50. Способы картографического изображения. Случаи применения

Значки

Способ значков применяют для показа объектов, локализо­ванных в пунктах и обычно не выражающихся в масштабе карты. Это могут быть населенные пункты, месторождения полезных ископаемых, промышленные предприятия, отдельные сооружения, ориентиры на местности и т.п. Значки позволяют ха­рактеризовать качественные и количественные особенности объек­тов, их внутреннюю структуру.

Различают три вида значков:

• абстрактные геометрические значки — кружки, квадраты, звездочки, ромбы и др.; размер знака отражает количествен­ную характеристику, цвет или штриховка — качественные особенности, а структура знака передает структуру самого объекта;

• буквенные значки — буквы русского или латинского алфави­тов, например Ф или А1, обозначающие месторождения фос­форитов или алюминия; размер букв может количественно характеризовать объект, хотя сравнивать их между собой слож­нее, чем геометрические фигуры;

наглядные значки (пиктограммы) — напоминают изобража­емый объект, например рисунок самолета обозначает аэро­дром, туристская палатка — кемпинг и т.п.; такие обозначе­ния очень наглядны и чаще всего их используют на популяр­ных туристских, рекламных, пропагандистских картах.

Линейные знаки

Этот способ используется для изображения реальных или аб­страктных объектов, локализованных на линиях. К ним относят­ся, например, береговые линии, разломы, дороги, атмосферные фронты, административные границы. Разный рисунок и цвет ли­нейных знаков передают качественные и количественные харак­теристики объектов: тип береговой линии, глубину заложения раз­ломов, число колей железной дороги, теплые и холодные фронты и т.п.

Линейный знак внемасштабен по ширине, но ось его должна совпадать с положением реального объекта на местности. При по­степенности перехода или нечеткости границы линейный знак может передаваться полосой. Линейными знаками можно отразить даже динамику объекта, например нанести положение береговой линии моря в разные стадии трансгрессии, передав тем самым постепенность затопления суши.

Изолинии

Изолинии — линии одинаковых значений картографируемого показателя. Способ изолиний применяется для изображения не­прерывных, плавно изменяющихся явлений, образующих физические поля. Таковы поле рельефа, поля магнитной напряженно­сти, давления, температур и т.д.. Они изображаются соот­ветственно горизонталями (изогипсами), изогонами, изобарами, изотермами — семейство различных изолиний весьма обширно и насчитывает десятки видов.

На карту сперва наносят значения картографируемого объекта в точках наблюдений, а затем с помощью интерполяции проводят изолинии. При этом заранее выбирается интервал сечения — раз­ность отметок двух соседних изолиний. Расстояние между изоли­ниями на карте называется заложением изолиний и характеризует градиент поля (уклон поверхности). Чем меньше заложение, т.е. расстояние между изолиниями, тем выше градиент, круче повер­хность, и наоборот, большие заложения свидетельствуют о поло­гой поверхности, о низких градиентах. Автоматическое проведе­ние изолиний выполняется по цифровым моделям с помощью спе­циальных интерполяционных программ.

Изолинии — очень удобный, гибкий и информативный способ изображения, обладающий высокой метричностью. Благодаря им можно определять по картам самые разнообразные количествен­ные характеристики: абсолютные и относительные значения явле­ния, уклоны и градиенты, степень расчленения и многое другое. С помощью изолиний показывают также количественные измене­ния показателей во времени (например, годичные вариации маг­нитного склонения), перемещение явлений (амплитуды неотекто­нических поднятий и опусканий), время наступления каких-либо событий (даты созревания сельскохозяйственных культур), повто­ряемость явлений (частота возникновения штормов в разные сезо­ны года), взаимосвязь явлений (корреляция форм современного и палеорельефа). На динамических электронных картах системы изо­линий могут смещаться сами, показывая перемещение явлений (например, циклонов и антициклонов).

При создании изолинейных карт всегда учитывают, что чита­тель воспринимает не каждую изолинию в отдельности, а всю их совокупность, единую систему изолиний, с помощью которой передается структура и морфология картографируемого объекта. Для повышения наглядности промежутки между изолиниями закра­шивают, пользуясь шкалой послойной окраски, которая строится так, чтобы интенсивность окраски отражала нарастание или убы­вание показателя.

Псевдоизолинии

Изолинии нередко применяют для явлений, не обладающих непрерывностью, сплошностью и плавностью, т.е. не являющихся на самом деле полями. В этом случае речь идет о псевдоизолиниях, т.е. изолиниях, отображающих распределение дискретных объек­тов. Таковы, например, псевдоизолинии плотности населения, раз­мещение которого, конечно же, не образует сплошного поля, псев­доизолинии распаханности или залесенности и т.п. Их всегда прово­дят на основе интерполяции каких-либо расчетных статистических показателей плотности, интенсивности распределения объектов, полученных в ячейках регулярной или нерегулярной сетки.

На вид псевдоизолинии ничем не отличаются от изолиний, они часто дополняются послойной окраской. Несомненная при­влекательность псевдоизолиний состоит в том, что с их помощью создается очень удобная графо-математическая абстракция геогра­фических распределений, позволяющая отвлечься от малосуще­ственных свойств и деталей картографируемого объекта и выявить главные закономерности его изменения в пространстве. К тому же этот способ обладает высокой метричностью.

Однако необходимо помнить о принципиальном различии меж­ду изолиниями и псевдоизолиниями. Последние отражают не ре­альные, а искусственные, абстрактные поля, например так назы­ваемый «промышленный рельеф» — плотность объектов индуст­рии на единицу площади или «поле расселения» — число жителей на 1 км². При изменении плотности данных или способа расчета такие искусственные поля претерпевают сильные изменения. По­этому на картах желательно указывать способ расчета исходных данных, по которым построены псевдоизолинии.

Качественный фон

Способ качественного фона применяют для показа качествен­ных различий явлений сплошного распространения по выделен­ным районам, областям или другим единицам территориального деления. Этот способ самым тесным образом связан с классифика­ционным подразделением территории, ее дифференциацией по какому-либо признаку, с типологическим районированием, на­пример с выделением районов сельскохозяйственной специализа­ции, ландшафтов, типов почвенного покрова, растительных ассо­циаций.

В качестве графических средств используют цвет (цветовой фон) или штриховку (штриховой фон). Иногда на картах совместно при­меняют оба эти средства, так, на почвенной карте генетические типы почв дают цветовым фоном, а механический состав их — наложенным поверх цвета штриховым фоном. В некоторых случа­ях, когда границы между выделенными районами нечеткие, а смена качеств происходит постепенно, допускается перекрытие двух качественных фонов, и на карте появляется как бы «чересполосица» или «шашечная» окраска.

Для удобства идентификации подразделений качественного фона его сопровождают индексами, которые проставляют на кар­те и в легенде (например, индекс дерново-сильноподзолистых почв — П3, среднего отдела девонской системы — D₂).

Количественный фон

Способ количественного фона применяют для передачи коли­чественных различий явлений сплошного распространения в пре­делах выделенных районов. Подобно качественному фону он все­гда сопряжен с районированием, но по количественному призна­ку. Окраска или штриховка выполняются по шкале, т.е. интенсивность возрастает или убывает в соответствии с изменением признака. Примерами использования количественного фона могут служить карты запасов гидроресурсов в речных бассейнах, карты рай­онирования территории по степени расчленения рельефа и т.п.

Возможно сочетание качественного и количественного фонов, например при выделении районов преобладающих конфессий (ка­чественный фон) с дополнительной характеристикой процент­ного соотношения населения разного вероисповедания (количе­ственный фон).

Локализованные диаграммы

Локализованные диаграммы характеризуют явления, имеющие сплошное или полосное распространение, с помощью графиков и диаграмм, помещаемых в пунктах наблюдения (измерения) этих явлений. Таковы графики изменения среднемесячных температур и осадков, локализованные по метеостанциям, диаграммы загрязнения речных вод, приуроченные к гидропостам, и т.п. На карте всегда отмечают пункты, к которым отнесены графики, хотя ясно, что локализованные диаграммы характеризуют не только эти пун­кты, но и прилегающую территорию.

Графические средства весьма разнообразны — это розы-диаг­раммы (например, розы направлений преобладающих ветров), кривые и гистограммы распределения (ход температур по меся­цам), циклограммы (средняя продолжительность солнечного сия­ния в течение года), структурные диаграммы и др.

Точечный способ

Этот способ применяют для показа явлений массового, но не­сплошного распространения с помощью множества точек, каждая из которых имеет определенный «вес», т.е. обозначает некоторое число единиц данного явления. Чаще всего точечным способом показывают размещение сельского населения (вес од­ной точки составляет, например, 1000 жителей), либо посевные площади (одна точка — 500 га посевов), либо размещение живот­новодства (одна точка — 200 голов крупного рогатого скота) и т.п.

В качестве графических средств можно выбрать не только точки (точнее, маленькие кружки), но и квадратики, треугольники и т.п. — важно лишь, чтобы каждая фигурка имела вес, обозначенный в легенде. Иногда при большом разбросе показателей берут точки двух и даже трех весов: маленькая точка — 200 га, средняя — 500, большая — 1000 га. Кроме того, точки могут иметь разный цвет или форму, например точки зеленого цвета обозначают посевы пшеницы, желтого — кукурузы, красного — подсолнечника и т.д. На картах размещения населения цветом можно обозначить его национальный состав.

Точечный способ нагляден и удобен для количественных опре­делений. Точечные карты хорошо передают реальные особенности размещения явления: его количество, локализацию, группировку или концентрацию, структуру (например, структуру посевных пло­щадей под разными культурами). Существуют специальные приемы для расчета оптимального веса точки в зависимости от разброса ко­личественных показателей и плотности размещения явления, ведь точки (фигурки) на карте не должны соприкасаться или сливаться.

Ареалы

Способ ареалов состоит в выделении на карте области распро­странения какого-либо сплошного или рассредоточенного явле­ния. Чаще всего этим способом показывают распространение жи­вотных и растений, месторождения полезных ископаемых и т.п. Различают абсолютные и относительные ареалы. Абсолютными называют ареалы, за пределами которых данное явление совсем не встречается (например, нефтегазоносный бассейн, контур кото­рого точно установлен), тогда как относительные ареалы показы­вают лишь районы наибольшего сосредоточения явления (допус­тим, промысловый ареал каких-либо лекарственных растений).

Графические средства изображения ареалов весьма разнооб­разны: это могут быть границы, фоновая окраска, штриховка, знач­ки, надписи, индексы. Напомним, однако, принципи­альную разницу между значковым способом, когда каждый знак точно относится к объекту, локализованному в том или ином пун­кте, и значком ареала, характеризующим площадь. Точно так же знак границы отражает не линейный объект, а лишь оконтуривает ареал. Границы как графическое средство предпочтительны для абсолютных ареалов, а для относительных — есть смысл нанести лишь несколько значков или дать надпись без проведения грани­цы, точное положение которой на местности неизвестно.

Знаки движения

Знаки движения используют для показа пространственных пе­ремещений каких-либо природных, социальных, экономических явлений (например, путей движения циклонов, перелета птиц, миграции населения, распространения болезней). С помощью зна­ков движения можно отразить пути, направление и скорость пере­мещения, структуру перемещающегося объекта. Можно применить знаки движения для показа связей между объектами (например, электронных коммуникаций, финансовых потоков), их качества, мощности, пропускной способности и т.д.

Различают два вида знаков движения:

♦ векторы движения— стрелки разного цвета, формы или тол­щины;

♦ полосы (ленты) движения — полосы разной ширины, внут­ренней структуры и цвета.

Векторы применяют, например, для показа теплых- и холод­ных течений, ветров и т.п., а полосы движения —для изображе­ния мощности и структуры потоков (например, железнодорожных перевозок, миграций населения). Ленты движения способны пере­дать структуру потока, его напряженность, например объем пере­возимых грузов, в соответствии с принятой шкалой: чем шире полоса, тем мощнее поток.

Картодиаграммы

Способ картодиаграммы — это изображение абсолютных ста­тистических показателей по единицам административно-террито­риального деления с помощью диаграммных знаков. Картодиаг­раммы применяют для показа таких явлений, как валовой сбор сельскохозяйственной продукции, общее число учащихся, объем промышленного производства, потребление электроэнергии в це­лом по районам, областям, провинциям и т.п. Поскольку речь идет о статистических показателях, то на карте всегда присутствует сетка административного деления, по которой и производится сбор данных.

Графическими средствами служат любые столбчатые, площад­ные, объемные диаграммные знаки, отнесенные к районам или областям. Они могут быть структурными и показывать, например, долю разных отраслей в общем объеме производства в данном промышленном пункте. В одной административной едини­це можно дать несколько диаграмм для разных видов промышленности. Однако по картодиаграмме нельзя определить, где именно размещено то или иное производство или в каком конкретно го­роде потребляют больше всего электроэнергии, — все отнесено к району в целом. Этим способ картодиаграммы принципиально от­личается от способа значков. Зато легко и предельно наглядно можно сравнить между собой целые районы или области.

Картограммы

Способ картограммы используют для показа относительных статистических показателей по единицам административно-терри­ториального деления. Это всегда расчетные показатели: скажем, число детских учреждений на тысячу жителей, энерговооружен­ность сельского хозяйства в расчете на 100 га обрабатываемых зе­мель, процент лесопокрытой площади по областям и т.п. Иногда картограммы строят по сетке квадратов, вычисляя та­кие показатели, как плотность населения, овражность, распахан- ность и т.п., для каждой ячейки. Это весьма формальный подход. Есть и противоположная тенденция, заключающаяся в том, чтобы максимально снизить формализм картограммы. В этом случае ста­тистические показатели, полученные по административным райо­нам, относят только к ареалам их действительного распростране­ния, например плотность населения показывают только в обжи­тых районах, исключив болота или высокогорья, а показатели средней урожайности культур дают лишь в пределах контуров об­рабатываемых сельскохозяйственных земель. В результате картог­рамма трансформируется в карту своеобразных количественных ареалов. Такой способ называют уточненной картограммой, или дозиметрическим способом.

Картограмма как правило имеет интервальную шкалу, в кото­рой интенсивность цвета или плотность штриховки закономерно меняются соответственно нарастанию или убыванию значения кар­тографируемого показателя. Иногда картограммы ста­новятся похожи на карты количественного фона с той, однако, разницей, что количественный фон всегда отнесен к областям естественного районирования, тогда как картограммы — к админи­стративным районам или ячейкам геометрической сетки.

Шкалы условных знаков

Шкалы на картах — это графическое изображение последова­тельности изменения (нарастания или убывания) количественных характеристик объектов, их значимости, интенсивности или плот­ности.

На картах со значками, локализованными диаграммами и на картодиаграммах используют абсолютные и относительные шкалы значков, устанавливающие их размеры в соответствии с величи­нами изображаемых объектов (показателей). В абсолютных шкалах размер значка прямо пропорционален величине изображаемого объекта. Например, если один кружок изображает на карте города с населением 25 тыс. человек, а другой — 200 тыс., то этот значок должен быть в восемь раз больше первого. Это очень наглядно, но неудобно при больших разбросах значений, напри­мер значок 4-миллионного города должен быть в 160 раз больше значка 25-тысячного населенного пункта. Такой огромный кружок закроет на карте соседние значки и надписи. Условные шкалы отра­жают количественные различия в условной соизмеримости: знак крупного города будет намного больше маленького, но все же не в сотни раз.

И абсолютные и условные шкалы значков могут быть непре­рывными и ступенчатыми (интервальными). В непрерывной шкале размер знака меняется плавно в соответствии с изменением коли­чественного показателя объекта. Ступенчатая шкала дает интервалы, например 10-30, затем 30-100, 100-300 и т.д. (рис. 4.18). При этом ступени могут быть одинаковыми {равномерная, равноинтер- вальная шкала) либо разными (неравномерная шкала). В приведен­ном примере интервалы различны: 20, 70, 200 — это ступенчатая неравномерная шкала.

Выбор ступеней и самих размеров знаков — сложная задача. Возможны формальные подходы, скажем, применение интерва­лов в арифметической или геометрической прогрессии либо ис­пользование реальных перепадов количественных величин картог­рафируемого явления. В картографии нет жестких правил выбора числа градаций в шкалах. Считается, что читатель карты легко раз­личает шесть—восемь градаций, однако многое зависит от графи­ческих особенностей значков, их формы, цвета, соотношения с фоном и т.п., а также от установившихся традиций. Все, что сказа­но о значках, во многом справедливо для локализованных диаг­рамм, полос движения, картодиаграмм.

Динамические изменения значений картографируемого пока­зателя иногда показывают с помощью шкал нарастающих значков. Графические решения могут быть разными. Наиболее ярко рост показателей передают линейные значки, но они зани­мают много места на карте, более экономны площадные и осо­бенно объемные значки, однако зрительно они менее наглядны.

Компьютерные технологии позволяют строить непрерывные (безынтервальные) шкалы, когда, например, густота штриховки кар­тограммы пропорциональна величине картографируемого показа­теля. Это обеспечивает более плавные переходы и повы­шает наглядность изображения, однако определять на глаз плот­ность штриховки в каждой территориальной ячейке и сопостав­лять ее с легендой довольно затруднительно.

Цветовые шкалы определяют цвет и оттенки красок, исполь­зуемых на карте для послойной .окраски изолиний, для количе­ственного фона и картограмм. При передаче нарастающих количе­ственных признаков применяют шкалы возрастающей насыщен­ности цвета. При изображении рельефа для окраски ступеней высот используют особые цветовые гипсометрические шкалы, наилуч­шим образом приспособленные для передачи высоты и морфоло­гии рельефа суши и морского дна.

Динамические знаки

Создание картографических компьютерных анимаций привело к внедрению в практику динамических графических переменных. Иначе говоря, все статические графические переменные приобре­ли еще одно временное измерение. Анимации позволяют изменять форму и размер объекта, цвет и насыщенность цвета, внутреннюю структуру и само положение знака на карте. Наиболее часто при­меняются:

• перемещение знаков по полю карты, показывающее, напри­мер, движение линий атмосферных фронтов на синоптичес­ких картах;

• движение стрелок, указывающее направления транспортных потоков, переноса воздушных масс и т.п.;

• дефилирование цвета, т.е. постепенное изменение или даже пульсация окраски, вибрирование цвета, например при по­казе распространения ареала инфекции или эпидемии;

• мигание знаков, привлекающее внимание к какому-либо важ­ному объекту на карте, например к источнику радиационно­го загрязнения окружающей среды.

Проектирование динамических картографических обозначе­ний — новая, быстро развивающаяся область картографической семиотики на стыке с технологиями компьютерного дизайна (под­робнее см. разд. 14.6). Здесь можно ожидать многих оригинальных решений. Например, большие возможности сулит использование анимационных эффектов в сочетании с трехмерной графикой.