Из истории использования картографического метода исследования в России

Начало использования карт в России связано с работами по вы­числению площади государства. Требовалась увязка различных ис­ходных источников и получение единообразных данных, оценка и со­поставимость точности: учет картографических искажений длин и площадей. Впервые подобные изменения выполнил академик Петер­бургской Академии наук В. Л. Крафт, изложивший свои результаты в 1787 г. в статье «О поверхности России, исчисленной по новой генеральной карте этой империи, опубликованной Академией»¹.

В 1833 г. Н. Е. Зернов под руководством академика Д. Пере-вощикова завершил измерение «пространства России», замеча­тельного своею «необычайной огромностью». Труд этот был опуб-

См.: БерлянтА. М. Образ пространства: карта и информация.— М., 1986.

А. А. Тилло

Ю. М. Шокальский

ликован под названием «Рассуждение магистра Н. Е. Зернова о пространстве Российской империи».

Известны также работы по вычислению площади государства, выполненные русским картографом XIX в. И. А. Стрельбицким. Они опубликованы в Санкт-Петербурге в 1874 г. под названием «Исчисление поверхности Российской империи в общем ее со­ставе».

Центральная фигура в истории использования карт в России — Алексей Андреевич Тилло (1830—1899), выдающийся географ, картограф и геодезист, деятель Русского географического обще­ства, член-корреспондент Петербургской и Пражской Академий наук, составитель первых гипсометрических карт Европейской России и создатель русской гипсометрической школы. Известен его большой вклад в развитие методов использования географи­ческих карт. В 1887 г. он обращается к исследованию по гипсо­метрическим картам планетарных, орографических закономернос­тей. Им выявлен и нанесен на карту главный водораздел мира, установлено наличие критических параллелей, где находятся тек­тонически наиболее активные зоны. На основе изучения гипсоме­трической карты А. А. Тилло предположил наличие зависимости расселения славянских племен от орографии Руси. Он показал предопределенность деления Русской земли в древности на четы­ре части: озерную Новгородскую, Западно-Двинскую (кривская и полоцкая), Днепровскую (собственно Русь) и Верхне-Волжскую Ростовскую.

Классическими считаются работы А. А. Тилло по измерению длин рек и площадей бассейнов России. Опубликованы они были посмертно его ближайшими сотрудниками К- Д. Грибоедовым и

Ю. М. Шокальским — впоследствии выдающимся ученым, видным советским географом, океанографом и картографом.

Картометрические труды Ю. М. Шокальского оценены преми­ей Парижской Академии наук.

Для нас важно, что Ю. М. Шокальский рассматривал карту как самое главное средство выявления пространственных закономерно­стей и связей в географии, особенно в океанографии.

Современником А. А. Тилло был крупнейший геолог, президент Академии наук СССР А. П. Карпинский. Многие его фундаменталь­ные геологические построения базировались на анализе картогра­фической информации.

Классическим образцом использования географических карт считается работа Д. Н. Анучина — основателя географо-картогра-фической школы Московского университета. Он впервые проана­лизировал карты А. А. Тилло и А. П. Карпинского и пришел к вы­воду о тектонической обусловленности основных орографических элементов Русской равнины.

В советское время лучшие традиции русской школы были про­должены и развиты работами ведущих ученых страны.

Целая плеяда советских картографов и специалистов занима­лась вопросами картометрии и морфометрии. В 1950 г. издана фун­даментальная монография Н. М. Волкова «Принципы и методы картометрии». Глубокие методические разработки по гидрологиче­ским картометрическим исследованиям принадлежат С. Д. Мура-вейскому. Его исследования по морфометрии рек и озер дают клас­сические образцы сочетания картографического и математического методов исследования.

Становление картографического метода как научного метода по­знания связано с именем К- А. Салищева. Впервые им употреблен термин «картографический метод изучения и исследования дейст­вительности» в 1948 г. в статье «Картография, ее предмет и не­которые задачи».

Впоследствии представление о картографическом методе иссле­дований (КМИ) зрело и развивалось трудами известных картогра­фов-современников, таких, как А. В. Гедымин, А. Ф. Асланикашви-ли, В. П. Философов, Ю. С. Фролов и многих других. Монография А. М. Берлянта «Картографический метод исследования» (1978) удостоена премии имени Д. Н. Анучина.

Картографический метод исследования — это раздел карто­графии, изучающий вопросы использования карт для познания изображенных на них явлений.

Применение картографического метода как метода познания в различных науках о Земле разнообразно и плодотворно, особенно в науках, традиционно связанных с использованием топографичес­ких карт. Развитие метода связано с применением математики, вы­числительной и компьютерной техники.

Научные задачи, которые решаются с применением карт как пространственных моделей действительности, следующие:

описание и районирование территории;

получение количественных характеристик явления или объекта;

выявление и анализ ведущих факторов размещения и развития явлений;

установление степени взаимного соответствия между явлениями;

изучение динамики и эволюции географических систем и от­дельных явлений;

экспериментальное проектирование и мониторинг.

Во всех случаях картографический метод выступает как общенаучный географический метод исследования. Он стоит в одном ряду с математическим, логическим, геофизическим, истори­ческим и т. д. По определению К- К- Маркова, КМИ является уни­версальным сквозным методом для изучения географической обо­лочки.

Легко представить себе, что картографический метод может распространяться за пределы географии, так как он связан с гра-фикацией пространственно распределенной информации. Под тер­мином «графикация» подразумевается визуально-пространственный аспект человеческого мышления и коммуникации.

Известна высокая эффективность графических образов в обу­чении и в особенности при формировании пространственных зна­ний, представлений, концепций, что подтверждается психологичес­кими исследованиями.

8.2.2. СИСТЕМА ПРИЕМОВ АНАЛИЗА КАРТ

Применительно к учебному процессу разработана система приемов работы с картами, в которой выделяют несколько групп (рис. 79). Рассмотрим их.

Описание — традиционный способ качественной характерис­тики явлений, изображенных на карте, позволяющий получить об­щее представление об изучаемом явлении. Последовательное пись­менное изложение текстовой характеристики объекта или явления дается по определенному принципу: от общего к частному или от частного к общему. Вначале необходимо оценить качество карт, изу­чить их легенду.

Графические приемы анализа карт — наиболее распрост­раненный прием построения по карте профилей, разрезов, графи­ков, эпюр, блок-диаграмм. Перспективное совмещение профилей дает эффект панорамы.

Графики составляются чаще всего для выявления зависимости между явлениями. Особым видом графика является эпюра, совмещающая на плоскости различные пространственные преоб­разования явления. Диаграммы иллюстрируют зависимость между явлениями или динамику их развития. Часто используют розы-диаграммы, передающие господствующие и подчиненные направ­ления явлений, локализованных на линиях (направления ветров, течений, тектонических трещин, эрозионных форм, пути миграции

Рис. 79. Система приемов работы с картой

Рис. 80. Графическое вычитание поверхностей: А и В — исходные поверхности; А — В — совмещение поверхностей и вычитание; С — карта разности

Для построения розы-диаграммы на карте предварительно вы­деляют все линейные элементы и с помощью транспортира изме­ряют их азимуты. Розы строят либо пропорционально суммарной длине линейных элементов, либо пропорционально процентному со­отношению линий данного азимута в общей массе направлений. «Процентные» розы-диаграммы, построенные для разных террито­рий, хорошо сопоставимы между собой..-., ц

Графическое сложение и вычитание поверхностей можно сде­лать, если две или более поверхности изображено на картах с по­мощью изолиний. Совместив их, производят графическое сложение или вычитание. При этом будут получены новые карты с изолини­ями сумм или разностей (рис. 80).

Графоаналитические приемы (картометрия и морфоме-трия). Картометрические работы предполагают получение характе­ристик путем измерения неких параметров по карте. Это могут быть длины, площади, углы, объемы, высоты и т. п. Морфометри-ческие характеристики — это различные относительные показате­ли и коэффициенты, характеризующие явление. Основные из них и наиболее употребительные — средняя высота, мощность, плот­ность, горизонтальная и вертикальная расчлененность, уклоны, из­вилистость и т. п.

Частота (W) и плотность (Т), или интенсивность, явления рас­считываются так: -*\

количество объектов п %

единица площади р ' ¹

Плотность (Т) — это отношение площади, занимаемой объект тами (р), к общей площади района (Р):

г=£-юо%.!

Горизонтальная расчлененность вычисляется по формуле j

D-j,

где YJ. — суммарная длина расчленяющих линий (водотоков, напри­мер); р — единица площади.

Рассчитывается расчленение по ландшафтам, бассейнам, квад­ратным сеткам.

Расчленение рельефа, конечно, создается эрозионной сетью, и в этом случае считают общую длину эрозионной сети.

Вертикальная расчлененность (А) характеризуется амплитудой высот на каком-либо участке: A=Z_max—Z_min.

Расчет производится, как и в предыдущем случае, по террито­риальным единицам.

Уклоны z=tg а, где а — угол наклона поверхности; <

где Z_n — значение изолиний; / — расстояние между ними; другими словами, в числителе — сечение рельефа, в знаменателе — зало­жение.

Картометрия и морфометрия наиболее разработанные в тео­ретическом и практическом отношении приемы работы с картами. Первоначально они получили широкое распространение в физичес­кой географии и геоморфологии, поскольку топографические карты позволяют проводить все измерения и исчисления подобного рода.

Рис. 81. Построение гистограм­мы распределения высот

Интервалы	Середина интервала, D	Частота, /	Частность, со
155—160	157,5		0,01
160—165	162,5		0,06
165—170	167,5		0,08
170—175	172,5		0,12
175—180	177,5		0,17
180—185	182,5		0,19.
185—190	187,5		. 0,16
190—195	192,5		V о,ю
195—200	197,5		"0,06
200—205	202,5		0,04
205—210	207,5		0,01

В группу математико-картографического моделирования входит несколько приемов.

Приемы математической статистики используются для изучения пространственных и временных статистических сово­купностей объектов или явлений, имеющих массовое или сплошное распространение, или статистических поверхностей на картах, об­разуемых этими совокупностями.

Статистическими совокупностями называют массовые, качест­венно однородные множества случайных величин или явлений. (Случайные — такие величины, которые сложным образом зависят от разных факторов.) На картах статистические совокупности об­разуют поверхности, которые изображаются, как правило, в изоли­ниях и имеют некий «рельеф» — максимум, минимум, склоны и т. п.

Имеется много специальных учебников, руководств и разработок по статистике. При работе с картами исследуют некую выборку (п), и на основании ее анализа делаются выводы. Отдельные значения, снимаемые с карты, называются вариантами (а). Они образуют статистические ряды. Всякий ряд может быть ранжирован и сгруппирован по определенным числовым интервалам.

Если на графике по оси абсцисс нанести середины интервалов, а по оси ординат отложить соответствующие им частоты, то полу­чится график, изображающий ряд в форме гистограммы частот. На рисунке 81 изображен участок топографической карты, с которой по сетке равномерно расположенных точек получена выборка объ­емом «=182. Выборка сгруппирована, ранжирована по интервалам принятого на карте сечения рельефа и представлена в таблице и в виде гистограммы частот.

.Для характеристики статистических рядов используются такие характеристики, как мода, медиана, средняя взвешенная арифмети­ческая, размах, среднее квадратическое или стандартное отклоне­ние, коэффициент вариации, коэффициент корреляции¹.

Приемы математического анализа имеют целью со­здание пространственных математических моделей по данным, сня­тым с карт. Принципиальная возможность использования этой группы приемов заложена в том, что многие явления и процессы, изображаемые на картах, либо связаны функциональными зависи­мостями между собой, либо могут быть представлены как функции пространства и времени. Часто удается упростить эти зависимости, выявить главные закономерности и аппроксимировать их известны­ми функциями. Приемы матанализа хорошо разработаны в геофи­зике и климатологии и заимствованы оттуда для решения геогра­фических задач.

Приемы теории информации применяются для оценки однородности явлений, представленных на карте, или для определе­ния степени взаимного соответствия между различными явлениями.

Группы приемов исследования явлений по карте применяют в сочетании друг с другом. Картометрические определения часто яв­ляются базой данных для статистических расчетов. Приемы обра­ботки и исследования картографического изображения достаточно кропотливы и трудоемки, зависят от уровня механизации работ, применения соответствующей техники.

Возможны способы работы с отдельной картой без преоб­разования картографического изображения, с преобразова­нием и с разложением его на составляющие (рис. 82). Напри­мер, изображение рельефа, показанное горизонталями, может быть преобразрвано в карту уклонов, позволяющую, в свою очередь, определить эрозионный потенциал территории и соответственно

¹ В монографии А. М. Берлянта «Картографический метод исследования» (1979.— С. 34—122) даны понятные простые географические примеры примене­ния статистики и теории информации применительно к физической географии.

Рис. 82. Способы работы с картами (по А. М. Берлянту, 1986 г.)

спланировать оптимальное размещение на ней сельхозугодий.

Работа с серией карт включает такие направления, как совме­стное изучение разновременных карт, сопряженный анализ карт разной тематики.

Рассмотренная структура картографического метода исследова­ния может быть дополнена классификацией приемов по объекту ис­следования. Можно выделить специальные приемы работы с кар­тами в геоморфологии (работы А. Н. Ласточкина), в геоботанике (биометрия Г. Ф. Лакина) и т. д.

Академик, профессор МГУ А. Т. Фоменко, анализируя давно известные истори­ческие факты при помощи математических методов, получил неожиданные выводы и выдвинул гипотезу о том, что мы не знаем ничего о том, что было ранее X в. н. э.

А. Т. Фоменко изучил сотни древних летописей и составил «карту времени», графически отобразив на плоскости события, происходившие в древней и средневе­ковой Европе, Средиземноморье, Египте, на Ближнем Востоке.

Подвергнув эту «базу данных» математической обработке, он обнаружил мно­гочисленные совпадения и повторы и выдвинул гипотезу, суть которой в следующем: «Современная версия древней и средневековой истории Европы, Ближнего и Сред­него Востока. есть слоистая хроника, получавшаяся в результате склейки четырех практически одинаковых экземпляров более короткой хроники. Три другие хроники получаются из нее передатировкой и переименованием описанных в них событий».

Фоменко называет три «сдвига» истории — на 330, 1050 и 1800 лет — и предлагает «поднять вверх» растянутые хроники. Тогда некоторые события, счита­емые сегодня за различные, отождествятся (склеятся); другие события заполнят «белые пятна», которыми изобилует история средневековой Европы и других реги­онов. После такой процедуры большинство событий, датируемых сегодня ранее X в. н. э., расположится в интервале X—XVII вв., считает Фоменко.

На этом основании им введено понятие «фантомная история». Исторические события не являются выдуманными, но помещены пока в неправильное место по оси времени. Их следует рассматривать как фантом — призрачное отражение ре­альных событий средних веков. Среди многочисленных фантомов Ярослав Мудрый, Иван Калита, Батый, являющиеся, по мнению Фоменко, расслоением одного чело­века, Иван Грозный — собирательный образ нескольких царей.

Академик Фоменко не первый, кто предположил, что история искусственно «растянута» во времени. Первыми эту версию разрабатывали английский физик Исаак Ньютон и русский ученый Николай Морозов. Но в распоряжении математи­ка из Москвы имеются средства математико-картографического моделирования, им использована своего рода геоинформационная система.

Вышеизложенное еще раз подтверждает большую эффективность и возмож­ности пространственно-временного картографического анализа событий и явлений.

По задачам исследования приемы работы с картами можно раз­делить на группы:

получение по картам количественных характеристик;

изучение взаимосвязей;

/ изучение динамики и прогноза явлений;

картографический мониторинг.

Дата добавления: 2015-06-04