Структура картографии

Картография представляет собой раз­ветвленную систему научных и технических дисциплин. Одни из них имеют многовековую историю, другие возникли недавно и на­ходятся в стадии становления.

Общая теория картографии — раздел, изучающий общие проб­лемы, предмет и метод картографии как науки, а также отдельные вопросы методологии создания и использования карт. Основные разработки по теории картографии выполняются в рамках карто­ведения — общего учения о картах.

Математическая картография — дисциплина, изучающая мате­матическую основу карт, разрабатывающая теорию картографиче­ских проекций, методы построения картографических сеток, ана­лиза и распределения искажений в них.

Проектирование и составление карт изучает и разрабатывает методы и технологию лабораторного (камерального) изготовления карт.

Оформление карт и картографическая семиотика разрабаты­вают язык карты, теорию и методы построения систем картографи­ческих знаков, художественное проектирование карт, их красоч­ное оформление. В рамках картографической семиотики изучаются правила построения знаковых систем и пользования ими (синтактика), соотношение знаков с отображаемыми объектами (семантика), информационная ценность знаков, их восприятие читателями (прагматика).

Издание карт — техническая дисциплина, изучающая и разра­батывающая технологию печатания, размножения, полиграфиче­ского оформления карт, атласов и другой картографической про­дукции.

Экономика и организация картографического производства — отраслевая экономическая дисциплина, изучающая проблемы оп­тимальной организации и планирования производства, использова­ния картографического оборудования, материалов, трудовых ре­сурсов, повышения производительности труда.

Использование карт — раздел картографии, в котором разра­батываются теория и методы применения картографических про­изведений в различных сферах практической, научной, культурной, агитационно-пропагандистской деятельности.

История картографии изучает историю идей, представлений, методов картографии, развитие картографического производства, а также старые картографические произведения.

Картографическое источниковедение разрабатывает методы си­стематизации картографических источников, необходимых для со­ставления карт.

Картографическая информатика изучает и разрабатывает ме­тоды сбора, хранения и выдачи потребителям информации о кар­тографических произведениях и источниках.

Картографическая топонимика — дисциплина, изучающая гео­графические названия, их смысловое значение с точки зрения пра­вильной передачи на картах.

Отрасли картографии можно классифицировать также по объ­екту— земное (включая картографирование суши и океана), пла­нетное и астрономическое картографирование. По тематике раз­личают следующие виды картографирования: общегеографическое и топографическое, тематическое (природы, населения и хозяй­ства), специальное. По методу выделяют наземное, аэрокосмиче­ское и подводное картографирование, а по масштабу — крупно-, средне- и мелкомасштабное.

Классификация отраслей картографирования показана на рис. 3.

Связь картографии с другими отраслями науки и техники. Кар­тография связана с комплексом философских, естественных и тех­нических наук. Теория картографии опирается на философские науки, используя и конкретизируя законы и положения диалек­тики, применительно к своему предмету познания. В картогра­фии находят применение общая теория отражения, теория моделирования, методы формальной логики, основные положения си­стемного подхода. Картографическая семиотика использует дости­жения лингвистики, для изучения восприятия карт привлекают методы психологии восприятия.

Прочные связи существуют между картографией и математиче­скими науками: математическим анализом, аналитической геомет­рией, сферической тригонометрией, математической статистикой и теорией вероятности, проективной геометрией, неевклидовой гео­метрией, теорией множеств, математической логикой, теорией ин­формации, теорией графов и др. Различные отрасли математики используются для разработки теории проекций, математико-картографического моделирования, методов использования карт, орга­низации и планирования картографического производства, обеспе­чения автоматизации картографических процессов, создания ин­формационно-поисковых картографических систем.

Картография тесно связана с комплексом технических дис­циплин, включая автоматику, электронику, приборостроение, по­лупроводниковую и лазерную технику, химическую технологию, материаловедение, полиграфию и ряд других. Связи с, техникой проявляются в совершенствовании и создании новых типов карто­графического оборудования, приборов, автоматизированных карто­графических систем, в повышении технического уровня всех картографических производственных процессов, улучшении тех­нико-экономических параметров и эстетических характеристик картографических произведений.

Связь картографии с геодезией заключается в использовании данных о фигуре и размерах Земли и других планет, о гравита­ционных и магнитных полях, методах измерения и съемок на зем­ной поверхности. При создании математической основы карт и других картографических произведений используются результаты, получаемые астрономо-геодезическими методами, гравиметрией и спутниковой геодезией. Основой для картографирования служат топографические съемки местности. При разработке специальных карт для промышленного, гидротехнического и других видов про­ектирования и строительства привлекаются данные инженерной геодезии.

Картография тесно связана с аэрокосмическими методами, с по­лучением дистанционной информации, ее привязкой, коррекцией, фотограмметрической и фотометрической обработкой, дешифриро­ванием. Материалы аэро- и космической съемок используются для составления, обновления и уточнения топографических и темати­ческих карт, а карты,

в свою очередь, необходимы для привязки и дешифрирования материалов съемки.

Связи картографии с комплексом наук о Земле и планетах проявляются в том, что картография служит одним из основных средств познания в географии, экологии, геологии, геофизике, океанологии и планетологии. Данные этих наук находят отраже­ние в тематических картах природы. Многие отрасли тематической картографии развиваются на стыках с науками о Земле. В ре­зультате взаимодействия происходит активная разработка новых типов карт, принципов картографирования, методов и приемов ис­пользования карт.

Картография связана и с социально-экономическими науками. Отрасли тематического картографирования развиваются на сты­ках с экономикой, социологией, демографией, историей, этногра­фией, археологией и др. Предоставляя этим наукам инструмент исследования, картография сама обогащается новыми идеями и методами (например, методами экономико-математического моде­лирования, сетевого планирования и др.), разрабатывает новые типы картографических произведений.

Картография находится в тесном контакте с технической гра­фикой (включая и машинную графику) и искусством. Принципы и методы графического оформления картографических произведе­ний разрабатываются с учетом основных положений эстетики и художественного конструирования (технического дизайна), что обеспечивает гармоничное сочетание художественных и функцио­нальных свойств этих произведений.

Карты и их свойства

Карта — математически определенное, уменьшенное, генера­лизованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее расположен­ные или спроецированные на них объекты в принятой системе ус­ловных знаков.

Под объектами понимают любые предметы, явления или про­цессы, изображаемые на картах.

К элементам карты принадлежит само картографическое изображение, математическая основа, легенда, вспомогательное оснащение и дополнительные данные (рис. 1 и 2).

Основным элементом карты является картографическое изо­бражение, передающее содержание карты, т. е. совокупность сведений о показанных на карте объектах, их размещении, свой­ствах, взаимосвязях, динамике. Картографическое изображение на общегеографических картах включает в себя следующие элементы содер­жания: населенные пункты, социально-экономические и культур­ные объекты, пути сообщения и средства связи, рельеф, гидрогра­фию, растительность и грунты, политико-административные гра­ницы.

На тематических и специальных картах различают тематиче­ское или специальное содержание (например, геологическое строе­ние территории или навигационную обстановку) и географическую основу, т. е. общегеографическую часть содержания, которая слу­жит для нанесения и привязки элементов тематического или спе­циального содержания, для ориентирования по карте.

Важным элементом карты является легенда, т. е. система использованных на карте условных знаков и текстовых пояснений, раскрывающих содержание. Для топографических карт состав­лены специальные таблицы условных знаков, обязательные к при­менению всех картах соответствующего масштаба. На темати­ческих картах легенду часто печатают на самом листе карты. Для повышения информативности легенда сложных тематических карт иногда строится в табличной (матричной) форме. Легенда карты содержит разъяснение, истолкование знаков и отражает логиче­скую основу картографируемого объекта. Последовательность обо­значений, их взаимное соподчинение, подбор цветовой гаммы штриховых элементов, шрифтов подчинены логике классификации изображаемого явления или процесса.

Все картографическое изображение строится на математи­ческой основе, элементами которой на карте являются сетка меридианов и параллелей или прямоугольная координатная сеть (для топографических карт), масштаб и геодезическая основа. На тематических картах элементы геодезической основы не показы­вают. С математической основой непосредственно связана и ком­поновка карты, т. е. расположение рамки карты относи­тельно изображаемой на карте области и размещение названия карты, ее легенды, дополнительных карт и других данных.

Вспомогательное оснащение карты, облегчающее чтение и пользование картой, составляют картометрические гра­фики (например, шкала для определения крутизны склонов на то­пографической карте), схемы изученности, использованных мате­риалов, различные справочные сведения. К дополнительным данным относятся карты-врезки, диаграммы, графики, профили, текстовые или цифровые данные, тематически связанные с содер­жанием карты, дополняющие и поясняющие его.

Карта как модель действительности. С позиций теории позна­ния карта рассматривается как пространственная, математически определенная и генерализованная образно-знаковая модель дей­ствительности. В качестве модели она служит средством познания структуры изображенных на ней явлений и процессов, их взаим­ной связи, динамики во времени и пространстве. Карты как мо­дели используются для выполнения многих научных исследований и практических изысканий, решения инженерно-технических задач, осуществления планирования и проектирования.

Карта как модель обладает ценными гносеологическими (по­знавательными) свойствами. Ее важнейшее свойство —

пространственно-временное подобие картографического изображения и самого объекта. Оно проявляется в трех аспектах: геометрическом подобии размеров и форм картографируемых объ­ектов; временном подобии, т. е. отражении на карте состояния и развития объекта, в данный (отраженный на карте) момент вре­мени; подобии отношений, связей, соподчиненности объектов.

Другое важное свойство карты как модели — это ее содер­жательное соответствие, т. е. научно-обоснованное ото­бражение главных особенностей действительности с учетом гене­зиса, внутренней и внешней структуры, иерархии объектов.

Генерализованность карты, переход от индивидуальных поня­тий к собирательным, обобщающим, отбор типичных характери­стик объектов и устранение мелких, второстепенных деталей придают карте с во й ст во абстрактности. Оно особенно сильно проявляется на мелкомасштабных синтетических картах, на кар­тах-выводах, картах-умозаключениях. Всякая карта является не точной копией объекта, не фотографией его, а субъективным ото­бражением объективной реальности.

Карты обладают свойствами избирательности и син­тетичности. Они способны вычленить и раздельно предста­вить те факторы, процессы, аспекты объекта, которые в реальной действительности проявляются совместно. Например, возможен из­бирательный показ только уклонов местности или только глубины расчленения рельефа. С другой стороны, карты могут обеспечить единое целостное изображение явлений и процессов, которые в ре­альных условиях проявляются изолированно. Так, карта типов климата синтезирует характеристики температурного режима, ув­лажнения, давления, ветров и т. д.

Метричность — свойство карты, обеспечиваемое математи­ческим законом построения, точностью составления и воспроизве­дения карты. Наличие масштаба, классификаций, шкал и града­ций позволяет выполнять по картам всевозможные измерения количественных (картометрических) показателей и определения качественных характеристик. Количественные характеристики мо­гут быть получены в абсолютных единицах, относительных пока­зателях, в виде балльных или ранговых оценок. Однозначность — свойство карты как модели иметь только единственное значение в каждой точке в пределах приня­той системы условных обозначений. Однозначность проявляется в двух отношениях: пространственная однозначность, которая про­является в том, что каждой точке карты с координатами х и у поставлено в соответствие лишь одно значение z картографируемого параметра; знаковая однозначность, проявляющаяся в том, что каждый условный знак на карте имеет только одно точно зафиксированное в легенде значение.

Непрерывность — это свойство означает, что картографи­ческое изображение присутствует во всех точках карты, на ней нет пустот и разрывов (за исключением разрывов, обусловленных не­которыми картографическими проекциями).

Наглядность — возможность удобного зрительного вос­приятия пространственных форм, размеров размещения, связей объектов. Это свойство обеспечивается продуманным отбором эле­ментов содержания, целесообразной генерализацией, тщательным выбором изобразительных средств. С наглядностью тесно связана читаемость карты, т. е. визуальная различимость элементов и деталей картографического изображения.

Обзорность карты — ее способность представить единому взгляду (обзору) читателя сколь угодно обширные пространства (вплоть до планеты в целом), главные закономерности размеще­ния и взаимосвязи объектов, основные элементы их структуры.

Карты обладают высокой информативностью. На еди­нице площади карты размещается большое число знаков, коли­чественных характеристик, названий. Например, научно-справоч­ные карты содержат сотни условных знаков и надписей на 1 дм². Знаки на карте могут сочетаться, перекрываться (например, на цветовой фон могут накладываться штриховки, значки, изолинии), что повышает информативность карты. На всякой карте инфор­мация передается не только с помощью значков, как таковых, но и посредством их пространственных сочетаний (комбинаций). Раз­личают информацию, непосредственно воспринимаемую читателем при чтении (восприятии) карт, и скрытую информацию, которую можно получить, выполнив по карте определенные измерения, пре­образования, логические умозаключения. Эта информация харак­теризует неявные отношения и связи между объектами, представ­ленными на карте.

Другие картографические произведения. Анаглифическая карта — карта, отпечатанная двумя взаимно дополняющими цве­тами (например, сине-зеленым и красным). При рассматривании таких карт через специальные очки-светофильтры с красным и сине-зеленым стеклами у читателя возникает объемное стереоско­пическое изображение. Анаглифические карты чаще всего исполь­зуют в качестве учебного пособия как рельефные модели. Рельефная карта — карта, дающая объемное трехмерное изо­бражение местности. Вертикальный масштаб таких карт всегда преувеличен но сравнению с горизонтальным в 2—5 раз (в зави­симости от масштаба карты) для горных территорий и в 5-10 раз —для равнинных. Все остальное содержание на рельефных картах показывают обычными условными знаками. Рельефные карты изготовляют из картона, гипса, пластика путем формовки в Термовакуумной установке либо фрезерованием по линиям го­ризонталей. Эти карты применяют в учебных целях и для реше­ния практических задач, например, проектирования дорог, водо­хранилищ и др.

Фотокарта — карта, совмещенная с фотографическим изобра­жением. При изготовлении фотокарт полиграфические оттиски с фотопланов совмещают с условными обозначениями отдельных объектов местности, горизонталями и надписями, Обычно фото­карты создаются в проекциях и разграфке, принятых для топогра­фических карт, и имеют одинаковые с ними математическую ос­нову и точность. Для создания фотокарт используют аэро- и кос­мические снимки, выполненные в разных диапазонах. Благодаря детальности фотоизображения фотокарты служат хорошей осно­вой для тематического картографирования, ориентирования, ин­женерных и проектно-изыскательских работ. Наиболее распрост­ранены общегеографические фотокарты, а также некоторые виды тематических фотокарт: геологические, тектонические, ландшафт­ные. Известно большое число фотокарт поверхности Луны и планет.

Цифровая карта — цифровая модель объектов, представленная в виде закодированных в числовой форме пространственных коор­динат х и у и аппликат г и других элементов содержания. Циф­ровые карты записывают на магнитных лентах или других машин­ных носителях и создают либо непосредственно по фотограммет­рическим моделям, либо путем цифрования элементов содержания обычных карт. Цифровые карты — это результат логико-математических преобразований исходной информации о картографируе­мых объектах. Содержание цифровых карт составляют массивы данных о картографируемых объектах, проекции, масштабе и гео­дезической основе, рамках карты, зарамочном оформлении. По­добно обычным картам они могут подразделяться по содержанию (общегеографические, тематические, специальные) и по масштабу. Цифровые карты удобны для логико-математической обработки и преобразований (автоматизированное определение картометри- ческих или статистических показателей, составление производных карт и др.).

Карта-транспарант— карта, отпечатанная полиграфическим способом на прозрачной пленке и предназначенная для проекти­рования на экран. Обычно изготовляют комплекты (серии) про­зрачных пленок с разным, но взаимно согласованным тематиче­ским содержанием. При демонстрации можно совмещать не­сколько карт-транспарантов (до 3—4), что раскрывает связь явлений между собой. Карты-транспаранты используют в качестве иллюстраций к научным докладам либо как наглядные учебные пособия в средней и высшей школе.

Карта на микрофише — миниатюрная копия с карты или дру­гого картографического произведения на фото- и кинопленке. Мик­рофильмирование позволяет компактно хранить большие массивы картографической информации, быстро осуществлять ее поиск и воспроизведение. Микрофиши дают возможность сохранять ориги­налы картографических произведений, существенно сокращать размеры картохранилищ и снижать стоимость хранения (напри­мер, на картографическом производстве или в библиотеках). Уве­личенные фотокопии с микрофишей используются для целей картосоставления. Информация с микрофишей может непосредственно вводиться в ЭВМ при автоматическом составлении и использова­нии карт.

Блок-диаграмма — трехмерный картографический рисунок, со­вмещающий изображение какой-либо поверхности с продольными и поперечными вертикальными разрезами. Тематика блок-диаг­рамм различна. Известны геологические, геоморфологические, ландшафтные, океанологические и другие блок-диаграммы. Блок- диаграммы строят в аффинных и перспективных проекциях, при этом широко применяются автоматические графопостроители.

Глобус — шарообразная модель Земли, другой планеты или не­бесной сферы с картографическим изображением. Земные глобусы различаются по тематике (общегеографические, политические, тек­тонические, геологические и т. д.), масштабу и назначению (учеб­ные, справочные и др.). Наиболее употребительны земные глобусы в масштабах

1: 30000000 — 1: 80000000. Изготовляют разъемные глобусы, на которых демонстрируется внутреннее строение земной коры, а также глобусы из пластика с внутренней подсветкой. При включении подсветки на общегеографическом фоне появляется дополнительное содержание, например, политико-административ­ное деление земного шара.

Атлас — систематическое собрание карт, выполненных по об­щей программе, как единое целостное произведение. В атласе карты тематически увязаны между собой, они взаимно согласо­ваны и дополняют друг друга. Атлас характеризуется единым на­бором проекций и масштабов, которые, как правило, находятся в кратных соотношениях, что облегчает сопоставление карт. На картах атласа используют общие приемы генерализации, единые системы условных обозначений, шрифты, способы графического и цветового оформления. Атласы издают в виде книг или альбомов в общем переплете либо отдельными листами, помещаемыми в об­щую палку или коробку. Кроме карт, атласы часто содержат по­яснительные тексты, справочные материалы, графики, связанные с тематикой карт, фотографии.

Дата добавления: 2015-06-04