Картографическое отображение и моделирование объектов и явлений

 

Под картографическим отображением понимают процесс представления исходной информации об объектах и явлениях действительности в форме картографического изображения (см. раздел 3). Другими словами, это процесс установления взаимно-однозначного или топологического пространственного соответствия объектов природы, общества, результатов деятельности природы и человека и т.п. их изображению на носителе, переданному на него в сравнительно обобщенном виде с помощью установленной системы условных знаков в графической, цифровой или другой формах.

Приведенное выше понятие картографического отображения объектов и явлений выражает сущность и весь процесс создания любой карты, а также отражает системный подход к картографированию природных и социально-экономических объектов и явлений действительности. При этом все природные объекты, явления и т.п., изображаемые на картах, рассматриваются как системы (комплексы), находящиеся в различной взаимосвязи и соподчиненности (иерархии).

Очевидно, что на картах невозможно отобразить все детали объектов и явлений действительности. В связи с этим возникает необходимость при создании карты показывать на ней только типичные свойства и характерные особенности объектов, передавать те или иные свойства объектов в обобщенном виде, подчеркивать сопряженные связи и особенности систем и их элементов. В связи с этим изображение объектов реальной действительности получают при строгом соблюдении указанного выше взаимно-однозначного соответствия координат поверхности и плоскости только для отдельных точек или линий, которые выражают типичные пространственные свойства геокомплексов. Построение картографического изображения возможно только на основе использования соответствующих способов отображения и использования установленных систем картографических условных знаков.

Картографическое моделирование – это создание карт методом построения пространственных моделей. Предметом картографического моделирования являются те или иные стороны действительности.

Развитию картографического моделирования во многом способствовало развитие методов моделирования в смежных областях знаний (геодезии, географии), расширение научных и практических знаний в таких областях деятельности человека, как информатика, кибернетика, коммуникация, семиотика и др. В результате этого появилась возможность внедрения в весьма сложное картографическое производство новых методов, позволяющих и автоматизировать процесс производства карт.

Картографические модели характеризуются и рассматриваются с трех сторон: математической, структурно-содержательной и знаковой.

Математическая сторона проявляется в том, что в процессе моделирования рассматриваются и разрабатываются вопросы математической сущности модели (выбор картографической проекции, масштаба и др. элементов), а также в том, что для построения картографической модели используются различные математические методы получения количественных характеристик, построения шкал, выполнения анализа, синтеза и т.п.

Структурно-содержательная сторона картографической модели отражает типичные и характерные особенности различных реальных объектов. При этом обеспечивается соответствие между отображаемым объектом и его моделью. С точки зрения пространственной структуры установленное соответствие является взаимно-однозначным по наиболее существенным элементам содержания и топологическим – для прочего содержания. Структурно-содержательное соответствие обеспечивается следующим: правильным и географически достоверным отображением содержательной сущности объекта или явления действительности; отображением главных существенных признаков объекта и исключением (по возможности) второстепенных; выделением общих признаков, свойств и отношений.

Знаковая (изобразительная) сторона проявляется в том, что изображение объектов и явлений выполняется с помощью систем картографических условных знаков.

При картографическом моделировании выделяют несколько видов моделей, которые подразделяются на первичные и производные модели.

Первичные модели создаются на основе выполнения различных видов геодезических съемок местности. Построение первичных моделей может быть выполнено непосредственно на местности (в камеральных условиях), по аэрофотоснимкам (при аэрофотосъемке), по результатам специальных исследований (геологических, гидрогеологических, географических и т.п.).

Производные модели создаются по первичным моделям. В соответствии с тематикой и назначением карты устанавливаются геодезическая и математическая основы этих моделей, способы картографического изображения пространственного размещения картографических явлений с помощью принятой знаковой системы. Производные модели служат основой для исследования динамических явлений, происходящих во времени и пространстве, установления новых взаимосвязей и зависимостей между теми или иными объектами и явлениями действительности. Обычно производные модели используются определенным кругом потребителей для решения конкретных задач в той или иной отрасли науки и народного хозяйства.

Наглядность любой карты обеспечивается использованием наиболее оптимального способа отображения объектов и явлений действительности и выразительной системы картографических условных знаков.

Под системой картографических условных знаков следует понимать совокупность знаков, имеющих общий принцип и правила построения и использования для отображения на картах объектов и явлений. Картографические условные знаки формируют на карте т.н. картографическое изображение.

Условные знаки подразделяются на масштабные, внемасштабные, контурные, линейные, пояснительные.

Масштабные условные знаки позволяют передать форму и размеры объекта или явления в масштабе карты. Если объект не может изобразиться в масштабе карты, то его изображают внемасштабным условным знаком, при этом положение осевой линии объекта, либо положение какой-либо особой его точки (центра) наносится на карту в соответствии с полученными в результате съемки координатами. Контурным условным знаком определяют границы объекта, либо границы распространения явления. Линейными условными знаками обозначают положение линейных объектов (линии связи, электропередач, дорожную сеть, границы и т.п.). К пояснительным условным знакам относятся подписи, часто указывающие характеристику объекта или явления, либо их частей. В качестве пояснительного знака широко используется цвет, заполняющий контур объекта или явления, штриховка и т.п., что в принятой системе обозначений также указывает определенную характеристику объекта.

При проектировании системы условных знаков учитываются, кроме требования полноты отображения характеристик того или иного объекта или явления, психофизические особенности зрительного восприятия карты, условия пользования картой, уровень подготовки ее будущего пользователя. При разработке системы условных знаков учитываются все аспекты семиотики (синтаксический, семантический, прагматический), добиваются наглядного, выразительного и экономного изображения, воспринимаемого и хорошо читаемого устройствами входа в ЭВМ.

(Семиотика – дисциплина, которая занимается сравнительным изучением знаковых систем).

Синтаксическая сторона знаковой системы характеризует отношение между знаками при их функционировании на карте. Синтактика (синтактика – раздел семиотики, занимающийся изучением внутренних структур знаковых систем безотносительно к выполняемым ими функциям) обеспечивает адекватность в отображении явления с заданной степенью геометрического и топологического подобия. Показателем синтактики системы условных знаков является общее количество знаков и возможных их комбинаций для передачи картографической тематики. С позиций синтактики основные правила проектирования системы знаков заключаются в выборе оптимального их количества, применении унифицированной (стандартизованной) системы знаков, выборе простых по начертанию знаков, возможности передачи посредством знаковой системы ассоциативных пространственных связей между объектами и явлениями действительности, построении знаков на основе оптимального количества типовых конструктивных элементов.

Семантическая сторона знаковой системы устанавливает отношение знаков к обозначаемым объектам. Семантика (семантика – раздел семиотики, изучающий отношение знаков к обозначенным объектам, т.е. смысловую сторону и значение знаков) обеспечивает полноту и строгость картографического отображения объектов, их содержательных признаков и количественных показателей. Здесь необходимо учитывать следующие правила (или принципы) построения картографических условных знаков: отображать знаками максимальное количество сведений об объектах, передавать свойства объектов, связи и отношения между ними, отвечающие назначению карты; отображать иерархическую структуру картографируемого объекта, используя графические средства; обеспечить однозначное соответствие графического изображения смысловому содержанию отображаемого объекта, соблюдая основные принципы семантического кодирования; предусмотреть в системе условных знаков возможности отображения ассоциативных содержательных связей между объектами путем использования логики построения.

Прагматическая (практическая) сторона знаковой системы рассматривает отношения знаков к потребителю. Прагматика (прагматика – раздел семиотики, в котором изучается отношение потребителя, воспринимающего и использующего ту или иную знаковую систему, к самой знаковой системе) обеспечивает наглядность и простоту чтения распознанного (декодированного) объекта или явления, отображаемого на карте. При этом основными правилами построения системы картографических условных знаков с позиции прагматики являются следующие: использование основных законов и закономерностей зрительного восприятия карты для построения картографических знаков с целью их быстрого, легкого восприятия и декодирования; учет закономерностей теории распознавания образов для построения картографических условных знаков, легко считываемых автоматическими системами; применение основных принципов построения знаков и всей системы в целом, обеспечивающих их высокую информативность; использование основных принципов дидактики и промышленного дизайна с целью обеспечения высокой наглядности и эстетики знаков (дидактика – наглядность, находчивость; дизайн – вид практической деятельности, имеющий целью формирование эстетических и функциональных качеств предметной среды).