Основные этапы составления карт. Основные этапы компьютерного создания карт Разграфка топографических карт России
Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями:
· проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах;
· лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование), как правило, в средних и мелких масштабах.
Полевое топографическое картографирование выполняют государственные топографо-геодезические службы. Топографические съемки во всех масштабах регламентируются стандартными положениями. Тематические съемки (геологические, почвенные, геоботанические и др.) ведут министерства, ведомства, научно-производственные и научные организации При всех видах полевого картографирования важнейшим этапом является топографическое и тематическое дешифрирование аэро- и космических снимков..
Камеральное картографирование состоит в обработке данных полевых съемок, сводке и обобщении крупномасштабных карт и материалов дешифрирования, синтезе экспериментальных наблюдений и других источников в соответствии с содержанием и назначением создаваемой карты, серии карт или атласа.
Камеральной работы включают следующие этапы (редакционно-подготовительные работы, составление карт, подготовку карт к изданию и издание карт).
1. Редакционно-подготовительные работы являются начальным и одним из главных видов работ при создании карт на картографическом производстве. Основными исполнителями редакционно-подготовительных работ являются редакторы карт. Они разрабатывают руководящие документы по созданию карты. От качества этих документов зависит качество составляемой карты. Все документы разрабатываются в строгом соответствии с требованиями Роскартографии или заказчика. Редакционно-подготовительные работы включают:
Изучение задания, назначения карты, требований к ней;
Выявление, сбор, анализ и систематизацию картографических и других материалов, необходимых для составления карты;
Изучение картографируемой территории и картографических материалов;
Подготовку исполнителей к работе;
Разработку руководящих документов: редакционного плана или редакционно-технических указаний.
2. Составление карты. На этом этапе изготовляют оригинал карты, который включает в себя математическую основу и все элементы содержания с их генерализацией. Данный этап состоит из следующих процессов:
Подготовка и обработка источников;
Вычисление и построение математической основы карты;
Разработка содержания карты и легенды;
Составление оригинала карты с одновременной генерализацией;
Корректура (самокорректура) на всех этапах составления, редакционный просмотр и приемка оригинала в отдел технического контроля (ОТК).
Исполнитель, который будет составлять карты, должен обладать очень хорошими теоретическими знаниями по картографической генерализации. При изготовлении составительского оригинала необходимо правильно, точно и с высоким качеством выполнить составление с одновременной генерализацией элементов содержания карты. Оригинал тщательно проверяется на наличие ошибок. Все ошибки сразу же исправляются, поэтому графическое качество составительского оригинала всегда бывает не очень высокое.
3. Подготовка карт к изданию. На этом этапе изготовляют оригинал, который носит название издательский. Издательский оригинал - это копия составительского оригинала,выполненная с очень высоким графическим качеством, в принятых условных знаках и пригодная для фотомеханического воспроизведения.
Рукописный составительский оригинал из-за невысокого графического качества не может использоваться для целей издания. Поэтому после изготовления составительского оригинала следует этап подготовки карты к изданию, включающий в себя изготовление издательского оригинала, который выполняется по синей копии с составительского оригинала с высоким графическим качеством.
4. Издание карты. Заключительный этап по созданию карты. К издательским работам относятся изготовление печатных форм, печатание тиража карты и отделка готовой продукции.
С внедрением компьютерных технологий в картографическое производство значительно изменилось содержание этапов создания карт. Некоторые процессы исчезли вообще, например, ручной фотонабор (на этапе подготовки карт к изданию), ввод сеток и заливок, фотопроцессы, ретушь и др.
Произошло объединение этапов составления и подготовки карт к изданию (т. е. создания одного оригинала, который носит название оформительский).
Появились новые процессы: сканирование, регистрация растровых изображений, элетронный фотовывод. Компьютерные программы постоянно обновляются и совершенствуются. Программное обеспечение для создания карт подбирается с учетом возможностей данных программ, задач, и назначения будущей карты.
1. Этап – проектирование карты § Формулировка назначения и определение требований к карте § Подбор, анализ и оценка источников § Изучение территории и особенностей картографируемых явлений § Подготовка программы карты
2. Этап – составление карты (изготовление оригинала) § § § Подготовка и обработка источников Разработка математической основы Разработка содержания карты и легенды Техническое составление оригинала и проведение генерализации Оформление карты Редактирование карты и корректировка на всех стадиях составления
3 этап – подготовка к изданию § Изготовление издательских оригиналов § Изготовление печатных форм и получение проб § Печатание (тиражирование) карты § Редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания
Программа карты § § § Назначение карты Математическая основа Содержание Способы изображения и формления Принципы генерализации Информационная база, источники и указания по их использованию § Географическая характеристика территории § Технология изготовления карты
Исходные материалы для разработки программы § Задание на карту (тематика, масштаб, назначение, территория) § Требования к проектируемой карте
§ Разработка содержания § Формулировка принципов картографирования § Определение конкретных элементов содержания § Выбор способов их качественной (количественной) оценки § Способы изображения § Разрабатываются для каждого элемента (явления) § Включают градации шкал, принятые цвета и оттенки, штриховые решения
§ Указания по генерализации § § § Дают с учетом назначения и характера использования Включают указания ценза и нормы отбора Зависит от географических особенностей территории § Оценка источников и указания по их использованию § Составляется конкретный перечень источников § Дается характеристика их надежности § Указываются рекомендации относительно последовательности их использования § Регламентация технических приемов составления и издания § § Требования к ПО Требования к технологии Макет компоновки, схема обеспечения источниками Образцы оформления
Составление и редактирование карт § § Создание географической основы Составление легенды Нанесение тематического содержания Согласование элементов содержания § Учет географических закономерностей (зональных, гипсометрических, ландшафтных и др.) § Увязка элементов содержания вдоль границ, природных рубежей. § Согласование слоев между собой
Виды согласования § Взаимная увязка отдельных элементов § § географической соновы Согласование основы и элеменетов тематического содержания Согласование однородных элементов содержания (в пределах одного тематического слоя) Согласование различных элементов содержания (разных слоев) друг с другом Согласование разных карт в составе серии карт или атласе
§ Авторский эскиз – первоначальный набросок, § § § отражающий общую идею карты и легенды, выполняется схематично Авторский макет – карта, выполненная на графической основе, точно передающая содержание, но составленная не в строгом соответствии с техническими требованиями графического изображения Авторский оригинал – рукописная карта, выполненная в полном соответствии с легендой, с необходимой точностью, полнотой и детальностью Составительский оригинал – точный и полный по содержанию оригинал карты, составленный с высоким графическим качеством
Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями:
Проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах;
Лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование) как правило в средних и мелких масштабах.
Полевое топографическое картографирование выполняют государственные топографо-геодезические службы силами производственных предприятий. Топографические съемки во всех масштабах регламентируются стандартными положениями, руководствами и инструкциями. Тематические съемки (геологические, почвенные, геоботанические и др.) ведут министерства, ведомства, научно-про-изводственные и научные организации. Они также выполняются по соответствующим государственным и ведомственным инструкциям, определяющим требования к картам, их содержание и весь порядок ведения съемочных работ. При всех видах полевого картографирования важнейшим этапом является топографическое и тематическое дешифрирование аэро- и космических снимков.
Камеральное картографирование состоит в обработке данных полевых съемок, сводке и обобщении крупномасштабных карт и материалов дешифрирования, синтезе экспериментальных наблюдений и других источников в соответствии с содержанием и назначением создаваемой карты, серии карт или атласа.
Первый этап камеральной работы - проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы, подготовка всей необходимой документации. Этот этап завершается созданием проекта (программы) карты и включает следующие процессы:
Формулировка назначения и определение требований к карте;
Подбор, анализ и оценка источников для составления;
Изучение территории и особенностей картографируемых явлений;
Подготовка программы карты.
Следующий этап - составление карты, т.е. комплекс работ по изготовлению оригинала карты. Составление выполняют в избранных проекции, компоновке и масштабе, принятой системе условных знаков с заданным уровнем генерализации. Данный этап включает такие процессы:
Подготовка и обработка источников;
Разработка математической основы карты;
Разработка содержания карты и легенды;
Техническое составление оригинала и проведение генерализации;
Оформление карты;
Редактирование карты и корректура на всех стадиях составления.
Завершающий этап -- подготовка к изданию и издание карты, размножение ее в печатной (полиграфической или компьютерной) форме. Иногда подготовку к изданию и само печатание разделяют на два самостоятельных этапа. Они охватывают следующие процессы:
Изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов;
Изготовление печатных форм и получение проб;
Печатание (тиражирование) карты;
Редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания карты.
Все работы по созданию карты (серии карт, атласа) - от замысла до получения тиражных оттисков - в современном картографическом производстве осуществляет коллектив специалистов. В нем картографы сотрудничают с геоинформатиками, специалистами по теме карты (географами, геологами, экологами и др.), инженерно-техническими работниками, корректорами, полиграфистами.
Номенклатура топографических карт России
Разграфка топографических карт России
Разграфка карт - система деления карт на отдельные листы.
Разграфка топографических карт строится следующим образом. Каждый лист карты масштаба 1:1 000 000 делится на 4 листа карты масштаба 1:500 000 (обозначается заглавными, русскими буквами: А, Б, В, Г), или на 36 листов масштаба 1:200 000 (обозначается римскими цифрами: I, II … XXXVI), или на 144 листа масштаба 1:100 000 (обозначается арабскими цифрами от 1 до 144).
Лист 1:100 000 делится на 4 листа масштаба 1:50 000, 20″ по широте и 30″ по долготе (обозначаются заглавными русскими буквами: А, Б, В, Г). Лист масштаба 1:50 000 делится на 4 листа 1:25 000 (обозначаются строчными русскими буквами: а, б, в, г). Карта масштаба 1:25 000 делится на 4 листа масштаба 1:10 000 (обозначаются арабскими цифрами: 1, 2, 3, 4).
Номенклатура карт - система нумерации и обозначения отдельных листов.
Номенклатура топографических карт строится следующим образом. Каждый лист карты масштаба (по широте 4 0 и по долготе 6 0) 1:1 000 000 делится на 4 листа карты масштаба 1:500 000(по широте 2 0 и по долготе 3 0) (обозначается заглавными, русскими буквами: А, Б, В, Г), или на 36 листов масштаба 1:200 000 (по долготе 1 0 и по широте 40 1) (обозначается римскими цифрами: I, II … XXXVI), или на 144 листа масштаба 1:100 000 (по долготе 30 1 и по широте 20 1) (обозначается арабскими цифрами от 1 до 144).
Лист 1:100 000 делится на 4 листа масштаба 1:50 000, 20″ по широте и 30″ по долготе (обозначаются заглавными русскими буквами: А, Б, В, Г). Лист масштаба 1:50 000 делится на 4 листа 1:25 000 (по долготе 7 1 30 11 и по широте 5 1) (обозначаются строчными русскими буквами: а, б, в, г). Карта масштаба 1:25 000 делится на 4 листа масштаба 1:10 000 (по долготе 3 1 45 11 и по широте 2 1 30 11) (обозначаются арабскими цифрами: 1, 2, 3, 4).
Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями: - проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах; -лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование), как правило, в средних и мелких масштабах.
При камеральном производстве все работы по созданию карты подразделяются на три этапа:
Первый этап камеральной работы - проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы, подготовка всей необходимой документации. Этот этап завершается созданием проекта (программы) карты и включает следующие процессы: - формулировка назначения и определение требований к карте; -подбор, анализ и оценка источников для составления; -изучение территории и особенностей картографируемых явлений; -подготовка про граммы карты.
Следующий этап - составление карты, т.е. комплекс работ по изготовлению оригинала карты. Составление выполняют в избранной проекции, компоновке и масштабе, принятой системе условных знаков, с заданным уровнем генерализации. Данный этап включает такие процессы: - подготовка и обработка источников; -разработка математической основы карты; -разработка содержания карты и легенды; -техническое составление оригинала и проведение генерализации; -оформление карты; -редактирование карты и корректура на всех стадиях составления.
Завершающий этап - подготовка к изданию и издание карты, размножение ее в печатной (полиграфической или компьютерной) форме. Иногда подготовку к изданию и само печатание разделяют на два самостоятельных этапа. Они охватывают следующие процессы: -изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов; -изготовление печатных форм и получение проб; -печатание (тиражирование) карты; -редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания карты.
Цели, задачи: ознакомить студентов с основными этапами создания карт; изучить основные методы использования карт для познания изображенных на них явлений; научить анализировать карту как источник информации.
План лекции
1. Источники для составления карт и атласов
2. Этапы создания карт.
3. Программа карты.
4. Составление карт.
5. Аэрокосмические методы создания карты.
6. Издание карт.
7. Картографический метод исследования.
8. Система приемов анализа карт.
12.1. ИСТОЧНИКИ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ КАРТ И АТЛАСОВ
Разнообразие тематики и назначения географических карт предопределяет многообразие источников, используемых для их составления.
Основными источниками являются:
. астрономо-геодезические данные;
. картографические источники;
. данные дистанционного зондирования;
. данные натурных наблюдений и измерений;
. данные гидрометеорологических наблюдений;
. материалы экологического и других видов мониторинга;
. экономико-статистические данные;
. литературные (текстовые) источники.
В зависимости от тематики и назначения составляемой карты используются те или иные источники, причем одни из них могут быть основными, другие - дополнительными или вспомогательными. Источники бывают современные и старые, первичные и вторичные, последние получаются в результате обработки первичных материалов.
Астрономо-геодезические данные. К ним относятся результаты астрономических, триангуляционных, трилатерационных, полигонометрических и нивелирных работ по созданию плановых и высотных геодезических сетей (координатной основы карт). В последнее время для создания геодезических сетей используются глобальные позиционные системы, иначе системы спутникового позиционирования, позволяющие определять координаты точек на местности без наземных измерений.
Картографические источники. К этому виду источников относят общегеографические, тематические и кадастровые карты и планы.
Общегеографические карты используются, прежде всего, для привязки содержания при составлении любых тематических карт. По общегеографическим картам, в том числе и топографическим, составляют географическую основу, каркас, относительно которого наносится содержание тематических карт. В ряде случаев при составлении общих физико¬географических, гипсометрических и других карт, основное специальное содержание также берется с общегеографической карты. Масштабы карт, по которым составляют географическую основу, должны быть близкими к масштабу составляемой карты.
Тематические картографические материалы - это собственно тематические карты различного назначения и масштаба, схемы землепользований, лесоустроительные планы и др., а также материалы полевых тематических съемок (схемы, абрисы, крупномасштабные планы). Тематические карты используются или в качестве основного материала, с которого составляется и географическая основа, и специальное содержание, или только для нанесения специального содержания. Обычно по тематическим картам крупных масштабов составляются мелкомасштабные карты этой же тематики, но во многих случаях карты одной тематики могут использоваться при составлении карт смежной тематики. Например, при составлении ландшафтной карты привлекают карты рельефа, растительности, геоморфологии, почв и др. Специальное содержание на составляемых картах может наноситься по материалам специальных съемок (геологических, почвенных, гидрологических и др.), выполненных на основе крупномасштабных топографических карт.
Особую ценность представляют кадастровые карты и планы (земельных ресурсов, лесного хозяйства и др.), дающие качественную и количественную характеристику явлений, рекомендации по рациональному использованию природных ресурсов и их оценку.
Данные дистанционного зондирования. Они получаются в результате съемки с летательных, воздушных и космических аппаратов, с судов и подводных лодок, наземных станций. Основными видами дистанционного зондирования являются: наземная фототеодолитная съемка, аэро- и космическая съемка, подводная фотосъемка. Данные дистанционного зондирования широко используются для создания и обновления различных карт, картографирования труднодоступных и малоизученных районов. Основные достоинства дистанционных съемок состоят в их высокой детальности, охвате больших территорий, возможности получения повторных снимков и исследования труднодоступных районов.
Статистические материалы. Они представляют собой учетные данные по населению, различным отраслям народного хозяйства за определенные календарные периоды (год, квартал, месяц) в установленных учетных единицах. Они печатаются в специальных справочниках статуправлений (общих и по отраслям). Для картографирования населения в качестве источников используются главным образом материалы периодически проводимых переписей населения. Статистические материалы наиболее широко применяются при составлении социально-экономических карт.
Основными экономико-статистическими материалами являются данные государственной статистики и материалы, публикуемые международными организациями, например, ООН. Экономико-статистические данные используются как для непосредственного нанесения на карту, так и для расчета различных показателей и составления синтетических и комплексных карт.
Текстовые источники. К ним относятся различные географические (геологические, исторические и др.) описания, получаемые как в результате непосредственных наблюдений, так и на основе различных исследований. Текстовые материалы могут служить в качестве основных, дополнительных или вспомогательных материалов, в зависимости от того, для составления какой карты они привлекаются. Текстовыми материалами, как основными, чаще всего пользуются при составлении экономических и исторических карт, так как данные экономики или исторические события при их описании почти всегда привязываются территориально. При недостатке или неполноте других источников литературные материалы могут быть основными при составлении карты. Тексты могут быть посвящены описанию самих карт, облегчающих их понимание и использование, и географическим описаниям явлений, изображенных на картах, дополняющие и обогащающие содержание карт. В ряде случаев текст может быть более экономичным и удобным для характеристики развития явлений, их происхождений и т.п. Поэтому совместное использование карт и текста в определенных пропорциях позволяют наиболее эффективно и содержательно передать картографируемое явление. На основании текстовых материалов, характеризующих закономерности развития и размещения явлений и процессов, можно экстраполировать картографирование на малоисследованные районы, а также контролировать имеющуюся информацию.
Весьма велико значение литературно-географических источников для истолкования различных материалов, определения направления и степени их обобщения, приведения к географическим типологическим характеристикам и т.д. В этом отношении особенно большую помощь оказывают материалы экспедиционных исследований, в том числе и выборочных исследований (маршрутных и ключевых) и тем способствуют правильной географической интерпретации статистической информации.
Натурные наблюдения и измерения. Это описания, фотографии и схемы при физико-географических исследованиях; измерения при гидрографических наблюдениях; профили, разрезы, описания скважин и шурфов при геолого-геоморфологических исследованиях. Они могут быть точечными (на скважинах, обнажениях), маршрутными (по дороге, реке) и площадными.
Существуют стационарные наблюдения, которые ведутся в типичных характерных местах, причем длительное время. В тех случаях, когда картографируемая территория большая и нет возможности ее всю исследовать, выбирают ключевые (эталонные) участки и выявленные на них закономерности относят на обширные однотипные территории. Ключевые исследования широко применяются при работе с аэрокосмическими материалами. Натурные наблюдения и измерения дают ценный материал для любых тематических карт, без них невозможно всестороннее дешифрирование аэро- и космических снимков.
Гидрометеорологические наблюдения. Это наблюдения на метеостанциях (температуры, давления, осадков, ветра и т.п.), гидрологических и океанологических станциях и постах (режима рек, озер, водохранилищ, физико-химических характеристик морских и океанических вод и т.п.). Данные наблюдений регулярно и централизованно публикуются.
12.2. ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ КАРТ
Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями:
♦ проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах;
♦ лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование) как правило в средних и мелких масштабах.
Полевое топографическое картографирование выполняют государственные топографо-геодезические службы силами производственных предприятий. Топографические съемки во всех масштабах регламентируются стандартными положениями, руководствами и инструкциями. Тематические съемки (геологические, почвенные, геоботанические и др.) ведут министерства, ведомства, научно-производственные и научные организации. Они также выполняются по соответствующим государственным и ведомственным инструкциям, определяющим требования к картам, их содержание и весь порядок ведения съемочных работ. При всех видах полевого картографирования важнейшим этапом является топографическое и тематическое дешифрирование аэро- и космических снимков.
Камеральное картографирование состоит в обработке данных полевых съемок, сводке и обобщении крупномасштабных карт и материалов дешифрирования, синтезе экспериментальных наблюдений и других источников в соответствии с содержанием и назначением создаваемой карты, серии карт или атласа.
Первый этап
камеральной работы - проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы, подготовка всей необходимой документации. Этот этап завершается созданием проекта (программы) карты и включает следующие процессы:
♦ формулировка назначения и определение требований к карте;
♦ подбор, анализ и оценка источников для составления;
♦ изучение территории и особенностей картографируемых явлений;
♦ подготовка программы карты.
Следующий этап
- составление карты, т.е. комплекс работ по изготовлению оригинала карты. Составление выполняют в избранных проекции, компоновке и масштабе, принятой системе условных знаков с заданным уровнем генерализации. Данный этап включает такие процессы:
♦ подготовка и обработка источников;
♦ разработка математической основы карты;
♦ разработка содержания карты и легенды;
♦ техническое составление оригинала и проведение генерализации;
♦ оформление карты;
♦ редактирование карты и корректура на всех стадиях составления.
Завершающий этап
подготовка к изданию и издание карты, размножение ее в печатной (полиграфической или компьютерной) форме. Иногда подготовку к изданию и само печатание разделяют на два самостоятельных этапа. Они охватывают следующие процессы:
♦ изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов;
♦ изготовление печатных форм и получение проб;
♦ печатание (тиражирование) карты;
♦ редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания карты.
Все работы по созданию карты (серии карт, атласа) - от замысла до получения тиражных оттисков - в современном картографическом производстве осуществляет коллектив специалистов. В нем картографы сотрудничают с геоинформатиками, специалистами по теме карты (географами, геологами, экологами и др.), инженерно-техническими работниками, корректорами, полиграфистами.
12.3. ПРОГРАММА КАРТЫ
Обычно программа карты включает следующие разделы:
♦ назначение карты;
♦ математическая основа;
♦ содержание карты;
♦ способы изображения и оформления;
♦ принципы генерализации;
♦ информационная база, источники и указания по их использованию;
♦ географическая характеристика территории;
♦ технология изготовления карты.
Исходным моментом для разработки программы служит задание на карту, в нем указывается ее название (тема), масштаб, территория и назначение, например - «Эколого-географическая карта России масштаба 1:4 000 000 для высшей школы». Исходя из задания, определяют назначение карты. В данном примере речь идет о настенной карте, которая входит в серию вузовских карт научно-справочного типа. Ее предполагается использовать в преподавании учебных курсов экологического, природоохранного, ресурсного содержания. Отсюда вытекают требования к проектируемой карте. На ней достаточно подробно и на современном уровне изученности должны быть отражены общая эколого-географическая обстановка и состояние природно-хозяйственных систем в стране, выделены особо неблагоприятные и проблемные в экологическом отношении районы, а также природоохранные территории. То, что карта входит в серию, сразу предопределяет ее проекцию и компоновку - они должны быть едиными для всей серии.
Разработка содержания карты предусматривает, во-первых, формулировку общих принципов картографирования, во-вторых, определение конкретных элементов содержания и, в-третьих, выбор способов их качественной и (или) количественной характеристики. В приведенном примере в качестве общего принципа целесообразно избрать геосистемный подход, при котором основой для картографирования будут служить ландшафты разного таксономического ранга (от зон до провинций). Главное содержание карты составит показ экологического состояния рельефа, водных объектов, лесов, сельскохозяйственных земель (пашен и кормовых угодий), городов и промышленных центров, транспортных коммуникаций. Выбор того или иного способа характеристики экологического состояния объектов зависит от степени их изученности и наличия данных. К примеру, можно использовать показатели превышения предельно допустимых нагрузок на окружающую среду, индексы загрязнения, балльные оценки или иные показатели.
В программе должны быть конкретно указаны способы изображения и оформления каждого элемента содержания, градации шкал, принятые цвета и оттенки цвета, шрифты и размеры надписей и другие особенности цветового, штрихового и шрифтового оформления карты. Целесообразно сопроводить их образцами оформления типичных участков. Разработка способов изображения и оформления карт называется художественным проектированием карты, или картографическим дизайном. Привлечение методов компьютерной графики повышает эстетические качества и выразительность карт.
Указания по генерализации дают с учетом назначения и характера использования карты. Нужно, например, принять во внимание, что карта будет демонстрироваться в аудитории и основные ее элементы должны читаться со значительного расстояния. Соответственно определяют цензы и нормы отбора. Генерализация находится в тесной зависимости от географических особенностей территории, поэтому в программу включают краткое географическое описание и районирование территории, что позволяет обоснованно дифференцировать параметры генерализации по районам и по каждому элементу содержания.
Особое внимание в программе занимают оценка источников и указания по их использованию. В рассматриваемом примере это могут быть экологические и другие тематические карты отдельных территорий, аэро- и космические снимки, данные государственной службы наблюдений за состоянием природной среды, статистические сведения об антропогенном и техногенном воздействии промышленных, сельскохозяйственных предприятий и транспорта. Все картографические и некартографические материалы могут быть представлены в графической, текстовой или цифровой формах. Программа должна содержать конкретный перечень источников и баз цифровой информации, характеристику их надежности и доступности, а также рекомендации относительно последовательности использования. Особое внимание уделяется приемам и способам изображения информации на слабоизученных территориях.
В заключительном разделе программы карты регламентируются технические приемы составления и издания, используемые технологии и программное обеспечение. Программу дополняют графическими приложениями: макетом компоновки карты, схемой обеспечения источниками, схемой районирования, фрагментами легенды, примерами генерализации, образцами оформления и др. Кроме того, к программе прилагается планово-экономический расчет затрат на создание карты.
Аналогичным образом разрабатывают программы для многолистных карт, серий карт и атласов. При этом вначале составляют общую программу всей серии или атласа, формулируя общие требования к ним, а затем - частные программы отдельных карт. Общие программы государственных карт обобщают в виде наставлений или инструкций. В дополнение к ним редактор карты часто составляет редакционные указания - документ, детализирующий инструкции применительно к отдельным картам или листам.
12.4. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ
Приступая к составлению карты, прежде всего проводят подготовку источников. Если нужно, выполняют масштабирование, изменение проекции или даже системы координат (когда речь идет о старых картах), преобразование классификаций и легенд. Проводят предварительную обработку таблиц и текстовых материалов, а также определяют, что именно и в каком порядке будет наноситься с источников на составляемую карту.
Составление тематической карты начинают с создания географической основы, которая послужит затем для нанесения всего содержания. Основа должна иметь сетку меридианов и параллелей, на ней обязательно присутствуют береговая линия и гидрографическая сеть, населенные пункты, административные границы, дороги, в некоторых случаях - рельеф территории. Можно воспользоваться имеющейся бланковой картой или провести досоставление основы, выполнив, если нужно, ее генерализацию или детализацию, - все определяется назначением и тематикой составляемой карты.
Следующий процесс - составление легенды. В ее основу кладут ту или иную классификацию картографируемых явлений, устанавливают вид и размер знаков градации и цветовую гамму шкал, выбирают фоновые окраски, кегль и вид шрифтов и т.п. Создание легенды - очень важный процесс, который дает возможность проверить логику принятых классификаций. Легенда организует все содержание карты, формализует состав изображаемых элементов, подчеркивает их иерархию, определяет детальность качественных и количественных характеристик.
Далее приступают к нанесению на основу тематического содержания. Тут возможны разные приемы. Некоторые элементы переносят с источников простым копированием, другие - перерисовывают с помощью фотомеханического проектора или от руки, руководствуясь ситуацией и координатной сеткой, третьи - наносят по координатам.
При компьютерном составлении предварительно отсканированную географическую основу выводят на экран в укрупненном масштабе, на нее накладывают тематическую информацию с других картографических источников путем масштабирования, проектирования или ручной перерисовки. Цифровую информацию (например, статистические данные) вызывают из базы данных или вводят непосредственно с клавиатуры. Все элементы содержания дают сразу в принятой легенде. Одновременно на карте размещают надписи, следя за тем, чтобы они хорошо соответствовали элементам содержания.
В процессе составления карты выполняется генерализация изображения согласно принципам, изложенным в программе. Еще один очень важный «сквозной» процесс - согласование элементов содержания. Он предполагает учет разных географических закономерностей и взаимосвязей (зональных, гипсометрических, структурно-геологических, ландшафтных и иных), увязку элементов содержания вдоль границ, природных рубежей и структурных линий. При компьютерном составлении согласуют разные слои картографического изображения. При этом осуществляются разные виды согласования:
♦ взаимная увязка отдельных элементов географической основы;
♦ согласование основы и элементов тематического содержания;
♦ согласование однородных элементов содержания (в пределах одного тематического слоя);
♦ согласование различных элементов тематического содержания (разных слоев) друг с другом;
♦ согласование разных карт в составе серии или атласа.
Создание карты чаще всего выполняют не только картографы, но и специалисты по теме карты. Они готовят и представляют исходные материалы, которые затем подвергаются картографической обработке. Различают следующие виды авторских и составительских документов:
♦ авторский эскиз - первоначальный набросок, отражающий общую идею карты и легенды и выполненный схематично, без соблюдения некоторых картографических правил, с возможными отступлениями от принятых условных знаков;
♦ авторский макет - карта, выполненная на географической основе и точно передающая содержание, но составленная не в строгом соответствии с техническими требованиями графического изображения;
♦ авторский оригинал - рукописная карта, выполненная в полном соответствии с легендой, с необходимой точностью, полнотой и детальностью;
♦ составительский оригинал - точный и полный по содержанию оригинал карты, составленный с учетом всех правил и требований и с высоким графическим качеством.
На всех этапах осуществляется редактирование, т.е. руководство и контроль за всеми процессами создания карты. Редактор карты следит за правильным построением математической основы, точным нанесением и взаимным согласованием элементов содержания и географических названий, правильным применением условных знаков и способов оформления, соблюдением правил генерализации.
12.5. АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ КАРТ
Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, - их большая обзорность и одномоментность. Они покрывают обширные, в том числе труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физических условиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализованное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть их структуру и связи. Очень важное достоинство - повторность съемок, т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможность прослеживания их динамики.
Существует несколько основных направлений применения материалов дистанционного зондирования в целях картографирования:
♦ составление новых топографических и тематических карт;
♦ исправление и обновление существующих карт;
♦ создание фото карт, фотоблокдиаграмм и других комбинированных фотокартографических моделей;
♦ составление оперативных карт и мониторинг.
Составление топографических карт. Возможности топографического картографирования по космическим снимкам определяются прежде всего их разрешением, доступностью для стереоскопической обработки и дешифрируемостью (распознаваемостью) объектов местности. Материалы космической съемки - основной источник для создания топографических карт малоизученных и труднодоступных территорий: высокогорий, заболоченных местностей, пустынных районов.
Составление тематических карт. Принципиальная новизна методики картографирования состоит в том, что использование космических материалов позволяет составлять мелкомасштабные тематические карты минуя этап крупномасштабного картографирования.
Обновление карт. Повторные аэрокосмические съемки создают хорошие условия для регулярного обновления топографических и тематических карт всего масштабного ряда, начиная с крупных масштабов (1:10 000). При обновлении карт выделяют районы и объекты, которые быстрее устаревают. Например, карты территорий сельскохозяйственного освоения, интенсивной добычи полезных ископаемых, городского, дорожного и гидротехнического строительства приходится обновлять раз в один-два года, тогда как малообжитые районы могут обновляться раз в пять-десять лет и даже реже.
Применение космических снимков для обновления карт снижает продолжительность и трудоемкость составительских и редакционных процессов. Сокращается время на подбор источников, ознакомление со спецификой территории, упрощается процесс генерализации. Одновременно повышаются детальность и точность карт.
Изготовление фотокарт. Фотокартографические изображения все шире используются в научной и практической деятельности. Для их создания снимки преобразуют в картографическую проекцию, устраняя геометрические искажения, проводят фотограмметрическую обработку и монтирование соответственно разграфке топографических карт крупных, средних и мелких масштабов (1:10 000 - 1:1 000 000). Затем наносят координатные сетки, горизонтали, населенные пункты, объекты местности, надписи, а также элементы зарамочного оформления. Потребность в фотокартах, составленных по аэро- и космическим снимкам, высока. Если немного упростить их, отказавшись от изображения рельефа, то изготовить такие карты можно довольно быстро, что особенно ценно для малоизученных и труднодоступных территорий.
Наряду с топографическими, создают мелкомасштабные тематические фотокарты и так называемые фотопортреты обширных территорий (в масштабах 1:2 000 000 и мельче). На них цветное изображение местности, приближенное к натуральному виду, дополнено элементами тематического содержания, например контурами геологических структур, ландшафтов, обозначениями экологически значимых объектов и т.п.
Составление оперативных карт - еще один важный вид использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного покрова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов.
Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим (или картографо-аэрокосмическим) мониторингом.
Мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того - разработку системы мер по предотвращению опасных последствий или поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативное картографирование становится средством контроля за развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений.
12.6. ИЗДАНИЕ КАРТ
Подготовка карты к изданию начинается с изготовления издательских оригиналов, отвечающих принятым требованиям и технологиям и предназначенных для получения печатных форм. Эти оригиналы готовят способом фоторепродукции. Они должны в точности соответствовать содержанию составительских оригиналов и обладать высоким качеством графического оформления всех штриховых, цветовых, полутоновых элементов и шрифтов. Существуют разные издательские оригиналы.
Штриховые издательские оригиналы создают по числу штриховых элементов, печатаемых разными цветами. Их называют расчлененными штриховыми оригиналами и готовят отдельно для каждого элемента, например оригинал гидрографии - для печати синим цветом, оригинал рельефа - коричневым и т.д. На совмещенном оригинале воспроизводят все штриховые элементы, имеющиеся на составительском оригинале.
Оригиналы фоновых окрасок содержат изображение площадей, которые при издании будут показаны сплошными заливками или сетками. Для каждого цвета нужен отдельный оригинал, например, лес показывается зеленой краской, водная поверхность - синей и т.д.
Оригиналы надписей содержат все надписи, помещаемые на карте, причем для разного цвета могут быть изготовлены отдельные оригиналы.
Полутоновые оригиналы передают изображение элементов, имеющих плавные переходы одного и того же цвета. Обычно такие оригиналы создают для воспроизведения отмывки рельефа или теней вдоль границ.
Перечисленные издательские оригиналы выполняют черчением на прозрачных основах, гравированием на непрозрачном пластике либо путем электронного вывода слоя на фотопленку. Число оригиналов и последовательность их изготовления зависят от красочности карты и принятой технологии печати. Однако при этом основной проблемой становится множественность издательских оригиналов. Для сложных карт их число достигает 20 и более. Решение проблемы состоит в применении фоторепродукционного процесса, основанного на электронном цветоделении. Цветоделенные растровые печатные пленки высокого качества получают путем сканирования многокрасочного оригинала карты с помощью электронных цветоделителей-цветокорректоров. Такая технология включает три последовательных процесса:
. фоторепродукция - преобразование изображения оригинала карты в фотоформы;
. изготовление печатных форм на основе фотоформ;
. печатание - тиражирование оттисков с печатных форм.
При электронном цветоделении достаточно получить всего три негатива, откорректированных по цвету и тону для голубой, желтой и пурпурной красок. При печати благодаря сложению цветов с этих негативов воспроизводятся штриховые, фоновые и полутоновые элементы любого цвета и оттенка. Четвертый негатив готовят для элементов черного цвета. Электронные лазерные цветоделительные системы полностью исключают ручную подготовку издательских оригиналов и позволяют в автоматическом режиме быстро и надежно получать фотоформы с цветных карт и фотокарт достаточно большого формата (1 м 2 и более).
Для тиражирования карты изготавливают печатные формы. Для этого рисунок с оригинала переносят на поверхность металлической, резиновой, пластмассовой пластины или цилиндра. На печатных формах имеются печатающие элементы, дающие оттиск на бумаге, и пробельные (непечатающие). Существуют разные способы печати.
Глубокая печать - картографический рисунок углубляют (врезают) в печатную форму, а углубления заполняют краской. Это обеспечивает самое высокое полиграфическое качество карты.
Высокая печать - рисунок на печатной форме делают выпуклым, рельефным, и на него «накатывают» краску, а пробельные участки вытравливают.
Плоская печать - печатающие и пробельные элементы находятся на печатной форме на одном уровне, но в результате химической обработки краска наносится только на печатающие элементы, а пробельные - ее не принимают. Такой способ печати используют для простых текстовых карт.
В процессе издания карты печатают штриховую пробу, а затем красочную пробу. По совмещенным оттискам проверяют совпадение всех элементов содержания, напечатанных разными красками, качество и точность воспроизведения штриховых элементов, подбор фоновых окрасок, градации шкал и отмывок, правильность надписей и т.п. Пробы нужны для корректуры карты и исправления ошибок в процессе ее издания.
При тиражировании карты вначале делают контрольные оттиски, по ним проверяют режим работы печатного станка, равномерность подачи и совмещение красок, а затем печатают весь тираж. При издании атласов отпечатанные листы-оттиски карт подрезают, фальцуют (сгибают в тетради и проглаживают), затем скрепляют в блоки и вставляют в мягкий или твердый переплет.
12.7. КАРТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
Картографический метод исследования - это метод использования карт для познания изображенных на них явлений.
По существу, этот метод составляет главное содержание раздела об использовании карт. Познание понимается в широком смысле слова и подразумевает изучение по картам структуры, взаимосвязей, динамики и эволюции явлений во времени и пространстве, прогноз их развития, получение всевозможных качественных и количественных характеристик и т.п.
Рис. 12.1. Система «создание - использование карт».
Приложения картографического метода исследования в науке и практике весьма многообразны. Как было показано выше, он является одним из основных средств познания во всех науках о Земле и планетах и смежных с ними социально-экономических науках. Картографический метод служит средством для принятия практических решений, связанных с планированием и освоением территорий, размещением населения, охраной окружающей среды и многими другими хозяйственными проблемами.
Использование карт теснейшим образом связано с их составлением. Это удобно показать на схеме (рис. 12.1), иллюстрирующей систему «создание - использование карт». Источником исходной информации служит окружающая действительность. При картографировании выборочные наблюдения преобразуют в карты, т.е. создают модели этой действительности. В ходе картографического моделирования происходит сложная научная обработка данных, связанная с абстрагированием, анализом и синтезом. Все это, как известно, определяется целями и назначением карты, на процесс моделирования влияют уровень знаний, степень изученности объекта, научно-методические принципы картографирования, логика классификаций, уровень генерализации изображения, применяемая система условных обозначений и многие другие факторы.
В ходе последующего использования карт происходят новые преобразования информации, которые также зависят от поставленных целей, квалификации и опыта исследователя, применяемых технических средств, алгоритмов и программ и т.п. При этом, однако, любое звено исследования, начиная с исходной гипотезы и кончая измерительными инструментами, вносит погрешности в результат. Поэтому полученные данные и выводы необходимо всегда соотносить с реальной действительностью, интерпретировать его и при необходимости вносить коррективы.
Таким образом, в системе «создание - использование карт» существуют два тесно сопряженных между собой метода:
1. Картографирование, или картографический метод отображения, цель которого состоит в переходе от реальной действительности к карте (модели).
2. Картографический метод исследования, использующий готовые карты (модели) для познания действительности.
Эти методы перекрываются и имеют многие обратные связи. Так, условия использования карт определяют требования к условиям их создания. В ходе исследования получают новые производные карты, которые вновь поступают в исследование. Например, гипсометрическая карта преобразуется в карту углов наклона, а она, в свою очередь, в карту интенсивности смыва с поверхности и т.д. При интерактивном компьютерном создании карт, в особенности при применении геоинформационных технологий, оба метода настолько тесно переплетаются, что часто трудно различить, где кончается составление и начинается использование и преобразование карты. Многие оценочные и прогнозные карты составляют в результате трансформирования и синтеза нескольких аналитических карт. В этом случае исходные карты оказываются не просто источниками для составления, они становятся материалами для исследования и синтеза.
Однако для не картографов эти два метода четко различаются. Например, почвовед может пользоваться в своих исследованиях геоморфологической или геоботанической картой, совершенно не касаясь процедур ее составления, а геоморфолог - топографической картой, хотя он никак не участвовал в съемке местности, и т.п.
Широкое использование картографического метода исследования в разных отраслях знания привело к возникновению множества приемов анализа карт, в разработке которых активно участвовали картографы, географы, геологи, геофизики, математики, экономисты. Издавна применялись картометрия и морфометрия, позднее активное развитие получили приемы математического анализа, математической статистики, теории вероятностей и иные.
Описание по картам - традиционный и общеизвестный прием анализа карт. Его цель - выявить изучаемые явления, особенности их размещения и взаимосвязи. Научное описание, составляемое по картам, должно быть логичным, упорядоченным и последовательным. Оно отличается отбором и систематизацией фактов, введением элементов сравнения и аналогий. В описание часто вводят количественные показатели и оценки, включают таблицы и графики. В заключении формулируются выводы и рекомендации.
Описания могут быть общими комплексными (таковы, например, общегеографические описания) или поэлементными (скажем, описание только карстового рельефа).
Графические приемы включают построение по картам всевозможных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и иных двух- и трехмерных графических моделей. Для анализа серий карт разной тематики удобны комплексные профили, на которых совмещаются, например, гипсометрический профиль, геологический разрез, почвенно-растительный покров, графики гидроклиматических показателей и т.п.
Графоаналитические приемы анализа карт - картометрия и морфометрия - предназначены для измерения и исчисления по картам показателей размеров, формы и структуры объектов. Эти приемы наиболее обстоятельно разработаны в картографическом методе исследования.
Методы картометрии позволяют непосредственно измерять следующие показатели:
♦ географические и прямоугольные координаты;
♦ длины прямых и извилистых линий, расстояния;
♦ площади;
♦ объем;
♦ вертикальные и горизонтальные углы и угловые величины.
Кроме того, в рамках картометрии исследуется точность измерений по картам.
В отличие от картометрии, морфометрия занимается расчетом показателей формы и структуры объектов. Число их велико - до нескольких сотен. Наиболее употребительны следующие группы показателей и коэффициентов:
♦ очертания (форма) объектов;
♦ кривизна линий и поверхностей;
♦ горизонтальное расчленение поверхностей;
♦ вертикальное расчленение поверхностей;
♦ уклоны и градиенты поверхностей;
♦ плотность, концентрация объектов;
♦ густота, равномерность сетей;
♦ сложность, раздробленность, однородность/неоднородность контуров.
Морфометрические показатели вычисляются на основе картометрических данных и как правило относительны. Например, горизонтальное расчленение - это отношение суммарной длины эрозионных форм к единице площади, извилистость линии - отношение длины кривой к длине плавной огибающей, плотность - число объектов на единицу площади, раздробленность - отношение среднего размера контура к площади целого района и т.д. Чаще всего берется отношение именно к площади, поэтому вопрос о размерах участков, в пределах которых ведутся вычисления тех или иных показателей, очень существен. От этого зависят точность расчета и репрезентативность морфометрических показателей.
Контрольные вопросы и задания для самоподготовки студентов
1. Как классифицируют источники для составления карт и атласов?
2. Приведите примеры использования астрономо-геодезических данных для составления карт.
3. Приведите примеры использования картографических источников для составления карт.
4. Приведите примеры использования данных дистанционного зондирования для составления карт.
5. Приведите примеры использования данных натурных наблюдений и измерений для составления карт.
6. Приведите примеры использования данных гидрометеорологических наблюдений для составления карт.
7. Приведите примеры использования материалов экологического и других видов мониторинга для составления карт.
8. Приведите примеры использования экономико-статистических данных для составления карт.
9. Приведите примеры использования литературных (текстовых) источников для составления карт.
10. Какими путями осуществляется создание топографических и тематических карт?
11. В чем сущность камерального картографирования?
12. Какие разделы включает программа карты?
13. Что указывается в задании на карту?
14. Что предусматривает разработка содержания карты?
15. В чем сущность художественного проектирования карты?
16. Какие элементы содержит географическая основа карты?
17. Какие элементы содержит легенды карты?
18. В чем сущность аэрокосмических методов создания карт?
19. Какие особенности подготовки штриховых издательских оригиналов?
20. Какие особенности подготовки оригиналов фоновых окрасок?
21. Какие особенности подготовки оригиналов надписей?
22. Какие особенности подготовки полутоновых оригиналов?
23. В чем сущность картографического метода исследования?
- Тема 13
