2.3: Абстракція карти

Цілі навчання

• Метою цього розділу є висвітлення процесу прийняття рішень за картами та підкреслити необхідність бути чітким та послідовним при картографуванні та використанні геоінформаційних систем (ГІС).

Як обговорювалося раніше, карти є зображенням землі. Центральним у цьому поданні є зменшення землі та її особливостей до керованого розміру (тобто масштабу карти) і перетворення її в корисну двовимірну форму (тобто картографічну проекцію). Вибір як масштабу карти, так і, меншою мірою, проекції карти буде впливати на зміст і форму карти.

На додаток до здавалося б об'єктивних рішень, прийнятих за вибором масштабу карти та проекції карти, є ті, що включати, а що опустити з карти. Мета карти, безумовно, визначатиме деякі з цих рішень, але інші варіанти можуть базуватися на таких факторах, як обмеження простору, складність карти та бажана точність. Крім того, рішення про те, як класифікувати, спростити або перебільшувати особливості та як символізувати об'єкти інтересу одночасно підпадають під сфери мистецтва та науки (Slocum et al. 2004) .Slocum, T., R.McMaster, F.Kessler та High. 2008. Тематична картографія та геовізуалізація. Верхня річка Сідло, Нью-Джерсі: Прентіс Холл.

Процес переходу від «реального світу» до світу карт називають картографічною абстракцією. Цей процес передбачає не тільки прийняття рішень щодо того, як представляти особливості, але й, що більш важливо щодо геоінформаційних систем (ГІС), вимагає від нас бути чіткими, послідовними та точними з точки зору визначення та опису географічних особливостей, що представляють інтерес. Нездатність бути явним, послідовним і точним поверне невірні; непослідовні; і схильні до помилок карти, аналізи та рішення, засновані на таких картах і ГІС. У цьому заключному розділі розглядається абстракція карти з точки зору географічних особливостей та їх відповідного графічного зображення.

Що таке ліс?

Однією з найбільш актуальних екологічних проблем, що стоять перед світом, є вирубка лісів. Як правило, вирубка лісів відноситься до скорочення площі лісів. Це важливе питання, оскільки воно має можливі наслідки для зміни клімату, глобального потепління, біорізноманіття та водного балансу землі, серед іншого. У минулому столітті вирубка лісів зросла з тривожними темпами і здебільшого пояснюється людською діяльністю. Регулярне відображення лісів за допомогою ГІС є логічним способом моніторингу вирубки лісів і має потенціал для інформування політики щодо зусиль щодо збереження лісів. Досить просто, так що давайте приступимо.

Так що ж таке ліс? Як ми знаємо, де починається ліс і де він закінчується? Як можна диференціювати природні лісові пожежі від тих, що розпочаті людьми? Чи може ліс існувати на болоті або водно-болотних угіддях? З цього приводу, в чому різниця між болотом і водно-болотним угіддям? Такі питання не є тривіальними в контексті картографування та ГІС. Насправді послідовні та точні визначення таких ознак, як ліси чи болота, підвищують надійність та ефективність карт, картографування та аналізу за допомогою ГІС.

Малюнок 2.12 Вирубка лісів в Амазонії: 2001

Малюнок 2.13 Вирубка лісів в Амазонії: 2009

У сфері карт, картографії та ГІС світ складається з різних функцій чи сутностей. Такі утворення включають, але не обмежуються пожежними гідрантами, печерами, дорогами, річками, озерами, пагорбами, долинами, океанами та випадковими сараями. Причому такі риси мають форму, а точніше, геометричну форму. Наприклад, пожежні гідранти та гейзери вважаються точковими ознаками; річки та потоки - лінійні риси; а озера, країни та ліси - це ареальні особливості.

Функції також можуть бути класифіковані як дискретні або безперервні. Дискретні особливості чітко визначені і їх легко знайти, виміряти та підрахувати, а їх краю або межі легко визначені. Приклади дискретних ознак у місті включають будівлі, дороги, світлофори та парки. Безперервні функції, з іншого боку, менш чітко визначені і існують у просторі. Найбільш часто наводяться приклади безперервних ознак - температура і висота. Зміни як температури, так і висоти, як правило, є поступовими на відносно великих площах.

Географічні особливості також мають кілька характеристик, рис або ознак, які можуть представляти або не представляти інтерес. Наприклад, для продовження прикладу вирубки лісів, визначення того, чи є ліс тропічним лісом, чи ліс знаходиться в охоронюваному парку, може бути важливим. Більш загальні атрибути можуть включати вимірювання, такі як щільність дерев на акр, середня висота навісу в метрах або пропорції, такі як відсоток пальм або інвазивних видів на гектар в лісі.

Незважаючи на мету мапи або проекту ГІС, критично важливо, щоб визначення ознак були чіткими та залишалися послідовними. Аналогічно, важливо, щоб атрибути функцій також послідовно визначені, вимірюються та повідомляються, щоб ефективно генерувати точні та ефективні карти. Визначення ознак та атрибутів, що цікавлять, часто є ітераційним процесом проб і помилок. Можливість пов'язувати об'єкт з певною геометричною формою та визначити тип об'єкта є центральним для абстракції карти, полегшення відображення та застосування ГІС.

Вміст карти та узагальнення

Форма та зміст карт залежать від мети, потреб та ресурсів, серед інших факторів. Що є загальним для більшості карт, і, зокрема, для тих, що знаходяться в ГІС, полягає в тому, що вони є графічними зображеннями реальності. Іншим чином, різні графічні символи використовуються для представлення географічних особливостей або сутностей. Анотація або текст також зазвичай використовуються на картах і полегшує інтерпретацію карти. Вивчення вмісту карти та узагальнення карт є важливим, оскільки вони служать складовими для просторових даних, які використовуються в ГІС.

Спираючись на попередню дискусію про геометричну форму географічних об'єктів, карти зазвичай спираються на три геометричні об'єкти: точку, лінію та багатокутник або область. Точка визначається координатами x і y, лінія визначається двома точками, а багатокутник визначається мінімум трьома точками. Важливо відзначити, що визначення точки є аналогічним розташуванню, яке визначається довготою та широтою. Крім того, оскільки лінії та багатокутники складаються з точок, інформація про місцезнаходження (тобто x та y, або координати довготи та широти) є невід'ємною для точок, ліній та багатокутників.

Рисунок 2.14 Географічні об'єкти як точки, лінії та багатокутники

Як прості, так і складні карти можуть бути зроблені за допомогою цих трьох відносно простих геометричних об'єктів. Крім того, змінюючи графічні характеристики кожного об'єкта, з'являється нескінченна кількість можливостей відображення. Такі зміни можуть бути внесені до відповідних розмірів, форми, кольору та візерунків точок, ліній та багатокутників. Наприклад, точки різного розміру можуть бути використані для відображення варіацій у розмірі населення, кольорі лінії або розміру лінії (тобто товщини) можуть використовуватися для позначення обсягу або кількості взаємодії між місцезнаходженнями, а різні кольори та форми можуть використовуватися для відображення різних значень, що цікавлять.

Рисунок 2.15 Варіації графічних параметрів точок, ліній та багатокутників

Малюнок 2.16

Доповнює описані раніше графічні елементи анотація або текст. Анотація використовується для визначення певних географічних ознак, таких як міста, штати, водойми або інші цікаві місця. Як і графічні елементи, текст може бути змінений відповідно до розміру, орієнтації або кольору. Є також численні текстові шрифти і стилі, які включені в карти. Наприклад, водойми часто позначаються курсивом.

Ще одним елементом карти, який заслуговує на згадку і який поєднує як графіку, так і текст, є легенда карти або ключ карти. Легенда карти надає користувачам інформацію про те, як географічна інформація представлена графічно. Легенди зазвичай складаються з назви, яка описує карту, а також різних символів, кольорів та візерунків, які використовуються на карті. Така інформація часто є життєво важливою для правильної інтерпретації карти.

Оскільки на заданій карті розміщено більше функцій і графічних елементів, виникає необхідність узагальнення таких ознак. Узагальнення карти відноситься до процесу вирішення конфліктів, пов'язаних із занадто великою кількістю деталей, занадто великою кількістю функцій або занадто великою кількістю інформації для карти. Зокрема, узагальнення може приймати кілька форм (Баттенфілд і Макмастер 1991) :Баттенфілд, Б., і Р.Макмастер. 1991. Узагальнення карти. Харлоу, Англія: Лонгман.

• Спрощення або символізація ознак для акценту
• Маскування або зміщення деталей для підвищення чіткості або розбірливості
• Вибір деталізації для включення або пропуску з карти
• Перебільшення особливостей для акцентів

Визначення того, які аспекти узагальнення використовувати, значною мірою залежить від особистих переваг, досвіду, мети карти, а також проб і помилок. Хоча існують загальні рекомендації щодо узагальнення карт, універсальних стандартів або вимог щодо узагальнення карт і картографування немає. Саме в цей момент з'являються картографічна та художня ліцензія, забобони та упередження, а також креативність та дизайнерський сенс - або їх відсутність - формують карту.

Складання карти та, загалом, процес картографування передбачає цілий ряд рішень та варіантів вибору. Від вибору відповідного масштабу карти та проекції карти до вирішення, які об'єкти відображати та опустити, картографування є складною сумішшю мистецтва та науки. Насправді багато історичних карт дійсно розглядаються як твори мистецтва, і це справедливо. Дізнатися про масштаб, форму та вміст карт служить для покращення нашого розуміння карт, а також поглиблення нашої оцінки карт та створення карт. Зрештою, це підвищення географічної обізнаності та оцінки карт сприяє надійному та ефективному використанню та застосуванню ГІС.

Ключові виноси

• Абстракція карти відноситься до процесу явного визначення та представлення реальних об'єктів на карті.
• Три основні геометричні форми географічних ознак - це точка, лінія та багатокутник (або область).
• Узагальнення карти відноситься до вирішення конфліктів, які виникають на карті через обмежений простір, занадто багато деталей або занадто багато інформації.

Вправи

1. Вивчіть онлайн-карту того, де ви живете. Які форми узагальнення карт були використані для створення карти? Які три елементи узагальнення ви б змінили? Які три елементи є найбільш ефективними?
2. Якби ви почали проект ГІС з вирубки лісів, які терміни повинні бути чітко визначені, і як би ви їх визначили?

Waypoint: Більше, ніж просто хмари та погода

Карти зображень, здебільшого отримані від супутників, є повсюдними. Такі карти можна знайти і в новині, в інтернеті, і в своєму автомобілі, і на мобільному телефоні. Більше того, такі зображення мають живий колір і дуже високу роздільну здатність. Не так давно такі карти зображень із супутників були єдиною сферою діяльності метеорологів, місцевих синоптиків, різних державних установ. Публічний доступ до таких зображень був значною мірою обмежений вечірніми новинами.

Технологічний прогрес у технології візуалізації у поєднанні з комерціалізацією космічного польоту відкрив двері для таких компаній, як GeoEye (www.geoeye.com) та DigitalGlobe (http://www.digitalglobe.com) для надання супутникових знімків та карт масам на рубежі двадцять першого століття. Завдяки онлайн-картографічним сервісам, таким як Google Планета Земля, що надають безкоштовний та зручний доступ до таких зображень, народилася революція в картах та картографуванні.

Карти зображень тепер забезпечують географічний контекст для нічних новин по всьому світу, служать фоном для місцевих пошуків нерухомості та напрямків руху, а також використовуються для дослідницьких цілей. Популярність і широке використання таких зображень говорить не тільки про останні технологічні досягнення і інновації, але і, можливо, важливіше, географа в усіх нас.

Малюнок 2.17 Інавгурація Барака Обами з космосу

ГеоОко 2008.