в разных географических районах. Например, на общегеографических картах степень отбора населенных пунктов иногда выражают в виде процента исключаемых пунктов. Этот показатель может возрастать по мере перехода от районов с малой густотой населенных пунктов к районам, где плотность их велика. Он зависит также от величины населенных пунктов. В частности, при составлении карты СССР масштаба 1 : 1000 000 различают районы густонаселенные, сред-ненаселенные, слабонаселенные, редконаселенные и малообжитые. Цензы и нормы отбора часто устанавливают в результате статистического анализа лучших образцов аналогичных карт.

Весьма существенный путь отбора - это полное устранение второстепенных в качественном отношении объектов, например на мировой карте полезных ископаемых отказ от изображения месторождений строительных материалов, имеющих местное значение.

На отбор локализованных объектов влияют способ оформления значков, необходимость сопровождать значки подписями названий и, конечно, нагрузка карты прочими объектами, иными по характеру размещения. Поясним сказанное примерами. На общегеографических картах мелкого масштаба населенные пункты изображаются пунсонами - условными знаками правильной геометрической формы, общими для определенных групп населенных пунктов. Эти пунсоны очень экономны по площади и потому позволяли бы на многих картах показ населенных пунктов без отбора, если бы не было необходимости сопровождать их названиями (это требование обычно для справочных карт). Лучшие карты, на которых применены четкие и убористые шрифты, убеждают, что количество названий, подписываемых на площади в 1 дм2, не должно превышать 140 на карте масштаба 1 : 1000 000, 300-400 - на мелкомасштабных картах справочных атласов. Отсюда можно прийти к заключению о степени отбора на картах разных масштабов для районов с различной густотой населенных пунктов. Например, при картографировании в масштабе 1:1000 000 густонаселенных районов, где количество населенных пунктов на 100 км2 местности превышает 15, на 1 дм2 карты будет приходиться свыше 1500 пунктов, из которых, очевидно, возможно сохранить не более 10%.

Использование абсолютных шкал - ступенчатой и непрерывной - может приводить к значкам большого размера (см. рис. 3.10) с площадью в несколько квадратных сантиметров. В местах сгущения объектов образуются скопления перекрывающих друг друга значков (см. рис. 3.11). Если указывать все названия необязательно, то количество значков иногда возрастает до 20-25 на 1 см2 (например, карты Большого советского атласа мира, т. 1, с. 99 и 144). Подобные гроздья значков выявляют места концентрации картографируемых объектов, определяют положение каждого из них, но заслоняют речную и дорожную сеть и таким образом скрадывают особенности географического размещения. Такие участки целесообразно повторять в более крупном масштабе (но в неизменной шкале значков) на дополнительных картах-«врезках».

Генерализация явлений, локализованных по пунктам, может приводить в пределе к характеристике явлений по площади, что связано с заменой одного способа изображения другим (см. § 6.10).

§ 6.5 Генерализация явлений, локализованных на линиях

Явления, локализованные на линиях, обычно передаются способом линейных знаков. Очертания этих знаков указывают пространственное положение картографируемых объектов и очень часто определяют их важные характеристики. Например, по контуру береговой черты можно судить о типе и генезисе морского побережья. Правильное обобщение очертаний линейных объектов имеет первостепенное значение. При обоснованной генерализации фьордовое, шхерное, риасовое и другие типы побережья прекрасно читаются на карте сколь угодно мелкого масштаба.

Рассмотрим геометрическое обобщение линий на примере гидрографической сети. Подробность передачи плановых очертаний реки с сохранением масштабных соразмерностей зависит от возможной детализации линейного рисунка, оцениваемой для линии толщиной 0,1 мм в 0,5 мм (см. § 6.3), чему на местности соответствуют - в масштабе 1 : 10 000 - 5 м, 1 : 100 000 - 50 м, 1 : 1 000 000 - 500 м, 1 : 10 000 000 - 5 000 м.

Рис. 6.9. Обобщение гидрографической сети: а - изображение в масштабе 1:300 000; б - тот же участок в масштабе 1 : 1 500 000; в - увеличение рис. 6.9б до масштаба 1 : 300 000

Это предельная детальность, так как реки изображаются для наглядности постепенно утолщающимися линиями с переходом далее к изображению двумя линиями с общей шириной минимум в 0,5 мм. Уже на топографических картах преувеличение ширины знаков рек может достигать 5 раз (Официальные руководства для топографических карт требуют, например, изображения рек в 2 линии при их ширине в 5, 10, 20 м более соответственно для масштабов 1:50 000, 1:100 000 и 1:200 000.). Отсюда очевидна неизбежность обобщения очертаний гидрографической сети начиная с карт крупного масштаба. Это обобщение проявляется в исключении незначительных островов, малых изгибов, меандр низшего порядка. За счет второстепенных особенностей более выпукло подчеркиваются важнейшие с тем, чтобы отобразить извилистость реки, характер извилистости, наличие островов и т. п. Сравнение рис. 6.9, а и 6.9, б дает представление об этой стороне генерализации.

Преувеличение ширины линейных знаков по сравнению с размерами соответствующих объектов в масштабе карты обычно для обозначений путей сообщений. Знак железных дорог преувеличивает их ширину на картах СССР в масштабе 1:25 000, 1:200 000 и 1:1000 000 соответственно в 3, 20 и 100 раз. Такое преувеличение, во-первых, затрудняет передачу небольших изгибов и характерных особенностей дорог, во-вторых, вызывает необходимость смещения объектов, лежащих возле дороги.

Однако во многих случаях целесообразна намеренная схематизация линейных очертаний, как например, линий электропередач на мелкомасштабной карте электрификации страны, когда важно показать не топографические особенности проложения этих линий, а связи центров выработки и потребления энергии (например, карта электростанций в Атласе Армянской ССР, с. 68).

Обобщение качественной характеристики в применении к линейным знакам наиболее очевидно в упрощении классификации картографируемых объектов. Например, многостороннее подразделение железных дорог на топографических картах по числу путей, ширине колеи и виду тяги становится излишним на мелкомасштабных общегеографических картах, где ограничиваются лишь выделением магистральных (главных) линий, которые отличаются большими пассажирскими и грузовыми перевозками, используются для международных связей и т. п. Вообще говоря, при упрощении классификации для линейных объектов, относящихся к объединяемым ступеням классификации, используется общий условный знак. Другой путь обобщения качественной характеристики, не связанной с упрощением классификации, состоит в распространении на малые линейные элементы обозначения преобладающего смежного элемента. Примером могут быть карты типов берегов (Морской атлас, т. 2, л. 13 и 14), на которых побережья с дробным и пестрым чередованием берегов разного типа при уменьшении масштаба изображаются знаком преобладающего типа. Если в таком чередовании трудно выделить преобладание берегов какого-либо конкретного типа, то сохраняют обозначение берегов того типа, который обязан современным процессам развития картографируемого побережья (например, преобладанию абразии или аккумуляции).

Обобщение количественной характеристики линейных объектов (например, водности рек, напряжений линий электропередач и т. п.) связано главным образом с обобщением используемых шкал, суть которого аналогична описанному выше обобщению шкал для явлений, локализованных по пунктам.

При экономичных обозначениях линейные объекты могут изображаться без отбора даже на картах мелких масштабов. Доказателством служат карты путей сообщения мира и материков (Атлас мира 1967, с. 9, 48, 104 и др.) и карты гидрографической сети в комплексных атласах некоторых стран. Цель этих «паутинных» карт - показать реальные пространственные различия в густоте путей сообщения гидрографической сети и т. п., что имеет определенный, но все же ограниченный интерес. Например, по густоте путей сообщения можно судить об экономическом развитии, по густоте речной сети - о климатических условиях и геологическом строении и др. Когда же линейные объекты показывают в их связях с другими явлениями, отбор необходим, чтобы сохранить существующие в натуре соответствия, например согласовать отбор путей сообщений с отбором населенные пунктов. Дороги, ведущие к населенным пунктам, не показываемым на карте, опускаются в первую очередь; из параллельно проложенных дорог оставляются лучшие. На картах мелкого масштаба, предназначенных для обзора больших территорий, например страны в целом, становится излишним изображение путей местного значения.

Отбор линейных объектов при переходе к меньшему масштабу нередко подчиняют количественному или качественному цензу. Распространенный случай использования количественного ценза отбор речной сети на общегеографических картах, когда сохраняют реки, длина которых в масштабе карты превышает заданную величину, устанавливаемую с учетом назначения карты.



Рис. 6.10. Изображение гидрографической сети: а - отображающее индивидуальные особенности рек; б - выявляющее особенности речных систем

Часто используют следующие цензы: 1 см - для топографических карт; 0,5 см - для мелкомасштабных карт справочных атласов; 2 см - для учебных атласов и т. д. Конечно, возможны отклонения от такого общего ценза. Например, реки меньшей величины сохраняются, если они являются стоком озер облегчают чтение рельефа, обрисовывают водоразделы. Наконец, цензы дифференцируют применительно к особенностям географических ландшафтов. В частности, можно рассчитать цензы особо для каждого из выделенных районов так, чтобы обеспечить повсеместную передачу относительной густоты рек.

Пример использования качественного ценза - снятие с карты линейных объектов, принадлежащих к низшим ступеням классификации, скажем, границ административных районов.

Ранее не раз отмечалась характерная черта генерализации - переход от частных признаков к более общим, от видовых понятий к родовым. В применении к линейным знакам эту черту рассмотрим на примере гидрографической сети (рис. 6.10). Топографическая карта способна отображать индивидуальные особенности отдельных рек: протяженность, очертания, ширину, скорость течения, наличие бродов и переправ, характер берегов и т. д. (рис. 6.10, а). По мере уменьшения масштаба многие из названных частностей теряют свое значение и внимание переключается на выявление особенностей речных систем в целом (рис. 6.10, б). С этой точки зрения существенно: передать на карте соподчиненность рек, выделяя, например, посредством линий разной толщины главные реки, притоки 1-го порядка, 2-го и т. д.; сохранить относительную густоту речной сети и ее различия; отразить особенности строения речной системы (параллельная речная система, древовидная, решетчатая, радиальная и т. д.), обычно тесно связанные с орографией местности; выделить четко истоки главных рек,, особенности дельт и т. п.

§ 6.6 Генерализация явлений сплошного распространения и локализованных на площадях

При картографировании явлений сплошного распространения (таких, как рельеф земной поверхности, растительный покров, температуры воздуха и т. п.) преимущественно используют способы изолиний (см. § 3.4) и способ качественного фона (см. § 3.5). К первому способу прибегают, когда требуется количественная характеристика явления, ко второму - качественная. Существо названных способов во многом определяет особенности генерализации.

Применительно к изолиниям генерализация проявляется в укреплении интервалов между изолиниями (т. е. в обобщении количественной характеристики) и в обобщении очертаний изолиний. Этот процесс удобно рассмотреть сначала в применении к изображению рельефа горизонталями. Как известно, он состоит в увеличении сечения рельефа и в обобщении рисунка горизонталей. Например, на советских топографических картах сечение укрупняется соответственно уменьшению масштаба и зависит от характера рельефа картографируемой территории (см. табл. 4.4). Очевидно, нельзя гарантировать передачу горизонталями форм, высота которых менее принятого сечения. Для мелкомасштабных карт шкалу горизонталей выбирают в результате тщательного изучения рельефа картографируемой территории, в частности посредством построения профилей (см. § 4.4). При этом стремятся, чтобы в каждом высотном поясе величина интервала (сечения) была меньше относительной высоты тех форм рельефа, изображение которых необходимо, а нарастание интервалов происходило относительно медленнее, чем увеличение преобладающих углов наклона (во избежание ложного эффекта плосковершинности расчлененных горных систем).

Обобщение рисунка горизонталей не имеет ничего общего с механическим упрощением отдельных линий. Суть дела заключается в обобщении форм, передаваемых системой горизонталей. Например, при исключении лощины согласованно обобщают (срезают) изгибы всех горизонталей, рисовавших лощину. Вообще говоря, обобщение заключается в удалении сначала деталей форм, а затем и самих форм - малых или второстепенных. Этот процесс можно проследить на рис. 6.11, где по мере уменьшения масштаба сокращается число показываемых долин, что приводит к объединению смежных возвышенностей в одну общую форму, сохраняющую присущие обобщенным возвышенностям черты; его можно видеть также при сравнении рис. 6.1 и 6.2.

Но всякая система изолиний может быть представлена в виде поверхности, генерализацию которой возможно строить на принципах, используемых при обобщении рельефа.



Рис. 6.11. Генерализация рельефа в горизонталях: а - исходное изображение в масштабе 1 : 200 000; б - изображение в масштабе 1 : 500 000; в - изображение в масштабе 1 : 1 000 000

Во-первых, укрупняются интервалы между изолиниями. Например, для региональных карт осадков СССР для зоны с осадками менее 200 мм рекомендуется интервал изогнет в 25 мм, для зоны от 200 до 400 мм - в 50 мм и т. д., а на карте мира используется шкала изогнет со значениями 100, 200, 400, 800 мм и т. д. Если на региональной карте существенно отметить локальную «пятнистость» осадков, обычно связанную с местными особенностями рельефа (подветренными и наветренными склонами возвышенностей по отношению к влагонесущим ветрам), то на карте мира важно зональное распределение осадков и его изменения, (вызываемые крупными орографическими объектами, например Карпатами, Кавказом и Уралом в европейской части СССР. Соответственно ход изолиний отражает на региональных картах местные колебания рельефа, а на карте мира - влияние горных систем. Мелкие детали изогнет в последнем случае оправданы только тогда, когда они отражают основные закономерности распределения осадков.

При использовании способа качественного фона генерализация проявляется прежде всего в обобщении классификации изображаемого явления. В общем случае такое обобщение можно представить как переход от отдельных объектов и их деталей к видовым и, далее, родовым понятиям или к системам более высокого уровня, например, на геоморфологических картах - как переход от деталей форм к изображению форм в целом, далее к группам форм, типам рельефа и т. д. Например, для аккумулятивной равнины в качестве деталей форм можно назвать наветренные и подветренные склоны барханов, в качестве целых форм - отдельные барханы, в качестве групп форм - барханные пески, в качестве типа рельефа - эоловую равнину и т. п.

Дробность классификации устанавливается с учетом назначения карты, степени изученности и сложности картографируемого явления (например, горных пород на геологической карте) и сообразуется масштабом карты, а именно с возможностью графической передачи на карте наименьших по площади участков, выделяемых по этой классификации. Например, опыт детальных многоцветных геологических карт показывает, что минимальные выделы могут быть на этих картах в 2-3 и даже в 1 мм2 для контуров простейшей формы. Отсюда, зная размеры этих выделов в натуре, нетрудно выбрать подходящий масштаб или при заданном масштабе найти оптимальное обобщение классификации. В табл. 6.1 в качестве примера показано соотношение между масштабом карты и степенью возрастного расчленения горных пород, рекомендуемое для геологических карт в региональных атласах СССР.

Таблица 6. Соотношение между масштабом карты и степенью возрастного (стратиграфического) подразделения горных пород

Примечание: Штриховкой отмечены низшие подразделения классификации, сохраняемые на картах соответствующего масштаба.

Приведенная схема действий на практике может изменяться и усложняться в зависимости от назначения карты, специфики изображаемых явлений и др. Прежде всего ценз отбора может быть различным для разных рубрик (членов) классификации в зависимости от их важности, во-вторых, он может изменяться для одной и той же рубрики в различных географических условиях. Поясним это простейшими примерами, относящимися к общегеографическим картам. Цензовые показатели, используемые на этих картах для отбора участков (контуров) растительности и грунтов (т. е. минимальные размеры участков, сохраняемых на карте), неодинаковы для разных растительных угодий и грунтов. Значения некоторых из этих показателей указаны в табл. 6.2. Для лесов они дифференцированы в зависимости от залесенности местности. При исключении мелких участков следят за тем, чтобы не исказить действительного соотношения площадей важнейших угодий, например соотношения залесенных и незалесенных пространств, и передать относительную дробность угодий, свойственную различным ландшафтам.

Таблица 6.2. Минимальные площади лесов и болот, изображаемые на общегеографических картах (в ммsup2/sup)

* Лесистые районы.

** Сильнолесистые районы.

*** Среднелесистые районы.

**** Слаболесистые районы.

При обобщении явлений, изображаемых способом качественного фона, допустимо:

в местах скопления мелких участков (контуров) переходить к обобщенному обозначению следующей ступени классификации (oт видовых к родовым понятиям, например, на геологической карте, показывающей стратиграфические серии, объединять их обозначением яруса);

исключать второстепенные мелкие контуры, распространяя на них обозначение преобладающего контура;

преувеличивать отдельные мелкие, но важные контуры до размеров, позволяющих сохранить их на карте (например, на геологической карте единичные выходы мезозойских отложений среди третичных и четвертичных толщ Западно-Сибирской низменности);

объединять мелкие, однокачественные контуры в более крупные, но с сохранением соотношения площадей и относительной дробности контуров.

Во многих случаях необходимо сохранять узкие полосы за счет некоторого преувеличения их ширины, например у речных пойм, с которыми связаны специфические виды почв, растительности и т. п., важные для отображения на соответствующих тематических картах.

Возможности отображения мелких контуров увеличиваются: при замене малых участков ареальными внемасштабными штриховыми значками, разрабатываемыми наряду с площадными обозначениями для каждой ступени классификации; при введении собирательных обозначений для типичных чередований мелких контуров.

Два последних приема позволяют избегать переполнения карты мелкими контурами, что облегчает ее чтение. Например, на топографических картах внемасштабными штриховыми значками показывают отдельные рощи, малые по площади, но имеющие значение ориентиров. Пример другого рода - замена перемежающихся участков полупустынной растительности и солончаков совместным изображением без указаний контуров. Названные приемы очень широко используются в почвенной картографии, в частности в виде собирательных обозначений комплексов почв, что позволяет поднять минимальные размеры почвенных контуров, показываемых на карте в зависимости от выраженности границ в природе (резкой, ясной, неясной) соответственно до 25, 50 и 400 мм2.

При генерализации явлений, картографируемых по способу качественного фона, уделяют большое внимание также обобщению границ участков, ставя целью сохранить присущий им характер естественных очертаний, например, на топографических картах округлую или продолговатую форму перелесков, правильную ориентировку песчаных массивов, на почвенных картах - рисунок границ, обусловленный особенностями процессов почвообразования, влиянием рельефа, геологического строения, поверхностных вод и т. д. При обобщении границ учитывают также их пространственную определенность или, напротив, размытость при постепенном переходе от одного выдела к другому.

Разумеется, все сказанное выше справедливо в отношении генерализации явлений сплошного распространения как планетарных (например, климатических), так и локализованных на площадях любого охвата (воды Мирового океана или отдельного бассейна, вся суша или изолированная территория и т. п.).

При отображении явлений способом количественного фона генерализация выполняется посредством обобщения шкал количественных показателей и укрупнения выделов (сеток районирования).

§ 6.7 Генерализация явлении рассеянного распространения

Картографирование рассеянных явлений наиболее разнообразно по способам изображения. Только для этих явлений применяется точечный способ и вместе с тем широко используются качественный фон, ареалы, картодиаграммы и картограммы.

Генерализация при точечном способе сводится к увеличению веса точки, вследствие чего могут появиться трудности в отображении особенностей размещения явлений в местах их слабой концентрации (рис. 6.12). Чтобы сохранить возможность передачи характера размещения в районах малой плотности и избежать слияния точек в районах большой плотности, иногда вводят одновременно «точки» (фигурки) двух и даже трех или четырех весов (см. рис. 3.30).

Для генерализации рассеянных явлений, изображенных способом качественного фона, справедливы соображения, высказанные в § 6.6, и должна быть проявлена максимальная осмотрительность в передаче разновидностей с различными плотностями размещения, а также зон перекрытия (см. § 3.5).

Генерализация ареалов проявляется наиболее очевидно в их отборе и обобщении границ.

Рис. 6.12. Генерализация на карте, выполненная точечным - способом. Посевные площади: а - точка, изображающая 500 га; б - 2500 га (без увеличения размера точки); в - 2500 га (с 5-кратным увеличением); г - уменьшение масштаба карты рис. 6.12 в 2 раза (точка 2500 га)

Отбор неизбежен для раздробленных, разобщенных ареалов, например местообитаний какой-либо народности, посевов определенной сельскохозяйственной культуры и т. п. Основной путь отбора - исключение небольших по площади ареалов по заранее установленному цензу - не может использоваться механически. Следует сохранять малые, но почему-либо важные ареалы, скажем, очаги северного земледелия. Для таких ареалов нередко используют строго локализованные внемасштабные штриховые знаки. Иногда также существенна правильная передача соотношения площадей посредством их взаимной компенсации у сохраняемых и исключаемых ареалов.

Очень важен географический подход при обобщении границ, когда учитывают особенности распространения различных массовых явлений, например сопряжение ареалов сельскохозяйственных культур с определенными элементами рельефа, ареалов животных с границами их местообитаний, т. е. с определенными ландшафтами, урочищами и т. д.

Надо различать границы ареалов: строго локализованные (например, совпадающие с естественными рубежами - горными водоразделами, подошвами хребтов, тектоническими разломами и т. п.) и мало определенные, как бы размытые (например, свойственные зональным ареалам некоторых растений на равнинах), и при генерализации сохранять эти различия в рисунке границ (каемчатый рисунок ареала по подножию горного хребта, геометрически правильный по тектоническому разлому, плавный, малодетализированный для размытой границы и т. п.).

Говорить о генерализации в приложении к картодиаграммам или картограммам можно лишь с определенной долей условности. Для этих способов используют в порядке генерализации, во-первых, переход к территориальной сетке более высокого ранга, скажем, от районного деления к областному или от областного к делению по странам (государствам) и, во-вторых, сокращение числа интервалов в ступенчатой шкале диаграммных знаков или в картограммной шкале интенсивности. Иногда это полезно, когда имеют в виду получить общее суммарное представление о распределении или интенсивности явлений в пределах крупных территориальных единиц. Например, в Географическом атласе для учителей (1985) структурная картодиаграмма применена для наглядного показа соотношения земельных ресурсов СССР (с. 150) по союзным республикам и экономическим районам РСФСР.

Однако в этом нет подлинного обобщения, отбора главного, типичного, существенного, а есть простое суммирование, усиление нивелировки, удаление от подлинного размещения явлений, т. е. усиление недостатков, которыми грешат эти способы. Эту мысль поясняют рис. 3.40 и его трансформация на рис. 6.13, полученная при сокращении числа ступеней шкалы с шести до трех; сравнение блок-диаграмма на рис. 3.40 и рис. 6.13,б наглядно иллюстрирует результат нивелировки.Рис. 6.13. Сокращение числа интервалов в картограмме плотности населения Алтайского края, показанной на рис. 3.41б: а - обобщенная картограмма с трехступенной шкалой; б - соответствующая блок-диаграмма

§ 6.8 О генерализации показателей движения и связей

При картографировании перемещений и связей широко используются все виды генерализации, рассмотренные в предыдущих параграфах данной главы. Приведем некоторые дополнительные соображения. Геометрическое обобщение планового рисунка, заключающееся в схематизации линий перемещений или связей, часто целесообразно по существу изображаемых явлений. Например, при картографировании потоков обычно теряет значение топографическая точность в положении лент, поскольку для раскрытия темы важны лишь пункты, где изменяются объем и структура грузов, число пассажиров и т. д. Особенно необходима схематизация в ориентировке систем векторов, когда они показывают генеральные направления движения, например морских течений (рис. 6.14). Для некоторых тем (например, для импорта и экспорта товаров) интересны не конкретные трассы, а только исходные и конечные пункты перемещения или исходные и конечные ареалы; в подобных случаях ленты или векторы располагаются произвольно между соответствующими пунктами, районами или странами.

Отбор потоков часто подчиняют количественным цензам; например могут быть сняты железные дороги, годовой грузооборот которых менее 2 млн т. Разумеется, очень существенно географическое районирование цензов. Например, на карте миграций населения значение отдельных потоков определяется не только количеством мигрантов, но и процентным соотношением мигрантов и коренного населения; поток эмигрантов из малой страны может быть сравнительно невелик, но по своему большому проценту представлять значительный интерес.

Весьма эффективно введение собирательных знаков, например замена множества траекторий циклонов немногими основными путями их перемещений, например, раздельно для морских и континентальных циклонов с указанием их повторяемости или объединение стрел боевых ударов для перехода от тактических действий к характеристике оперативных задач и далее к достижению стратегических целей.

Подобные приемы не только упрощают изображение и облегчают его восприятие, но могут раскрывать основные закономерности процессов и таким образом повышать познавательную ценность карты. § 6.9 Отбор надписей

Надписи органически связаны с содержанием карты, с показанными на ней конкретными объектами. Отбор надписей зависит от тематики, масштаба и назначения карты, а также от географических особенностей территории. Последний фактор воздействует на общее количество реально существующих названий - оно больше в обжитых, экономически развитых районах, изобилующих названиями населенных пунктов, природных объектов и хозяйственных урочищ. В малообжитых районах не только уменьшается число названий, но и видоизменяется их состав - чем слабее освоенность местности, тем выше доля физико-географических наименований.

Рис. 6.14. Обобщение системы векторов, показывающих течения Тихого океана: а - исходная карта; б - обобщенная карта мелкого масштаба, выделяющая генеральные направления течений; в - увеличение генерализованного изображения до масштаба исходной карты

Тематика карты предопределяет основные категории надписей и их относительное значение. Так, на гипсометрических картах основную массу надписей образуют названия элементов рельефа и гидрографии, тогда как названия населенных пунктов, помещаемых на карте для ориентировки, оказываются немногочисленными. Напротив, на политико-административных и картах промышленности населенные пункты приобретают первостепенное значение, причем выбор пунктов (и их названий) обусловлен особенностями этих карт. На политико-административной карте наибольшее значение имеют административные центры, на картах промышленности - пункты размещения производства.

Сюжет карты воздействует и на количество надписей. На общегеогрфических картах число надписей всегда относительно велико, но на многих тематических (например, климатических) надписи оказываются единичными.

По мере уменьшения масштаба карты ее содержание подвергается генерализации: исключаются менее значимые объекты, обобщаются детали и соответственно отбираются надписи. Последнему процессу свойственны две характерные черты. Одна из них проявляется в резком сокращении всякого рода пояснительных надписей, относящихся к генерализуемым деталям. Другая состоит в устранении названий, принадлежащих к нижним ступеням топонимической «иерархии», например названий населенных пунктов низших рангов (по административному значению, людности и т. п.), и во введении новых надписей - названий тех объектов высшего ранга, которые выявляются в целом лишь на картах мелкого масштаба. Например, название Среднерусская возвышенность, отсутствующее на топографических картах, обязательно на общегеографической карте европейской части СССР.

Непосредственное влияние назначения карты на отбор надписей прекрасно видно при сопоставлении разномасштабных общегеографических карт: справочной и учебной стенной (см. рис. 6.1 и 6.2), различие в назначении которых отражается как в отборе, так и в оформлении надписей.

6.10 Влияние генерализации на выбор способов изображения

В предыдущих параграфах генерализация рассматривалась применительно к явлениям, различным по характеру размещения, т. е. точечным, линейным и др. Между тем представления о характере размещения конкретных явлений могут изменяться по мере генерализации в связи с уменьшением масштаба картографирования и с переходом к системам более высокого ранга.

Пространственные ограничения при последовательном уменьшении масштабов нередко приводят к исчерпанию возможностей принятых способов изображения и вызывают в генерализации качественные скачки, связанные с переходом к другим характеристикам и способам изображения. Например, на топографических планах населенные пункты изображаются посредством точно локализованных знаков отдельных строений (рис. 6.4, а); с уменьшением масштаба сначала приходится переходить к показу пунктов в виде кварталов (рис. 6.4,б), далее ограничиваться внешними контурами пунктов (рис. 6.4, в), а затем использовать для них внемасштабные значки-пунсоны (рис. 6.4, г), отмечающие какие-либо особенности населенных пунктов. Наконец, можно подойти к картографированию населенных пунктов на большой территории как к передаче массовых явлений, например характеризуя их густоту на местности. Своеобразие этих переходов определяется спецификой явления и назначением карт. Например, добыча угля по отдельным шахтам, изображаехмая локализованными значками в непрерывной или ступенчатой шкале (рис. 6.15, а), может быть показана в порядке генерализации суммарными значками добычи по отдельным ареалам бассейна (рис. 6.15, б и в), далее суммарным значком для бассейна в целом (рис. 6.15, г и д), а при дальнейшем уменьшении масштаба только значком, символизирующим бассейн и количество добываемого в нем угля (рис 6.15, е и ж). Следующая ступень генерализации возможна в виде перехода к характеристике добычи угля по странам посредством картодиаграммы. В нашем примере последовательная смена приемов изображения такова: значки шахт, пропорциональные добыче угля (в непрерывной шкале); ареалы с диаграммными значками добычи (в непрерывной шкале); обобщенный ареал бассейна с суммарным диаграммным значком добычи (в той же шкале); значок бассейна, пропорциональный добыче угля (в той же шкале); картодиаграмма добычи угля по странам. Вместе с тем этот пример иллюстрирует последовательность системного усложнения объектов картографирования в результате перехода от отдельных шахт к их объединениям, угольным бассейнам, странам и т. д.Рис. 6.15. Изменение способов изображения при последовательной генерализации: а - добыча угля по отдельным шахтам (значки в непрерывной шкале, масштаб 1:2000000); б - добыча угля по отдельным ареалам бассейна (суммарные значки в той же шкале, масштаб 1:2000 000); в - то же в масштабе 1 : 4 000 000; г - добыча угля в бассейне (суммарный значок, контур бассейна обобщен, масштаб 1:2000 000); д - то же в масштабе 1 : 8 000 000; е - общая добыча угля в бассейне (суммарный значок без ареала бассейна, масштаб 1:2000000); ж - то же в масштабе 1 : 10 000 000

Разумеется, переход при генерализации от одних способов изображения к другим не снимает заботы о возможно полном отображении своеобразия размещения явлений; например, при замене на геологической карте знаков конкретных даек ареалом их распространения желательно сохранить знаки некоторых даек для указания их общей ориентировки.

§ 6.11 Объективность и математическое обоснование генерализации

Немецкий ученый Макс Эккерт, впервые описавший генерализацию (1921), правильно отметил суть генерализации - отбор и обобщение, ее главный фактор - назначение конкретных карт и основное условие успешного выполнения генерализации - понимание сущности генерализуемых явлений для отображения их характерных особенностей. Однако он ошибочно считал генерализацию субъективным процессом, в котором нет закономерностей и который зависит только от умения картографа. За рубежом подобные взгляды сохранялись вплоть до 60-х годов, хотя уже в конце 30-х годов советские ученые рассматривали генерализацию как объективный контролируемый процесс, обеспечивающий при создании новой карты правильное отображение ею действительности (разумеется, при доброкачественных источниках и работе). Доказательство - изготовление карт, например топографических, отвечающих по своему содержанию и точности назначенным для них стандартам качества. Разумеется, существуют и другие карты, в частности гипотетические (§ 7.5), отражающие субъективное представление о действительности их авторов.

Взгляд на генерализацию как на объективный процесс повлек исследования, направленные на ее математическое обоснование. Простейшее предложение предусматривало отбор содержания, основанный на «принципе корня»:

(6.1)

где па - число объектов на источнике а, пb- число объектов на производной карте b, а та и тb - соответственно численные масштабы тех же карт. Этот эмпирически установленный принцип применим к однотипным (например, топографическим) картам с одинаковыми (или немного уменьшающимися) знаками. При неодинаковом же значении различных категорий объектов и изменении размеров условных знаков при переходе от источников к производной карте формула усложнялась и теряла сложность. Но, главное, этот подход не учитывал географических различий, в частности изменения плотности генерализуемых явлений. Поэтому он пригоден лишь для самой общей прикидки меры отбора при разработке программы карты и для некоторого контроля степени генерализации, выполняемой на одной карте разными лицами.

Шагом вперед в разработке норм отбора явились формулы в виде экспоненциальных функций, учитывающие значение и плотность (особенности размещения) генерализуемых явлений. Но и они указывали лишь меру отбора, оставляя выбор сохраняемых (или устраняемых) объектов на усмотрение картографа (в соответствии с оценкой им значения конкретных объектов). Для объективизации этого процесса возможно прибегнуть к разным приемам, в частности к группировке объектов по разрядам «старшинства» по каждому из используемых для характеристики этих объектов признаков (например, для населенных пунктов - их типа, административного значения, людности, транспортного обеспечения и т. д.) и в последовательном нанесении объектов по разрядам старшинства вплоть до исчерпания нормы. Но подобные приемы, требующие затраты большого времени, нереальны при ручных способах составления карт. Положение изменилось в результате внедрения в картографическое производство ЭВМ и других автоматических устройств. Предпосылкой к автоматическому составлению карт служит перевод содержания источников в цифровую форму, удобную для прямого ввода в ЭВМ, с регистрацией на магнитных лентах, дисках или других носителях информации. Для этого используются цифрователи - специальные устройства, регистрирующие код, определяющий вид и некоторые характеристики объекта, и его координаты: центральную точку - для внемасштабного знака, осевую линию - для линейного знака, граничный контур - для площадных объектов. При этом осевые линии контуры определяются семейством точек с весьма малыми интервалами, например через 0,05 мм. Обработка числовой информации на ЭВМ образует основное средство генерализации при автоматическом построении карт. Но для этого необходима формализация, т. е. математическое описание процессов генерализации.

Обработка на ЭВМ оцифрованной информации для ее генерализации позволяет:

производить отбор объектов, исключая полностью виды объектов, не входящие в содержание карты (например, опорные пункты, грунтовые дороги, пески и т. п.), и устраняя другие объекты сообразно принятым цензовым и нормативным показателям (например, населенные пункты менее 1 тыс. жителей и не более 150 пунктов на 1 дм2 карты, водотоки менее 1 см в масштабе карты, леса менее 4 мм2 и т. п.);

обобщать плановые очертания линейных объектов и контуров площадных выделов, сохраняя \/п долю точек, фиксирующих эти линии, исключая извилины и изломы, меньшие установленного размера, применяя математические способы сглаживания линий и другие приемы;

обобщать количественные и качественные характеристики, сокращая в шкалах число ступеней и укрупняя их интервалы, заменяя дробные классификации обобщенными, исключая низшие ступени классификации, и т. п.

Для воспроизведения в графической форме генерализованные цифровые данные выводят на видеоэкран или автоматическую чертежную машину (графопостроитель).

Надо подчеркнуть, что математическая формализация процессов генерализации не ослабляет, а, наоборот, повышает значение их географического осмысления и обоснования. Даже для простейших карт, например размещения населенных пунктов, необходимо дифференцировать нормы автоматического отбора применительно к географическому районированию территории. В общем случае при определении норм принимается в расчет ряд показателей и учитываются связи генерализуемого явления с другими элементами содержания карты, например для населенных пунктов их положение относительно сети железных и автомобильных дорог.

Формализация связана с серьезными трудностями, возникающими: при исчерпании графических возможностей уменьшения, иногда приходится на карте прибегать к утрированию и взаимному смещению объектов; при переходе к новым способам изображения для передачи усложняющих понятий; при генерализации содержания комплексных карт, когда невозможно (или сложно) выразить в математической форме взаимосвязи между различными элементами содержания, например между гидрографией и рельефом, рельефом и растительностью и т. д. Между тем картограф при взгляде на карту способен воспринимать и мысленно учитывать разнообразные и многочисленные связи, для которых трудно или даже невозможно найти математические зависимости ради обоснования автоматических процессов генерализации. В таких случаях прибегают к системе "человек и машина", позволяющей картографу в процессе автомптического составления карты выполнять от руки ту генерализацию и учитывать те связи, которые не удалось формализовать при разработке проекта карты. Эта проблема подробно рассматривается в курсе "Проектирование и составление карт".