«КАРТОГРАФИЯ И ГИС УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ для слушателей образовательной программы профессиональной переподготовки специалиста в области землеустройства и кадастров. МОСКВА, 2008 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Общие вопросы картографии. ...»

В.П.РАКЛОВ

КАРТОГРАФИЯ И ГИС

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

для слушателей

образовательной программы профессиональной переподготовки

специалиста в области землеустройства и кадастров.

МОСКВА, 2008

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Общие вопросы картографии………………… 1.1. Картография – предмет и определение……………..

1.2. Структура картографии……………………………… 1.3. Определение карты…………………………………….

1.4. Элементы географической и тематической карты….

Глава 2. Математическая картография……………....…… 2.1. Искажения на картах. Искажения длин, площадей и углов……………………………………………………… 2.2. Классификация картографических проекций……..

2.3. Проекция Гаусса-Крюгера…………………………….

2.4. Выбор картографических проекций………………….

Глава 3.Основные этапы создания карт…………………….

3.1 Редакционно-подготовительные работы…………..

3.2 Составление и оформление карты…………………… 3.3 Подготовка карт к изданию…………………………… 3.4 Издание карт……………………………………………..

3. 5 Картографическая генерализация. Факторы генерализации. Виды и приемы генерализаци…………… 3.6 Картографические знаки и способы изображения тематического содержания………………………….

3. 7 Картографические шкалы………………………….

Глава 4. Картографические методы использования карт.

4.1 Классификация методов анализа карт……………… 4.2 Графические приемы…………………………………..

4.2 Описания по картам…………………………………… Графоаналитические приемы………………………… 4. Математическое моделирование……………………..

4. Глава 5. Географические информационные системы (ГИС) в картографии……………………………….

5.1 Принципы представления графической информации в компьютере…………………………………… Составные части ГИС…………………………… 5. Подсистемы ввода информации…………………….

5. Подсистема вывода изображений…………………… 5. 5.5 Подсистема хранения информации. Понятия о базах данных. Графическая и атрибутивная базы данных.

Подсистема обработки, поиска и анализа данных.

5. Послойная организация данных…………………… Глава 6. Технологические вопросы создания тематических карт в среде ГИС МарInfo………………… Отличительные особенности ГИС МарInfo…..

6. Подготовка к созданию карты…………………… 6. Управление слоями………………………………… 6. Создание базы данных………………..…………… 6. Глава 7. Создание тематических карт…………………..

Создание тематических слоев в ГИС МарInfo…… 7. Разработка числовых шкал легенды карты……… 7. Компоновка карты и формирование макета 7. печати…………………………………………………………… Глава 8. Технологические схемы создания цифровых кадастровых карт.

Технологическая схема создания цифровой 8. кадастровой карты в комплексе работ по инвентаризации земель.

ГИС-технология создания кадастровых карт в среде 8. автоматизированной системы кадастрового картографирования.

Земля- часть природы, используемая в различных сферах человеческой деятельности.

Она представляет собой трехмерный объект, состоящий из компонентов природного комплекса (почв, вод и растительности) и тесно связанный с другими его компонентами. Полезные свойства земли используются в экологической, политической, социальной, экономической и финансовой сферах деятельности. Все эти функции зависят от ее природной составляющей и одинаково необходимы обществу.

Земля - постоянное уникальное богатство и ее нельзя использовать однобоко ради временного выигрыша. Поэтому использование земли должно быть комплексным, сбалансированным и природосберегающим. Для того чтобы организовать такое использование земельных ресурсов, необходима система управления, которая по своей структуре, научному, правовому, информационному и технологическому обеспечению соответствовала бы национальной значимости, сложности, функциональному разнообразию объекта, формам земельного устройства и земельных отношений.

В связи с этим в системе управления земельными ресурсами обязательно должны быть предусмотрены институты: земельного права, землеустройства, охраны земель, земельного кадастра, оценки земель, мониторинга земель и земельного контроля.

В составе научного, информационного и технологического обеспечения системы важные место и роль должны быть отведены картографированию земельного комплекса, других природных компонентов и ресурсов, различных видов недвижимого имущества, а также отношений субъектов с ними связанных. Это обусловлено тем, что карты (планы) наиболее адекватно отображают указанные объекты, а следовательно, наиболее приемлемы для получения объективной информации и знаний, для обоснования принимаемых решений в качестве удостоверяющих документов, а также удобны и эффективны для исследований и разнообразной аналитико-синтетической обработки данных.

Использование карт (планов) в мероприятиях по обеспечению управления земельными ресурсами может быть различно. Они могут выполнять роли исходного материала, средства проведения работ, результата выполненных работ, экспертного документа, формы хранения информации и некоторые другие.

Приведем перечень мероприятий, требующих безусловного применения карт (планов):

- обследования земель (топографо-геодезические, почвенные, геоморфологические, мелиоративные и др.);

- мониторинг земель;

- инвентаризация земель;

- учет земельного фонда;

- межевание земель;

- кадастровое деление территории;

- территориальное зонирование земель;

- природно-хозяйственное и экологическое районирование земель;

- оценочное районирование земель;

- стоимостная оценка земель;

- ведение земельного кадастра;

- разработка прогнозов, программ и схем использования и охраны земель;

- формирование новых и упорядочение существующих землепользователей и землевладений.

- отвод земельных участков - обоснование и установление границ (административных образований, территориальных зон, сельских населенных пунктов) - внутрихозяйственное землеустройство - разработка проектов использования и охраны земель - контроль за соблюдением земельного законодательства, охраной и использования земель В массиве карт, предназначенных для проведения указанных мероприятий, принимают участие различные по содержанию, назначению, масштабу, территориальному охвату, степени детальности и обобщению виды карт, которые при своем создании требуют применение различных методов и технологических схем.

Первичные детальные карты создаются по результатам съемок геодезическими и фотограмметрическими технологиями, а также по результатам специальных обследований. Обзорные и сводные карты могут создаваться как с применением космических снимков, включая методы их обработки, так и собственно картографическими методами и технологиями. Обзорные карты в разрезе территориальных подразделений земельного фонда создаются по результатам обобщения материалов нижнего территориального уровня.

Производственные карты создаются способом «сшивки» отдельных листов карт территориальных подразделений или комплексированием карт различной тематики, генерализацией карт нижних территориальных подразделений и обработкой этих карт специальными методами. Создание и использование картографической информации в условиях автоматизированных систем предъявляют ряд требований.

Внедрение новых цифровых технологий, географических информационных систем (ГИС) с мощной развитой периферией позволяют говорить о приоритетной роли такой отрасли картографии, как оперативная картография, позволяющая осуществлять мониторинг происходящих изменений на земле посредством картографических произведений.

В данном учебном пособии в первой его части рассматриваются вопросы общей картографии, приводятся основные понятия, определения и технологии из классической картографии. Вторая часть посвящена вопросам применения географических информационных систем (ГИС) при создании цифровых кадастровых карт.

Очевидно, что те или иные типы и виды карт необходимы в различных областях человеческой деятельности. В промышленности и на транспорте, в сельском хозяйстве и культурном строительстве они является не только необходимым, а очень часто и незаменимым средством для выполнения комплекса работ.

Карты необходимы для изыскания новых дорог и линий электропередач;

освоенияе недр и месторождений полезных ископаемых начинаются с изучения местности по картам. Она необходима при строительстве городов и сел, мелиорации, при навигации и аэронавигации, изучении земельных ресурсов, проведении работ по землеустройству и земельному кадастру.

Карты – это надежный путеводитель, в военном деле они являются одним из основных источников информации о местности и незаменимым средством при управлении войсками.

Кроме непосредственного обслуживания народнохозяйственных нужд географические и другие карты дают возможность изучать страну в геологическом, почвенном, ботаническом, демографическом и других отношениях, прогнозировать различные природные явления, например, такие как климат или природные катаклизмы. Важной чертой современной картографии является интенсивное развитие ее познавательных функций как средства исследования объективного мира и приобретения новых знаний.

Вопросами изучения карт, методами их создания и использования занимается наука картография.

Государственный стандарт картографических терминов определяет:

«Картография – область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений».

В своей совокупности картография объединяет ряд научных направлений и дисциплин:

теоретические основы картографии (учение о карте) – изучает и разрабатывает теорию картографических проекций, генерализацию картографического изображения, способы изображения тематического содержания, вопросы создания знаковых систем ( легенды карты).

математические способы изображения на плоскости поверхности Земли, других планет. Является первой ступенью в процессе создания карт.

картометрия – изучает и разрабатывает способы измерения по картам различных объектов для определения их количественных характеристик (координаты, расстояния, высоты, площади, объемы, углы наклона и т.д.).

проектирование и составление карт – изучает и разрабатывает проекты карт, методы их создания, основные принципы редакционного руководства на всех стадиях создания карт.

картоведение – изучение видов и свойств географических карт, истории картографии, методики использования карт.

оформление карт – изучение и разработка способов и средств красочного и графического оформления карт (дизайн) и подготовки их к размножения карт.

экономика и организация картографического производства – изучение методов его наиболее рациональной организации.

Картография по своей структуре тесно связана с целым рядом научных дисциплин. Это: геодезия, астрономия, топография, география и полиграфия, математика, фотограмметрия, информатика и компьютерная графика. По своему почвоведение, геология, демография, климатология, землеустройство и др.

Геодезия поставляет картографам точные данные о форме, размерах и гравитационном поле Земли, координаты геодезических опорных пунктов.

крупномасштабные топографические карты, которые служат исходным материалом для создания всех географических карт.

География – объясняет сущность природных и социально – экономических явлений, их происхождение, взаимосвязь и распространение на земной поверхности.

От полиграфии – картография заимствует способы изготовления печатных форм и размножение карт.

Со времени зарождения картографии математика лежит в ее основе, математическую картографию можно рассматривать как сугубо математическую дисциплину. Внедрение в картографию компьютерной техники позволило вести разработку новых типов карт, рассчитывать сложнейшие проекции, обогатило картографию новыми способами исследования карт с привлечением аппарата математической статистики, позволило в значительной степени автоматизировать трудоемкий процесс создания карт.

Фотограмметрия разрабатывает методы определения положения, размеров и формы объектов земной поверхности по материалам аэрокосмических съемок.

Аэрофотосъемка в настоящее время позволяет получить карту, по точности превосходящую аналогичные произведения, полученные наземным путем, кроме того, свести до минимума наземные геодезические и топографические работы.

В перечень наук, с которыми картография поддерживает теснейшую связь, можно включить, естественно, геоинформатику и географические науки (геоморфологию, гидрология и др.), науки о природе Земли (ботаника, зоология), о народном хозяйстве, экономике, истории и многие другие.

Подведя итог вышесказанному, можно выделить главные направления использования карт для науки и практики.

общее знакомство с местностью, районом, страной, материком, их изучение по картам без посещения в натуре;

применение в качестве путеводителя (туризм, авиация, мореплавание и т.д.);

использование в качестве основы для инженерного использования – транспортного, энергетического, промышленного, сельскохозяйственного, для целей районной планировки, строительства;

изучение и рациональное использование природных (в том числе земельных) ресурсов и охрана окружающей среды;

комплексное и рациональное развитие экономических районов;

использование в качестве информационной основы при ведении работ по землеустройству и земельному кадастру.

1.3 Элементы карты, другие картографические произведения.

Мы много раз повторяли слово карта, но до сих пор не рассмотрели карту как графический документ, не изучили элементов карты, ее свойств, не дали даже четко сформулированного определения.

Как принято считать, термин «карта» произошел от греческого слова «хартес»- (бумага из папируса) и вошел в обиход около XY века.

Стандарт картографических терминов определяет:

«Карта – есть уменьшенное, построенное в картографической проекции, обобщенное изображение поверхности Земли, поверхности другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на них объекты в определенной системе условных знаков».

В этом, может быть не совсем безупречном определении, подчеркиваются три особенности карт, очень важные для понимания черт, отличающих карту от других изображений земной поверхности, таких как аэрофотоснимок или пейзаж.

Это:

1. математически определенное построение;

2. использование картографических условных знаков (кодов);

3. отбор и обобщение изображаемых явлений.

Математически определенное построение карт предусматривает установление строгой функциональной зависимости между географическими и прямоугольными координатами одноименных точек на местности и карте. Такое построение как бы включает два действия для перехода от физической поверхности Земли к ее изображению на плоскости. Одно из них состоит в проектировании земной поверхности на математическую поверхность Земли – геоид. Это проектирование осуществляется ортогонально, отвесными линиями, перпендикулярными математической поверхности. Но вследствие своей сложности геоид в картографии заменяется на весьма близкую по форме поверхность эллипсоида вращения, т.е.

фигуры, полученной вращением эллипса вокруг его малой оси (рис.1.1).

Именно относительно этого эллипсоида выполняются все геодезические вычисления и рассчитываются картографические проекции.

Другое действие заключаются в изображении поверхности эллипсоида на плоскости. Развернуть поверхность эллипсоида на плоскости без складок и разрывов невозможно, т.е. будут иметь место различного рода деформации, которые в картографии называются искажениями. Переход от эллипсоида к плоскости осуществляется при помощи картографических проекций, выражающих связь между координатами точек на земной поверхности и координатами этих же точек на плоскости (листе карты).

Когда такая зависимость известна, можно учитывать искажения плоского изображения и, следовательно, определять по карте с необходимой точностью действительные расстояния, площади, углы, то есть получать по картам правильные данные о местоположении, размерах и очертаниях изображенных объектов.

Использование картографических условных знаков становится очевидно выгодным при сравнении карты с аэрофотоснимком той же местности. Первоначальное впечатление может оказаться неблагоприятным для карты. Действительно, аэрофотоснимок позволяет увидеть истинную картину земной поверхности, на карте же она заменяется системой знаков, которые как бы стирают многие индивидуальные черты объектов местности и тем самым обедняют изображение. Однако, можно отметить, что использование картографических знаков позволяет:

1. Сильно уменьшать изображение, чтобы одним взглядом охватить значительную часть земной поверхности или же всю планету в целом, воспроизводя при этом те объекты, которые в силу уменьшения не выражаются в масштабе карты. На аэрофотоснимках же, по мере уменьшения масштаба, детали оказываются трудно различимы, а затем теряются вовсе.

2. показывать на карте рельеф местности, например при помощи горизонталей.

3. показывать не только внешний вид объекта, но и указывать на его внутренние свойства, например, давать качественные характеристики сельскохозяйственным угодьям, показывать температуру и соленость воды, высоту и породу деревьев в лесных массивах и многое другое.

4. показывать распространение явлений, не воспринимаемых нашими органами чувств, например магнитное склонение, величины искажений и т.п.

5. исключать малозначимые стороны объектов и выделять их общие и существенные признаки. При этом весьма важен процесс отбора и обобщения изображаемых явлений, процесс, который называют картографической генерализацией.

Генерализация сохраняет на карте лишь те явления, которые важны в практическом или теоретическом смысле, она сосредотачивает внимание на передаче наиболее существенных черт отображаемого явления, прежде всего исходя их назначения карты.

Она позволяет отличать на картах главное от второстепенного, находить в единичных свойствах общие закономерности.

Изучение и разработка карт требует аналитического к ним подхода, расчленения их на составляющие элементы, умения понять их смысл, определить их место, увидеть их связь между собой.

В карте различают картографическое изображение, математическую основу, вспомогательное оснащение и дополнительные данные (рис.1.4.1 ).

Картографическое изображение и связанная с ним легенда – главная часть любой географической карты, содержит сведения о показанных на карте объектах и явлениях, их размещении, свойствах, связях.

Эти сведения составляют содержание карты. В свою очередь содержание карты подразделяется на элементы, как географические, так и тематические. Комплекс этих элементов неодинаков на различных картах. Но один из элементов, а именно – гидрография обязателен на всех картах. Например, на картах тематических главными элементами содержания могут быть полезные ископаемые, животный или растительный мир, почвы и т.д. С одинаковой подробностью элементы содержания изображаются на топографических картах.

Геометрические законы построения карт определяются ее математической основой, к элементам которой принадлежат: картографическая проекция, а также связанная с ней картографическая сетка (сеть меридианов и параллелей), масштаб, опорная геодезическая сеть, номенклатура, разграфка карты и компоновка.

Масштаб карты указывает на общую степень уменьшения земной поверхности при изображении ее на плоскости. Он характеризуется отношением длины линии на карте к соответствующей линии на земной поверхности. На картах различают 3 вида (способа) изображения масштаба:

численный (например, 1:25000) натуральный (например, в 1 сантиметре 250метров) линейный (поперечный, графический), изображается в виде графика..

В зависимости от масштаба карты и размеров картографируемой территории карта может изображаться на одном или нескольких листах.

К основным элементам математической основы относится картографическая проекция и связанная с ней картографическая сетка. В зависимости от вида геометрической поверхности, на которую проектируют поверхность эллипсоида различают проекции цилиндрические, конические, азимутальные и некоторые другие.

Компоновка – рациональное размещение на листе карты картографируемой территории, вспомогательного и дополнительного оснащения.

Вспомогательное оснащение – облегчает чтение карты и работу с ней. К нему принадлежат необходимые пояснения и графики для измерения по картам, а также название карты, сведения об исполнителях, справочные и выходные данные и т.д.

К дополнительному оснащению относятся помещенные в «воздухе» карты или на ее полях дополнительные карты, профили, диаграммы, текстовые и цифровые данные, которые поясняют, дополняют и обогащают картографическое изображение.

2.1. Искажения на картах. Искажение длин, площадей и углов.

При создании карт эллипсоид вращения должен быть развернут на плоскость.

Однако ни эллипсоид вращения ни шар (в некоторых случаях) не могут быть развернуты на плоскости без складок или разрывов, поэтому при создании карт прибегают к помощи картографических проекций, в которых отображение поверхности земли или иного небесного тела происходит по строгим математическим законам. Эти законы выражают функциональную связь координат точек на поверхности эллипсоида вращения и плоскости (карте).

геодезических координат, координатными линиями которой являются меридианы и параллели.

Общее уравнение картографических проекций выглядит так, – широта и долгота некоторой точки на поверхности эллипсоида.

x, y – прямоугольные координаты этой же точки в проекции на карте.

f1, f 2 – функции, определяющие свойства проекции.

Поскольку таких функций может быть множество, то и картографические проекции могут быть разными по своим свойствам.

Растяжение и сжатие отдельных частей изображения картографируемой поверхности в той или иной проекции неизбежно сопровождается искажениями длин, площадей и углов, причем эти искажения зависят от вида функций. В одних проекциях можно избежать искажения углов, в других – площадей, но длины линий будут искажаться во всех проекциях, за исключением отдельных точек или некоторых линий на карте, о чем мы поговорим несколько позже.

Каждая карта имеет главный масштаб, который показывает общую степень уменьшения картографируемой поверхности при ее отображении на плоскости. Этот масштаб подписывается на карте, но сохраняется, как мы уже сказали, только в отдельных точках или на некоторых линиях карты.

Главный масштаб обозначается буквой и при исследовании проекций принимается равным 1, так как он не влияет на свойства используемой картографической проекции.

Поскольку масштаб – величина переменная, в практику вводится понятие частного масштаба длин и площадей в данной точке по данному направлению.

Частным масштабом длин называют отношение бесконечно малого обрезка dS ' на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на поверхности эллипсоида, т.е.:

Частный масштаб является функцией географических координат, определяющих положение точки на земной поверхности, и азимута направления, по которому частный масштаб определяется, т.е.

Для простоты изложения частные масштабы называют масштабами вдоль каких-либо направлений, например:

меридианам;

параллелям.

На картах существуют точки, в которых по одному из направлений масштаб длин имеет максимальное (a) или минимальное (b) значение. Эти направления взаимно перпендикулярны и их называют главными направлениями.

Частный масштаб может быть больше главного, например 1,95, тогда говорят о растяжении изображения, или меньше, например 0,59. Тогда имеет место сжатие изображения.

изображение пропадает.

Частный масштаб площадей P называют отношение бесконечно малой площади на карте к соответствующей бесконечно малой площади на поверхности эллипсоида.

точек карты, где сохраняется отношение площадей, т.е. искажение площадей отсутствует.

Частный масштаб площади зависит только от географических координат изображаемой точки Искажением длин называется разность между частным масштабом длин и единицей, выраженная в процентах т.е. положение длин может быть положительным и отрицательным.

Искажением площадей называется разность между частным масштабом площади и единицей, выраженная в процентах Искажением углов называется разность между величиной угла в проекции U' и величиной соответствующего угла на поверхности эллипсоида U.

Величина является функцией географических координат и азимута направлений, т.е.

Поскольку величина искажения угла в данной точке зависит от направления сторон угла, то в качестве показателя искажения углов на карте применяют величину проекции по указанному направлению.

На любой карте имеются точки, угол в которой передаются без искажения. Этот угол между главными направлениями, который всегда равен 90 o.

топографических проекциях имеются точки или линии, в которых искажения невелики, а с удалением от них вначале медленно, а затем быстро возрастают. На карте, как правило, имеется одна- две точки или линии, в которых искажение отдельных или всех видов отсутствует. Эти точки и линии так называемых нулевых искажений. Места на карте с максимальным искажением наиболее удалены от точек или линий нулевых искажений. Чтобы обеспечить возможно меньшую величину искажений проекцию подбирают так, чтобы картографируемую территорию по центру пересекла линия нулевых искажений. Когда таких линий две, их располагают так, чтобы удаления от них к середине и к краям карты были примерно одинаковыми (см. ниже случаи касательного или секущего конуса или цилиндра).

Для того, чтобы показать как изменяются искажения при удалении о линий нулевых искажений удобно пользоваться изоколами.

Изоколы – это линии, соединяющие точки с одинаковыми величинами того или иного показателя искажений. Изоколы показывают на макетах карт.

2.2. Классификация картографических проекций.

Проекции классифицируются по следующим основным признакам:

по виду нормальной сетки параллелей и меридианов по ориентировке вспомогательной поверхности.

По характеру искажений различают проекции:

1. Равновеликие, в которых на карте отсутствует искажение площадей 2. Равноугольные, в которых на карте отсутствует искажения углов, вследствие этого в них не искажаются формы фигур, а масштаб длин в любой точке остается одинаковым по всем направлениям.

В этих проекциях карты больших территорий отличаются значительным искажением площадей.

3. Произвольные, в которых искажаются углы, площади и длины линий.

Однако среди них особое место занимают проекции равнопромежуточные, в которых масштаб длин по одному из главных направлений сохраняется Если проекции рассчитываются под условием не искажения масштаба по Нормальной сеткой называется сетка меридианов и параллелей, когда полюс используемой сетки координат совпадает с географическим полюсом.

По виду нормальной сетки проекции подразделяются на:

конические, когда поверхность эллипсоида переносится на боковую поверхность касательного к нему (рис.2.1,а) или секущего его конуса (рис.2.1,б), а затем последний разрезается по образующей его линии и развертывается в плоскость.

В конических проекциях параллели - это дуги одноцентренных окружностей, а меридианы – прямые линии, сходящиеся в одной точке (полюсе) под углами, пропорциональными разности долгот(рис.2.2.1, в ).

Частные масштабы и искажения зависят только от широты, поэтому изоколы имеют вид дуг концентрических окружностей и совпадает с параллелями.

цилиндрические, в которых поверхность эллипсоида переносится на (рис.22..2,б)цилиндра, после чего последний разрезается по образующей и развертывается в плоскость.

параллельными прямыми, а параллели также прямыми, перпендикулярными к меридианам.

Частные масштабы зависят только от широты, поэтому изоколы совпадают с параллелями и имеют вид прямых.

азимутальные, когда проектирование эллипсоида осуществляется на касательную или секущую его плоскость. В этих проекциях меридианы нормальной сетки изображаются прямыми, исходящими из одной точки под углами, пропорциональными разности долгот, а параллели – концентрическими окружностями с центром в точке пересечения меридианов (рис.2.2.3.).

Частные масштабы и искажения в азимутальных проекциях являются функциями широты, поэтому изоколы совпадают с параллелями. Общий вид азимутальной проекции приведен на рис.2.2.4.

псевдоцилиндрические (рис.2.2.5,а), в которых параллели прямые линии, перпендикулярные к прямолинейному осевому меридиану, остальные меридианы – кривые (синусоиды, эллипсы), симметричные относительно осевого.

псевдоконические (рис.2.2.5,б),когда нормальная сетка имеет низ:

симметричные относительно осевого прямолинейного.

поликонические (рис.2.2.5,в), в которых параллели изображаются дугами эксцентрических окружностей, с радиусом тем большим, чем меньше широта, средний меридиан – прямая линия, на которой расположены центры всех параллелей. Остальные меридианы – кривые линии.

псевдоазимутальные (рис.2.2.5,г), когда параллели – концентрические Наиболее полно виды искажений можно представить с помощью эллипса искажений. В теории картографических проекций доказывается, что бесконечно малая окружность на поверхности эллипсоида в общем случае изобразится на плоскости эллипсом, называемым эллипсом искажения.

В равноугольных проекциях окружность, взятая на поверхности эллипсоида, будет изображаться окружностью, но со значительным искажением площади (рис.2.2.6,а).

В равновеликих, при сохранении площадей искажаются углы и длины линий (рис.2.2.6,б).

В равнопромежуточных при m = 1 – сохраняются промежутки по меридиану (малая ось эллипса), а масштаб по параллелям увеличивается со значением широты (для n = 1 – наоборот)(рис.2.2.6,в).

по ориентировке вспомогательной поверхности проекции могут быть нормальными, косыми и поперечными.

У нормальных проекций ось вспомогательной поверхности совпадает с осью земного эллипсоида; у поперечных – ей перпендикулярна (рис.2.2.7,а); у косых азимут направления оси от 0 o до 90 o (рис.2.2.7,б).

При создании средне- и крупномасштабных тематических карт чаще всего используется равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера. Это объясняется тем, что основным источником при камеральном способе создании карт такого масштаба служат карты топографические, созданные, в свою очередь, именно в этой проекции.

История применения проекции Гаусса-Крюгера в нашей стране началась в году на эллипсоиде Бесселя для составления топографических карт масштаба крупнее 1:500 000, а с 1939 – и для масштаба 1:500 000.

В апреле 1946 г. Постановлением Правительства были утверждены новые исходные даты, характеризующие систему координат 1942 года, и в качестве математической поверхности Земли был принят эллипсоид Красовского со следующими параметрами:

большая полуось (а) – 6 378 245 м.

С июля 2002 года в России в качестве Государственной принята система координат 1995 года (СК-95).

Определение точных параметров эллипсоида вращения – задача очень сложная и на протяжении многих десятилетий эти параметры, полученные разными способами и различными инструментальными средствами, постоянно уточняются. Например, в году на основе спутниковых измерений специалистами нескольких стран были определены параметры так называемого международного эллипсоида WGS-84 (World Geodetic System) [ 1 ] :

большая полуось (а) – 6 378 137 м;

малая полуось (b) – 6 356 752 м;

сжатие ( ) – 1:298,257.

Таким образом, чем точнее определены параметры эллипсоида, т.е. чем ближе математическая поверхность к поверхности геоида, тем, в конечном счете, меньше величины искажений в рассчитанных картографических проекциях.

В1825 г. Гаусс решил задачу по изображению одной поверхности на другой с сохранением углов, а в 1912 г. Крюгер вывел и опубликовал рабочие формулы этой проекции. Проекция получила полное название: равноугольная поперечноцилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера.

В проекции Гаусса-Крюгера поверхность эллипсоида на плоскости отображается по меридиальным зонам, ширина которых равна 6 o (рис.2.8). Меридианы и параллели изображаются кривыми линиями, симметричными относительно осевого меридиана зоны (прямая линия) и экватора. Однако кривизна меридианов настолько мала, что западные и восточные рамки карты изображаются прямыми линиями. Параллели, совпадающие с южной и северной рамками карты, изображаются прямыми на картах масштаба 1:50 000; на картах более мелкого масштаба они изображаются кривыми линиями.

Каждая зона проектируется на поверхности своего цилиндра, касающегося эллипсоида по осевому меридиану зоны (рис.2.3.2,а). Развернув поверхность цилиндра на плоскость, получают изображение зоны (рис.2.3.2,б).

В каждой зоне проекции Гаусса-Крюгера своя система координат: за ось Х принимают осевой меридиан зоны; за ось Y – экватор.

Для территорий, лежащих к северу от экватора, абсциссы – положительны, ординаты – отрицательны к западу от осевого меридиана.

Долгота осевого меридиана зоны Lо определяется по формуле: Lо = 6N - 3 o, где – номер зоны, а номер зоны з = кол ЗО, т.к. счет колонн идет с запада на восток против хода часовой стрелки от Гринвичского меридиана с долготой L = 0о.

Масштаб длин по меридиану в проекции Гаусса-Крюгера определяется из соотношения m = 1 +, где R – радиус Земли; y – ордината в проекции ГауссаR Крюгера. Следовательно, из формулы видно, что на осевом меридиане, где y = 0 m = 1, т.е. осевой меридиан передается на плоскость без искажения, а величина искажения m 1 = зависит от значения ординаты, т.е. чем больше значение у, тем дальше от осевого меридиана зоны расположена картографируемая территория и тем больше величина искажения.

Площади в проекции Гаусса-Крюгера всегда больше площади на поверхности эллипсоида и определяется по формуле Г = 1 + 2, следовательно, площади искажаются тем сильнее, чем дальше от осевого меридиана расположена картографируемая территория.

Выбор проекции осуществляется по факторам 3-х групп:

картографирования. Это: географическое положение территории, ее размеры, форма границ.

Ко второй относятся факторы, которые характеризуют создаваемую карту, способы и условия ее использования. Сюда относятся: назначение, масштаб, содержание карты: задачи, которые будут решаться по карте и требования к точности.

К третьей группе относятся факторы, характеризующие саму картографическую проекцию: характер искажений, величина максимальных искажений длин, площадей и углов, характер их распределения и т.д.

Ниже приведена таблица, в которой для удобства использования приведены рекомендации по использованию наиболее часто применяемых проекций.

вдоль параллелей. Для мелкого масштаба, для среднего масштаба, для карт СНГ, республик, территорий, вытянутых сельскохозяйственных Конические широтах, а также для нять не эллипсод, а применяется проекция Цилиндрические Азимутальные Сельскохозяйственные карты всей территории России и стран СНГ, республик, составляемые в масштабах 1:1 000 000 – 1:10 000 000 имеют обзорно-справочный характер. С учетом географического положения и конфигурации территории России и стран СНГ для их построения применяют преимущественно нормальные конические равновеликие и равнопромежуточные проекции Каврайского, сохраняющие длины по всем меридианам ( m = 1 ) и двум параллелям ( 1 = 47 o 2 = 62 o ).

Проекции для составления сельскохозяйственных карт более крупных масштабов территорий республик, краев, областей выбирают с учетом того, чтобы на них возможно было бы производить измерения, прежде всего площадей, затем длин, углов, объемов и других метрических характеристик. Кроме того, следует учитывать проекцию исходных картографических материалов, например карт топографических, составленных для масштабов от 1:5000 до 1:1000000 в поперечно-цилиндрической равноугольной проекции Гаусса-Крюгера.

В соответствии с этим для указанных выше территорий широко используются:

нормальные конические равнопромежуточные и равновеликие проекции;

косые и поперечные цилиндрические проекции для территорий крупных республик, краев и областей;

поперечно-цилиндрические равноугольные проекции Гаусса-Крюгера.

ГЛАВА 3. Основные этапы создания карт.

Сельскохозяйственные карты получают двумя методами:

посредством полевых съемок (полевой метод);

в лабораторных условиях (камеральный метод).

В процессе полевых съемок, в основе которых, как правило, лежат материалы аэрофотосъемочных работ, создаются «первичные» сельскохозяйственные карты крупных масштабов и планы на отдельные землепользования.

Камеральным методом создаются сельскохозяйственные карты средних и мелких масштабов, так называемые «вторичные» или «производные» карты на основе первичных карт более крупных масштабов.

В процессе создания любой карты, в том числе и сельскохозяйственной, можно выделить следующие основные этапы:

1) редакционно-подготовительные работы;

2) составление карты и ее оформление;

3) подготовка карты к изданию;

Каждый из этих этапов включает различные операции, выполняемые в определенной последовательности, различными способами и приемами, оборудованием, специалистами различной квалификации.

Особое место в процессе создания карты занимает ее редактор, – это высоко квалифицированный специалист, который разрабатывает проект карты и руководит работой на всех этапах ее создания.

Кратко остановимся на этапах создания карты:

3.1. Редакционно-подготовительные работы.

Прежде чем приступить к составлению карты, картографу надо ясно себе представлять, что именно он должен в конечном счете получить.

Для этого ему необходимо знать назначение карты и задачи, которые по данной карте можно решить; особенности картографируемой территории; масштаб, проекцию и другие элементы математической основы карты; картографические источники, по которым будет создаваться карта; какие элементы содержания являются главными и с какой подробностью следует показать каждый из них; технические средства составления карт, чтобы из всех способов и приемов отобрать наиболее точные и экономичные.

Именно на эти вопросы отвечает программа карты (или редакционный план), которая создается в процессе редакционно-подготовительных работ.

Программа карты включает следующие разделы:

1) Основные сведения о карте, где приводится название карты; ее назначение; масштаб; число листов; требования, которым должна удовлетворять карта; руководящие документы, на основе которых она составляется; особенности картографируемой территории.

2) Анализ и оценка картографических источников, где приводятся данные обо всех используемых в процессе создания карты источниках, дается их характеристика по полноте и содержанию, для планово-картографических материалов указываются выходные данные, дается характеристика математической основы, содержания и способов изображения, указывается цель использования источника.

3) Математическая основа карты, где приводятся следующие сведения:

обосновывается выбор масштаба и проекции и дается характеристика проекции по искажениям (виду и распределению);

пояснительных сведений и их размеров;

крайние широты и долготы картографируемой территории, главные параллели и средний меридиан;

указания по вычислению координат узловых точек картографической сетки и формулы для вычисления.

К данному разделу относятся приложения:

а) макет компоновки в масштабе карты;

б) вычисления координат узловых точек сетки.

4) Указания по составлению элементов содержания, в котором указываются объекты и явления, которые подлежат изображению на проектируемой карте, то есть устанавливается перечень элементов содержания, а также степень детальности их изображения. В зависимости от назначения карты определяются нормы отбора и обобщения элементов содержания. Этот процесс носит название картографической генерализации.

Отбор главного и существенного проводится в 2 этапа: сначала устанавливают цензы отбора для элементов географической основы, затем – для элементов тематического содержания.

Далее в разделе даются указания по:

выбору способов изображения тематического содержания, разработке знаковой системы (легенды) карты, то есть числовых и цветовых шкал, диаграммных знаков и др., даются указания по оформлению карт, приводятся образцы оформления оригиналов.

5) Технология выполнения работ на всех этапах создания карты, где даются сведения о применяемых технических средствах, способах и точности построения картографической сетки, нанесения опорных точек, переноса изображения с источника на подготовленную основу, разрабатывают технологическую схему подготовки карты к изданию.

Таким образом, совокупность процессов, изложенных в разделах программы карты, прослеживают весь путь составления карты.

Что же означает составить карту среднего или мелкого масштаба по картам более крупного масштаба? Не значит ли это, что надо просто перерисовать содержание крупномасштабных карт в более мелком масштабе? Или отсканировать картографическое изображение, провести ряд манипуляций на компьютере,связанных с уменьшением изображения, и задача решена.Такое решение было бы, конечно, наиболее простым, если бы оно было правильным и практически осуществимым.

Представим себе, что нам необходимо создать лист картты масштаба 1:100000 по имеющимся картам масштаба 1:25000, т. е. составить карту с линейным уменьшением исходного картографического материала в четыре раза. Для этого, в соответствии с разграфкой топографических карт, необходимо подобрать 16 листов карты масштаба 1 :25 000 и перенести картографический рисунок, нанесенный на них, всего лишь на один лист, причем размер листа карты увеличится незначительно.

Если на составляемую карту невозможно нанести полное содержание исходной карты, то составитель вынужден отбирать элементы, подлежащие нанесению, а также производить отбор наиболее важных, существенных объектов местности, то есть,как мы уже знаем, провести картографическую генерализацию.

Чтобы карта не превращалась в случайный набор явлений, фактов, объектов или показателей, картографическая генерализация не должна быть результатом субъективного подхода составителя карты. Генерализация должна подчиняться определенным общим правилам, направленным к тому, чтобы изображение реально существующей местности было наглядным и выразительным применительно к конкретному назначению, масштабу и содержанию карты, а также особенностям картографируемой территории.Более подробно вопросы картографической генерализации будут рассмотрены в последующих разделах данного пособия.

Составить карту по традиционной, так называемой «бумажной» технологии - значит нанести на лист бумаги все элементы содержания будущей карты и подписать их названия. Составление тематической карты начинают с нанесения на основу узловых точек картографической сетки в заданной проекции, а также опорных точек, по которым затем будет производится масштабирование и трансформирование изображения исходной карты.

Техника составления долгое время состояла в перерисовке по клеткам всех элементов содержания с исходных картографических материалов. Для этого на исходном материале и листе бумаги строили сетку взаимно пропорциональных квадратов или прямоугольников, внутри которых содержание карты перерисовывали «на глаз». В этом случае проекции источника и проектируемой карты могут быть разными. Точность способа - 0,35-0,4 мм.

Естественно, что этот способ (называемый в литературе графическим) требует больших затрат времени и сил, кроме того, он не всегда обеспечивает правильное изображение местности и необходимую точность.

Графический способ в настоящее время уходит в прошлое. Более производительным является так называемый фотомеханический—способ составления по голубым копиям (отпечаткам).

Суть способа состоит в следующем. Картографический материал фотографируют с нужным уменьшением до масштаба составляемой карты. С полученного негатива получают бледно-голубые копии на чертежной бумаге высокого качества. Таким образом, картограф получает для составления не чистый лист бумаги, а лист с изображением всего будущего содержания карты. Но это изображение еще не подверглось отбору и обобщению, его еще не коснулся процесс картографической генерализации, поэтому прообраз будущей карты представляет собой сложный и трудночитаемый чертеж, еще очень далекий от того, каким должна быть составляемая карта.

Бледно-голубой рисунок служит составителю основой, по которой он может сравнительно легко и с большей точностью выделить элементы, подлежащие нанесению на карту, и показать их с необходимой для данной карты степенью подробности.

Голубой цвет для копий принят не случайно, так как в процессе генерализации не все элементы содержания, имеющиеся на исходном картографическом материале, окажутся нанесенными на будущую карту. Следовательно, если какие-либо элементы не будут вычерчены (закреплены) тушью на голубой копии, то они не должны появиться на карте, т. е. они должны быть такого цвета, чтобы при последующем фотографировании составленного оригинала действовали на фотографическую пластинку таким же образом, как и чистая белая бумага. Таким цветом как раз является голубой.

Изготовленные бледно-голубые копии монтируют на жесткую основу (например, на лист алюминия) и в целях улучшения качества черчения подвергают специальной обработке. Основа с голубым абрисным изображением готова к составлению. В этом случае проекции источника и проектируемой карты должны быть одинаковыми. Точность способа - 0,2 мм.

Кроме перечисленных можно отметить оптико-механический способ, с топографических проекторов УТП-2), когда на подготовленную основу проецируется изображение источника и осуществляется его перенос. В этом случае проекции источника и карты сходны. Точность способа - 0,2 мм.

Далее переносят на основу элементы тематического содержания, которые могут быть перенесены с имеющихся картографических материалов одним из описанных выше способом.

В результате комплекса работ по составлению карты мы получаем так называемый авторский или составительский оригинал карты.

Авторский оригинал (а иногда и несколько его вариантов) изготавливаются в тех случаях, когда создаваемая тематическая карта имеет сложное содержание или изготавливается впервые. Авторский оригинал полностью соответствует будущей карте как по содержанию, так и по оформлению. Авторский оригинал выполняют в условных обозначениях и красках, предусмотренных в издании, в соответствии с указаниями, предложенными в программе карты и на мягкой основе.

Законченный и утвержденный авторский рукописный оригинал является основным картографическим источником для нанесения специального содержания на составительский оригинал без привлечения дополнительных источников. Если составление карты осуществляется фотомеханическим способом, то голубую копию монтируют на жесткую основу (например, лист алюминия) и покрывают специальным составом для улучшения качества черчения, в этом случае элементы географической основы на составительском оригинале вычерчивают в строгом соответствии с программой карты и в соответствующих условных обозначениях: гидрография – зеленым цветом, рельеф – коричневым, остальная контурная нагрузка – черным цветом.

Но на тематических картах, как было сказано выше, помимо элементов географической основы имеются и разнообразные элементы тематического содержания, окрашиваемые цветным фоном. В этих случаях на составительском оригинале фон не окрашивают, а в каждом контуре проставляют голубым цветом цифру или индекс, которые проставляются и в специальной поясняющей таблице условных обозначений.

Составительский оригинал подлежит корректуре, исправлению дефектов и подписывается исполнителем, корректором и редактором карты.

Если содержание будущей карты не сложное, то составительский оригинал не изготавливается, а его функции выполняет авторский оригинал.

Итак, рукописный составительский (или авторский) оригинал получен, и, если бы карта нужна была только в одном экземпляре, то задачу можно было бы считать решенной. Однако карты издаются в сотнях и тысячах тиражных оттисков, поэтому на данной этапе процесс создания карты не заканчивается.

На составительском оригинале площади, как правило, не окрашиваются, а не раскрашенная карта является неполноценной. Кроме того, составительский оригинал изготавливается на жесткой основе и к непосредственному использованию не пригоден.

Мало того, как и любой рукописный материал и составительский и авторский оригиналы несут на себе следы многочисленных дефектов черчения, исправлений и подчисток. Надписи, выполненные от руки, отличаются низким графическим качеством.

Поэтому в издание поступает не составительский, не авторский, а издательский оригинал, т.е. вычерченная только черной тушью высококачественным чистовым черчением или отгравированная на пластике копия с составительского оригинала.

Последующие процессы включают изготовление издательских оригиналов, причем их количество, как и число специально изготовленных печатных форм на алюминии, зависит от числа штриховых и фоновых элементов содержания, которые будут впоследствии печататься одной краской, например рельеф - коричневой;

гидрография – синей; условные знаки –черной и т.д. Следовательно, чтобы отпечатать карту, необходимо изготовить столько печатных форм, сколько на карте имеется штриховых и фоновых элементов, печатающихся различными красками. С готовых печатных форм делают пробные оттиски, которые носят название штриховой пробы и служат для контроля качества издательских оригиналов.

Оттиск штриховой пробы раскрашивается вручную так, как по своей фоновой окраске должна выглядеть создаваемая карта. Такой оттиск называется красочным оригиналом и служит для определения числа печатных форм фоновых элементов при издании.

Процесс подготовки карты к изданию заканчивается получением красочной пробы - оттиска карты, полученного со всех изготовленных печатных форм в тех цветах, которые предусмотрены программой карты. Это, по сути, полностью готовая карта, только не прошедшая процесса корректуры и исправления.

Под изданием карт понимают комплекс разнообразных и сложных процессов по изготовлению тиражных печатных форм и печать тиража. Этот этап в данном пособии рассматриваться не будет.

Подчеркнем еще раз, что рассмотренная процедура составления карт уходит в прошлое, на смену ей пришли более современные производительные технологии с использованием мощнейшей компьютерной техники с развитой периферией. Об этом мы поговорим во второй части учебного пособия, однако целый ряд вопросов остается общим вне зависимости от применяемой технологии создания карт. Одним из важнейших вопросов, рассматриваемых в картографии, является вопрос о видах и приемах картографической генерализации.

3.5. Картографическая генерализация. Факторы генерализации.

Государственный стандарт терминов определяет картографическую генерализацию – как «отбор и обобщение изображаемых на карте объектов особенностям картографируемой территории».

Из определения вытекают основные факторы генерализации:

географические особенности объекта картографирования Кроме того, различают следующие виды генерализации:

В программе карты могут быть заданы следующие цензы: не показывать контуры сельскохозяйственных угодий площадью менее 4 мм2 на карте; не изображать населенные пункты с числом населения менее 10000 человек или дороги классом ниже проселочных и т.д.

Цензы могут быть как количественными так и качественными.

представительства», т.е. предельную плотность или густоту объектов на единицу площади. Например, в программе карты оговаривается, что в процессе генерализации контуров сельскохозяйственных угодий следует оставлять не менее 10 контуров пашни на 1 см2 карты, количество населенных пунктов на 1 дм2 карты не должно превышать Цензы и нормы отбора устанавливают исходя из назначения, масштаба и особенностей картографируемого региона.

3) Геометрическая генерализация – обобщение плановых очертаний объектов с выделением типичных форм этих объектов. Включает в себя следующие приемы:

а) исключение контуров площадью меньше цензового (например, 4 мм2).

б) объединение мелких однородных контуров площадью менее цензовой и расстоянием между ними менее линейного ценза, т.е. l Р ц. При этом необходимо сохранять соотношение площадей.

в) исключение мелких случайных деталей формы;

г) исключение повторяющихся деталей формы;

количественных характеристик и включает:

а) обобщение классификации, когда переходят от видов к родам, от отдельных явлений – к их группам и т.д., например от видового состава деревьев в лесах:

б) обобщение шкал, когда переходят от шкал непрерывных к ступенчатым или к укрупнению ступеней шкалы:

5) Объединение территориальных единиц.

По мере изменения масштаба или назначения и темы карты переходят от отдельных объектов к их собирательным обозначениям (рис.3.4.1,а,б,в). Или когда в пределах границ распространения сельскохозяйственного угодья встречаются повторяющиеся контуры другого угодья, по площади не менее ценза.

6) Утрирование (преувеличение) – прием относится к объектам ленточного типа (долины и поймы рек), когда, не взирая на малые размеры объекта, он подлежит изображению на карте.

3. 6. Картографические знаки и способы изображения Картографические знаки отдельных объектов выполняют две функции:

указывают вид объекта, а некоторые из них качественные или количественные характеристики объекта определяют пространственное положение, плановые размеры и форму.

Картографические условные знаки (коды) подразделяются по:

условию кодирования на: аналоговые (площадные, линейные), границы которых на карте воссоздаются аналогично распространению этих объектов на местности, и собственно кодовые (внемасштабные) для изображения объектов, не выражающихся в масштабе карты;

способу кодирования на штриховые, шрифтовые, цифровые, фоновые, комбинированные.

применяемые для отображения элементов географической основы и тематического содержания.

Способ изображения тематического содержания выбирается в зависимости от особенностей размещения объекта картографирования, содержания картографируемой характеристики, назначения и масштаба карты.

В настоящее время в картографии существуют 11 способов изображения тематического содержания:

10. Способ картограммы.

11. Способ картодиаграммы.

Такое разнообразие способов вызвано тем, что различные объекты и явления могут изменяться во времени и пространстве, иметь разный характер распространения, а именно — сплошной повсеместный (воздушные массы, почвы), ограниченный по сельскохозяйственных культур), локализованный по пунктам (промышленные предприятия), линейный или полосной (транспортные пути). Для их отображения на тематических картах используют следующие способы изображения объектов и явлений.

локализованных в пунктах и не выражающихся в масштабе карты (населенные пункты, промышленные предприятия и т. п.). Различают три вида значков — геометрические (простые и структурные), буквенные и наглядные, которые показывают местоположение объекта, его качественные и количественные характеристики посредством формы, внутреннего рисунка, цвета и размера. Размеры значков не соответствуют площади, занимаемой на карте объектами, они позволяют только определить местоположение, свойства, динамику объекта.

Способ линейных знаков (рис. 3.6.2,б) применяется для изображения на картах различных линейных объектов, практически не имеющих ширины или ширина которых не выражается в масштабе карты. К таким объектам относятся границы, реки, трубопроводы и др. Для передачи качественных и количественных характеристик объектов используют рисунок, цвет, структуру линейных знаков.

Способ качественного фона (рис.3.6.3 ) применяется на картах для подразделения территории на однородные в качественном отношении участки, выделяемые по тем или иным природным, экономическим или политико-административным признакам.

распространение по земной поверхности (климат, растительность), занимающих на распределение(население). На карте это достигается раскраской площадей различными цветами или различными видами штриховки. Иногда фоновая окраска может совмещаться со штриховкой. Например, на почвенных картах фоновая окраска указывает на генетическую родственность почв, а штриховка - их механический состав.

подразделения территории по одному или нескольким количественным показателям.

Этими показателями могут быть: густота (поселений, речной сети), плотность (населения), доля в процентах (земель, посевных площадей) в общей площади района или сельскохозяйственного предприятия; различные экономические показатели, отнесенные либо к площади района, либо к числу жителей, либо к поголовью скота и т. п. (например сбор зерна с одного гектара площади, количество коек в больницах на 100 жителей).

При этом изображенную на карте территорию разделяют на отдельные участки в соответствии со значениями показателя. Для каждого участка указывают количественную характеристику показателя согласно установленной ступенчатой шкале. Так же, как и для способа качественного фона, на карте используют окраску (или штриховку) площадей участков территории различным цветовым фоном. В отличие от способа качественного фона окраску выполняют разной по насыщенности. С увеличением количественного значения показателя увеличивается насыщенность цвета или плотность штриховки.

Способ изолиний (рис. 3.6.5) применяется для изображения на картах явлений, имеющих сплошное, непрерывное и при этом более или менее плавное распределение на значительной территории. Изолинии —это линии равных значений какого-либо количественного показателя. Это очень удобный, гибкий и высокоинформативный способ изображения. Он позволяет передать не только количественные характеристики явлений, но и их динамику, перемещение, связь одних явлений с другими. Изолинии применяют для реальных непрерывных (рельеф суши и морского дна, температура, количество осадков) и условно-непрерывных (плотность населения, густота овражнобалочной сети) явлений. Например, достаточно широко известны :

- линии, соединяющие точки с одинаковой высотой над уровнем моря - изогипсы ( или горизонтали);

- линии, соединяющие точки с одинаковыми значениями температуры - изотермы;

- линии, соединяющие точки на карте с одинаковыми значениями скорости ветра- изоанемоны;

- линии, соединяющие точки на карте с одинаковыми значениями искажений – изоколы и т.д. Способ может применяться с послойной окраской.

Способ локализованных диаграмм (рис.3.6.6) —способ изображения, при котором диаграммы привязаны к определенным пунктам. Но при этом характеризуют не только эти пункты, но и прилегающую к ним территорию. Например, локализованные диаграммы, показывающие динамику метеорологических явлений. Они относятся к пунктам расположения метеостанций и дают представление о климате данного района.

Способ знаков движения (рис.3.6.7) применяется для отображения на картах пространственных перемещений (морских течений, перевозок и т.п.).

Этим способом можно изображать различные по характеру объекты, например, точечные (движение отдельного корабля), линейные (перемещение атмосферных фронтов), площадные (перемещение ледников), а также направления, количество, скорость перемещения, структуру перевозимого груза и другие данные. Для отображения применяются стрелки (векторы) и полосы (эпюры) разного цвета, рисунка, ширины.

Векторы применяются для изображения перемещений сплошных и рассеянных объектов, а эпюры для изображения экономических связей и перевозок грузов.

С помощью векторов могут изображаться пути движения, вид объектов перемещения, скорость, структура груза. Это возможно благодаря тому, что стрелки могут быть различными по длине, ширине, цвету и структуре.

Эпюры также могут быть простыми, показывающими перемещение однородного груза и структурными, где ширина всей полосы указывает суммарный объем перевозимых грузов, а ширина полос указывает на объемы составных частей.

Способ ареалов (рис.3.6.8) применяется в тех случаях, когда необходимо обозначить район, в пределах которого распространены те или иные однородные объекты (полезные ископаемые, сельскохозяйственные культуры, животные и т.д.). Для передачи ареала на карте используют различные приемы: ограничение ареалов сплошной или пунктирной линией, окраску ареала, штриховку, надписи в пределах ареала, отдельный рисунок или иные графические приемы для указания пределов распространения явления.

Точечный способ (рис.3.6.9) —способ изображения на картах явлений рассеянного распространения, неравномерно размещенных на обширных площадях. Для реализации этого способа на карте используют большое число точек.

Каждая из них имеет определенный "вес". Например, одна точка соответствует 500 га посевов пшеницы или 1000 голов крупного рогатого скота. Применяя точечные обозначения разного размера, цвета, имеющие разный вес, отображают на карте достаточно подробно качественно и количественно разные явления, их структуру и размещение на территории. Количество точек N на площади P подсчитывается исходя из соотношения где d – диаметр точки в мм. Обычно 0,4-0,5 мм.

Способ картограммы (рис.3.6.10) применяется для отображения относительных показателей по ячейкам территориального, чаще всего административного деления.

Относительными показателями могут быть: доля (земель, посевных площадей) в общей площади области, района или сельскохозяйственного предприятия, другие расчетные показатели, изображающие среднее значение показателя по административным, территориальным или хозяйственным единицам.

Показатели изображаются на карте окраской или штриховкой в пределах этих административно-территориальных единиц. С увеличением значения показателя увеличивается насыщенность цвета или плотность штриховки.

Различают картограммы: простые, структурные, уточненные, которые напоминает простую, но окрашивается не вся площадь района, а только тот участок, где имеет место картографируемое явление.

Способ картодиаграмм (рис.3.6.11) применяется для изображения абсолютных показателей в пределах административно-территориальных единиц. Такими показателями могут быть число жителей по районам, сельскохозяйственным предприятиям или площади под сельскохозяйственными угодьями, культурами и т.д. Для графического оформления на карте используются диаграммные знаки в виде окружностей, квадратов или других геометрических фигур, размеры которых зависят от величины показателя.

Картодиаграммы могут быть линейными (столбчатыми), когда длина столбца пропорциональна значению показателя; площадными, когда площади пропорциональны сравниваемым величинам; объемными. Среди выше перечисленных различают структурные картодиаграммы, изображающие составные части показателя, а также совмещенные.

После выбора способа изображения тематического содержания приступают к разработке знаковой системы (легенды) карты, то есть числовых и графических шкал.

По своему виду числовые шкалы делятся на:

картографическим показателям. Например, площадь кружка или площадь контура могут быть связаны зависимостью, пропорциональной квадратному частью условная, ранговая, не строгая, не пропорциональная.

Абсолютные шкалы более наглядны, но громоздки.

Те и другие шкалы по структурному признаку делятся на:

изменяется непрерывно вслед за изменением величины объекта;

ступени, возрастает скачком при переходе к следующей ступени.

Ступенчатые шкалы могут быть:

а) равноинтервальными (равношаговыми);

б) равновариантными (равновероятными);

в) закономерно возрастающими (убывающими);

Равноинтервальные имеют одинаковый для всех ступеней интервал и строятся по правилу арифметической прогрессии.

Равновариантные – все ступени содержат одинаковое число значений (наблюдений) показателя.

Шкалы с закономерно возрастающим показателем строятся по правилу геометрической или алгебраической прогрессии: 2-4; 4-8; 8-16; 16-32 и т.д.

Комбинированные – сочетают свойства вышеназванных шкал.

Непрерывные шкалы применяются при составлении карт, по которым предусматривается решение инженерных задач (проектирование, вынос проекта в натуру, анализ и т.д.).

Для обзорных карт применяются ступенчатые шкалы, которые позволяют упростить исходную информацию и выявить закономерность в распределении картографируемого показателя.

Существуют различные методики разработки числовых шкал, однако ниже мы рассмотрим только одну из них, которая применяется для разработки условной ступенчатой шкалы при составлении карты по статистическим данным.

1. Определяется число ступеней по формуле:

где N – количество наблюдений или число картографических показателей.

2. Строится график ранг-значений, для чего ранг, равный единице, присваивается максимальному значению показателя, второй – второму по величине и т.д. На оси Х откладывают значения показателя, а на оси ординат – ранги значений.

Предположим, что для ряда картографических показателей,приведенных в таблице, строится график ранг-значений, показанный на рис.7.1.

Анализируя полученное изображение, мы видим, что имеет место 3 случая:

I случай. Если точки на графике распределены по прямой линии или близко к ней (рис.3.7.1,а), то разрабатывают равноинтервальную или равновариантную шкалу.

а) При разработке равноинтервальной шкалы определяют ее интервал по формуле:

где amax; amin – max и min значение показателя;

Для приведенного примера:

А шкала имеет вид:

б) При разработке равновариантной шкалы необходимо определить число показателей, входящих в одну ступень, по формуле:

где K – количество элементов в ступени;

N – количество исходных показателей;

n – количество ступеней.

Для приведенного примера:

После этого ось ординат делится на К равных частей, начиная от первого. По крайним значениям рангов этих групп с графика снимают соответствующие им показатели и принимают их в качестве границ ступеней шкалы.

Полученная шкала имеет вид:

0-15; 15,1-35; 35,1-55; 55,1-……………. и т.д.

II случай. Точки распределены по кривой, тогда в зависимости от степени прогиба кривой применяют методику расчета либо по правилу алгебраической, либо геометрической прогрессии.

а) правило алгебраической прогрессии (кривая близка к прямой).

Суммируются порядковые номера ступеней Амплитуда колебаний показателя делится на параметр t для получения коэффициента алгебраической прогрессии P.

Верхняя граница первой ступени получается из зависимости:

Получена шкала:

4,8 – 6,6; 6,7 – 10,3; 10,4 – 15,8……….

б) правило геометрической прогрессии (кривая с малым радиусом прогиба).

Для определения интервалов вычисляют коэффициент K по формуле:

Далее нижние границы каждой ступени определяются по формулам:

A n = 10 (lg amax k ) для последней ступени и по формуле:

A n1 = 10 (lg An k ) - для всех последующих ступеней, например:

Для приведенного выше примера получены нижние границы ступеней:

lg 69,9 = 1, lg 4,8 = 0, k = 1,16324 8 = 0, lg 69,9 = 1,84448 0,14540 = 1, anti lg = 50, lg 50,010 = 1,69908 0,14540 = 1, anti lg = 35, lg 32,818 = 1,55368 0,14540 = 1, anti lg = 25, Получена шкала: 4,8 – 25,60; 25,61 – 35,78; 35,79 – 50,00; 50,01 – 69,90.

Ранги III случай. Когда точки на графике распределены произвольно, то для выделения границ ступеней пользуются разрывами в значениях между соседними точками графика. Большие разрывы являются ориентирами для выбора границ ступеней.(Рис.3.7.2).

Полученная шкала уточняется таким образом, чтобы в каждой ступени содержалось примерно одинаковое число показателей и не было "пустых" ступеней.

К разработанной числовой шкале необходимо подобрать графическую (цветовую) шкалу в зависимости от выбранного способа изображения.

Следовательно, необходимо ясно представлять себе возможности того или иного способа изображения тематического содержания, а также перечень графических переменных, при помощи которых тот или иной способ показывается на карте.

В качестве графических переменных при построении графических шкал используют цвет и насыщенность (большему значению показателя соответствует большая насыщенность) или размер знака; штриховку, заполнение точками и многое другое.

ГЛАВА 4. Картографические методы использования карт.

Достаточно подробно методы использования карт рассмотрены в целом ряде учебных пособий и монографий (например, [ 2, 14 ]).Мы попытаемся остановиться на наиболее распространенных из них, отсылая читателя для более полного изучения этих методов к трудам таких выдающихся ученых-картографов как К.А.Салищев,А.Ф.Асланикашвили,Е.М.Николаевская, А.М.Берлянт, С.Н.Сербенюк, В.С.Тикунов и многим другим.

Картографический метод исследования – относительно новый раздел картографии, в котором рассматриваются проблемы использования карт в научной и практической деятельности.

Широкое использование картографического метода исследования привело к возникновению множества научно-технических приемов анализа карт.

Издавна наибольшее развитие получила картометрия, долгое время считавшаяся самостоятельным разделом картографии. С 50-х годов для анализа карт стали широко применять математическую статистику. Сейчас почти все разделы математической статистики и теории вероятности применяются в картографическом анализе. Позднее для обработки карт начали применять и другие разделы математики: численный анализ, теорию информации, теорию графов, математическую логику и др.

4.1. Классификация методов анализа карт.

Из наиболее употребительных методов можно назвать следующие:

Графические разрезов, графиков, диаграмм, 3-х мерных моделей.

Описания – способ качественной характеристики явлений, изображенных на карте. Позволяет получить общее представление об изучаемом предмете.

Графоаналитические приемы – предназначены для измерения по картам координат, длин, углов, площадей, объемов, формы (вытянутость, извилистость, кривизна, густота, концентрация).

Математическое моделирование – имеют целью построение и анализ моделей по данным, снятым с карты.

Вся система приемов анализа карт может быть использована либо для работы с отдельной картой, либо для обработки серий карт или атласов.

Включают, в основном, построение различных профилей, двухмерных или трехмерных графиков и диаграмм, которые дополняют и иллюстрируют методы описательного характера.

основанные, по существу, на визуальном анализе карт ни в коей мере не преследуют цель перевести компактный и многообразный язык карты в текстовый вид, поскольку такие действия граничат с анахронизмом, если не с форменной глупостью. Описания необходимы для более полного и всестороннего изучения объекта картографирования или картографируемого явления, для характеристики особенностей его размещения и выявления взаимосвязей, они «…отличаются отбором и систематизацией фактов, введением элементов сравнения и аналогий»[ При создании новых картографических произведений у картографа зачастую нет возможности посетить и на месте изучить картографируемую территорию, поэтому изучение особенностей территории и целого ряда характеристик, упомянутых выше, производится по описаниям элементов содержания плановокартографических материалов прошлых лет.

Ниже приводится пример описания (при необходимости) участка местности по листу топографической карты масштабов 1: 10 000 – 1: 100 000 с целью получения информации о природных и социально-экономических объектах местности картографируемого района.

Начинать описание следует с географического положения данного района, конфигурации его границ, его протяженности (в км ) с севера на юг и с запада на восток, граничных широтах и долготах. Для ответа на все эти вопросы достаточно воспользоваться административной картой района картографирования. Протяженность района в каком-либо направлении также нетрудно определить, если принять во внимание, что дуге в 1° на земной поверхности соответствует приблизительно 111 км на карте. Для решения задачи необходимо определить географические координаты крайних точек (северной, южной, западной, восточной) картографируемого района.

Например, на рис. 4.1.1 изображена территория какого-то района, для которого 1 = 40°20', 2 = 40°40', 1=36°30', 2=37°00', КМ=45 мм, ДД'=22 мм, ВВ''= 8 мм, ВВ' = 9 мм, КЛ= 54мм, АА' =18 мм, СС'= 4 мм.

Чтобы определить значения широт параллелей, проходящих через точки С и Д, нужно измерить расстояния (в мм) между точками К и М (КМ), Д и Д' (ДД'), С и С' (СС'). Отрезок КМ в то же время равен (2 - 1), то есть разности широт параллелей, проходящих через точки К и М. Подставляя найденные значения в формулы, получим:

где С — широта северной точки С территории;

Д — широта южной точки Д территории.

Проводя аналогичные действия, можно определить значения долгот крайних меридианов, проходящих через точки А и В по формулам:

где А -долгота западной точки А территории;

В -долгота восточной точки В территории.

Теперь, пользуясь топографической картой, можно дать подробную характеристику элементов местности, имеющихся на территории данного района. По своему происхождению все объекты (или элементы) местности могут быть разделены на физико-географические или природные (гидрография, рельеф, растительность, грунты) и социально-экономические (населенные пункты, пути сообщения, средства связи; объекты промышленности, сельского хозяйства, культуры).

Описывать элементы местности картографируемого района следует последовательно, в определенном порядке, а именно:

— элементы гидрографии, — населенные пункты, — дорожную сеть, — рельеф, — растительность и грунты, — границы.

Элементы гидрографии. Из элементов гидрографии следует указать на наличие морей, рек и их притоков, каналов и канав, озер и прудов, водохранилищ, ключей, родников, колодцев и т. д.

Характеристику речной сети нужно начинать с главной, самой крупной реки района, имеющей, как правило, наибольшую ширину. Для всех рек необходимо указать: направление течения, судоходность, ширину, глубину, характер берегов (пологие, обрывистые, скалистые и т. д.), притоки, пороги и водопады, переправы (броды, перевозы, паромы, мосты) и гидротехнические сооружения на них (плотины, шлюзы, пристани, волноломы, маяки и т. д.).

Озера и искусственные водоемы (пруды, водохранилища и др.)характеризуются по размеру, характеру береговой линии (постоянная, пересыхающая, пропадающая), характеру воды (пресная, соленая, горько-соленая).

Для каналов, канав и водопроводов указывается их состояние (действующие, строящиеся, сухие, наземные или подземные и т. д.), их назначение (транспортные, мелиоративные), их ширину.

Населенные пункты. Все населенные пункты, расположенные на территории данного района, характеризуются по типу поселения (города, поселки городского типа, поселки сельского типа), их величине, количеству жителей и густоте распределения.

Тип поселения определяется по характеру подписи названия населенного пункта (вид шрифта, наклон). Количество жителей (а для сельских населенных пунктов количество дворов) определяется по высоте подписи названия населенного пункта, согласуясь при этом с таблицами условных знаков соответствующего масштаба.

После характеристики населенных пунктов следует перейти к социальноэкономическим объектам, расположенным в данном районе ( школы, заводы, фабрики, шахты, электростанции, трансформаторные будки, больницы, санатории, аэродромы, стадионы, памятники, развалины, пасеки, дома лесников, церкви, часовни, кладбище, нефтепроводы, газопроводы и т. д. ). Заканчивать этот раздел следует указанием на наличие в данном районе линий связи и электропередач.

Дорожная сеть. Все дороги должны быть охарактеризованы по их типу (железные, шоссейные, улучшенные грунтовые и грунтовые — проселочные, полевые, лесные, зимние и др.). В свою очередь, каждый тип дорог может быть наделен более подробной характеристикой.

Так, например, для железных дорог нужно указать на количество путей, вид тяги (электрифицированные и т. д.), ширину колеи (нормальная, узкоколейная), техническое состояние (действующие, строящиеся, разобранные).Для шоссейных дорог необходимо сказать об их виде (автострады, усовершенствованные шоссе, шоссе), ширине проезжей части и ширине всей дороги, материале покрытия, их техническом состоянии.

Кроме того, для всех дорог нужно назвать все имеющиеся на них сооружения (выемки, насыпи, станции, вокзалы, депо, семафоры и светофоры, километровые столбы, указатели дорог, туннели, и т. д.).

Рельеф. Сначала следует определить общий характер рельефа картографируемого района (равнинный, холмистый или горный).

Равнинным называют рельеф участков суши с малыми (до 50 м) колебаниями относительных высот, холмистым — рельеф с относительными высотами от 50 м до 200 м, горным — рельеф с относительными высотами от 200 м и более.

На имеющейся топографической карте можно найти отметки максимальной и минимальной высот для данной местности над уровнем моря. Разность этих отметок даст значение относительной высоты, по которому можно сделать соответствующие выводы о характере рельефа картографируемого района.

Растительность и грунты. Прежде всего по карте перечисляются все виды растительности и угодий, имеющиеся в данном районе (леса, лесные и кустарниковые полосы, кустарники, сенокосы, пашня, сады, виноградники, технические культуры и др.), а затем даются характеристики каждому виду растительности или угодья.

Так, например, леса могут быть: лиственные, хвойные, смешанные, редкие, вырубленные, горелые, буреломы, поросль, лесные питомники.

При описании леса необходимо назвать его породный состав, высоту и толщину деревьев, густоту леса, наличие просек и их ширину, наличие лесных кварталов.

При описании пашни указывают ее культурно техническое состояние (чистая, залесенная, закустаренная и т.д.).

Закончив характеристику всех видов растительности и угодий, переходят к грунтам данного района (болота, пески, солончаки и т. д.). Для болот, например, следует указать их местоположение, степень проходимости, глубину, имеющуюся растительность. Для других видов грунтов указывается их местоположение и занимаемая ими площадь.

Границы. В этом разделе дают характеристику всех видов границ (государственных, республик, административных краев и областей, районов и др.) и ограждений (изгороди, ограды, заборы и др.), имеющихся на территории данного района.

Подчеркнем еще раз, что такого рода описания выполняют не с целью заменить карту словесным описанием участка местности, а с целью выявить закономерности распределения объектов и явлений, обратить внимание на особенности картографируемой территории.

Такие графоаналитические приемы как картометрия и морфометрия используются для непосредственных измерений по карте различных метрических характеристик, а также расчета показателей формы объектов, таких как: очертания, кривизна линий и поверхностей, горизонтальное и вертикальное расчленение, пластика рельефа, экспозиция склонов, плотность распределения, густота, однородность, некоторые стоимостные показатели и др.

Несомненно важную роль играют данные приемы при использовании карт в землеустройстве и земельном кадастре[14 ], их применяют как по отдельности, так и в сочетании друг с другом.

Класс морфометрических методов необходим также и для определения показателей формы рельефа, который, как известно, является одним из ландшафтнообразующих элементов территории и одним из существенных факторов, влияющих на свойства кадастровых объектов.

В качестве примера приведем расчет некоторых морфометрических показателей, которыми, как правило, сопровождаются описания картографируемой территории.

При описании гидрографии приводят расчеты примерной густоты речной сети и густоты распределения водоемов на территории картографируемого района.

Густота речной сети рассчитывается по следующей формуле:

где Кгр — коэффициент густоты речной сети картографируемого района;

Lкм —длина всех рек, каналов и канав района (в километрах) ;

Ркм2—площадь всего района картографирования (в квадратных километрах).

Длина рек определяется по топографической карте в пределах всей трапеции, а площадь района берется равной площади трапеции данной карты.

Для измерения длин кривых линий, в том числе и рек, по карте можно пользоваться курвиметром или циркулем-измерителем (рис.8.2 ) с малым раствором игл (2-4мм).

Для районов с густой речной сетью длину рек можно определять, пользуясь вероятностными картометрическими приемами, значительно упрощающими работу.

Суть этого метода заключается в следующем.

На карту нужно наложить прозрачную палетку в виде сетки квадратов со стороной d (рис.4.1.3) и подсчитать число всех пересечений (т) речной сети с линиями палетки. Суммарная длина всей речной сети данного района оказывается пропорциональна числу пересечений (т) и равна Доказано, что наименьшие погрешности при измерении длины извилистых линий дают палетки со сторонами 2—4 мм. При таком косвенном способе измерения, основанном не на промере каждой отдельной линии, а на статистических закономерностях, погрешность определения длин составляет порядка 5%.

Подсчитать число всех пересечений (т), последовательно передвигая палетку по всей площади карты. По предложенной формуле вычислить длину речной сети (L см), а затем перевести ее в километры.

Площадь трапеции топографической карты легко получить, умножив длину основания трапеции (в км) на длину боковой стороны трапеции (в км), принимая приближенно трапецию за прямоугольник.

Густоту распределения водоемов (прудов, озер и др.) по территории картографируемого района можно определить по формуле:

где Кгв — коэффициент густоты водоемов;

п — количество всех водоемов на территории данного района.

Пример: В районе на площади Р=75,4 кв. км имеется 13 водоемов. Коэффициент густоты распределения водоемов в этом случае будет равен 5,8; то есть один водоем приходится на 5,8 кв. км местности.

Залесенность района (в процентах) определяется по формуле:

где П —.процент залесенности;

Рл — площадь (в кв. км), занимаемая лесом;

Р км2—общая площадь района картографирования.

Густота распределения населенных пунктов (Кгн) рассчитывается по той же формуле, что и распределение водоемов. При расчете нужно учитывать все населенные пункты независимо от типа поселения и количества жителей.

Густота дорожной сети (Кгд) картографируемого района рассчитывается по той же формуле, которую использовали выше при расчете густоты речной сети. При расчете длины дорожной сети района нужно учитывать все виды дорог, независимо от их типа и технического состояния.

При характеристике формы ареала используют коэффициент [2 ], пропорциональный отношению квадрата периметра объекта s2 к его площади Р.

Результат вычисления по данной формуле позволяет сопоставить форму изучаемого объекта с кругом, показатель формы которого равен единице.

Для простых геометрических фигур коэффициент равен:

окружность – 1,00;

квадрат – 1,27;

шестиугольник – 1,10;

равносторонний треугольник = 1,65.

Таким образом, чем больше уклонение рассматриваемой фигуры от формы круга, тем больше значение показателя.

используются при работе с картой являются:

определение прямоугольных координат точек местности;

определение высот точек местности;

определение углов;

вычисление длин линий с учетом частных масштабов длин;

измерение площадей, объемов с учетом величин искажений и др.

Приемы определения объемов или массы необходимы для оценки запасов воды, льда, снега, газа, угля и других природных ресурсов.

Предполагает использование методов анализа карт с помощью аппарата математической статистики и теории информации.

статистики преследует три цели:

явление и выделение ведущих факторов.

Для оценки форм и тесноты связи между явлениями на двух или более тематических картах широко применяется прием из математической статистики, который носит название корреляционного анализа.

Прием дает общее предварительное суждение о взаимосвязи отдельных факторов, например, влияние климата на урожайность или уклонов на эрозионное состояние почв и применяется при оценке карт, выполненных способом изолиний и картограмм.

Наиболее прост для вычислений и дает хорошую достоверную оценку ранговый коэффициент корреляции. Ранговый коэффициент корреляции Спирмена вычисляется по формуле:

где Pai, Pbi - ранги значений показателей ai и bi шкал на картах A и B;

По смыслу коэффициент близок к коэффициенту корреляции и выражает степень близости исследуемой зависимости двух явлений к линейной зависимости и измеряется в диапазоне от +1 до –1. При =0 – связь отсутствует, при 0.7 связь считается существенной.

Ранги получают путем нумерации по порядку ступеней шкалы, т.е. самому большому численному значению шкалы присваивается ранг 1 и т. д.

Для выборки данных применяется точечная палетка и прием скользящего окна размером не менее 5х5 точек. Расстояние между точками таково, чтобы в самый минимальный по площади контур попала хотя бы одна точка.

Вычисления сводятся в таблицу, а по конечным результатам вычисления коэффициента i строится карта изокоррелят.

Приемы теории информации используются для оценки степени однородности и взаимного соответствия явлений, изучаемых по картам, другими словами, они показывают меру связи или неоднородности между явлениями, изображенными на разных картах.

Для этих целей в картопользовании широко применяется так называемый информационный коэффициент соответствия. Его достоинство заключается в том, что с его помощью можно сопоставить карты, содержащие не только количественные, но и качественные характеристики явлений, например карты почвенная и растительности.

размещении явлений, имеющих на картах абсолютные или относительные числовые характеристики и изображаемых на карте способами изолиний, ареалов, точечным, картограмм, качественного фона.

Коэффициент взаимного соответствия, определяется по формуле:

аibj –частота или доля совпадения явлений на картах А и В.

Коэффициент изменяется от 0 до +1. При К=0 явления А и В не соответствуют друг другу. При К=1, имеет место полное соответствие контуров.

По мере приближения К к единице все большая часть контуров карты В повторяет контуры карты А или совпадает с ними, а значит можно оценить взаимосвязь между изучаемыми явлениями.

ГЛАВА 5. Географические информационные системы Наряду с традиционной, так называемой "бумажной " технологией создания карт, в последнее десятилетие стали бурно развиваться компьютерные технологии создания карт с использованием географических информационных систем (ГИС).

В наиболее общем виде так называемую ГИС-технологию создания карт можно представить в следующем виде:

1. подготовка исходных материалов и ввод данных :

а) с накопителей электронных тахеометров;

б) приемников GPS;

в) систем обработки изображений;

г) дигитализацией (цифрованием) материалов обследований, авторских или составительских оригиналов, а также имеющихся планово-картографических материалов;

д) сканированием исходных материалов и трансформированием полученного растрового изображения;

2. формирование и редактирование слоев создаваемой карты и таблиц к ним, а также формирование базы данных;

3. ввод табличных и текстовых данных с характеристиками объектов(атрибутов);

разработка знаковой системы ( легенды карты);

5. совмещение слоев, формирование картографического изображения тематической карты и его редактирование;

6. компоновка карты и формирование макета печати;

7. вывод карты на печать.

Давая наиболее упрощенное понятие ГИС,можно отметить, что -это автоматизированная информационная система,предназначенная для обработки пространственных данных об объектах и явлениях природы и общества.

ГИС-это широко развитые системы,использующие базы данных (организованные хранилища информации ),где сведения об окружающей реальности характеризуются широким набором данных, собираемых различными методами и технологиями.

В настоящее время ГИС не имеет себе равных по широте применения, так как используются практически во всех отраслях и областях знаний: в навигации, на транспорте и в строительстве, в геологии,географии,военном деле,топографии, экономике,экологии,тематической картографии и др.

В этом пособии мы не ставили задачу подробно рассматривать очень сложный и многогранный процесс создания карт средствами ГИС на каждом из этапов, так как эти вопросы изучаются во многих других изданиях,однако считаем просто необходимым хотя бы очень кратко информировать читателя об особенностях процесса создания карт средствами ГИС.

5.1. Принципы представления графической информации в компьютере.

Непременным условием возможности обработки изображений в компьютере является то, что вся информация об объектах местности и явлениях действительности может обрабатываться только тогда, когда она представлена в цифровом виде.

Географические информационные системы могут работать с двумя, однако существенно отличающимися между собой, типами данных – векторными и растровыми.

Растровая форма - это представление графической информации (карты, рисунка, фотографии) в виде матрицы чисел, каждый элемент которой является кодом, характеризующим яркость соответствующего элемента дискретизации изображения карты.

Векторная форма— это такая форма представления, в которой информация о местоположении объектов, их очертаниях дается в виде структурированного набора координат точек объекта.

Оба типа данных имеют свои достоинства и недостатки, оба не исключают а взаимно дополняют друг друга, однако многие из ГИС могут работать как только с векторными моделями, которые создаются на основе векторных типов данных, так и с растровыми моделями, а иногда и с теми и с другими вместе.

Попытаемся более подробно рассмотреть вопрос о том, как же представляется в памяти компьютера графическая информация, поскольку проблем с хранением метрической информации в виде чисел вроде бы не существует.

Для кодирования черно-белых изображений достаточно двух цифр, а так как известно, что в компьютере применяется двоичная система счисления (когда каждое число представлено в виде набора нулей и единиц), то кодирование черно-белых монохромных изображений не представляет большой трудности.

Рассмотрим процесс преобразования рисунка в цифровую форму на простом примере. Возьмем черный крест на белом фоне (Рис.5.1.1, а), и попробуем представить запись его компьютерного аналога. Вначале приведем предлагаемый рисунок к прямоугольной форме. Чтобы выделить прямоугольную рамку, захватывающую весь рисунок, представим черный крест, вписанным в квадрат белого цвета.

Все рисунки в компьютерах имеют прямоугольную форму, так как для работы с любым изображением к нему добавляется фон, превращающий рисунок в прямоугольник.

Крест можно разбить на девять равных частей, каждая из которых будет иметь однородный цвет — черный или белый. Обозначим черный цвет единицей, а белый — нулем. Запишем все получившиеся цифры, начиная с левой части верхнего ряда(рис.5.1.1,б). Мы получили матрицу :

Это и есть компьютерный код нашего рисунка. Однако из этого кода неясно, какого размера должна быть каждая часть рисунка. Поэтому договоримся, что разделим рисунок на небольшие части заданного размера (элементарные квадратики). Теперь частей стало значительно больше (рис.5.1.1,в), и компьютерный код стал длиннее Зато любой компьютер, получив этот код, и зная, что каждая цифра означает цвет(или яркость) небольшого элемента изображения заданного размера, легко восстановит рисунок.

Изображения, закодированные описанным способом, называются растровыми изображениями, или растром.