Искусственные языки

В современной географии используются следующие невербальные средства выражения – искусственные языки: табли­цы (матрицы), графики, диаграммы, рисунки, фотографии, аэро- и космофотоснимки, графические схемы, блок-схемы, индексы, ма­тематические, химические и редко логические символы.

Наиболее распространенными средствами выражения являются матрицы, картосхемы и графики, а в учебных пособиях широко используются графические схемы. Приобретение последних лет – язык блок-схем.

Искусственные языки используются как раздельно, так и в комплексе друг с дру­гом.

Матрицы применяются преимущественно для группировки коли­чественных показателей, т. е. через матрицы географы выра­жают структуру изучаемых явлений в количественном отношении. Однако некоторые матрицы могут показывать наличие или отсутст­вие явления. При этом используются либо знаки «+», «–», либо цифры «1», «0». В легендах карт имеют место матрицы, выражаю­щие и качество явления. Это случай, когда ячейки матрицы зак­рашиваются, что символизирует явление определенного ка­чества – тип почв, вид ландшафта и т.д. Основные элементы матрицы – строка, столбец и ячейка. По строке и столбцу располагаются характеристики или имена объектов, а ячейки за­полняются искомыми величинами или другими характеристиками.

Картосхемы и карты – это язык, наиболее полно выражающий современную концепцию географии, ориентированную на изучение того, чем заполнено пространство и как в пространстве взаимо­расположены географические объекты относительно друг друга. Основными свойствами карт и картосхем является планиметрическое подобие, из которого следует наглядность и возможность измерительных работ, а также масштабность. Она позволяет изобразить объект в уменьшенном виде и обобщать сведения об объекте по мере уменьшения масштаба. Карты в их со­временном виде позволяют выразить географические знания о рядоположенности объектов. Большой интерес представляют картоиды, которые могут отобразить не только рядоположенность, но и пространственные латеральные отношения между объектами в геопространстве. Т. е. картоиды за счет потери планиметрического подобия могут дать более глубокое представление об отношениях.

Картоиды. По определению Б. Б. Родомана географический картоид представляет собой чертеж, несущий в себе те же функции, что и традиционная карта, но отличающийся от нее хотя бы одним из следующих признаков: 1) конкретная реальная территория изображается частично или полностью неметрически, с искажением очертаний, не поддающихся одному правилу; 2) показывают воображаемый объект, соединяющий в себе черты многих реальных объектов. При этом картоиды, удовлетворяющие первому требованию, определяются как индивидуальные, а второму — как типологические преобразования с получением изображений или показателей в синтетической (интегральной) форме.

В соответствии с исследованиями все картоиды можно подразделить на следующие:

Конкретные картоиды-изображения относятся к конкретной территории, но отображают не ее размеры, а составляющие части этой территории пропорционально выбранному показателю.

Площадь каждой территориальной единицы соответствует величине показателя, приходящегося на данную единицу. Данный тип картоидов является некоторым аналогом анаморфоз того же назначения, но при построении такой картоиды не учитываются конкретные пространственные отношения.

При построении обобщенной картоиды рассматривается реальная или вымышленная территория в качестве некоторого «ключа», который характеризует заданную достаточно общую ситуацию.

Абстрактные картоиды передают изображение воображаемой местности или иллюстрируют какое-либо географическое явление без точной пространственной локализации.

Топологические картограммы представляют собой пространственные модели, которые отображают географические и другие отношения между явлениями (объектами) природы (общества) в виде определенной системы отношений близости геометрических фигур, расположенных на плоскости. Основу топологических картограмм составляют разные способы составления шкал для отображения различных количественных значений показателей в виде системы абстрактных геометрических фигур, как правило, в виде прямоугольников и квадратов, площади которых и поставлены в соответствие величинам картографируемого показателя. При этом взаимное расположение фигур определяется посредством анализа расположения составных частей исходных картографических изображений.

К числу преобразований первого вида относятся следующие:

1.Выделение и отображение отдельных элементов из комплексного картографического изображения, что повышает наглядность и удобство их восприятия, способствует обнаружению закономерностей, которые по исходному изображению в явном виде не проявились. К таким преобразованиям, например, относятся карты экспозиции склонов, углов наклона и т. п., получаемых путем вычленения именно этих элементов из гипсометрического изображения.

2.Обобщение, упрощение рисунка картографического изображения (схематизация), выполненное с целью устранения мелких деталей, затрудняющих выявление и отображение основных закономерностей объектов (явлений).

3.Преобразование КИ в более подробное (детализация). Например, получение карт равнопорядковых долин (методом В. П. Философова) по топографическим картам, на которых поднимаются вес тальвеги вплоть до самых мелких, характеризуемых небольшими затяжками горизонталей. Создание таких карт обеспечивает, например, отображение всех особенностей конфигурации эрозионной сети.

4.Преобразование качественных характеристик изучаемого явления, отображенного на карте, в количественную форму (квантификация). Например, карты речной сети, размещения оврагов, промоин и т. п. преобразуются в карты обводненности, овражности (с использованием показателей частоты или плотности).

5.Преобразование КИ, содержащего количественные показатели, в качественную форму (квалификация). Применяется редко, например, при сопоставлении карт разной тематики, показатели на которых отображены в разных формах.

График – это геометрическое изображение явления в количественном выражении. Главными элементами графика яв­ляются аргумент и функция вида Y = f (x), которые откладыва­ются по осям абсцисс и ординат в прямоугольной сетке координат. Содержание выражаемой функциональной или корреляционной зави­симости между аргументом и функцией заполняет пространство между осями координат.

Разновидность графического языка в ландшафтоведении – комплексный профиль, на котором наглядно видна связь меж­ду отдельными компонентами в качественном плане. Однако, на­ложив на профиль измеренные по карте или в натуре величины, можно получить и количественные характеристики.

На языке графических схем наглядно изображается состав и строение исследуемых явлений в том виде, в каком это представ­ляется исследователю. Наглядность представления о предметах, видимо, и предопределила широкое использование этого вида язы­ка в учебных пособиях.

Фотоснимки, откуда бы они ни производились – с высоты ли человеческого роста, с самолета или из космического прост­ранства, дают плоское изображение земной поверхности. Подобие их оригиналу зависит от разрешающей способности аппарата, а также, конечно, от расстояния до объекта съемки. Во всех случаях, однако, получается фиксированная картина природы, которую можно детально изучить, чего нельзя сделать при маршрутных и иных наблю­дениях. Дешифрирование снимков производится в целях определе­ния того, что чему соответствует, т. е. по существу делает­ся семантический анализ. Использование для съемки различных длин световых воли и разных спектров (светофильтры) позволяет получить разнообразные снимки для специальных целей, т. е. здесь речь идет о синтаксисе снимков, так же как и в любом ви­де языка науки.

Говоря о фотоснимках, необходимо отметить, что до сих пор плохо изучены информационные возможности наземного фотографирования. В географических текстах они исполь­зуются не иначе как в качестве иллюстраций, что, наверное, недостаточно. Информация наземных снимков, конечно, качественно иная, чем информация аэрокосмических сним­ков – пространственно ограниченная и крупномасштабная. Большой масштаб, дешевизна, доступность, оперативность, незави­симость съемки от внешних факторов, погодного и экономического характера вполне могли бы компенсировать малую обзорность. Для исследований локального уровня они могли бы занять то место, которое сейчас заслуженно занимают аэрокосмические снимки в ре­гиональных и глобальных исследованиях.

Что касается диаграмм, то они также характеризует структу­ру объектов в количественном отношении в наглядной форме. Диа­граммы и циклограммы строятся преимущественно по соотноситель­ным, в основном процентным данным, что облегчает выяснение отдельных структурных частей объекта.

Индексы широко используются при картографическом изображе­нии предметов и явлений. Они являются кодирова­нием сведений и весьма экономны в смысле занимаемого места, что имеет немаловажное значение в картографии, где нагрузка карты служит одним из показателей прагматической ценности карто­графического изображения, а также для компьютеров, где объем памяти и логика операции дают предпочтение кодам. Следователь­но, кодирование индексами представляется весьма перспективным путем развития языка географии.

Новый для географии язык блок-схем выражает структурно-функциональные связи явлений. Так, исследование функцио­нирования ландшафта – дело сравнительно новое. Оно представляет собой алгоритмизацию средств выражения и является этапом формализации представ­лений об объекте. Используется преимущественно для выражения модели объекта на этапе ограничения проблемы, чтобы четко представить себе структурно-функциональную схему объекта для составления исследовательских программ и выбора методов.

Наконец, математические символы используются в расчетных формулах, главным образом, физических явлений, имеющих место на земной поверхности. Это наиболее простое выражение отноше­ний. Если карты выражают рядоположенность, графики испо­льзуются для выражения связей в статике, то формулы выражают именно динамику и отношения.

Конечно, географические объекты не меха­ническое явление, которое всегда и во всех отношениях можно было бы описать математически. Тем не менее, происходящие в геосистемах явления все чаще стали получать матема­тическое описание. Если бы географам удалось найти методы фи­зического, скажем, энергетического, выражения интегративных показателей геосистем, то математизация, которая сама по себе ориентирована на описание процессов, пошла бы быстрее.

Подобно всякому формализму математический символизм имеет лишь служебное значение, позволяющее сокращенно, прямолинейно и логически непротиворечиво выразить форму мысли. Как формали­змы в методе, так и математическая символизация в языке – этапы освоения и выражения действительности. Впрочем, все искусс­твенные языки, в конце концов, нуждаются в вербальной интерпре­тации. Искусственные языки нельзя абсолютно отрывать от естес­твенных. Первые лишь на время преодолевают такие недостатки естественных языков, как неопределенность, синонимия и другие. Например, слово «город» может означать и Нью-Йорк и Вилюйск, тогда как пунсон определенного размера несет в себе дополнительную информацию. Тем не менее, значение размера пунсона в легенде карты по­лучает вербальное объяснение.

Таким образом, исследование языка науки имеет двоякое значение:

1. Через язык можно проникнуть вглубь научной мысли и выяс­нить круг проблем науки, одни из которых имеют развитые средс­тва выражения, т. е. в достаточной мере изучены; другие – не имеют этого, следовательно, остаются малоисследованными. В этом аспекте исследование языка выступает как метод исследова­ния самих научных систем;

2. Необходимость создания унифицированного «словаря», соот­ветствующего уровню современных географических знаний – «энциклопедии», для географических информационных систем в целях автоматизации исследований, включая компьютеры, делает иссле­дование языка самостоятельной проблемой. Оно имеет решающее значение для внедрения в географию наиболее прогрессивных и пер­спективных методов научного исследования.

Методом исследования языка науки является анализ тезауруса словарей, энциклопедий, научных произведений и карт. Конечно, поскольку язык представляет из себя систему знаков, постольку к языку науки, в данном случае географии, нужен семиотический подход (наука о знаках – семио­тика). При этом семантическое рассмотрение объектов языкового ис­следования надо тесно увязать с современными концепциями географии: территориальной дифференциации ландшафтов; радиального взаимодействия компонен­тов на основе балансовых методов; латерального взаимодействия ландшафтов на основе изучения горизонтальных потоков иобъемлющей все три наз­ванные концепции ритмических явлений – суточных, сезонных, внутривековых, сверхвековых и геологических ритмов.

Синтаксическое исследование необходимо направить в сторону разработки новых сочетаний знаков в географических произведе­ниях для более адекватного выражения целей и результатов исс­ледования. Исследование синтакси­са и должно быть направлено на усиление возможностей выражения динамических процессов и пространственных отношений ландшафтов в текстах, снимках и картах, а не дальнейшее накопление заполнительного содержания научных текстов и карт.

Прагматическое исследование должно быть направлено на упро­щение классификаций, терминологии, легенд карт. В этом плане надо учитывать, что всякая наука имеет два рода продукции, ко­торые можно, конечно, и дальше подразделять. Первый из них – изотерическая продукция, которая используется внутри научного сообщества. Второй – экзотерическая продукция, которая ориен­тирована на хозяйственную практику и на широкую публику. Изо­терический язык может быть сколь угодно сложным, если его по­нимают внутри научного сообщества. Его «словарь» может быть сколь угодно экономным, так как внутри сообщества предполага­ется полное знание «энциклопедии». Но экзотерический язык дол­жен быть синтаксически прост при семантической точности, его «словарь» должен соответствовать «энциклопедии». Короче гово­ря, он должен быть понят неспециалистами в лице инженеров, проектантов, хозяйственников, которые и являются основными по­требителями научной продукции, кроме тех случаев, когда наука делается для нее самой, что тоже необходимо, так как надо ис­следовать и саму науку.