Факторы генерализации. Виды и приемы генерализации

Издание карт.

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.

ГЛАВА 5. Картографическая генерализация.

Государственный стандарт терминов определяет картографическую генерализацию – как «отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно назначению, тематике и масштабу карты, а также особенностям картографируемой территории».

Из определения вытекают основные факторы генерализации:

- назначение карты и ее тематика

- масштаб

- географические особенности объекта картографирования

- источники и способ изображения

Кроме того, различают следующие виды генерализации:

- цензовый (нормативный) отбор информации

- геометрическая генерализация;

- обобщение легенды

- объединение территориальных единиц

- утрирование

1) Цензовый отбор. При этом устанавливается ценз – нижний предел значимости объекта.

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.

2) Нормативный отбор – в программе карты указывают «нормы 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 60.

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. _ц. При этом необходимо сохранять соотношение площадей.

б) присоединение контуров при _ц.

в) исключение мелких случайных деталей формы;

г) исключение повторяющихся деталей формы;

4) Обобщение легенды подразумевает обобщение качественных и 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:

- ель;

- пихта;

- сосна;

}

можно перейти к породному составу леса – хвойные.

Или: - липа;

- береза; - лиственные.

- осина

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

}

0-5;

5,1-10; - переходят к шкале: 0 – 10;

10,1-15; 10,1 – 20.

15,1-20

5) Объединение территориальных единиц.

По мере изменения масштаба или назначения и темы карты переходят от отдельных объектов к их собирательным обозначениям (рис.5.1,а,б,в). Или когда в пределах границ распространения сельскохозяйственного угодья встречаются повторяющиеся контуры другого угодья, по площади не менее ценза.

а) б) в)

Рис. 5.1

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.

ГЛАВА 6. Картографические знаки и способы изображения

тематического содержания.

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.

Кроме того, картографические знаки можно подразделить на знаки, 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:

1. Значковый способ.

2. Способ линейных знаков.

3. Способ качественного фона.

4. Способ количественного фона.

5. Способ изолиний.

6. Способ локализованных диаграмм.

7. Способ знаков движения.

8. Способ ареалов.

9. Точечный способ.

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 площади (месторождения полезных ископаемых), рассредоточенный (посевы 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.

Способ значков (рис. 6.1,а) применяется для изображения объектов, 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.

Рис. 6.1, а

Способ линейных знаков (рис. 6.1,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.

Рис. 6.1, б

Способ качественного фона (рис. 6.1, в) применяется на картах для подразделения территории на однородные в качественном отношении участки, выделяемые по тем или иным природным, экономическим или политико-административным признакам.

Рис. 6.1,в

Он используется для характеристики явлений, имеющих сплошное распространение по земной поверхности (климат, растительность), занимающих на ней значительные площади (почвенный покров) или имеющих массовое 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.

Способ количественного фона (рис. 6.1,г)применяется на картах для 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.

Рис. 6.1, г

Способ изолиний (рис. 6.1, д)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 овражно-балочной 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.

Рис. 6.1, д

Способ локализованных диаграмм (рис. 6.1,е) — 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.

Рис. 6.1, е

Способ знаков движения (рис. 6.1, ж)применяется для отображения на картах пространственных перемещений (морских течений, перевозок и т.п.).

Рис. 6.1, ж

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. 6.1,з)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.

Рис. 6.1, з

Точечный способ (рис. 6.1, и) — способ изображения на картах явлений

Рис.6.1,и

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.6.1,к) 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,

Рис. 6.1, к

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.6.1, л)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.

ГЛАВА 7. Картографические шкалы

Как мы уже говорили в предыдущих разделах пособия, 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:

- абсолютные, когда размер знака соизмерим или пропорционален картографическим показателям. Например, площадь кружка или площадь контура могут быть связаны зависимостью, пропорциональной квадратному или кубическому корню и т.д.

- условные, когда зависимость между числовой и графической частью условная, ранговая, не строгая, не пропорциональная.

Абсолютные шкалы более наглядны, но громоздки.

Те и другие шкалы по структурному признаку делятся на:

- непрерывные ‑ когда размер знака или интервал ступени изменяется непрерывно вслед за изменением величины объекта;

- ступенчатые – когда размер знака, постоянный в пределах каждой ступени, возрастает скачком при переходе к следующей ступени.

Ступенчатые шкалы могут быть:

а) равноинтервальными (равношаговыми);

б) равновариантными (равновероятными);

в) закономерно возрастающими (убывающими);

г) комбинированными;

д) произвольными;

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

1) 0 - 5,0 3) 10,0-15,0

2) 5,0 - 10,0 4) 15,0 – 20,0

В этой шкале Δ₁= Δ₂=…=5, т.е. интервал равен 5.

Однако, при использовании такой шкалы на практике возникает неопределенность: например, к какой ступени отнести объект с показателем 10,0 – ко второй или третьей? Для устранения неопределенности прибавляют малую величину =0,1 к нижней границе каждой последующей ступени и шкала приобретает вид:

1) 0 - 5,0 3) 10,1-15,0

2) 5,1 - 10,0 4) 15,1 – 20,0

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.

№	Показатель	Ранги
1.	12,8
2.	16,6
3.	69,9
4.	25,4
5.	9,1
6.	4,8
7.	32.3
8.	44.8
9.	58,2
……	………………..	………..
N	27,3

Показатель

(Доля в %)

Рис.7.1,а,б.

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.7.1,а), то разрабатывают равноинтервальную или равновариантную шкалу.

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

,

где a_max; a_min – max и min значение показателя;

n – число ступеней.

Для приведенного примера:

А шкала имеет вид:

1) 4,8 – 12,9

2) 13,0 – 21,1

3) 21,2 – 29,3

……………….

8) 61,8 – 69,9

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:

и т.д.

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:

для последней ступени и по формуле:

- для всех последующих ступеней, например:

.

Для приведенного выше примера получены нижние границы ступеней:

Получена шкала: 4,8 – 25,60; 25,61 – 35,78; 35,79 – 50,00; 50,01 – 69,90.

Показатель

I ступень IIступень III ступень и т.д.

Рис. 7.2

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.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 8. Картографические методы использования карт.

Достаточно подробно методы использования карт рассмотрены в целом ряде учебных пособий и монографий (например, [1,6]).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.

Дата добавления: 2015-06-04