1.3: Географічні концепції

Цілі навчання

• Мета цього розділу полягає в тому, щоб представити та пояснити, наскільки ключові поняття розташування, напрямок, відстань, простір та навігація мають відношення до географії та геоінформаційних систем (ГІС).

Перш ніж ми зможемо навчитися «як зробити» геоінформаційну систему (ГІС), спочатку необхідно переглянути та переглянути кілька ключових географічних понять, які часто сприймаються як належне. Наприклад, що таке місце розташування і як його можна визначити? На якій відстані локація стає «поблизу»? Або що ми маємо на увазі, коли говоримо, що хтось має «гарне почуття напряму»? Відповідаючи на ці та пов'язані з ними питання, ми створюємо основу, яка допоможе нам навчитися та застосовувати ГІС. Ця структура також дозволить нам обмінюватися та передавати географічну інформацію з іншими, що може полегшити співпрацю, вирішення проблем та прийняття рішень.

Розташування

Єдина концепція, яка відрізняє географію від інших галузей, - це місцезнаходження, яке є центральним для ГІС. Розташування - це просто положення на поверхні землі. Більше того, майже всьому можна призначити географічне положення. Як тільки ми дізнаємося місце розташування чогось, ми можемо поставити його на карту, наприклад, за допомогою ГІС.

Як правило, ми схильні визначати та описувати місця в номінальному або абсолютному вираженні. У випадку з першим місця просто визначаються і описуються за назвою. Наприклад, назви міст, такі як Нью-Йорк, Токіо або Лондон, відносяться до номінальних місць розташування. Топонімія, або вивчення топонімів та їх відповідної історії та значень, стосується таких номінальних місць (Monmonier 1996, 2006) .Monmonier, M. 1996. Як лежати з картами. Чикаго: Університет Чикаго Преса. ^, ———. 2006. Від Squaw Tit до Whorehouse Луг: як карти ім'я, претензії та запалення. Чикаго: Університет Чикаго Преса. Хоча ми схильні пов'язувати поняття розташування з певними точками на поверхні землі, місця також можуть посилатися на географічні особливості (наприклад, Скелясті гори) або великі території (наприклад, Сибір). Рада США з географічних назв (geonames.usgs.gov) підтримує стандарти географічних назв і відстежує такі назви через інформаційні системи географічних назв (GNIS; http://geonames.usgs.gov/pls/gnispublic). База даних GNIS також надає інформацію про те, в якому штаті та окрузі знаходиться ця функція, а також його географічні координати.

Контрастні номінальні місця - це абсолютні місця, які використовують певний тип системи відліку для визначення положень на земній поверхні. Наприклад, визначення місця розташування на поверхні землі за допомогою широти та довготи є прикладом абсолютного розташування. Поштові індекси та вуличні адреси - це інші приклади абсолютного розташування, які зазвичай відповідають певній формі локальної логіки. Незважаючи на те, що не існує глобального стандарту, коли мова йде про вуличні адреси, ми можемо визначити географічні координати (тобто широту та довготу) конкретних вуличних адрес, поштових індексів, топонімів та інших географічних даних за допомогою процесу, який називається геокодуванням. Існує кілька безкоштовних онлайн-геокодерів (наприклад, worldkit.org/geocoder), які повертають широту та довготу для різних місць та адрес по всьому світу.

З появою глобальної системи позиціонування (GPS) (див. Також рисунок 1.4 «Сузір'я супутників глобальної системи позиціонування (GPS)»). Для визначення положення наземні GPS-пристрої (наприклад, портативні пристрої, автомобільні навігаційні системи, мобільні телефони) приймають сигнали щонайменше від трьох із цих супутників і використовують цю інформацію для тріангуляції місця розташування. Усі GPS-пристрої використовують географічну систему координат (GCS) для звітування про місцезнаходження. Спочатку розроблений Міністерством оборони США для військових цілей, зараз існує широкий спектр комерційних та наукових застосувань GPS.

Рисунок 1.4 Сузір'я супутників глобальної системи позиціонування (GPS)

Місцезнаходження також можна визначити у відносному вираженні. Відносне розташування відноситься до визначення та опису місць стосовно інших відомих місць. Наприклад, Каїр, Єгипет, знаходиться на північ від Йоганнесбурга, Південна Африка; Нова Зеландія знаходиться на південний схід від Австралії; а Кабул, Афганістан, на північний захід від Лахора, Пакистан. На відміну від номінальних або абсолютних місць, які визначають окремі точки, відносні місця надають трохи більше інформації та розташовують одне місце по відношенню до іншого.

Напрямок

Як і місце розташування, концепція напрямку займає центральне місце в географії та ГІС. Напрямок відноситься до положення чогось відносно чогось іншого, як правило, уздовж лінії. Для того щоб визначити напрямок, необхідно встановити орієнтир або орієнтир, з якого напрямку буде вимірюватися. Одним з найпоширеніших орієнтирів, використовуваних для визначення напрямку, є ми самі. Егоцентричний напрямок відноситься до того, коли ми використовуємо себе як орієнтир спрямованості. Описати щось як «зліва від мене», «позаду мене» або «поруч зі мною» - приклади егоцентричного напрямку.

Як випливає з назви, орієнтирний напрямок використовує відомий орієнтир або географічну особливість як орієнтир для визначення напрямку. Такі визначні пам'ятки можуть бути жвавим перехрестям міста, визначною пам'яткою, як Колізей у Римі, або якоюсь іншою особливістю, як гірський хребет або річка. Важливо пам'ятати про орієнтирному напрямку, особливо при наданні напрямків, полягає в тому, що орієнтир повинен бути відносно відомим.

У географії та ГІС існують ще три стандартні орієнтири, які використовуються для визначення напрямків істинної півночі, магнітної півночі та сітки на північ. Істинний північ заснований на точці, в якій вісь обертання землі перетинає земну поверхню. У цьому відношенні Північний і Південний полюси служать географічними орієнтирами для визначення напрямку. Магнітна північ (і південь) відноситься до точки на поверхні землі, де сходяться магнітні поля землі. Це також точка, на яку вказують магнітні компаси. Зверніть увагу, що магнітний північ падає десь на півночі Канади і географічно не збігається з істинним північним або Північним полюсом. Сітка на північ просто відноситься до напрямку на північ, на який вказують лінії сітки широти та довготи на карті, яка називається гратикулою.

Рисунок 1.5 Три Півночі: Справжня, Магнітна та Сітка

Джерело: https://www.fws.gov/uploadedFiles/Region_7/NWRS/Zone_2/Kenai/Sections/What_We_Do/In_The_Community/Refuge_Notebooks/2004_Articles/Refuge_Notebook_v6_n35.pdf

Відстань

Доповнює поняття розташування і напрямки відстань. Відстань відноситься до ступеня або величини поділу між місцями і може бути виміряна в номінальному або абсолютному вираженні з різними одиницями. Ми можемо описати відстані між місцями номінально як «великі» або «малі», або ми можемо описати два або більше місць як «поблизу» або «далеко один від одного». Абсолютна відстань вимірюється або обчислюється за допомогою стандартної метрики. Формула відстані між двома точками на плоскій (тобто плоскій) поверхні наступна:

Обчислення відстані між двома місцями на поверхні землі, однак, трохи більше займається, оскільки ми маємо справу з тривимірним об'єктом. Перехід від тривимірної землі до двовимірних карт на папері, екранах комп'ютерів і мобільних пристроїв не є тривіальним питанням і більш детально розглядається в розділі 2 «Анатомія карти».

Ми також використовуємо різні одиниці виміру відстані. Наприклад, відстань між Лондоном і Сінгапуром може бути виміряна в милі, кілометрах, час польоту на джамбо-реактивному літаку або дні на вантажному судні. Незалежно від того, роблять такі відстані Лондон і Сінгапур «поруч» або «далеко» один від одного - питання думки, досвіду та терпіння. Отже, використання абсолютних показників відстані, таких як, що походить від формули відстані, забезпечує стандартизований метод вимірювання того, наскільки далеко або наскільки близькі місця знаходяться один від одного.

Космос

Там, де відстань передбачає вимірну величину з точки зору того, наскільки далеко розташовані один від одного місця, простір є більш абстрактним поняттям, яке частіше описується, а не вимірюється. Наприклад, простір можна охарактеризувати як «порожній», «публічний» або «приватний».

В рамках ГІС ми зацікавлені в просторі, і, зокрема, нас цікавить, що заповнює конкретні простори і як і чому речі розподіляються в просторі. У цьому сенсі простір є дещо неоднозначним і загальним терміном, який використовується для позначення загальної географічної зони, що цікавить.

Одним з видів простору, який має особливе значення для ГІС, є топологічний простір. Простіше кажучи, топологічний простір пов'язаний з характером взаємозв'язків і зв'язністю локацій в межах заданого простору. Важливим в топологічному просторі є (1) те, як місця (або не пов'язані) або пов'язані між собою, і (2) правила, що регулюють такі географічні відносини.

Транспортні карти, такі як для метрополітенів, дають одні з найкращих ілюстрацій топологічних просторів (див. Рис. 1.6 «Карта метро з Лондона» та рисунок 1.7 «Карта метро з Москви»). При використанні таких карт нас в першу чергу хвилює питання про те, як дістатися з однієї зупинки на іншу по транспортній мережі. Деякі правила також регулюють, як ми можемо подорожувати по мережі (наприклад, передача ліній можлива лише на декількох ключових зупинках; ми можемо рухатися лише в одному напрямку на певній лінії). Такі карти можуть бути малокорисними під час подорожі містом на машині або пішки, але вони показують місцеву транспортну мережу та те, як місця пов'язані між собою ефективним та ефективним способом.

Малюнок 1.6 Карта метро з Лондона

Малюнок 1.7 Карта метро від Москви

Навігація

Транспортні карти, подібні до тих, що обговорювалися раніше, ілюструють, як ми рухаємось через середовище, де ми живемо, працюємо та граємо. Цей рух і, зокрема, орієнтовані на призначення подорожі, як правило, називають навігацією. Як ми орієнтуємось у просторі - це складний процес, який поєднує наші різні рухові навички; технології; ментальні карти; та усвідомлення місць, відстаней, напрямків та простору, де ми живемо (Golledge and Stimson 1997) .Golledge, R., and R.Stimson. 1997. Просторова поведінка: географічна перспектива. Нью-Йорк: Гілфорд. Більше того, наші географічні знання та просторова обізнаність постійно оновлюються та змінюються, коли ми переходимо з одного місця на інше.

Придбання географічних знань - це все життя. Хоча на природу таких знань впливають кілька факторів, ми схильні покладатися на три наступні типи географічних знань при навігації в просторі:

1. Знання орієнтирів стосується нашої здатності знаходити та ідентифікувати унікальні точки, візерунки або особливості (наприклад, орієнтири) у просторі.
2. Знання маршруту дозволяє нам з'єднуватися та подорожувати між орієнтирами, рухаючись через простір.
3. Знання опитування дозволяють нам зрозуміти, де орієнтири знаходяться по відношенню один до одного, і зробити ярлики.

Кожен вид географічних знань набувається поетапно, один за одним. Наприклад, коли ми опиняємося в новому або незнайомому місці, ми зазвичай визначаємо кілька унікальних пам'яток (наприклад, готель, будівля, фонтан), щоб зорієнтуватися. Ми по суті нарощуємо наші знакові знання. Використання та подорож між цими орієнтирами розвиває наші знання про маршрути та зміцнює наші знакові знання та загальну географічну обізнаність. Знання опитування розвиваються, коли ми починаємо розуміти, як маршрути з'єднують орієнтири разом і як різні локації розташовані в космосі. Саме в цей момент, коли нам дещо комфортно з нашими знаннями опитування, ми можемо переносити ярлики з одного місця в інше. Хоча немає ніякої гарантії, що ярлик буде успішним, якщо ми заблукаємо, ми принаймні розширюємо наші місцеві географічні знання.

Орієнтир, маршрут та знання обстеження є наріжними каменями відчуття напрямку та формування нашого географічного навчання та обізнаності. Хоча деякі стверджують, що вони народжуються з хорошим почуттям напряму, інші визнають, що завжди губляться. Популярність персональних навігаційних пристроїв та онлайн-картографічних сервісів говорить про непереборне бажання знати та розміщувати там, де ми знаходимося у світі. Хоча розвиток і підтримка гострого почуття спрямованості імовірно має значення все менше і менше, оскільки такі пристрої та послуги продовжують розвиватися і поширюватися, також можна стверджувати, що чим більше ми знаємо про те, де ми знаходимося в світі, тим більше ми хочемо дізнатися про це.

Цей розділ охоплює поняття, необхідні для географії, ГІС та багатьох інших сфер інтересів. Розуміння того, як розташування, напрямок та відстань можуть бути визначені та описані, забезпечує важливу основу для успішного використання та впровадження ГІС. Мислення про простір та те, як ми орієнтуємося по ньому, також служить для вдосконалення та володіння географічними знаннями та просторовою обізнаністю.

Ключові виноси

• Місцезнаходження відноситься до положення об'єкта на поверхні землі і зазвичай виражається через широту і довготу.
• Напрямок завжди визначається щодо орієнтира.
• Відстань відноситься до поділу між локаціями.
• Навігація - це орієнтований на призначення рух через простір.

Вправи

1. Знайдіть своє рідне місто в GNIS і подивіться, які інші функції поділяють цю назву. Досліджуйте топоніміку вашого рідного міста в Інтернеті.
2. Як GPS та пов'язані з ними технології навігації впливають на те, як ми дізнаємося про наше місцеве середовище?
3. Чи покращують навігаційні технології чи перешкоджають нашому почуттю напрямку та вивченню того, де ми живемо?
4. Порівняйте та порівняйте напрямки руху між двома місцями, що надаються двома різними онлайн-картографічними службами (наприклад, Google Maps проти Yahoo! Карти). Чи є розбіжність? Якщо так, то які пояснення ви можете придумати для цієї різниці? Це найкращий спосіб подорожувати між цими місцями?