Способы картографической генерализации

Основы генерализации закладываются на этапе проектиро-вния карты, в процессе которого вырабатываются принципи­альные положения, влияющие на весь процесс создания карты, когда устанавливается назначение карты, ее математическая ос­нова и содержание. Кроме того, на этом подготовительном этапе осуществляется:

— формирование понятий с последующей разработкой пер­вичных классификаций объектов, например, населенных пунк­тов, дорожной сети, гидрографии и т. п.;

— обобщение первичных классификаций объектов.

На этапе непосредственного составления карты, т. е. в про­цессе изготовления составительского оригинала, генерализация осуществляется путем:

— обобщения качественных признаков объектов и их коли­чественных показателей;

— выявления и отбора объектов;

— обобщения (схематизации, упрощения) внешней и внут­ренней пространственной структуры изображения объектов;

— перехода от индивидуальных к более высоким собира­тельным пространственно-структурным понятиям.

Между указанными этапами и способами генерализации нет четких границ. На практике они могут осуществляться как раздельно, так и одновременно.

Формирование понятий и разработка первичных классификаций и их обобщение

Классификация объектов должна предшествовать их отбору и предполагает предварительное формирование понятия о каж­дом объекте. Необходимо уяснить его существенные признаки

(с точки зрения назначения и темы карты) и определить его место в ряду объектов со сходными признаками. Таково, на­пример, понятие населенного пункта, его существенные при­знаки: тип поселения, административное значение, число жи­телей, внутренняя структура, положение по отношению к до­рожной сети, экономическое значение и т. п.

Количественные и качественные показатели существенных признаков позволяют классифицировать все множество объек­тов на подмножества объектов, имеющихся в натуре или на картографических или иных материалах. Так, например, если из всего множества объектов взять населенные пункты, то их количественным показателем является число жителей, а качест­венным — тип поселения. Населенные пункты можно классифи­цировать на подмножества, например по типу поселения: го­рода, поселки городского типа, поселки сельского типа.

Всякая классификация представляет собой упорядоченную иерархическую систему множеств. Множества объектов с оди­наковыми существенными признаками образуют низшую ступень системы, которую можно назвать разновидностью. Раз­новидности с одинаковыми существенными признаками обра­зуют вид, виды объединяются в род, роды — в класс. Напри­мер, грунтовые дороги без покрытия образуют разновидность путей сообщения; вместе с шоссейными дорогами, которые тоже являются разновидностью, они образуют вид автомобильных дорог; автомобильные дороги вместе с железными дорогами образуют род наземных дорог, которые вместе с авиалиниями и водными (морскими и речными) путями образуют класс путей сообщения.

Более высокие ступени иерархической системы образуются путем перехода от низших ступеней классификации к высшим и укрупнением классификационной схемы, т. е. сокращением числа ее ступеней. Так, например, вместо показанных на ис­ходных материалах раздельно предприятий авто-, авиа- и судо­строения на составляемой карте могут быть показаны предпри­ятия транспортного машиностроения одним знаком. Сокраще­ние числа ступеней классификации может быть достигнуто не только их объединением, но также исключением ненужных для составляемой карты видов (родов, классов) объектов, напри­мер, авиалиний и водных путей сообщения с сохранением только наземных дорог. В результате выполнения таких опе­раций достигается обобщение первичных классификаций объ­ектов.

Обобщение качественных признаков и их количественных показателей

Обобщение осуществляется путем уменьшения числа как градаций объектов, так и их количественных показателей при уменьшении масштаба создаваемых карт. Так, например, если

на карте масштаба 1:200 000 изображение леса сопровождается данными о породе и высоте деревьев, дается среднее расстоя­ние между деревьями и густота их крон, то на картах более мелких масштабов эти характеристики не отображаются. Если на топографических картах показывают абсолютное число жи­телей или число дворов в населенных пунктах, то на обзорно-топографических картах населенные пункты подразделяют по числу жителей на несколько групп.

Качественные признаки по возможности оцениваются в ко­личественных показателях. Когда показатель достигает уста­новленных цензов (норм), объект переходит в другой качест­венный класс. Например, если глубина болота более 2 м, оно из класса труднопроходимых переходит в класс непроходимых; при среднем расстоянии между деревьями более 4 м лес изо­бражается знаком редкого леса.

Обобщение количественных показателей начинается с пе­рехода от непрерывной шкалы величин к ступенчатой. Затем осуществляется укрупнение интервалов (ступеней шкалы).Это хорошо видно на примере отображения численности жителей в населенных пунктах или на примере изображения рельефа горизонталями, когда с уменьшением масштаба карты увели­чивается высота сечения рельефа. В ряде случаев количест­венные характеристики объектов исключаются. Например, не даются характеристики мостов, колодцев и т. д.

При отборе численных показателей отдают предпочтение таким, которые позволяют сравнивать однородные объекты и четко выявлять количественные различия между ними. Града­ции, по которым должно осуществляться отображение элемен­тов местности на картах разных масштабов, обычно разрабаты­ваются заблаговременно и отражаются в руководствах или про­граммных документах.

При создании карт исполнитель, руководствуясь этими до­кументами и используя исходный картматериал, осуществляет практическое обобщение качественных и количественных по­казателей, отображая объекты с учетом принятых градаций.

Выявление и отбор объектов

. Необходимость отбора объектов вытекает из противоречия между их количеством в действительности и возможностью их отображения на данной карте.

После изучения программных документов и ознакомления с картографическими и другими материалами составитель карты может приступить к составлению оригинала карты — вы­явлению и отбору объектов для этой карты.

Каждый объект, имеющийся на используемых материалах, рассматривается, прежде всего, с точки зрения назначения и темы составляемой карты. При этом учитывается его сущность, величина, связь с окружающей средой. Из множества объек-

тов предпочтительно отбираются объекты, типичные для дан­ного комплекса (местности), т. е. такие, существенные признаки которых доминируют у большинства объектов комплекса. На­ряду с этим выделяются и отбираются объекты, выходящие за рамки типичного, имеющие характерные особенности, играю­щие роль как бы ориентиров среди однообразия объектов ти­пичных. Так же выявляют и отбирают детали, подробности про­странственной структуры объектов, стремясь показать типичные и в то же время сохранить и даже подчеркнуть характерные.

На карте всегда отображается лишь некоторая сторона дей­ствительности, а из объектов отбираются лишь те, которые не­обходимы для достоверного отображения этой действительно­сти. Процесс отбора многоступенчатый, он включает: отбор элементов содержания карты, отбор конкретных объектов каж­дого элемента, отбор существенных качественных признаков объектов, отбор их количественных показателей и, наконец, от­бор существенных и специфических связей между объектами. Отбирая (отображая) отдельные признаки объектов, произво­дят тем самым обобщение их существенных признаков, отбирая объекты, производят обобщение элементов содержания карты и т. д.

Методологически процесс отбора включает разработку пра­вил отбора, выявление признаков, подлежащих отбору, установ­ление показателей отбора, определение порядка (последова­тельности) отбора объектов, определение степени нагрузки карты. Необходимым условием научно обоснованного отбора является знание картографом руководств, инструкций и науч­ных разработок по отраслям знаний, соответствующих теме карты.

При создании карты решаются две задачи по отбору объек­тов. На этапе проектирования определяют оптимальную и пре­дельную нагрузки карты изображениями объектов раздельно по классам, т. е. определяют количество объектов на единицу пло­щади карты. На этапе составления производят отбор конкрет­ных объектов в пределах установленной нагрузки для нанесе­ния их изображения на составительный оригинал. Объекты наносятся в порядке их значимости и величины. Сначала изобра­жают наиболее важные и наиболее крупные, затем — второсте­пенные до достижения установленной оптимальной нагрузки. При этом необходимо добиваться сохранения одинаковой сте­пени генерализации на всех частях картографируемой терри­тории, т. е. сохранения относительной густоты и конфигурации расположения отображаемых объектов.

Отбор объектов и их деталей регламентируется рядом пра­вил, установлением цензов и нормативов. Ценз — это максималь­ное или минимальное значение какого-либо показателя объ­екта, являющееся условием нанесения объектов этого рода на карту. Например, показать на составляемой карте масштаба 1: 100 000 все болота площадью более 25 мм². Размеры цензов

показателей устанавливаются, исходя из назначения карты, ее масштаба и особенностей картографируемой территории, а также других указанных выше факторов. С уменьшением масштаба размеры цензовых показателей обычно возрастают. В целях повышения объективности отбора, кроме цензовых показателей, применяется еще метод нормативов. Устанавлива­ются нормы отбора, исходя из возможностей масштаба карты и особенностей картографируемой действительности (густоты расположения объектов и их количества в натуре). Определяют среднее и предельное количество отображаемых объектов на единицу площади карты в зависимости от их количества на местности. Нормы отбора должны быть дифференцированы как для отдельных частей картографируемой территории (райони­рованные нормы), так и для отдельных групп (классов) дан­ного элемента местности (нормы представительства каждого класса).

Нагрузка карты изображением объектов как оптимальная, так и предельная является функцией четырех величин: мас­штаба карты, количества (густоты) объектов на местности (или на исходном картматериале), значения объекта и размеров ус­ловных знаков на основном картматериале и составляемой карте. Эта зависимость может быть установлена эмперически опытно-статистическим путем либо аналитически. Задать ее можно в форме цензов и нормативов минимального или сред­него расстояния между изображениями однородных объектов, что дает возможность определять не только количество нано­симых объектов, но и какие именно объекты следует отбирать. Это достигается путем последовательного отбора объектов по классам, начиная со старшего и выдерживая ценз мини­мального расстояния от ранее нанесенных объектов или ценз минимального размера масштабного изображения.

При отборе необходимо стремиться отобразить на состав­ляемой карте тип местности, взаимозависимость ее элементов и связи между ними. Это сложная задача, так как кроме прямых связей (например, между населенными пунктами и дорожной сетью) существуют связи косвенные, опосредствованные (на­пример, зависимость рельефа от климата). Решение данной за­дачи достигается, прежде всего, путем сохранения подробностей содержания, особенно его естественных элементов (рельефа, гидрографии, растительности), характеризующих в той или иной мере эти взаимосвязи, тип тех или иных элементов местности, а также нанесением на карту специального содержания, напри­мер, климатических данных (изотерм, сведений об осадках и т. п.) на сельскохозяйственные карты.

Математические методы и модели отбора весьма трудоемки. На практике основным методом разработки цензов и райониро­ванных норм отбора пока является эмпирический, основанный на изготовлении и анализе образцов характерных участков кар­тографируемой территории.

Обобщение формы и структуры изображения объектов

Этот вид картографической генерализации имеет цель (при сохранении геометрической точности основных характерных то­чек и линий) так упростить, схематизировать исходное карто­графическое изображение, чтобы оно после соответствующего уменьшения сохранило особенности внешней формы и внутрен­ней пространственной структуры объекта, его существенные внешние признаки.

Средствами достижения этой цели являются:

— выявление основных и характерных точек и линий кон­тура или внутренней структуры объекта и схематизация на их основе исходного картографического изображения;

— исключение мелких нехарактерных деталей контура и внутренней структуры, размеры которых ниже порога зритель­ного восприятия и технических возможностей воспроизведения изображения;

— утрирование (преувеличение) масштабного изображения важного объекта для выделения его среди других;

— утрирование (преуменьшение) масштабного изображения объектов при большой густоте их расположения;

— увеличение изображения характерных деталей контура или внутренней структуры объекта;

— сокращение числа однородных деталей внутренней струк­туры объекта. Этот вид генерализации показан на примере изо­бражения населенного пункта, пространственная структура ко­торого отображена в разных масштабах (рис. 9).

Переход от индивидуального к более высоким собирательным пространственно-структурным понятиям

В основе этого способа генерализации лежит показ группы однородных объектов, сосредоточенных на ограниченном про­странстве, одним общим изображением. Это осуществляется пу­тем перехода к собирательному понятию, которое сопровожда­ется новым способом отображения. Так, например, на крупно­масштабных топографических картах в кварталах населенных пунктов изображаются отдельные строения. При первом пере­ходе к более мелкому масштабу они объединяются в полосы застройки, при последующем уменьшении масштаба отобража­ются только кварталы системы магистральных улиц, на сле­дующей ступени — только внешний контур населенного пункта. Максимальная степень локализации — отображение населен­ного пункта пунсоном, т. е. локализация его в точке.

Переход к собирательному понятию можно проследить на примере отображения на экономических картах добычи нефти. Группа локализованных знаков отдельных скважин на карте мелкого масштаба может быть показана суммарным значком добычи нефти по отдельным ареалам бассейна, а при после-

Рис. 9. Генерализация пространственной структуры населенного пункта Ж*: (на примере города)

Рис. 10. Изменение способов изображения при последовательной генерализа­ции:

а — добыча нефти по отдельным месторождениям (масштаб 1:30 000 000); б — добыча нефти по отдельным ареалам нефтеносной провинции (масштаб 1: 30 000 000); в — добыча нефти в провинции (масштаб 1:30 000 000); г — добыча нефти в провинции (масштаб 1:120 000 000); д— суммарный значок добываемой нефти в провинции (без ареала бас* сейна)

дующем уменьшении масштаба — суммарным значком для бас­сейна в целом (рис. 10).

Другим примером перехода к пространственно-структурным понятиям более высокого уровня иерархии может быть переход от отображения отдельных промышленных предприятий к по­казу промышленных пунктов, а от них — к показу промышлен­ных узлов и промышленных районов. Пример перехода к соби­рательным понятиям при генерализации содержания минераге­нических (прогнозных) карт дан на рис. 11.

Здесь собирательные понятия представлены в виде следую­щего иерархического ряда: месторождения — минерагеническая площадь — минерагенический район — минерагеническая зона (бассейн) — минерагеническая провинция.

Таким образом, одним из важных вопросов генерализации является установление многоплановости в отображении карто­графируемого явления. Это достигается в значительной мере оформительскими средствами.

Многоплановость значительно повышает наглядность карты. Количество планов устанавливают при создании образца карты, и обычно это число не превышает трех-четырех. Особенно эф­фективно применение в этих целях растрирования фонового и штрихового изображений. Это позволяет не увеличивать чрез­мерно размеры штриховых знаков объектов первого плана, так как яркость второго и последующих планов ослабляется раст­рированием.

Способы генерализации, рассмотренные выше, одинаково пригодны как для общегеографических, так и для тематических карт. Вместе с тем следует отметить, что генерализация явле­ний на тематических картах имеет свою специфику. Она обус­ловлена применяемыми способами изображения. Остановимся на некоторых наиболее типичных способах.

Генерализация явлений, локализованных по пунктам, прояв­ляется в обобщении качественных признаков и их количествен-

Рис. 11. Генерализация содержания минерагенических карт путем перехода к собирательным понятиям (на примере прогнозных карт фосфатности):

а ~ месторождения; б — минерагеническая площадь; в — минерагенический район; г — минерагеническая зона (бассейн); д — минерагеническая провинция (с показом ареала); е — минерагеническая провинция (без показа ареала); Р — суммарный объем прогноз ных ресурсов рудного фосфатного концентрата

Вес точки 200 га I 1:2500000 i

Рис. 12. Генерализация явления, отображаемого на карте точечным способом путем увеличения веса точки

ных показателей и в замене индивидуальных объектов более высокими собирательными понятиями.

Для картографического отображения явлений рассеянного распространения применяются способы: точечный, качественный фон, ареалы, картодиаграммы и картограммы. При точечном способе генерализация явления при переходе к более мелкому масштабу осуществляется за счет увеличения веса точки. Чтобы показать на картах разных масштабов размещение объектов

Рис. 13. Генерализация явления отображенного способом картограммы (на примере карты размещения кукурузы)

Рие. 14. Генерализация явления, отображенного способом ареалов (на при-

а — исходное изображение;

мере карты совхозов):

б— генерализованное изображение

различной плотности точечным способом, во избежание слияния точек, используют точки или другие геометрические символы разных «весов». Причем вес точки меняется при переходе от карты крупного масштаба к карте более мелкого масштаба. Пример генерализации явлений, отображаемых на карте точеч­ным способом, дан на рис. 12.

При отображении явлений на карте способом качественного фона или картограммы генерализация проявляется, прежде всего, в обобщении классификации изображаемого явления (рис. 13), а при использовании ареалов — в их укрупнении для отображения более общих понятий (рис. 14).

Генерализация применительно к картодиаграммам или кар­тограммам имеет свою специфику. Она заключается в переходе к территориальным единицам (административным и другим) бо­лее высокого ранга. Например, переход от деления на районы к областям. Проявляется она также в обобщении качественных признаков или в отборе их количественных показателей. Напри-

мер, сокращение числа интервалов в ступенчатой шкале диа­граммных знаков.

Для генерализации явлений сплошного распространения и локализованных на площади (таких, как рельеф земной по­верхности и морского дна, температура воздуха, давление в атмосфере), как правило, используется способ изолиний, ото­бражающий количественные характеристики, и способ качест­венного фона, отображающий качественные характеристики картографируемого явления. Генерализация явлений, отобра­женных на карте с помощью изолиний (горизонталями, изоба­тами, изотермами, изобарами и др.), осуществляется путем ук­рупнения интервала между изолиниями, путем обобщения их начертаний и отображаемых форм (рис. 15).

Применение способов картографической генерализации при составлении карт различного вида изложено в последующих главах учебника.

1:1000 000

Рис. 15. Пример генерализации рельефа, отображенного методом изолиний

Глава 6.

Дата добавления: 2015-10-13