Билич Ю.С., Васмут А.С. Проектирование и составление карт: Учебник для вузов - файл n1.doc

приобрести
Билич Ю.С., Васмут А.С. Проектирование и составление карт: Учебник для вузов
скачать (3598 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3598kb.10.06.2012 21:12скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17






Ю.С.БИЛИЧ, А.С.ВАСМУТ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ

Под редакцией профессора,

доктора технических наук Л. М. Бугаевского

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности «Картография»
МОСКВА „НЕДРА" 1984

УДК 528.9.001.12 + 528.9(075.8)

ПРЕДИСЛОВИЕ


Билич Ю. С, Васмут А. С. Проектирование и составление карт: Учебник для вузов.— М.: Недра, 1984.— 364 с.

Изложены теоретические основы, методы и процессы созда­ния карт. Впервые на единой теоретической и методологической основе рассмотрен весь комплекс вопросов проектирования и составления карт и атласов: топографических и общегеографи­ческих, тематических и специальных по назначению. Освещены вопросы использования материалов космического картографиро­вания, указаны перспективы научно-технического проектирования и составления карт, показана автоматизация картографического производства.

Для студентов картографических специальностей. Может быть использован во всех вузах, где изучается картография.

Табл. 5, ил. 82, список лит.— 43 назв.

Рецензенты: кафедра геодезии и картографии Киевского государственного университета и д-р техн. наук А. С. Лисичан­ский (КИСИ)

1902030000—201 ,._ „ тт ,nnj

Б о43(ОП— 84,2— ® Издательство «Недра», 1984

Широкое внедрение в различные отрасли науки и техники картографических методов, расширение круга решаемых по кар­там задач и повышение требований к точности получаемых при этом результатов требуют увеличения объема выпускаемой картографической продукции, создания разнообразных по на­значению карт и атласов высокого качества с минимальными трудовыми и материальными затратами.

Решение этих задач возможно на основе постоянного совер­шенствования картографического производства, дальнейшего развития теории картографии, всех ее научно-технических дис­циплин, в том числе ее ведущей дисциплины — проектирова­ния и составления карт.

В настоящее время существуют два основных метода созда­ния карт. Первый — традиционный, основанный на использова­нии ручного труда. Второй — предполагает использование авто­матизированных картографических систем.

Учебные планы подготовки инженеров-картографов широ­кого профиля в Московском ордена Ленина институте инжене­ров геодезии, аэрофотосъемки и картографии предусматривают обучение студентов традиционным и перспективным методам ' выполнения производственных работ.

До сих пор основным методом создания карт на картографи­ческом производстве является метод, основанный (в части со­ставления и оформления карт) на ручном труде. Вместе с тем в производство внедряются методы, техника и технология созда­ния карт, базирующиеся на автоматизации производства. Та­ким образом, проектирование и составление карт находятся на переходном этапе, характеризующимся все более полным внед­рением в производство математических и других методов реше­ния теоретических и практических задач, новых источников ин­формации, методов моделирования, теории, способов и техноло­гии автоматизации.

В учебнике рассматриваются главным образом традицион­ные методы. Уделяется внимание современному состоянию тео­рии, рассматриваются общие положения и понятия данной ;- научно-технической дисциплины, одинаково справедливые для создания любых карт, показывается влияние совершенствова­ния методов и оборудования на картосоставительские процессы. Это предопределило целесообразность изложения материалов от общего к частному.

I*

В настоящем учебнике вначале рассмотрены основные тео­ретические и общие положения, являющиеся базой проектиро­вания и составления карт и выражающие основные закономер­ности этой научно-технической дисциплины. Затем последова­тельно рассмотрены частные закономерности, характеризующие

з

особенности проектирования и составления различных конкрет­ных видов и типов карт, их серий и атласов.

Уделено большое внимание разработке вопросов научно-тех­нического проектирования карт, определены его этапы и основ­ные работы, выполняемые на этих этапах, установлены разли­чия и показана взаимосвязь проектирования с другими видами редакционных работ. Рассмотрены все аспекты проектирования математической основы карт, вопросы сбора, систематизации и анализа картографических источников, особенности их учета и использования.

Для описания картографируемых объектов (основных эле­ментов местности) их признаки классифицированы на две группы: содержательные и пространственно-структурные. Вве­дение такой классификации позволит в дальнейшем применить различные математические и логико-математические методы для описания картографируемых объектов и явлений, выполне­ния картографической генерализации.

В учебнике рассмотрены различные способы картографиче­ского изображения, картографические условные знаки, обеспе­чивающие реальную основу для создания разнообразных обще­географических, тематических и специальных карт. Наряду с общегеографическими и тематическими картами и атласами значительное внимание уделено специальным картам. Рассмот­рены вопросы использования космических снимков поверхно­сти Земли для решения различных картографических задач.

Рассматривая перспективы и тенденции развития дисцип­лины проектирования и составления карт, отметим ряд задач, которые ждут своего решения в ближайшем будущем:







Некоторые из перечисленных выше вопросов уже освещены в специальной литературе.

Глава 1 учебника написана совместно д-ром техн. наук А. С. Васмутом, канд. техн. наук Ю. С. Билич и д-ром техн. наук Л. М. Бугаевским; гл. 2, 5, 6, 7, 8 — А. С. Васмутом; гл. 4, 9, 10, 11, 12, 15 — Ю. С. Билич; гл. 3, 13, 14 — Л. М. Бугаевским, § 8, 9 — Л. М. Бугаевским совместно с А. С. Васмутом, § 56 — совместно с Ю. С. Билич и А. С. Васмутом, § 55, 57, 58 напи­саны Ю. С. Билич.

4

Часть I.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, РЕДАКТИРОВАНИЯ И СОСТАВЛЕНИЯ КАРТ

Глава 1.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И СОСТАВЛЕНИЯ КАРТ

§ 1. Общие вопросы картографического отображения и моделирования

Проектирование и составление карт — ведущая научно-тех­ническая дисциплина картографии как в теоретическом, так и в практическом аспекте.

Важнейшей задачей развития теории картографии является прежде всего разработка теоретического фундамента этой научно-технической дисциплины. В результате выполнения прак­тических работ по проектированию и составлению карт созда­ется основная часть картографической продукции — состави­тельский оригинал, отражающий содержание и особенности разрабатываемого картографического произведения.

Теория данной дисциплины включает понятия и теоретиче­ские положения по вопросам:

Указанные положения одновременно выполняют роль свя­зующего звена между общей теорией картографии и теорией и практикой проектирования и составления карт, прежде всего в той ее части, которая является общей во всех случаях карто­графирования. К этой общей части относятся:

— вопросы проектирования геодезической и математической
основ карт;

—• общие положения проектирования и редактирования карт;

Отмеченные теоретические и общие положения проектирова­ния и составления карт изложены в первых семи главах учеб­ника.

6

Картографическое отображение объектов и явлений

Под картографическим отображением пони­мают процесс представления исходной информации об объек­тах и явлениях действительности в форме картографического изображения. Иначе говоря, это процесс установления взаимно­однозначного или топологического * пространственного соот­ветствия объектов природы или общества их изображению, яереданному в обобщенном виде посредством системы условных знаков в графической, цифровой или другой формах на задан­ной поверхности (носителях).

Понятие картографического отображения объектов и явлений выражает сущность и весь процесс создания карты, отражает системный подход к картографированию природных и социаль­но-экономических объектов и явлений действительности, рас­сматриваемых в качестве систем (комплексов), находящихся в различной взаимосвязи и соподчиненности (иерархии). Рас­сматривая три основные составляющие части данного понятия, ■отметим следующее. Теория, методы изыскания и конкретные способы установления взаимно-однозначного соответствия координат отображаемой поверхности (с ее объектами и явле­ниями) и плоскости, представляющие собой те или иные карто­графические проекции, используемые при создании картографи­ческих произведений, разрабатываются и изучаются в матема­тической картографии.

На картах не могут быть отображены все детали объектов и явлений реальной действительности. Поэтому возникает не­обходимость при создании карты показывать на них только ти­пичные свойства и характерные особенности объектов, переда­вать сведения о них в обобщенном виде, выражая и подчерки­вая при этом сопряженные связи и особенности систем и их элементов. Следовательно, изображение объектов реальности получают при условии соблюдения указанного взаимно-одно­значного соответствия координат поверхности (объектов) и пло­скости только для отдельных точек или линий, выражающих типичные пространственные свойства геокомплексов. Для всех прочих точек и линий сохраняется только топологическое соот­ветствие. При этом построение картографического изображения возможно только на основе использования соответствующих способов отображения и систем картографических условных знаков.

Развитие общей теории картографии и широкое использова­ние в смежных областях знаний (в геодезии и географии) ме­тода моделирования и других методов привело к становлению ряда новых понятий и терминов. В картографии — это модель, картографическая знаковая система, информация и др. Внедре­ние этих понятий позволило найти общее с такими новыми обла-

Топология — качественная геометрия.

7

стями научного знания и практики, как информатика и комму­никация, кибернетика и семиотика, открыло новые возможности и аспекты изучения по картографическим моделям объективных закономерностей реального мира.

Расширилась область использования математического аппа­рата и появилась возможность внедрения в теорию картографии и картографическое производство новых методов и их автомати­зации. Поэтому целый комплекс вопросов проектирования и со­ставления карт следует рассматривать с точки зрения понятия о картографическом моделировании как методе создания карт и изучения закономерностей реального мира. В данном учебнике познавательная сущность картографических моделей рассмат­ривается частично, подробнее этот вопрос освещается в курсе картоведения.

Картографичекое моделирование, его сущность и виды

Картографическое моделирование — это созда­ние карт методом построения пространственных моделей. Пред­метом картографического моделирования являются те или иные стороны действительности. В отличие от других картографиче­ские модели характеризуются и рассматриваются с трех сторон: математической, структурно-содержательной и знаковой.

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

Структурно-содержательная сторона картографи­ческой модели характеризуется тем, что она отражает типичные свойства и характерные особенности реальных объектов. При этом обеспечивается соответствие между отображаемой действи­тельностью и моделью. С точки зрения пространственной струк­туры установленное соответствие является взаимно-однозначным по наиболее существенным элементам содержания и топо­логическим— для прочего содержания. Иначе говоря, структур­но-содержательное соответствие обеспечивается: правильным и географически достоверным отображением содержательной сущ­ности объекта (явления), его внешней формы и внутренней про­странственной структуры, генерализованных в соответствии с на­значением создаваемой карты; отображением главных сущест­венных признаков объектов и исключением второстепенных; выделением общих признаков, свойств и отношений.

Таким образом, в процессе картографического моделирова­ния, исходя из назначения, содержания и масштаба карт, уста­навливаются полнота и подробность содержания моделей, их

8

взаимосвязь, соподчиненность и соответствие реальной действи­тельности.

Знаковая (изобразительная) сторона проявля­ется в том, что изображение объектов и явлений действительно­сти выполняется с помощью систем картографических знаков. ■Способы картографического отображения включают:

Все эти стороны взаимосвязаны и взаимообусловлены, и только в совокупности они характеризуют соответствующую ^картографическую модель. При рассмотрении картографических "моделей учитывается их практическая направленность, вытекаю­щая из их назначения. Подробно эти вопросы рассматриваются в гл. 10, 11, 12, 13.

.* При картографическом моделировании обычно выделяют не­сколько видов моделей, которые в зависимости от задач, усло­вий и способов картографирования реальной действительности подразделяются на первичные и производные.

Первичные модели создаются на основе выполнения различных видов съемок (мензульной, наземной фототопографи­ческой, аэрофототопографической и др.). При этом построение первичных моделей осуществляется или на местности, или по, аэрофотоснимкам, или по результатам океанологических, метео­рологических, геологических и других специальных исследова­ний и практических работ.

>/'.' Производные модели создаются по первичным. В соот­ветствии с назначением и тематикой карты устанавливаются геодезическая и математическая основы этих моделей, способы картографического изображения пространственного размещения картографируемых явлений с помощью принятой знаковой си­стемы. При создании производных картографических моделей осуществляется обобщение отображаемых исходных структур объектов, а также проектируются новые структуры объектов и явлений на основе сочетания исходной картографической струк­туры с дополнительной информацией о картографируемых объ­ектах, их взаимосвязях, динамике развития, полученной на ос­нове использования тех или иных математических и других ме­тодов.

Производные картографические модели могут быть использо­ваны определенным кругом потребителей для решения конкрет­ных задач той или иной отрасли науки или народного хозяйства.

§ 2. Система картографических условных знаков и основные принципы ее проектирования

Основные принципы проектирования системы картографических условных знаков

При проектировании любой карты наряду с определением характера и объема ее содержания необходимо обеспечить на­глядность карты. Для этого надо выбрать наиболее оптималь­ный способ отображения объектов и явлений действительности и систему картографических знаков.

При создании топографических и других видов общегеогра­фических карт способы отображения и знаковые системы имеют установившийся традиционный характер. При проектировании тематических и специальных карт и атласов необходимо в каж­дом конкретном случае решать вопрос о выборе знаковой си­стемы и способов отображения в зависимости от назначения и содержания карт. Способы картографического изображения де­тально рассмотрены в учебнике «Картоведение», а выбор опти­мальных способов для отображения того или иного явления на проектируемой карте изложен в последующих главах учебника.

Рассмотрим основные принципы проектирования системы картографических условных знаков. Главное внимание уделим не изобразительной стороне, которая подробно рассматривается в курсе «Оформление карт», а формальной основе картографи­ческого отображения объектов. Изобразительную сторону с по­зиции читаемости картографического изображения осветим в объеме, необходимом для раскрытия отдельных этапов проек­тирования картографических условных знаков. Перед тем как излагать методику проектирования знаков, определим, что сле­дует понимать под этой системой.

Под системой картографических условных знаков следует понимать совокупность знаков, имеющих об­щий принцип и правила построения и использования для ото­бражения на картах объектов и явлений действительности. Кар­тографические знаки, используемые на карте, формируют карто­графическое изображение объекта. К наиболее существенным факторам, формирующим систему знаков, следует отнести: на­значение и тему карты, характер картографируемого объекта или явления и задачи, для решения которых эта карта созда­ется. При проектировании системы знаков учитываются также психофизические особенности зрительного восприятия карты, условия пользования ею, уровень подготовки ее будущего потре­бителя, а также существующие технические и технологические возможности картографического производства. Выбор построе­ния системы знаков для отображения содержания карты зави­сит от ее назначения. Разрабатывая систему картографических знаков, обеспечивающих отображение проектируемого содержа-

ния, с учетом всех аспектов семиотики * (синтаксического, се­мантического, прагматического) необходимо добиться нагляд­ного, выразительного, экономного изображения, хорошо воспри­нимаемого и легко читаемого устройствами входа в ЭВМ.

Синтаксическая сторона знаковой системы характеризует отношение между знаками при их функциониро­вании на карте безотносительно к передаваемому ими содержа­нию. Синтактика ** обеспечивает адекватность в отображении явления с заданной степенью геометрического и топологического подобия. Показателем синтактики системы картографических условных знаков является общее количество знаков и возмож­ных их комбинаций для передачи картографируемой тематики.

С позиции синтактики основные правила проектирования си­стемы знаков заключаются в следующем:

Семантическая сторона знаковой системы устанавливает отношение знаков к обозначаемым объектам. Се­мантика *** обеспечивает полноту и строгость картографиче­ского отображения объектов, их содержательных признаков и количественных показателей.

Согласно требованиям семантики, необходимо учитывать следующие правила (принципы) построения картографических знаков:

* Семиотика — дисциплина, занимающаяся сравнительным изучением знаковых систем.

** Синтактика — раздел семиотики, занимающийся изучением внутрен­них структур знаковых систем безотносительно к выполняемым ими функциям. *** Семантика — раздел семиотики, изучающий отношение знаков к обо­значенным объектам, т. е. смысловую сторону и значение знаков.


ю

11

Прагматическая (практическая) сторона зна­ковой системы рассматривает отношения знаков к потреби­телю. Прагматика * обеспечивает наглядность и простоту чте­ния распознанного (декодированного) явления, отображаемого на карте. Показателем прагматики системы знаков является уровень визуальной, а по возможности и машинной коммуника­бельности картографических знаков и всей системы в целом. К этой категории относится обычно и понятие «информативная емкость» знаковой системы. С позиции прагматики основными правилами построения системы картографических знаков явля­ются следующие:

В основе формального аспекта проектирования картографи­ческих знаков лежат основные законы их построения, обеспечи­вающие высокую коммуникабельность и эстетические параметры картографических знаков. Этот аспект рассмотрен в курсе «Оформление карт». Отображенные на карте сведения, переда­ваемые с помощью системы картографических знаков и спосо­бов картографического изображения, воспринимаются и осмыс­ливаются ее потребителем. Эти сведения приобретают характер сообщения, т. е. становятся информацией. Понятие картографи­ческой информации подробно изложено в курсе «Картоведение». Остановимся кратко на некоторых ее аспектах.

* Прагматика — раздел семиотики, в котором изучается отношение по­требителя, воспринимающего и использующего какую-либо знаковую систему, к самой знаковой системе.

** Дидактика — наглядность, доходчивость.

*** Дизайн — термин, обозначающий различные виды проектировочной деятельности, имеющей целью формирование эстетических и функциональных качеств предметной среды.

§ 3. Картографическая информация

Сущность картографической информации

Под информацией вообще обычно понимают сведения, пере­даваемые от одних людей к другим устно, письменно или при помощи технических средств.

Сущность картографической информации, ее специфику важно знать для того, чтобы в процессе проектирования обес­печить создание карт заданной информативности, легкость сня­тия с них и передачи информации, проведения на карте различ­ного вида картометрических и других работ. Поэтому необхо­димо знать основные понятия и определения, характеризующие картографическую информацию. При определении картографи­ческой информации ее следует рассматривать с трех позиций: как средство познания (гносеологический аспект*), как способ передачи информации (кибернетический аспект) и как сведения, получаемые с карты (прагматический аспект).

Познавательный аспект картографической информации заключается в том, что ее использование по­зволяет не только получать различные сведения об объектах и явлениях объективного мира, но и изучать и вскрывать их но­вые закономерности. Полнота отражения картографической ин­формации в сознании потребителя зависит от уровня развития у него пространственных представлений и понятий.

В процессе чтения карты осуществляются передача и прием информации от карты к потребителю. В этом случае рассматри­вают модель коммуникации информации, т. е. ее кибернетиче­ский аспект.

Коммуникативный (кибернетический) аспект картографической информации представляет собой особую форму отображения пространственного распределения объектов, их связей и пространственной структуры. Он характе­ризуется наличием пространственных различий и соответствую­щей локализацией объектов и явлений, что может быть выражено с помощью той или иной системы координат. Этим свойством обладает только картографическая информация. Подчеркиваем, что информация, которая не может быть про­странственно локализирована, не является картографической.

По форме реализации картографическая информация выра­жается с помощью знаковых систем, которые обозначают объ­екты, явления, процессы природы и общества, их существенные содержательные признаки и взаимосвязи в генерализованном виде. С практической точки зрения под картографической информацией обычно понимают информацию, получаемую (снимаемую) с карт, полевых оригиналов и других картографи­ческих источников, которая может быть использована для реше-

Гносеологический аспект — познавательный.


12

1»

ния задач, вытекающих из назначения и содержания карт как пространственных моделей. Таким образом, при рассмотрении карты как средства познания действительности обычно вклады­вается в определение картографической информации ее позна­вательный аспект; при рассмотрении карты как коммуникатив­ной категории — ее кибернетический аспект; при рассмотрении источника, с которого снята информация, используемая для ре­шения различных задач,— ее прагматический аспект.

Со свойством функциональной значимости моделей и целе­вым назначением карт и атласов связано понятие ценности кар­тографической информации, определение ее объема.

Картографические произведения представляют собой важ­нейший источник информации о природе, социально-экономиче­ских, общественных процессах и явлениях.

В этой связи одной из первостепенных задач проектирова­ния и редактирования является обеспечение научной достовер­ности и высокого идейно-политического уровня создаваемых карт.

Оценка количества картографической информации при проектировании карт

В связи с неуклонным ростом информации, отображаемой на картах, возникает необходимость объективной оценки ее ко­личества. Категории, характеризующие картографическую ин­формацию с позиций информатики, следующие: единица инфор­мации, коммуникабельность карты, информационная емкость карты, количество информации и графическая нагрузка карты.

Единица информации — количество информации, со­держащейся в некотором стандартном сообщении.

Коммуникабельность карты — потенциальная спо­собность (возможность) карты передавать максимальное коли­чество картографической информации при высокой степени адекватности отображаемых на ней объектов и явлений, хоро­шей читаемости карты и легком (быстром) извлечении из нее интересующих сведений об объекте.

Информационная емкость карты (информа­тивность)— количественная мера максимального объема со­держательной картографической информации при сохранении высокой коммуникабельности карты.

Количество содержательной картографиче­ской информации — объем содержательной картографиче­ской информации, которую можно получить с помощью карты.

Количество информации (формальный ас­пект) — число конструктивных элементов, из которых строится система картографических знаков, отображающих содержание карты, и их комбинаций.

Графическая нагрузка карты — заполненность карты картографическими условными знаками и подписями

и

(площадь листа карты, занятая под штриховым изображением). Измеряется она в процентах или в квадратных сантиметрах.

При проектировании карты возникает необходимость оцени­вать количество информации, отображаемой на ней, и количе­ство изобразительных средств, использованных для передачи со­держания карты.

Для оценки количества картографической информации в на­стоящее время используются два основных подхода.

Первый подход — вероятностно-статистический, в котором количество информации оценивается путем описания ситуаций с неопределенностью на основе понятия вероятности.

Второй подход — комбинаторный, в основе которого лежит подсчет структурной информации о картографических знаках, их комбинациях и параметрах.

Сущность этих подходов для определения количества карто­графической информации дана в монографии [8].

При оценке карты очень важно знать ее информативную ем­кость, ценность информации, отображенной на ней, и в какой мере карта отвечает своему назначению. Разработка методов оценки качества (ценности) информации находится в стадии становления, поэтому при проектировании и составлении карты эти вопросы решаются пока интуитивно, на основе предшест­вующего опыта картографа.

Помимо первичной картографической информации необхо­димо помнить, что карта несет в себе вторичную модельную информацию. Эта модельная (скрытая) картографическая ин­формация определяется с помощью приемов анализа и синтеза, обработки информации различными математическими и немате­матическими методами. Она используется для исследования яв­лений по картам и для создания новых производных карт раз­личного назначения.

Рассмотренные выше теоретические основы проектирования и составления карт составляют лишь часть общей теории карто­графии и отражают лишь некоторые основные ее положения. Они дают возможность полнее уяснить сущность и основы про­ектирования и составления карт. Вопросам освещения общих положений, вытекающих из рассмотренных выше теоретических основ, посвящены гл. 2—7. Все сказанное выше позволяет пе­рейти к более детальному рассмотрению методов и особенностей проектирования и составления конкретных карт и атласов.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации