Экологическое картографирование

Вопросами изучения карт, методами их создания и использования занимается наука картография. Важной чертой современной картографии является интенсивное развитие ее познавательных функций как средства исследования объективного мира и приобретения новых знаний.

Государственный стандарт картографических терминов определяет: «Картография – область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений».

«Международная картографическая ассоциация» определяет так: «Картография — наука о картах, как особом способе отображения действительности, их создании и использовании».

Картография охватывает обширный круг вопросов и изучает сущность и методы передачи и отображения информации о природных и общественных явлениях картографируемой поверхности на плоскости.

1.2. Теоретические основы

 теория картографических проекций;

 теория генерализации;

 способы отображения объектов и явлений.

1.3. Структура

Картография представляет собой систему дисциплин, тесно связанных между собой, но каждая из них решает свои задачи. Эти дисциплины возникли в разное время и находятся на разных ступенях развития.

 Общая теория картографии (иначе — картоведение) — изучение видов и свойств географических карт, истории картографии, методики использования карт.

 Математическая картография — занимается изучением математической основы карт. Разрабатывает теорию картографических проекций (способов изображения на плоскости поверхности Земли, других планет), методы построения картографических сеток. Выполняет анализ

и распределение искажений в проекциях. Является первой ступенью в процессе создания карт.

 Картометрия — изучение и разработка способов измерения по картам различных объектов для определения их количественных характеристик (координаты, расстояния, высоты, площади, объемы, углы наклона и т.д.).

 Проектирование и составление карт — изучение и разработка проектов карт, методов их создания, основные принципы редакционного руководства на всех стадиях изучения карт.

 Оформление карт и картографическая семиотика (наука о знаковых системах)— изучение и разработка способов и средств красочного и графического оформления карт (дизайн) и подготовки их к изданию. При оформлении карт широко используются данные цветоведения, психологии, семиотики.

 Издание карт — изучение и разработка способов воспроизведения и размножения карт (технология печатания, полиграфического оформления).

 Экономика и организация картографического производства — изучение методов его наиболее рациональной организации.

 Картографическая информатика — изучение и разработка методов сбора, хранения и выдачи потребителям информации о картографических произведениях и источниках.

Наряду с рассмотренным структурным разделением картографии существует ее отраслевое (тематическое) подразделение, сообразно составу картографируемых явлений. К числу наиболее развитых относятся отраслевые картографии: геологическая, геоморфологическая, климатическая, геоботаническая, почвенная, ландшафтная, экономическая.

Отрасли картографии можно также классифицировать по объекту — земная (суши и океанов), планетная, астрономическая.

1.4. Связи с другими науками

Картография по своей структуре тесно связана с целым рядом научных дисциплин. Это: геодезия, астрономия, топография, гравиметрия, география и полиграфия, математика, фотограмметрия и вычислительная техника. По своему содержанию картография немыслима без связи с такими науками, как почвоведение, геология, демография, климатология и др.

Геодезия — поставляет картографам точные данные о форме, размерах и гравитационном поле Земли, координаты геодезических опорных пунктов.

Топография — дает первичные картографические источники – крупномасштабные топографические карты, которые служат исходным материалом для создания всех географических карт.

География – объясняет сущность природных и социально-экономических явлений, их происхождение, взаимосвязь и распространение на земной поверхности.

От полиграфии — картография заимствует способы изготовления печатных форм и размножение карт.

Математика — со временем зарождение картографии лежит в ее основе. Математическую картографию можно рассматривать как математическую дисциплину.

Внедрение в картографию электронно-вычислительной техники позволило вести разработку новых типов карт, рассчитывать сложнейшие проекции, обогатило картографию новыми способами исследования карт с привлечением аппарата математической статистики, позволило в значительной степени автоматизировать трудоемкий процесс создания карт.

Фотограмметрия — разрабатывает методы определения положения, размеров и формы объектов земной поверхности по материалам аэрокосмических съемок. Аэрофотосъемка в настоящее время позволяет получить карту, по точности превосходящую аналогичные произведения, полученные наземным путем, кроме того, свести до минимума наземные геодезические и топографические работы.

Можно говорить о связи с физикой — применение голографии для конструирования картографической аппаратуры, проектирования и оформления карт.

Применяются методы информатики — для создания информационно-картографических служб.

В перечень наук, с которыми картография поддерживает теснейшую связь, можно включить, естественно-географические науки (геологию, геоморфологию, гидрология и др.), науки о природе Земли (ботаника, зоология), о народном хозяйстве, экономику, историю и многие другие. Все это помогает правильно отображать характер размещения объектов и явлений.

Подведя итог вышесказанному, можно выделить главные направления использования карт для науки и практики:

 общее ознакомление с местностью, районом, страной, материком, их изучение по картам без посещения в натуре;

 применение в качестве путеводителя (туризм, авиация, мореплавание и т.д.);

 использование в качестве основы для инженерного использования – транспортного, энергетического, промышленного, сельскохозяйственного, для целей районной планировки, строительства;

 изыскание и перенос проектов в натуру;

 изучение и рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды;

 комплексное и рациональное развитие экономических районов.

2. Понятия: географическая карта, план, атлас, фотокарта, цифровая карта, электронная карта. Кадастровые карты

Слово «карта» произошло от древнегреческого «хартес» — бумага из папируса — и появилось в XIV в. в Португалии.

Стандарт картографических терминов определяет: «Карта — математически определенное, уменьшенное, генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или Космического пространства, показывающее расположенные или спроецированные на них объекты в определенной системе условных знаков».

В этом определении подчеркиваются три особенности карт, очень важные для понимания черт, отличающих карту от других изображений земной поверхности (аэроснимок, фотография, пейзаж). Это:

1. математически определенное построение

2. использование картографических условных знаков (кодов)

3. отбор и обобщение изображаемых явлений.

Математически определенное построение карт предусматривает установление строгой функциональной зависимости между географическими и прямоугольными координатами одноименных точек на местности и карте. Такое построение как бы включает два действия для перехода от физической поверхности Земли к ее изображению на плоскости:

 Одно из них состоит в проектировании земной поверхности на математическую поверхность Земли — геоид. Это проектирование осуществляется ортогонально, отвесными линиями, перпендикулярными математической поверхности. Но вследствие своей сложности геоид в картографии заменяется весьма близкой по форме поверхностью — эллипсоидом вращения (фигурой, полученной вращением эллипса вокруг его малой оси).

 Другое действие заключаются в изображении поверхности эллипсоида на плоскости. Развернуть поверхность эллипсоида на плоскости без складок и разрывов невозможно, т.е. будут иметь место различного рода деформации, которые называются искажениями. Переход от эллипсоида к плоскости осуществляется при помощи картографических проекций, выражающих связь между координатами точек на земной поверхности и координатами этих точек на плоскости. Когда такая зависимость известна, можно учитывать искажения плоского изображения и, следовательно, определять по карте с необходимой точностью действительные протяжения, площади, углы. Другими словами, применение картографических проекций позволяет получать по картам правильные данные о положении, плановых размерах и форме изображенных объектов.

Использование картографических условных знаков становится, очевидно, выгодным при сравнении карты с аэроснимком той же местности. Первоначальное впечатление может оказаться неблагоприятным для карты. Действительно, аэроснимок позволяет увидеть истинную картину земной поверхности, на карте же она заменяется системой знаков, которые как бы стирают многие индивидуальные черты объектов местности и тем самым обедняют изображение.

В чем же смысл такой замены?

Отвечая на этот вопрос, можно отметить, что использование картографических знаков позволяет:

1. сильно уменьшать изображение, чтобы одним взглядом охватить значительную часть земной поверхности или же всю планету в целом, воспроизведя при этом те объекты, которые в силу уменьшения не выражаются в масштабе карты. На аэроснимках же по мере уменьшения масштаба детали оказываются трудно различимыми, а затем теряются вовсе.

2. показывать на карте рельеф местности, т.е. передавать неровности в плоском изображении.

3. показывать не только внешний вид объекта, но и его свойства (количественные и качественные характеристики).

4. показывать распространение явлений, не воспринимаемых нашими органами чувств, например магнитное склонение, аномалии силы тяжести и т.п.

5. исключать малозначимые стороны объектов и выделять их общие и существенные признаки (населенный пункт – не показывать планировку, а дать административное подчинение).

Процесс отбора и обобщения изображаемых явлений весьма важен. Этот процесс принято называть картографической генерализацией.

Направление и степень генерализации определяется назначением карты, в соответствии с которым устанавливается тематика карты и показываемые явления, их значение и степень подробности. Генерализация сохраняет на карте лишь те явления, которые важны в практическом или теоретическом смысле, она сосредотачивает внимание на передаче наиболее существенных черт отображаемого явления, прежде всего исходя их назначения карты. Она позволяет отличать на картах главное от второстепенного, находить в единичных свойствах общие закономерности, т.е. служит средством абстракции и познания.

Картографические произведения

План (от лат. planum — плоскость) — уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в ортогональной проекции (без учета кривизны Земли), в крупных масштабах (1:5000, 1:2000 и крупнее).

Атлас — систематическое собрание карт, выполненных по общей программе, связанных общей компоновкой и замыслом, составляющее единое целостное произведение. В атласе карты тематически связаны между собой и взаимно дополняют друг друга. Атлас характеризуется единым набором проекций, масштабов, находящихся в кратном соотношении. Это облегчает сопоставление карт.

Фотокарта — карта, совмещенная с фотографическим изображением. Полиграфические оттиски с фотопланов совмещают с условными обозначениями объектов местности (рельеф, надписи и др.). Обычно фотокарты создаются в проекциях и разграфка. принятых для топографических карт и имеют одинаковую с ними математическую основу и точность. Благодаря детальности изображения фотокарты служат хорошей основой для тематического картографирования, ориентирования, инженерных и проектно-изыскательских работ.

Цифровая карта — цифровая модель объектов, представленная в виде закодированных в числовой форме плановых координат x и y и аппликат z. Цифровые модели получают либо путем цифрования содержания исходных топографических и тематических карт, либо путем непосредственных измерений по стереофотограмметрическим моделям. Цифровые карты существуют на машинных носителях и по сути — это лишь логико-математическое описание картографируемых объектов и отношений между ними. Они записываются и хранятся.

Электронная карта — это цифровая карта, визуализированная в компьютерной среде с использованием программных и технических средств в принятых проекциях, системах условных знаков при соблюдении установленной точности и правил оформления. Иными словами, электронная карта — это совокупность цифровой карты, базы данных, программного обеспечения.

Кадастровые карты — это специальные карты, которые содержат кадастровую информацию и используются для: а) получения этой информации; б) ведения кадастра.

Кадастровая карта (план) ГЗК — тематическая карта (план), на которой отображаются сведения, содержащиеся в государственном земельном кадастре. Различают карты объектов учета, дежурные и иные. Дежурная кадастровая карта — постоянно используемая кадастровая карта, действия над кадастровыми объектами и текстами которой ведутся постоянно и выполняются в установленном регламентом порядке, лицами, уполномоченными для внесения изменений в соответствии с их должностными обязанностями.

Географическая карта – изображение информации о Земле (геоинформации), построенное с применением картографической проекции, методов генерализации и графических обозначений.

Цифровая карта – аналог традиционной карты, представленный в цифровой форме в памяти компьютера или на внешнем носителе.

Электронная карта - цифровая карта, обеспеченная программными средствами для выполнения с ней различных операций.

План – изображение информации о Земле, построенное в крупном масштабе (1: 5000 и крупнее), с применением ортогональной проекции, методов генерализации и графических обозначений.

Атлас – сборник взаимосвязанных географических карт или монография, состоящая из географических карт.

В состав информации, содержащейся на кадастровой карте, может входить (помимо географической основы): кадастровые номера; регистрационные и учетные данные; сведения о характере использования земли; сведения об экономической оценке земель и стоимости (рыночной и нормативной); сведения о наличии на участках объектов недвижимости и их правовом положении.

3. Структура карты.

Изучение и разработка карт требует аналитического подхода, расчленения их на составляющие элементы, умения понять их смысл, определить их место, видеть их связь между собой.

В карте различают:

 картографическое изображение,

 математическую основу,

 легенду,

 вспомогательное оснащение,

 дополнительные данные.

Приведем общую схему элементов географических карт и кратко рассмотрим эти элементы.

Картографическое изображение – главная часть любой географической карты, содержит сведения о показанных на карте объектах и явлениях, их размещении, свойствах, связях.

Эти сведения составляют содержание карты. В свою очередь содержание карты подразделяется на элементы, как географические, так и тематические. Комплекс этих элементов неодинаков на различных картах. Но один из элементов, а именно – гидрография обязателен на всех картах. Например, на картах тематических главными элементами содержания могут быть полезные ископаемые, животный или растительный мир, почвы и т.д. С одинаковой подробностью элементы содержания изображаются на топографических картах.

Геометрические законы построения карт определяются ее математической основой, к элементам которой принадлежат: картографическая проекция, а также связанная с ней картографическая сетка, масштаб, опорная геодезическая сеть, номенклатура, разграфка карты и компоновка.

Масштаб карты указывает на общую степень уменьшения земной поверхности при изображении ее на плоскости. Он характеризует отношение длины линии на карте к соответствующей линии на земной поверхности. На картах различают 3 вида (способа) изображения масштаба:

численный (1:25000); натуральный (в 1см 250м); линейный (поперечный, графический). В зависимости от масштаба карты и размеров картографируемой территории карта может изображаться на одном или нескольких листах.

К основным элементам математической основы относится картографическая проекция и связанная с ней картографическая сетка. Картографическая проекция — это способ отображения поверхности земного эллипсоида (или шара) на плоскости. В зависимости от вида геометрической поверхности, на которую проектируют поверхность эллипсоида, различают проекции цилиндрические, конические, азимутальные (плоскость). Выражением картографической проекции и системы координат на карте являются координатные сетки.

Координатная сетка — это основа любой географической карты, т.е. относится к обязательным элементам.

Геодезическая основа — совокупность геодезических данных, необходимых для создания карты. На тематических картах элементы геодезической основы не показывают.

Компоновка – рациональное размещение на листе карты картографируемой территории, вспомогательного и дополнительного оснащения.

Легенда карты — совокупность системы условных обозначений с пояснительным текстом. Это набор знаков, с помощью которых построено изображение на карте. Легенда состоит из двух частей:

графической части и значения знака, которое записано в виде текста или чисел.

Легенда задаёт отношение между знаками и теми свойствами объектов, которые изображаются на карте. Это логическая основа карты, без которой ее нельзя прочитать. Легенда — неотъемлемый и обязательный элемент любой карты, независимо от её назначения, масштаба и содержания.

Вспомогательное оснащение – облегчает чтение карты и работу с ней. К нему принадлежат картометрические графики для измерения по картам (расстояний, углов, площадей, крутизны скатов и т.д.), а также название карты, сведения об исполнителях, справочные и выходные данные.

К дополнительным данным относятся помещенные в «воздухе» карты или на ее полях дополнительные карты, профили, диаграммы, текстовые и цифровые данные, которые поясняют, дополняют и обогащают картографическое изображение.

4. Свойства географических карт.

Существенными свойствами карт являются ее наглядность, метричность и информативность.

1. Наглядность — это возможность быстрого и удобного зрительного восприятия наиболее важных и существенных элементов содержания карты.

2. Метричность (измеримость) — важное св-во карт, связанное с математической основой. Оно обеспечивает возможность использования карты для решения вопросов научного и производственного х-ра: измерений, расчетов при планировании и проектировании, в строительстве, при проведении различных мероприятий хозяйственного и оборонного значения.

3. Информативность — это способность карты хранить и передавать читателю (пользователю) разнообразные сведения об объектах и явлениях.

Также следует перечислить и такие свойства карты, как:

4. Абстрактность — отвлечение от объекта и рассмотрение отдельных его св-в. Переход к собирательным, обобщающим понятиям, отбор типичных х-к объектов и устранение мелких, второстепенных. (Т.е., всякая карта является не точной копией объекта (фотографией, например), а «субъективным отображением объективной реальности»).

5. Избирательность — изображение выбранных св-в в зависимости от назначения и тематики.

6. Синтетичность — возможность единого целостного изображения или представления объекта картографирования, который в реальных условиях проявляется изолированно (например: карта типов климата синтезирует х-ки температурного режима, увлажнения, давления, ветров и т.п.)

7. Однозначность — св-во иметь только одно значение в каждой точке в пределах принятой системы обозначений. Различают однозначность пространственную (каждой точке карты с координатами x y соответствует только одно значение z картографируемого параметра); и знаковую (каждый условный знак на карте имеет только одно, точно зафиксированное в легенде, значение).

8. Непрерывность — изображение дается без разрывов: на карте нет пустот.

9. Обзорность — способность представлять единому взгляду (обзору) сколь угодно обширные пространства (вплоть до планеты целиком).

10. Геометрическое подобие — сохранение геометрических форм объектов.

11. Географическое соответствие — сохранение изображений объектов с учетом их взаимосвязей.

12. Логичность легенды — легенда строится по правилам классификации.

5. Классификации географических карт.

Большое количество и разнообразие карт вызывает необходимость их классификации. В основу классификации могут быть положены различные признаки, наиболее важными из которых являются: предмет изображения; содержание; масштаб; назначение; территориальный охват.

Рассмотрим эти классификации.

1. По предмету изображения карты можно подразделить на: космические, астрономические и географические. Т.е. по типу картографируемой поверхности: карты планет, карты звездного неба и карты поверхности Земли.

Географическими называют карты поверхности Земли. Это наиболее распространенная группа, поэтому классификации по другим признакам рассмотрим на примере географических карт.

2. По содержанию карты подразделяются на общегеографические и тематические. Общегеографическими (ОГК) называются карты, отображающие совокупность основных элементов местности (гидрография, рельеф, н.п., дорожная сеть и др.) с одинаковой степенью подробности. Подробность изображения содержания зависит от масштаба карты. (Примером ОГК служат топографические карты).

Тематическими называются карты, основное содержание которых определяется отображаемой конкретной темой.

Для тематических карт классификация строится по принципу соответствия структуре географических наук о Земле: выделяются карты природных явлений (физико-географические) и карты общественных явлений (социально-экономические).

3. Карты можно классифицировать по масштабам: на крупномасштабные (к), среднемасштабные(с), мелкомасштабные(м).

Границы этих групп не установлены строго; они могут быть различными для карт разного типа. Наиболее чётко эти границы установлены для ОГК:

 к.ОГК ( крупнее 1:200000) называются топографическими.

 с.ОГК (1:200000 – 1:500000) называются обзорно-топографическими.

 м.ОГК (1:1000000 и мельче) называются обзорными.

4. Строгой классификации карт по назначению до настоящего времени нет, так как большинство карт являются справочными и широко используются для самых различных целей.

Заслуживает внимания классификация по этому признаку, в которой все карты делятся на группы:

 многоцелевого (универсального) назначения (топографические),

 специального назначения.

Карты многоцелевого назначения — для широкого круга потребителей (для изучения местности, получения справок, для решения хозяйственных задач). Эти карты также могут служить географической основой для создания различных по назначению и содержанию карт более мелкого масштаба.

Карты специального назначения предназначены для решения определённых узких задач и для определённого круга потребителей. Они могут быть общегеографическими и тематическими. Например: учётные, аэронавигационные, синоптические, военные, морские навигационные, кадастровые.

Применение этой классификации ограничено именно из-за многоцелевого назначения большинства карт. Эта классификация используется для карт, имеющих чётко выраженное назначение или для внутреннего подразделения карт, общих по тематике. Классификация по назначению может быть полезна для планирования и организации картографического производства.

5. Классификация по территориальному охвату дополняет классификацию по содержанию и назначению. Она имеет также значение для учёта и хранения карт.

При этой классификации обязательна последовательность перехода от общих понятий к частным:

Лекция "26 - Артезианские воды" также может быть Вам полезна.

 карты Земного шара;

 карты Суши (делятся на карты материков, которые группируются последующим принципам:

а) политическому, а затем, по административно-территориальному делению; б) по физикогеографическим условиям).

 карты Мирового Океана (делятся на карты океанов, океанических бассейнов, морей, заливов, проливов).

Группировка карт по территориальному охвату позволяет иметь информацию об имеющихся картах на данную страну или регион.

Поделитесь ссылкой:

Популярные услуги

Экологическое картографирование

Рекомендуемые материалы

Рекомендуемые лекции