Картографические проекции
p align="left">Рис. 12. Схема картографического метода познания действительности.Например, топограф может построить горизонтали по высотным отметкам, а геоморфолог использовать изображение в горизонталях для выводов о морфологии и генезисе рельефа. Именно возможность получения по картам новых знаний лежит в основе использовании карт как средства научного исследования, в частности при разработке гипотез, прогнозов, рекомендаций и т. д. Математическая теория информации, по которой И2 (информация на выходе из канала коммуникации) всегда меньше И1 (вводимой информации), неприменима для понимания коммуникативной функции карт.
Схема на рис. 12 иллюстрирует простейший путь картографического познания, при котором изготовление карты выполняется в результате непосредственного наблюдения (съемок) действительности. Однако создание большинства карт основывается не на прямом исследовании натуры, а на использовании уже имеющихся карт и других источников, обработка которых для получения производных карт имеет целью, не только отбор, отсеивание избыточной информации, но также получение новых знаний о картографируемых явлениях.
Таким образом, в картографическом методе познания действительности закономерно различать полевое и камеральное картографирование и исследование по готовым картам для получения новых знаний об исследуемой части действительности.
Внутреннее членение картографического метода познания действительности важно и в другом отношении: полевое и камеральное картографирование входят всецело в компетенцию профессиональных картографов и специалистов в соответствующих отраслях тематической картографии. Изучением же готовых карт как моделей действительности с целью познания этой действительности могут заниматься все потребители, для которых предназначаются конкретные карты. Именно это применение карт для получения новых знаний о действительности и рассматривается далее в качестве картографического метода исследования.
Основные способы анализа при картографическом методе исследования.
Применение картографического метода исследования основано на работе с картами как пространственными моделями действительности. Для изучения явлений по их изображениям на картах используются различные способы анализа, среди которых распространены: визуальный, картометрические исследования, графический, математико-статистический, математическое моделирование, приемы теории информации и др.
Визуальный анализ наиболее употребительный прием исследования по картам, основан на существе карт как образно-знаковых моделей, воспроизводящих в наглядной форме пространственные формы, отношения и структуру. Уже непосредственный взгляд на карту порождает при наличии опыта зрительный образ пространства изображенных явлений, например общее представление о местности по топографической карте. Внимательный просмотр карты позволяет далее (в зависимости от ее содержания) увидеть особенность форм и своеобразие пространственного рисунка явлений (например, округлые или лопастные очертания озер, древовидную или решетчатую конфигурацию гидрографической сети, пятнистость почв и т. п.); сопоставить величины показанных объектов (например, соотношение промышленных пунктов по стоимости валовой продукции); установить закономерности размещения (например, зональность растительного покрова), места сходства и границы контрастов; обнаружить пространственные взаимосвязи (например, между рельефом, почвами и растительностью или между природными условиями и сельским расселением); уяснить характер пространственных структур (например, больших городов); оценить особенности динамических ситуаций (например, синоптической обстановки) и т. д.
Такой анализ одинаково возможен для изучения планетарных закономерностей в размещении суши и океана, рельефа, климата, почв, растительности, животного мира, населения, хозяйства и т. д. или их региональных и даже местных особенностей. Визуальный анализ имеет в виду преимущественно качественную характеристику явлений, но часто сопровождается глазомерной оценкой длин, площадей, высот и т. П., а также их соотношений (при которой нельзя забывать об искажениях, вносимых картографическими проекциями при передаче больших пространств). Он всегда используется на первоначальной стадии исследования для общего ознакомления с изучаёмыми явлениями.
При общем развитии картографического метода исследования визуальный анализ расширяет область своего применения. Он распространяется на новые виды карт (например, металлогенические, служащие для прогноза полезных ископаемых) и особенно продуктивен в комплексном картографировании при совместном анализе сопряженных карт. Специально для визуального анализа предлагаются новые варианты уже известных способов изображения, облегчающие восприятие исследуемых явлений, изыскиваются приемы объективизации визуального анализа и т. д.
В качестве примера одного из приемов оформления, специально разработанного для визуального анализа, укажем на применение для картодиаграмм и картограмм кружков переменной величины, помещаемых в вершинах густой сетки квадратов. Такие изображения получают автоматически по статистическим данным, нанесенным на перфокарты, и печатаются в один цвет. Размер кружков и особенно затенение (доля черного), создаваемое сетью кружков, дают наглядное представление о различиях в интенсивности или абсолютной величине, что позволяет визуально районировать территорию. Цель таких карт - перевод статистических таблиц в наглядный, запоминающийся образ, облегчающий анализ, явлений их районирование.
Картометрические исследования заключаются в измерении и исчислении по картам количественных характеристик явлений с оценкой точности получаемых результатов. Определения координату расстояний, длин, высот, площадей, объемов, углов, уклонов и других топографических характеристик, теория и практические приемы этих определений рассматриваются в особом разделе картографии - картометрии. Диапазон картометрических работ необычайно широк. Они могут сводиться к измерениям отдельных объектов (например, длины какой-либо реки) или быть массовыми (включать все реки), иметь локальный характер (например, ограничиваться небольшим районом) или распространяться на значительные пространства (например, ставить целью определение площадей земельных ресурсов по их видам для всей страны) или даже иметь глобальное значение. Примером этому служат картометрические определения по советскому Атласу Антарктики (1966) , таких характеристик Антарктиды, как площадь материка, средняя высота ледяной и коренной поверхности, объем и средняя мощность ледникового покрова, позволившие прийти к новым представлениям о влиянии льдов Антарктиды на изменения уровня Мирового океана.
Графический анализ заключается в исследовании различных построений, выполняемых по географическим картам. Такими построениями могут быть профили, разрезы, блок-диаграммы и другие образно-знаковые модели, производные от карт, а также различные графики-диаграммы, розы направлений (например, тектонических разломов) и т. п. Их часто применяют для наглядного представления о размещении явлений в иных плоскостях, чем горизонтальная, а именно в вертикальное плоскости посредством профилей и разрезов, в наклонной плоскости в виде блок-диаграммы, сочетающей горизонтальные и вертикальные сечения, и т. п. Профили широко используют для изучения рельефа земной поверхности, геологического строения земной коры и т. д. Разрезы, показывающие вертикальную структуру компонентов географической оболочки, удобны для исследования их соотношений с рельефом земной поверхности, в частности с высотной поясностью. Совмещение профилей позволяет переходить к пространственному анализу, например для выявления поверхностей выравнивания.
Математическое моделирование состоит в создании пространственных математических моделей явлений или процессов по исходным данным, взятым с карт. Принципиальная возможность применения этого способа анализа карт определяется тем, что многие явления и процессы, изображаемые на картах, либо связаны между собой функциональными зависимостями, либо могут рассматриваться как функции пространства и времени. Распространенный прием моделирования заключается в составлении уравнений поверхностей - реальных (например, земного рельефа, поверхности погребенных пород определенного геологического возраста и т. п.) или абстрактных (годового слоя осадков, плотности населения, урожайности и др.) с целью последующего исследования этой модели для интерпретации и объяснения явлений. Этот способ анализа карт первоначально получил распространение в геофизике и климатологии при исследовании пространственных закономерностей и динамики гравитационных, магнитных, барических и температурных полей. Затем он нашел применение при анализе геоморфологических поверхностей выравнивания, плотности городского и сельского населения, сетей обслуживания и других природных и социально-экономических явлений.
При сложности моделируемых явлений, обязанных воздействию множества факторов (в том числе неизвестных), их «поверхности» заменяются приближенными (аппроксимирующими), выражаемыми в математической форме аппроксимирующими функциями, которые обычно представляют в виде разложений. Неизвестная функция
z=f(u, v), (4)
где u b v - координаты точек на карте в любой системе координат (х, у; ц, л и т.д.), например, записывается в виде степенного ряда
z=f(u, v) =A +Bu+ Сv+Du2+Еuv +Fv2+Gи3+Нu2v+...+Тumvm (5)
с неизвестными коэффициентами А, В, С, ... Для определения этих коэффициентов решается система уравнений (5), число которых равно или превышает число искомых коэффициентов (в последнем случае с привлечением способа наименьших квадратов). Значения z, u и v для составления отдельных уравнений берутся непосредственно с карты, например в вершинах квадратной сетки. Очевидно, многочлен первой степени, определяющий аппроксимирующую поверхность как плоскость, дает для сложной поверхности лишь самое грубое приближение. Аппроксимация уточняется с повышением степени многочлена. Несложные поверхности удовлетворительно описываются кубическими и даже квадратными уравнениями. Разложения, возможно, выполнить также посредством тригонометрических рядов Фурье или, что особенно удобно для практических целей, в виде суммы произведений ортогональных многочленов П. Л. Чебышева.
