Изображение рельефа на картах. Цифровые модели рельефа

Рельеф - главный элемент ландшафта. Рельеф земной поверхности образует сплош­ное, непрерывное и в целом плавно изменяющееся поле высот. Для изображения рельефа целесообразнее всего применять изолинии и способ значков, а на геоморфологических кар­тах - способы качественного фона и ареалов. Вместе с тем есть специфические требования, которым всегда подчиняется изображение рельефа на гипсометрических картах:

-метричность изображения, обеспечивающая возможность получения по карте абсолютных высот и превышения, характеристик углов наклона, расчленения и др.;

-пластичность изображения, т.е. наглядная передача неровностей рельефа, формирующая у читателя зрительный образ местности;

-морфологическое соответствие изображения, что проявляется в стремлении подчеркнуть типологические особенности форм рельефа, его структурность.

Изображение рельефа - старейшая проблема картографии. Для её решения надо на плоском изображении найти зрительный эффект объёмности, дать представление о типе рельефа, территории, о его формах.

Первоначально (до XIX в.) на картах горы, возвышенности и т.д. изображались в виде перспективного рисунка. Рельеф изображался так, как видел бы его человек, под­нявшийся над земной поверхностью. Таким способом в 1502-1503 гг. Леонардо да Винчи была составлена карта Тосканы.

Способ отмывки (тушёвка) позволяет достичь хорошей пластичности. Тени при изображении форм рельефа накладываются кистью. Где склоны круче, там тени более плотные.

В соединении с горизонталями это самый эффективный способ изображения рель­ефа, но, к сожалению, он не позволяет количественно оценить крутизну склонов и приме­ним только для карт мелкого масштаба.

Способ штриховки - передача рельефа с помощью светотени. Способ штриховки разработал саксонский топограф И. Леман (XVIII в.). Идея заключается в том, что свето­тень передаётся штрихами, расположенными вдоль линии ската. Для этого выполняется расчёт толщины штриха в зависимости от угла наклона склона.

Способ высотных отметок заключается в том, что на карте подписываются отметки точек. Любой способ изображения рельефа предполагает надписи отметок характерных точек. Но в таких случаях эти надписи лишь «завершают» изображение рельефа, придавая ему законченность. В качестве самостоятельного метода, он используется для изображе­ния рельефа морского дна на морских навигационных картах.

Гипсометрический способ, или послойная окраска ступеней высот, - основной и наиболее применяемый способ изображения рельефа на физических картах.

Изогипсы служат своеобразными разделительными линиями между ступенями вы­сот, проходящими через определённое количество метров по высоте.

ных объектов, этнонимы - названия этносов, зоонимы - названия объектов животного мира и т.п.

Термины - понятия, относящиеся к объектам картографирования. Это могут быть общегеографические, геологические, океанологические, социально-экономические и лю­бые другие термины (например, «провинция», «область», «залив», «низменность», «эко­номический район» и др.).

Пояснительные надписи, которые включают:

- качественные характеристики («ель», «сосна», «горькое», «солёное», «камен­ный»);

- количественные характеристики (указание ширины шоссе, абсолютные и отно­сительные высоты и глубины, скорость течения в реке и др.);

- хронологические надписи (даты событий, географических открытий, наступле­ние каких-либо явлений, например начало ледостава на реке);

- пояснения к знакам движения («путь Магеллана», «дрейф ледокола «Седов»»);

- оцифровка меридианов и параллелей и пояснения к линиям картографической сетки («Северный полярный круг», «к востоку от Гринвича»).

Топонимы - это собственные имена (названия) географических объектов.

Картографическая топонимика - раздел картографии на стыке с топонимикой, в которой изучаются географические названия объектов, показываемых на картах.

В задачи раздела входят также первичный сбор географических наименований на местности, их анализ, систематизация и стандартизация, разработка нормативов и правил их написания на картах.

Выбор географических наименований необходим в тех случаях, когда есть не­сколько названий одного и того же объекта на разных языках, принятых в качестве офи­циальных государственных. Таковы ситуации в Бельгии, где многие наименования суще­ствуют во французской и фламандской формах (нарпимер, Антверпен и Анверс, Брюгге и Брюж). В России можно встретить параллельное употребление таких наименований как Татария и Татарстан, Башкирия и Башкортостан, Якутия и Республика Саха и др. Еще блдыние сложности возникают в тех случаях, когда один и тот же географический объект принадлежит разным государствам. Например, река Дунай в Германии и Австрии называ­ется Донау, в Венгрии - Дуна, в Румынии - Дунэря, в Болгарии и Югославии - Дунав.

Немало сложностей и неопределённостей возникает при передаче иностранных на­званий. На русских картах принято писать названия американских городов Нью-Йорк, но Новый Орлеан, канадские провинции Нью-Брансуик и Ньюфаундленд, однако - Новая Шотландия.

Существует несколько форм передачи на картах иноязычных названий: Местная официальная форма - написание географического наименования на госу­дарственном языке страны, где расположен данный объект. Эта форма сохраняет подлин­ное официальное написание, однако не раскрывает звучания топонима.

Фонетическая форма воспроизводит звучание (произношение) наименования, пе­редаваемое буквами алфавита другого языка. Эту форму часто называют условно-фонетический, поскольку звуки иностранного языка не всегда можно точно передать бук­вами другого языка.

Транслитерация - побуквенный переход от одного алфавита к другому без учёта действительного произношения наименования. К этой форме прибегают нечасто, напри­мер, в тех случаях, когда истинное звучание топонима не известно.

Традиционная форма - написание иностранного географического наименования в форме, отличающейся от оригинала, но давно укоренившейся в разговорном и литератур­ном языку данной страны (например Финляндия, а не Суоми; Греция, а не Эллас; Париж, вместо Пари; Неаполь, вместо Наполи; Темза, а не Теме).

Переводная форма - передача названия с одного языка на другой по смыслу. В ос­новном это касается объектов, для которых установилась международная традиция, например берег Слоновой Кости, мыс Доброй Надежды, Скалистые гору, острова Зелёного мыса, Чёрное море).

Во многих странах создаются государственные каталоги географических назва­ний - систематизированные, нормализованные и постоянно обновляемые фонды назва­ний. Их назначение состоит в том, чтобы упорядочить и закрепить эти названия, контро­лировать их изменения. В каталогах и справочных информационных топонимических сис­темах обычно фиксируются следующие данные:

- вид (род) географического объекта;

- название (и варианты названий);

- географические координаты;

- административная принадлежность и географическая привязка;

- источник, откуда взято название;

- переименование объекта;

- дополнительные сведения.

В России ведение каталога поручено государственной картографо-геодезической службе.

При составлении карты важно, чтобы каждая надпись была чётко привязана к обо­значаемому объекту. От этого зависят читаемость карты, точность передачи информации. Размещение надписей зависит, прежде всего, от характера локализации самих объектов:

- объекты, локализованные в пунктах (населённые пункты и др.) подписываются рядом с правой стороны, так, чтобы надписи располагались вдоль параллелей либо гори­зонтально, т.е. параллельно северной и южной рамкам карты. При большой густоте над­писей допускается их размещение слева или сверху от пункта или даже с плавным изги­бом (лекальное размещение);

- возле линейных объектов (рек, путей сообщения, маршрутов судов и т.п.) знаки всегда размещаются вдоль линии, плавно повторяя её изгибы;

- на площадных объектах надпись, как правило, располагается вдоль длинной оси контура так, чтобы она протягивалась по всей площади. Если объект имеет изогнутые очертания, то соответственно изгибается и надпись. Лишь некоторые мелкие объекты, на­пример малые озёра, в пределах которых надпись не умещается, подписываются рядом.

Во всех случаях необходимо, чтобы надписи размещались компактно, не пересека­ли друг друга, не «наползали» на другие штриховые элементы, хорошо читались на цвето­вом фоне, не располагались «вниз головой».

15. Картографическая генерализация. Способы выполнения генера­лизации

Картографическая генерализация - это отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно её назначению, масштабу, содержанию и особенностям картографируемой территории.

Термин «генерализация» происходит от латинского корня «generalis», что означает общий, главный. Суть процесса состоит в передаче на карте основных, типических черт объектов, их характерных особенностей и взаимосвязей.

Генерализация - свойство любой карты. Она усиливает познавательную ценность карты, способствует выявлению характерных особенностей и закономерностей.

Отбор главного и лишь его изображение на карте не является потерей информа­ции, а является преобразованием её в другую, иного качества, формирующую пространст­венный образ явления как целостную систему, состоящую из наиболее важных, первосте­пенных элементов.

Генерализация связана с переходом от конкретного (объекты или явления) к абст­рактному (их обобщение и отбор главных).

Генерализация проявляется в обобщении качественных и количественных характе­ристик объектов, замене индивидуальных понятий собирательными, отвлечении от част­ностей и деталей ради отчётливого изображения главных черт пространственного разме­щения.

Всё это позволяет утверждать, что генерализация - одно из проявлений процесса абстрагирования отображаемой на карте действительности. Именно генерализация спо­собствует формированию и воплощению в картографической форме новых понятий и на­учных абстракций.

Процесс генерализации труднее других картографических процессов подеется формализации и автоматизации. Не все этапы процедуры могут быть алгоритмизированы, не все критерии удаётся однозначно формализовать. Опыт показывает, что автоматизация картографической генерализации должна опираться на интерактивные, диалоговые про­цедуры, обеспечивающие активное участие картографа.

Факторами генерализации являются масштаб карт, её назначение, тематика и тип, особенности и изученность картографического объекта, способы графического оформления карты. Факторы определяют подходы к генерализации, её условия и характер.

Назначение карты. На картах показывают лишь те объекты, которые соответствуют её назначению. Изображение других объектов, не отвечающих назначению карты, только мешает её восприятию, затрудняет работу с картой.

Влияние масштаба проявляется в том, что при переходе от более крупного изобра­жения к более мелкому сокращается площадь карты. Одновременно с уменьшением мас­штаба увеличивается пространственных охват, что также сказывается на генерализации. Объекты, важные для крупномасштабных карт, теряют своё значение на картах мелкого масштаба и, следовательно, подлежат исключению.

Тематика и тип карты определяют, какие элементы следует показывать на карте с наибольшей подробностью, а какие можно более или менее существенно обобщить или даже совсем снять.

Карты разного типа имеют разную генерализацию. Наиболее подробны аналити­ческие карты инвентаризационного типа, а наиболее обобщены и генерализованы синте­тические карты (например, карты районирования) и в особенности карты-выводы, карты-умозаключения. Они по самой сути своей не предполагают особой детальности.

Особенности картографируемого объекта (или территории). Влияние этого фактора сказывается в необходимости передать на карте своеобразие, примечательные характер­ные элементы объектов или территории. Например, в степных или полупустынных рай­онах очень важно показать все мелкие озёра, иногда даже с преувеличением, если они не «помещаются» в масштаб - это очень важно для засушливых территорий. Но вот в тунд­ровых ландшафтах, где встречаются тысячи мелких озёр, многие из них можно исключить при генерализации, здесь важно правильно отразить общий характер озёрности террито­рии. Это один из наиболее субъективных факторов генерализации, ведь решить, что «ха­рактерно» и «типично», а что - нет, может только сам картограф-составитель, формаль­ные критерии тут работают плохо.

Изученность объекта. При достаточной изученности объекта изображение может быть максимально подробным (для данного масштаба и назначения карты), а при нехватке фактического материала оно неизбежно становится обобщённым, схематичным. Фактор изученности тесно связан с качеством и полнотой источников, используемых для карто­графирования.

Оформление карты. Многоцветные карты (при прочих равных условиях) позволя­ют показать большее количество знаков, чем карты одноцветные. При хорошем качестве печати и правильном подборе фоновых окрасок, значков, штриховок на одной карте мож­но путём наложения совместить до шести взаимно перекрывающихся слоев без особого ущерба для читаемости. На одноцветной карте или карте с ограниченным набором красок это сделать трудно или даже невозможно, следовательно, необходима генерализация со­держания [2].

Генерализация проявляется в обобщении очертаний (контуров) объектов, их коли­чественной и качественной характеристик, в отборе картографических объектов, в пере­ходе от простых понятий к их собирательным обозначениям.

Рассмотрим особенности этих сторон генерализации.

Наиболее очевидна сторона генерализации, т.е. обобщение контуров. Она состоит в продуманном упрощении плановых очертаний объектов - линейных и площадных, при котором сохраняются особенности очертаний, характерные для данного объекта. Это не­редко приводит к преувеличению отдельных деталей, утрированию изображения, выделе­нию главного.

Для полноценной генерализации, т.е. для отбора главного, существенного и для его передачи, надо понимать сущность изображаемого явления.

При генерализации обобщение количественной характеристики объекта или явле­ния состоит в укрупнении интервалов (ступеней), например подразделение населённых пунктов по людности.

Обобщение качественной характеристики имеет целью сократить качественные различия в данной категории объектов (сокращение числа типов) с помощью замены дробных классификаций классификациями обобщёнными.

Отбор объектов - это ограничение содержания крайне необходимыми объектами и исключение прочих.

При отборе пользуются двумя количественными показателями: цензами и нор­мами. Ценз отбора - ограничительный параметр, указывающий величину или значимость объектов, сохраняемых при генерализации. Норма отбора - показатель, определяющий принятую степень отбора, среднее на единицу площади значение объектов, сохраняемых при генерализации. Нормы отбора регулируют нагрузку карты [2].

Замена отдельных объектов (простых понятий) их собирательными обозначениями (обобщающими понятиями) может проявляться в замене знаков отдельных объектов обо­значениями обобщающего понятия (изображение населённого пункта может быть вначале в виде отдельных строений, затем кварталов и, наконец, пунсонов).

Среди условий, необходимых для правильной генерализации особенно важно по­нимать сущность изображаемых явлений и обязательно учитывать связи:

1) между объектами, входящими в один из элементов содержания карты (напри­мер, в гидрографии при исключении небольшого озера можно сделать так, что выпадение этого звена водной системы приведёт к её разрыву);

2) между различными элементами содержания карты (например, населённые пункты и пути сообщения имеют непосредственную связь; устранение второстепенных населённых пунктов влечёт исключение местных путей, которые связывают эти пункты с магистральными линиями);

3) между элементами данной карты и других родственных карт (например, между рельефом, почвами и растительностью, изображёнными на разных картах).

С географических позиций генерализация рассматривается как процесс выделения на картах геосистем всё более крупного ранга, их главных компонентов и взаимосвязей. Среди многообразия условий генерализации наиболее существенны следующие:

- научно-обоснованное обобщение легенды;

- отображение генетических и морфологических особенностей объектов и явле­ний;

- учёт внутренних и внешних взаимосвязей изображаемых объектов, их иерархи­ческой соподчинённости;

- оптимальный подбор знаков и изобразительных средств.

При генерализации обязательно следует учитывать следующие виды связей:

- между однородными объектами (например, необходим согласованный отбор рек и озёр, входящих в единую водную систему);

- между объектами разной природы или разными картографическими слоями (рельефом и гидрографией, дорожной сетью и населёнными пунктами и т.п.);

- между разными картами (следует, например, стремиться к единому уровню ге­нерализации карт четвертичных отложений, почвенного покрова, растительности и ланд­шафтов одной территории).