Лекция "Основы картографии"
материал по географии на тему

 Добрый день уважаемые коллеги.

Я…

Тема нашей  лекции – Основы картографии. И сегодня очень кратко мы рассмотрим следующие вопросы

• история картографии
• разделы картографии
• связь картографии с другими науками
• географическая карта и другие географические произведения
• школьные географические произведения
• понятие о геоинформационных системах
• геоинформационное картографирование

Картография -наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества. В более широкой трактовке картография включает технологию и производственную деятельность.

История картографии

Картография появилась, вероятно, ещё до появления письменности в первобытном обществе. Об этом свидетельствует, например, то, что у народов, не имевших письменности в момент их открытия, имелись развитые картографические навыки. Путешественники, расспрашивавшие эскимосов северной Америки о расположении окрестных островов и берегов, получали от них сравнительно внятные описания, в виде карт, нарисованных на кусочках коры.

Древнегреческая эпоха

уже в IV веке до н. э. начало утверждаться учение о шарообразности Земли.  тогда появилось первые понятия о климатических зонах, а следовательно, и географической широте. Примерно в 250 году до н. э. Эратосфен определил с помощью геометрических построений радиус Земли с ошибкой не больше 15 %. Он же ввёл линии широты и долготы на картах.

Гиппарх развил учение о широте и долготе и разработал первые картографические проекции.

На основании сведений и методики Гиппарха, Клавдий Птолемей составил обширный справочник по координатам различных точек и учебник по составлению карт. Карты Птолемея до нас не дошли, однако их можно восстановить по данным его справочника.

Эпоха средневековья

В раннем Средневековье картография пришла в упадок. Вопрос о форме Земли перестал быть важным для философии того времени, многие снова начали считать Землю плоской. Получили распространение так называемые Т и О карты, на которых поверхность Земли изображалась состоящей из дискообразной суши, окружённой океаном (буква О). Суша изображалась разделённой на три части Европу, Азию и Африку. Европу от Африки отделяло Средиземное море (нижняя часть буквы Т), Африку от Азии река Нил (правая часть перекладины Т), а Европу от Азии река Дон (Tanais) (левая часть перекладины Т).

В то же время, традиции Птолемея во многом сохранялись арабскими учёными. Арабы усовершенствовали методы определения широты Птолемея, они научились использовать наблюдения не только за Солнце, но и за звездами, что повысило точность вычеслений. Весьма подробную карту тогдашнего мира составил в 1154 году арабский географ и путешественник Аль-Идриси. Интересная особенность карты Идриси, как, впрочем, и других карт, составленных арабами — юг изображался сверху карты.

Некоторую революцию в европейской   картографии устроило введение в пользование в конце XIII—начале XIV веков магнитного компаса. Появился новый тип карт — подробные компасные карты берегов портоланы (портуланы). Подробное изображение береговой линии на портоланах нередко совмещалось с простейшим делением на страны света Т и О карт. Первый дошедший до нас портолан датируется 1296 годом

В середине XIV века началась эпоха Великих географических открытий. Из-за этого обострился и интерес к картографии.

Важные достижения картографии доколумбовского периода — была  карта фра Мауро которая в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли

Появляется первый глобус составленный немецким географом Мартином Бехаймом  

После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии новые успехи — появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам.

Следующая революция в картографии — создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку: он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. Атлас Ортелиуса под названием  был напечатан в 1570 году, а атлас Меркатора был полностью напечатан только после его смерти.

Увеличению точности карт содействуют более точные способы определения широт и долгот, открытие Снеллиусом в 1615 году способа триангуляции (Геодезический метод нахождения опорных точек на земной поверхности, служащих для топографических съемок и различных геодезических измерений на местности) и усовершенствование — геодезических, астрономических и хронометрических инструментов.

Важным техническим достижение XVIII века — является разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах. Таким образом, появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции

Развитие картографии в конце XIX—начале XX веков

Точные инструментальные съёмки различных государств в крупных масштабах стали производиться лишь в конце XIX столетия . К началу XX столетия съёмка мелкомасштабных топографических карт большинства государств ещё не была закончена. Полностью задачу построения мелкомасштабной карты мира удалось решить только к середине XX века

История картографии в  России

 Если говорить о картографии России , то уже в допетровскую эпоху в было известно искусство составления географических чертежей, что доказывает «Большой Чертеж», начавший составляться ещё в XVI веке (по-видимому, по приказу Ивана Грозного) и значительно пополненный в XVII веке, но который, к сожалению, до нас не дошёл (он имелся лишь в одном экземпляре); сохранился лишь комментарий к нему, «Книга Большому Чертежу».

О старинных русских чертежах мы можем получить понятие из карты Сибири, составленной в 1667 г. по приказанию воеводы П. И. Годунова и копия с которой сохранилась в Стокгольмском государственном архиве

Со времён Петра I начинается и история правильной русской картографии. Пётр I, интересуясь географией, посылал для съёмок геодезистов и морских офицеров, выписал из-за границы для издания карт граверов Шхонебека и Пикара. Картографические материалы того времени собирались в Сенат, секретарь которого И. Кирилов был большой любитель географии; благодаря ему в1745г. был издан первый русский географический атлас из 19 карт.

Позже составление и издание карт перешло в Академию наук, которой при Екатерине II был издан более подробный атлас России. В эпоху Екатерины II начинается и  генеральное межевание территории.

При Павле I составление карт перешло в военное ведомство а при Александре I приурочено к Главному штабу, при котором в 1822 г. был учреждён корпус военных топографов. К эпохе Александра I относятся первые триангуляции в России, исполнявшиеся сперва под руководством генерала Теннера, затем генерала Шуберта.

После основания Пулковской обсерватории, при Николае I, геодезия и картография в России сделали значительные успехи и заявили себя такими крупными работами, как измерение под руководством Струве дуги меридиана от Лапландии до устьев Дуная и составление  3-хверстной топографической карты западных губерний

При Александре II листы этой карты стали поступать  в продажу, и в то же время была издана 10-верстная карта Европейской России, также ряд карт по Азиатской России, и  многие специальные карты ; с этого же времени возникла у нас и частная картографическая деятельность.

Современная картография

Современная  картографии – это  область технического дизайна, изучающая наиболее адекватные способы отображения картографической информации. И на смену простым картам приходит цифровая (компьютерная) картография, занимающаяся компьютерной обработкой картографических данных. Цифровая картография является не столько самостоятельным разделом картографии, сколько её инструментом, обусловленным современным уровнем развития технологии.

Так, если раньше авторский оригинал карты чертился тушью, то на начало 2009 г. он вычерчивается на экране монитора компьютера. Для этого используют Автоматизированные картографические системы (АКС), созданные на базе специального класса программного обеспечения (ПО). Например, GeoMedia, Intergraph,  Панорама и др.

Достижения современной картографии материализованы в географических картах, атласах, рельефных картах, глобусах и других картографических произведениях, составляющих продукцию картографической отрасли промышленности.

Существует несколько концепций, по-разному трактующих предмет и метод картографии.

• Познавательная концепция рассматривает картографию как науку о познании действительности посредством картографического моделирования, а саму карту – как модель действительности.
• Согласно коммуникативной концепции, картография считается наукой о передаче пространственной информации, а карта – каналом информации, средством коммуникации.
• Концепция картосемиотики (языковая) рассматривает картографию как науку о языке карты, а саму карту – как особый текст, составленный с помощью условных знаков (написанный на языке карты).

В 1980-х гг. стала формироваться интегральная геоинформационная концепция, согласно которой картографию рассматривают как науку об информационно-картографическом моделировании и познании геосистем, тесно связывая её с геоинформатикой, науками о Земле и обществе.

В развитии современной картографии видны две главные тенденции. С одной стороны, она совершенствуется как инженерно-техническая отрасль знаний, теснейшим образом связанная с техникой и автоматикой, а с другой – как наука познавательная, которая имеет самые близкие контакты с общей теорией познания, естественными и социально-экономическими науками.

Одно из наиболее перспективных, быстро прогрессирующих направлений развития современной картографии – географическая картография, основу которой составляет изучение с помощью карт географических систем: природных, экономических, социальных. К задачам географической картографии относится картографическое обеспечение охраны природы и рационального использования ресурсов, освоения новых земель и акваторий, промышленного и гражданского строительства, развития энергетики.

РАЗДЕЛЫ КАРТОГРАФИИ

Современная картография представляет собой разветвленную систему научных дисциплин и технических отраслей. Одни из них имеют многовековую историю, другие сформировались сравнительно недавно, третьи находятся в стадии становления. Все они тесно связаны между собой и со многими другими отраслями науки и техники, на стыках с которыми возникают новые научные направления. Основные картографические дисциплины, или разделы картографии, можно представить следующим образом.

• Общая теория картографии – изучает общие проблемы, предмет и метод картографии как науки, вопросы методологии создания и использования карт
• История картографии – изучает историю идей, представлений, методов картографии, развитие картографического производства, а также старые картографические произведения.
• Математическая картография – это дисциплина, изучающая математическую основу карт. В ней разрабатываются теория и методы создания картографических проекций, анализируются распределение искажений в них, построение картографических сеток с заданными условиями.
• Проектирование и составление карт – разрабатывает методы и технологии лабораторного (камерального) изготовления и редактирования карт. В свою очередь, подразделяется на несколько больших разделов, посвященных общим вопросам, проектированию и составлению карт общегеографических, природы, социально-экономических, экологических и т. д.
• Картографическая семиотика – разрабатывает язык карты, теорию и методы построения систем картографических знаков, правила их использования. В рамках картографической семиотики выделяют три раздела: картографическую синтактику, семантику и прагматику, которые изучают соотношения знаков между собой, их связь с отображаемыми объектами, особенности восприятия читателями, информационную ценность знаков и т. п.
• Оформление карт (картографический дизайн) – изучает теорию и методы художественного проектирования картографических произведений, их штрихового и красочного оформления, в том числе средствами компьютерной графики.
• Экономика и организация картографического производства – раздел на стыке картографии и экономики, в рамках которого изучаются проблемы оптимальной организации и планирования производства, использования картографического оборудования, материалов, трудовых ресурсов, повышения производительности труда и экономической эффективности.
• Издание карт – это техническая дисциплина, разрабатывающая технологию печатания карт, атласов и другой картографической продукции.
• Использование карт – разрабатывает теорию и методы применения картографических произведений  в различных сферах практической, научной, культурной, образовательной деятельности. Основу этой дисциплины составляет картографический метод исследования – метод использования карт для познания изображенных на них явлений.
• Картографическое источниковедение – изучает и разрабатывает методы оценки и систематизации картографических источников (карт, снимков, статистических данных и других документов),используемых для составления карт.
• Картографическая информатика – изучает и разрабатывает методы сбора, систематизации и предоставления потребителям информации о картографических произведениях и источниках.
• Картографическая топонимика – изучает географические названия, их смысловое значение с точки зрения правильной передачи на картах. В задачи этой дисциплины входит нормализация и стандартизация названий и терминов, наносимых на карты.

Система картографических дисциплин не является чем-то застывшим и неизменным, она развивается, как живой организм. Появляются новые отрасли картографии, одни разделы испытывают быстрый рост, развитие других несколько замедляется. Например, с внедрением электронно-вычислительной техники изыскание новых картографических проекций стало «делом техники» в лучшем смысле этих слов. В то же время появление глобальных позиционирующих систем ведет к формированию в математической картографии нового направления – спутникового позиционирования – в узле пересечения ее интересов со спутниковой геодезией и радиофизикой. Словом, картография развивается, как живое дерево, корни которого уходят далеко вглубь веков, а ветви тянутся к высоким технологиям будущего.

СВЯЗИ КАРТОГРАФИИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ

Картография тесно связана со многими философскими, социально-экономическими, естественными и техническими науками и научными дисциплинами. Практически она взаимодействует со всеми отраслями знаний. Трудно назвать какую-либо науку, которая не нуждалась бы в картографической форме выражения своих идей. С одной стороны, картография использует научные знания других наук для определения содержания всех карт, а с другой стороны – использование картографического метода исследования способствует дальнейшему развитию этих наук. Формирование многих отраслей науки произошло благодаря картографическому методу, например, медицинская география.

Наиболее тесно картография связана с науками о Земле и планетах – эти  науки вооружают картографа знаниями, необходимыми для понимания и правильного отражения на карте типичных черт и характерных особенностей явлений, входящих в содержание конкретных географических карт.

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ КАРТА И ДРУГИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ

ПОНЯТИЕ О ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ

В современной картографии картами называют уменьшенные, обобщенные условно-знаковые изображения Земли, других небесных тел или небесной сферы, построенные по математическому закону и показывающие размещение, свойства и связи различных природных и социально-экономических объектов и явлений. Такое определение несколько громоздко, но все же оно удобно, поскольку сочетает в себе указание на главнейшие свойства карты: проекцию, генерализацию, условные знаки. Это определение можно дополнить характеристикой основного назначения карт, указав, что они служат средством познания, практической деятельности и передачи информации.

В определении карты отмечены три основных ее свойства:

• математическая определенность,
• генерализованность
• знаковость.

Разберем эти свойства более подробно и постараемся показать, что нового вносят в них достижения современной картографии.

Математический закон построения – это способ перехода от реальной, сложной и геометрически неправильной физической поверхности земного шара к плоскости карты. Для этого вначале переходят к правильной математической фигуре эллипсоида или шара, а затем разворачивают изображение в плоскость опять-таки с помощью строгих математических зависимостей.

Избежать искажений невозможно, но следует стремиться к тому, чтобы они были распределены на карте наиболее выгодным образом.

Издавна при разработке картографических проекций пользовались вспомогательными поверхностями, как бы проектируя изображение с шара на цилиндр, на конус, на множество конусов, на плоскость и т. п. Отсюда пошли и названия проекций: цилиндрическая, коническая, поликоническая, азимутальная. Но дело этим не исчерпывается. Созданы десятки произвольных проекций, для которых не существует столь очевидного геометрического аналога, но они необходимы, чтобы удовлетворить разнообразные требования потребителей карт в отношении наглядности, проведения измерений, навигаций и т. п.

В современной картографии создан достаточно большой фонд проекций для карт любого территориального охвата, всевозможного назначения, разных масштабов. Составляя новую карту, картограф редко занимается теперь расчетом проекций. Ему достаточно обратиться к специальным атласам, где представлены картографические сетки на любой выбор. И все же бывают случаи, когда нужны новые проекции. Например, в последние десятилетия, когда возрос интерес к изучению океанов, потребовались особые проекции, в которых акватории не искажаются совсем или искажаются в очень малой степени.

        Поиск новых проекций или модификация старых вариантов осуществляют аналитически с помощью ЭВТ. В настоящее время созданы специальные программы и алгоритмы, которые позволяют рассчитать любую картографическую сетку с заранее заданным видом меридианов и параллелей, с нужным распределением искажений. Для этого сперва вычерчивают приближенные эскизы, а затем отыскивают точные уравнения, описывающие именно заданную сетку. Отладив однажды алгоритм для какого-либо типа проекций, можно в дальнейшем строить любые их варианты.

О создании математической основы карты можно с полным основанием сказать, что теперь это «дело техники». Такое суждение тем более справедливо, что и вычерчивание картографической сетки выполняется автоматическими координатографами – чертежными устройствами с программным управлением.

Картографическая генерализация  – это отбор на карте главного, существенного и его целенаправленное обобщение в соответствии с масштабом и назначением карты. Генерализованность – важнейшее свойство карты. Им обладает всякая, даже самая крупномасштабная, карта, поскольку и в крупном масштабе нельзя (да и вряд ли необходимо) показывать объект со всеми подробностями и деталями. Приходится от некоторых из них освобождаться, проводить упрощения. Но генерализация не сводится только к упрощению, это еще и выделение главного. Именно поэтому карта отличается от многих других изображений местности, таких, как фотография, аэрофотоснимки, космические изображения.

Знаковость картографического изображения – это свойство, отличающее карту от многих других графических моделей. Знаки на карте – это зрительно воспринимаемые элементы изображения. Они условно представляют предметы, явления и процессы, показывают их местоположение, качественные и количественные характеристики. Совокупность знаков образует картографический образ, а множество образов составляет целостное картографическое изображение.

Роль знаков на карте определяется теми функциями, которые они выполняют. Прежде всего, с помощью знаков решается задача общения, передачи информации между различными группами людей. Картографические знаки позволяют обмениваться знаниями специалистам, работающим в разных отраслях наук о Земле и обществе, составителям и потребителям карт, принадлежащим к разным профессиональным группам. Картографические знаки интернациональны. Люди, говорящие на разных языках, понимают их без перевода.

Карта обладает и познавательными свойствами, важнейшие из которых:

-      наглядность - возможность быстрого обзора и восприятия наиболее важных элементов содержания карты. Ни один литературный или графический материал не может дать столько информации, сколько ее можно получить, изучая карту. Чтобы карта была наглядной, необходимо тщательное выполнение генерализации элементов содержания и правильный подбор условных обозначений и оформления карты;

-      измеримость - обеспечивает возможность использования карты для решения вопросов научного и производственного характера, производства расчетов и измерений;

-      информативность - способность хранить и передавать читателю разнообразные сведения об объектах и явлениях. На всех картах информация передается с помощью значков и их сочетаний. Информацию с карт мы считываем с помощью условных знаков. Но есть на карте и скрытая информация, которую можно извлечь, рассуждая логически. Например, мы можем определить по карте, что данный населенный пункт находится на правом берегу реки; хребет вытянут с севера на восток или дорога круто  спускается к реке и т. д;

-      читаемость – различимость деталей элементов картографического изображения;

-      достоверность –  правильность сведений, даваемых картой на определенную дату;

-      точность – степень соответствия местоположения точек на карте их местоположению в действительности.

ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

Элементами карты являются ее составные части, которые включают

• математическую основу,
• картографическое изображение,
•  вспомогательное оснащение и
• дополнительные данные

Математическая основа включает в себя картографическую проекцию и связанную с ней координатную сетку , масштаб и геодезическую основу.

Картографическое изображение  – главная часть любой географической карты. Состоит из отображения физико-географических (природных) и социально-экономических явлений. Так, к физико-географическим  элементам относят гидрографию, растительность и грунты, рельеф, а к социально-экономическим - населенные пункты, пути сообщения, границы. Все эти элементы имеются на общегеографических картах и тесно между собой связаны.

На тематических картах эти элементы составляют географическую основу, которая служит для нанесения и привязки элементов тематического содержания, и само тематическое содержание

Вспомогательное оснащение карты необходимо для удобного пользования картой и включает в себя картометрические графики, используемые материалы, схемы изученности, различные справочные сведения. На любой карте имеется легенда условных знаков с необходимыми к ним пояснениями. Для топографических карт составлены специальные обязательные к применению таблицы условных знаков. На тематических картах легенду в основном печатают на самом листе карты. Она может быть оформлена в виде текста или в виде таблиц.

Дополнительные данные поясняют и дополняют содержание карты. К ним относятся карты-врезки, диаграммы, графики, профили, текстовые данные.

Вспомогательное оснащение и дополнительные данные необходимы в первую очередь пользователям карт, т. к. облегчают чтение и их применение.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

В настоящее время имеется огромное количество разнообразных карт, число которых постоянно растет.  Увеличение количества карт происходит в связи с внедрением новых технологий и компьютерной техники. Классификация карт имеет большое значение при проведении картографических работ, а также при пользовании картами. Классификация карт и атласов по различным признакам необходима для их учета, хранения, поиска информации.

Карты можно подразделить по нескольким признакам: масштабам, содержанию, назначению, охвату территории, числу красок и листов, по характеру использования и т.д.

 Классификация карт по масштабу

Деление карт по масштабу зависит, в первую очередь, от размеров картографируемой территории. А масштаб, в свою очередь, влияет на содержание карты и подробность изображения. Различают четыре основные группы:

1) планы – 1:5000, 1:2 000, 1:1 000 1:500;

2) крупномасштабные – 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000 (топографические карты);

3) среднемасштабные – 1:200 000, 1:500 000 и 1:1 000 000 (обзорно-топографические карты);

4) мелкомасштабные – мельче 1:1 000 000 (обзорные).

В разных странах существуют другие деления, это в первую очередь связано с размерами самой страны.

 Классификация карт по территориальному охвату

По охвату территории, предложенному А.М. Берлянтом, карты можно разделить:

Солнечной системы;

планеты (Земля);

полушарий;

материков и океанов;

стран;

республик, областей и других административных единиц;

промышленных, сельскохозяйственных районов;

отдельных  территорий (заповедников, курортных районов и т. д.);

населенных пунктов (городов, поселков);

городских районов и т. д.

Карты океанов подразделяют далее на карты морей, заливов, проливов, гаваней. Чем больше по площади территория, изображаемая на карте, тем мельче масштаб карты.

 Классификация карт по содержанию

По содержанию карты различают общегеографические, тематические

Общегеографические карты – подробные карты местности, на которых показываются основные элементы местности. К основным элементам местности относятся физико-географические (гидрография, растительный покров и грунты, рельеф) и социально-экономические (населенные пункты, дороги и границы).

Особенности содержания общегеографических карт в основном зависят от масштаба карты. Среди них выделяют топографические карты – подробные карты местности, позволяющие определять плановое и высотное положение точек. Они издаются в масштабах от 1:10 000 до 1:1 000 000 включительно. Карты крупнее 1:5 000 называются топографическими планами.

Тематические карты, основное содержание которых определяется отображаемой конкретной темой.

Классификация карт по назначению очень разнообразна и все сферы их применения перечислить невозможно. Назовем лишь основные виды карт по назначению:

Научно-справочные карты предназначены для справочных целей, а также для глубокого и полного изучения особенностей изображаемой территории. На этих картах отображаются взаимосвязи между объектами и явлениями, особенности их размещения. Основное назначение этих карт – проведение научных исследований и решение по ним различных практических вопросов.  

Учебные карты предназначены для учебных целей. Их содержание обязательно согласуется с соответствующими программами и учебниками. Карты для начальной школы имеют наиболее простое содержание, яркое, красочное и наглядное оформление. Карты для вузов по содержанию  приближены к научно-справочным, как правило, имеют строгое и лаконичное оформление.

Пропагандистские карты предназначены для иллюстрации политических, научных, экономических и других знаний и подъема общей культуры людей. Чаще всего их изготавливают в виде плакатов или схем.

Туристские карты предназначены для туристов и отвечают запросам туризма. На них показаны различные интересующие туристов объекты – турбазы, кемпинги, исторические памятники, места общепита и т. п. Различают обзорные, автомобильные карты, карты водного туризма и др.

Спортивные карты предназначены для спортсменов и отвечают их запросам. Спортсмен, занимающийся спортивным ориентированием, точно знает, в какую точку местности ему необходимо бежать, так как работает с подробной картой местности.

Комплексные карты

Комплексные карты совмещают изображение нескольких элементов близкой тематики, набор характеристик (показателей) одного явления.

Хорошо известными примерами комплексных карт могут служить топографические карты, на которых совместно представлены рельеф, гидрография, растительность, почвы и грунты, населенные пункты, социально-экономические объекты, дорожная сеть, линии связи, административные границы – т.е. весь комплекс объектов, характеризующих местность.

Другой, не менее яркий пример – метеорологические карты, где на фоне изобар и линий атмосферных фронтов показаны метеоэлементы: температуры воздуха и почвы, влажность воздуха, направление и скорость ветра, количество и вид осадков, облачность и др. – в совокупности они отражают погодные условия.

Тематические карты, отображающие несколько природных или социально-экономических элементов, относятся к типу комплексных карт. Например, синоптические карты, характеризующие в данное время погоду на определенной территории

По второстепенным признакам карты подразделяются: по числу красок – на многокрасочные  и однокрасочные, по числу листов – на многолистные (указывается число листов) и однолистные, по характеру пользования – настенные и настольные и т. д.

ДРУГИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ

К картографическим изображениям Земли относят также топографические планы, рельефные карты, блок-диаграммы, глобусы. Они отличаются от географических карт тем, что на них вместо картографических проекций применяют другие способы математического  построения.

Топографические планы – картографическое изображение на плоскости в ортогональной проекции в крупном масштабе ограниченного участка местности, в пределах которого кривизна уровенной поверхности не учитывается.

При изображении на плоскости небольшого участка земной поверхности кривизной этой поверхности можно пренебречь. В этом случае все линии участка измеряются на местности, уменьшаются до принятого масштаба и наносятся на бумагу без введения поправок за кривизну Земли – такой чертеж называется планом.

Атласы – систематические собрания карт, выполненные по общей программе как целостные произведения. В атласе все карты тематически связаны между собой и друг друга дополняют. Это не просто набор карт под общим переплетом, а система взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга карт. Кроме карт атласы содержат пояснительные тексты, графики, фотографии, справочные данные

Глобусы – вращающиеся шарообразные модели Земли, планет или небесной сферы с нанесенным на них картографическим изображением. По сравнению с географической картой глобус имеет ряд достоинств: на глобусе правильно переданы размеры, очертания, взаимное  расположение контуров. Глобус сохраняет правильное соотношение площадей объектов. Глобусы подразделяются по масштабу, тематике (геологические, исторические, политические), назначению (учебные, справочные, навигационные), по размерам (большие кабинетные, настольные, малые и миниатюрные). Современные глобусы изготавливают из пластика с внутренней подсветкой, они могут быть разъемными для демонстрации внутреннего строения земной коры, а также рельефными. Чаще всего глобусы изготавливают в масштабах 1:30 000 000 – 1:80 000 000. Используются как незаменимые наглядные пособия в учебных целях.

Рельефные карты дают объемное трехмерное изображение местности. Вертикальный масштаб таких карт для наглядности всегда в несколько раз преувеличен по сравнению с горизонтальным. Все остальное содержание на рельефных картах показывают обычными условными знаками. Применяют как учебное пособие для  решения различных практических задач.

Блок-диаграммы – трехмерные плоские картографические рисунки, совмещающие изображение какой-либо поверхности с продольными и поперечными вертикальными разрезами. Блок-диаграммы могут быть: геологические, геоморфологические, почвенные и т. д. Электронные блок-диаграммы можно поворачивать и вращать на экранах дисплеев для наилучшего обзора с разных сторон

  КАРТЫ РАЗНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Назначение карт так же разнообразно, как разнообразны сферы человеческой деятельности, поэтому затруднительно указать все типы карт, различающиеся по этому признаку. Дело осложняется еще и тем, что ряд карт ориентирован на многоцелевое назначение – они одновременно служат для планирования, научных изысканий, учебных и культурно-просветительных целей, получения справочных сведений и много другого. И все же можно указать несколько типов карт, в которых особенно четко проявлены особенности их назначения.

Научно-справочные карты предназначены для выполнения по ним научных исследований и получения максимально подробной, достоверной и научно обработанной информации. Это карты для специалистов, работающих в сфере наук о Земле и социально-экономических наук.

Культурно-просветительские карты ориентированы на широкие читательские круги, они дают упрощенную, если можно так сказать, «облегченную» картографическую трактовку для лиц, не имеющих специальной географо-картографической подготовки. Назначение этих карт – распространение знаний, пропаганда идей (например, бережного отношения к природно-историческим памятникам), разъяснение планов экономического развития и освоения территорий и т.п. Такие карты обычно имеют яркое, простое, доходчивое оформление, дополняются диаграммами, рисунками, элементами плаката. К этому типу близки карты туристские и туристско-краеведческие, предназначенные для туристов, путешественников по родному краю и просто для отдыхающих. В их содержании основное внимание уделено местам, представляющим интерес для туристов (архитектурные и исторические памятники, заповедники, парки, музеи и др.). Карты отличаются красочным оформлением, сопровождаются подробными указателями и справочными сведениями. Они могут изображать обширные курортные районы (например, Черноморское побережье), национальные парки, города, отдельные лыжные, пешеходные, водные маршруты и т.п. К этой же группе примыкают карты для спортивного ориентирования, специально приспособленные для проведения соревнований по этому виду спорта.

Учебные карты – четко выделяемый тип карт, используемых как наглядные пособия или материалы для самостоятельной работы в школах и вузах. На них применяют проекции, способы изображения, учитывающие степень подготовки учащихся и характер использования карт в учебном процессе. Соответственно создают карты для начальной, средней и высшей школы. Их нагрузка должна соответствовать объемам учебных программ того или иного образовательного уровня. Отметим, что карты для высшей школы, предназначенные для аудиторий, по содержанию и детальности приближаются к научно-справочным, не теряя при этом своих демонстрационных свойств.

 ШКОЛЬНЫЕ КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ

 Особенности школьных карт

Особое внимание следует уделить школьным картам. По сравнению с другими эти  карты имеют ряд особенностей:

•   согласованность их с соответствующей программой и учебниками, освобождение от излишних деталей. Чем младше учащиеся, тем меньше нагрузка карт для них. Чрезмерная детальность и нагрузка школьных карт может затруднить обозрение изучаемой территории, выявление нужных для изучения объектов. Это, однако, не означает, что на школьную карту наносится только то, что упоминается в учебнике. В этом случае карта не будет правдоподобно отражать действительность. Поэтому даже на картах для младших классов дается некоторая дополнительная нагрузка из объектов, не упоминающийся в учебнике

•   обзорность, обеспечивающаяся не только мелким масштабом, но и большой генерализацией, а также использованием особых графических приемов и, прежде всего, укрупнением условных знаков (особенно на стенных картах), созданием многопланового изображения, когда на первый план выдвигается то, что учащиеся должны знать в первую очередь;

•   повышенная наглядность, позволяющая учащимся легко ассоциировать данные на карте обозначения с соответствующими объектами в натуре. Наглядность на картах достигается разными приемами – применением фоновых и штриховых расцветок ассоциирующихся с природными (голубой фон озер, синие реки, зеленые леса и т. п.), размещением на полях карты художественных изображений объектов и местности в целом, изображенной на карте, применением многоплановости картографического изображения и др.;

•   применение довольно ограниченного числа картографических проекций;

•   масштаб на картах, предназначенных для изучения начального курса географии в младших классах обычно приводится именованный и линейный. Для старших классов на картах помещается и численный масштаб;

•        ориентировка рамок школьных карт относительно линий картографической сетки выбирается такой, при которой средний меридиан проходит посередине карты. При этом сохраняется направление север-юг в середине карты в привычном для учащихся положении (север – вверху, юг – внизу).

Помимо карт  в школе широко используются и другие географические произведения - например

Школьные географические атласы

Школьные географические атласы – которые являются главным пособием для всесторонней самостоятельной работы учащихся в классе и дома. Основная педагогическая цель в работе со школьными атласами - не передавать ученикам знания, а научить их самостоятельно добывать информацию. Как картографические произведения они обладают теми же свойствами, что и все атласы. Однако им присущи свойства, которые вытекают из специфики их назначения.

В настоящее время растет число школьных атласов, издаваемых как государственными учреждениями, так и частными фирмами. Поэтому выбор того или иного атласа в качестве основного, обязательного пособия должен основываться на тщательном анализе всех существующих произведений этого рода. Анализ школьных атласов проводится учителем по той же схеме, что и любого атласа. Учитель географии, хорошо знающий особенности школьных атласов и умеющий их анализировать, сможет более грамотно организовать работу с ними, научить учащихся более полно использовать их в качестве источника географических знаний.

Отдельные школьные атласы, помимо карт, включают специальные методические вводные разделы, рассматривающие особенности карт атласа и указания по работе с ними, справочные сведения о важнейших объектах земной поверхности (реках, озерах, островах, самых высоких горных вершинах и т. д.). Кроме того в атласах для старших классов справочные сведения помещены и на самих страницах атласа. Это различного рода диаграммы, таблицы, карты-врезки. Лучшие издания школьных атласов содержат космические снимки участков земной поверхности и общего вида Земли из космоса.

К  специальным школьным картам относятся  и другие картографические произведения

Это - контурные карты - одноцветные изображения, предназначенные для нанесения на них различных данных (надписей, знаков, объектов, явлений, процессов и т.п.). Они выпускаются в виде блоков с согласованной основой, масштабу, компоновкой. Существующие карты предусматривают постепенное усложнение работ с контурными картами от младших классов к старшим. Другая функция контурных карт - основа для составления тематических карт или картосхем при выявлении взаимосвязей исследуемых явлений и процессов;

Текстовые карты - карты учебников и пособий, один из видов настольных карт и составная часть учебника как целостного произведения; вместе с текстом обеспечивают изучение необходимого программного материала. По тексту эти карты могут играть основную роль (текст их объясняет), вспомогательную роль (они объясняют, ”комментируют“ текст), находятся на паритетных началах;

Глобусы начинают применять на уроках еще в младших классах для объяснения формы Земли, в последующих - для объяснения формы и размеров Земли, картографической сетки, сути параллелей и меридианов, при определении географических координат (географических широты и долготы), освещенности Земли Солнцем, движения Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси и т.д. Школьные глобусы изготавливают в масштабах 1:83 000 000, 1:50 000 000, 1:30 000 000; последний - демонстрационный, первые два - предназначены для самостоятельной работы учащихся; по содержанию делятся на физические, политические, рельефные.

В школьной программе по географии предусмотрено использование профилей, разрезов, блок-диаграмм, рельефных карт и т.д.

Педагогическая цель в работе с картой на уроках географии

Но всё-таки учебная карта – это наиболее часто используемое картографическое произведение в школьной программе по географии. Она является наиболее универсальным произведением. По карте можно решать различные творческие задачи. Таким образом применение карт в школьной географии преследует три основные цели (задачи), которые достигаются в процессе изучения карты и работы с ней:

а) Первое - это учащийся должен научиться понимать карту - это значит усвоить основные свойства карты, особенности различных видов карт, их условные обозначения, приемы применения;

б) читать карту - значит уметь выяснить географическую действительность с ее картографическим изображением, то есть по условным обозначениям обнаружить взаимосвязи явлений природы и человеческой деятельности. Характер чтения может быть различным и зависит от назначения и возможностей карты: от обычной справки (что? где? сколько?) до полного понимания взаимосвязи и взаимообусловленности объектов и явлений (почему? по каким причинам? как?);

в) знать карту – т. е. воспроизводить в памяти картографическую информацию, по памяти представлять взаимное расположение, относительные размеры, форму и собственные названия объектов, которые изучаются в школьном курсе географии.

Картографическая информация способствует упорядочению географических знаний, при этом эти знания имеют хорологическую и пространственную привязку.

Работа с картой или другими картографическими произведениями является интересной для школьников, потому что включает зрительную функцию памяти (нервный зрительный канал вчетверо мощнее, чем слуховой). Кроме того, детям всегда нравились путешествия и экскурсии. Это следует использовать для ”передачи“ учащимся знаний. Но научить учащихся картографическим словесным методам невозможно, поэтому для учеников следует подбирать соответствующие картографические произведения, а не карты в целом.

И последнее на что хотелось обратить внимание, это развитее нового этапа в картографии связанного с появлением геоинформационных систем.

 ПОНЯТИЯ О ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

  В конце XX в. благодаря активной автоматизации и компьютеризации картография стала держательницей и распорядительницей огромных массивов информации о важнейших аспектах существования, взаимодействия и функционирования природы и общества. Информатизация проникла во все сферы науки и практики – от школьного образования до государственной политики.

В науках о Земле на базе информационных технологий созданы географические информационные системы (ГИС) – это особые системы сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах.

Пространственные данные (географические данные, геоданные) – данные о пространственных объектах и их наборах. Пространственные данные составляют основу информационного обеспечения геоинформационных систем. Совокупность пространственных данных, записанных (сохранённых) тем или иным образом, называется пространственной базой данных.

Одна из основных функций ГИС – создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений.

Области применения ГИС

Ученые подсчитали, что большая часть информации , с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека. Ну например:

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней.

• позволяют с большой точностью учитывать координаты объектов и площади участков.

В области транспорта ГИС давно уже показали свою эффективность благодаря возможности построения оптимальных маршрутов, как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем, в масштабе отдельного города или целой страны.

Интеграционные возможности ГИС  безграничны. Эти системы позволяют вести учет численности, структуры и распределения населения

проводить мониторинг экологической ситуации и учет природных ресурсов..

С помощью геоинформационных систем можно определять взаимосвязи между различными параметрами: например, почвами, климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур

ГИС служат для графического построения карт и получения информации, как об отдельных объектах, так и пространственных данных об областях, например о расположении запасов полезных ископаемых, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в государстве.

Историко-культурное направление, реклама, природопользование …. И перечисление сфер возможного применения ГИС можно продолжать бесконечно.

 И именно поэтому принято различать следующие территориальные уровни ГИС: глобальные, национальные, региональные, муниципальные и локальные.

А так же ГИС подразделяют и по проблемной ориентации (тематике). Созданы специализированные земельные информационные системы (ЗИС), кадастровые (КИС), экологические (ЭГИС), учебные, морские и многие иные системы.

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

 Одой из составляющей  ГИС является и геоинформационное картографирование – т.е. автоматизированное создание и использование карт на основе ГИС и баз картографических данных и знаний. Суть геоинформационного картографирования составляет информационно-картографическое моделирование геосистем..

Данное направление сформировалось не вдруг и не на пустом месте. Оно интегрировало ряд отраслей картографии, подняв их на более высокий технологический уровень.

Среди характерных черт этого вида картографирования наиболее важны следующие:

♦ высокая степень автоматизации, опора на базы цифровых картографических данных и базы географических (геологических, экологических и др.) знаний;

♦ системный подход к отображению и анализу геосистем;

♦ интерактивность картографирования, тесное сочетание методов создания и использования карт;

♦ оперативность, приближающаяся к реальному времени, в том числе с широким использованием данных дистанционного зондирования;

♦ многовариантность, допускающая разностороннюю оценку ситуаций и спектр альтернативных решений;

♦ многосредность (мультимедийность), позволяющая сочетать иконические, текстовые, звуковые отображения;

♦ применение компьютерного дизайна и новых графических изобразительных средств;

♦ создание изображений новых видов и типов (электронные карты, 3-мерные компьютерные модели и анимации и др.);

♦ преимущественно проблемно-практическая ориентация картографирования, нацеленная на обеспечение принятия решений.

Геоинформационное картографирование – программно-управляемое картографирование. Оно аккумулирует достижения дистанционного зондирования, космического картографирования, картографического метода исследования и математико-картографического моделирования.

В своем развитии геоинформационное картографирование использует опыт комплексных географических исследований и системного тематического картографирования. Благодаря этому в конце XX в. геоинформационное картографирование стало одним из магистральных направлений развития картографической науки и производства

Электронные атласы

Создание капитальных атласов растягивается, как известно, на долгие сроки, и главной проблемой становится их устаревание, нередко еще в процессе подготовки. Электронные атласы — это удачная альтернатива бумажным. Они позволяют значительно сократить сроки составления, использовать в качестве носителей компакт-диски, применить анимации и мультимедийные средства. Такие атласы содержат карты высокого качества, имеют друже­ственный интерфейс и обычно снабжены хорошими справочно-поисковыми системами.

Существует несколько типов электронных атласов:

• атласы только для визуального просмотра («перелистывания»), так называемые вьюерные атласы;
• «интерактивные атласы», в которых предусмотрены возможности изменять оформление, способы изображения и даже классификации картографируемых явлений, увеличивать и уменьшать (масштабировать) изображение, получать бумажные копии карт;
• «аналитические атласы», позволяющие комбинировать и сопоставлять карты, проводить их количественный анализ и оценку, выполнять оверлей, пространственные корреляции, — по существу, это ГИС-атласы;
• атласы, размещенные в компьютерных телекоммуникацион­ных сетях (см. разд. 15.3), например Интернет-атласы. В их структуре кроме карт и интерактивных средств обязательно присутствуют еще и средства поиска дополнительной инфор­мации и карт в сети.

Карты комплексных электронных атласов содержат разные виды информационных слоев:

• многофункциональные базовые слои,
• аналитические и синтетические слои по конкретной тематике;
• оперативно обновляемые тематические слои.        ,

Все они могут входить в содержание разных карт атласа, скажем, базовый слой «геологическое строение» можно использовать не только для собственно геологической карты; но с той или иной генерализацией — для карт полезных ископаемых, гидрогеологической, инженерно-геологической, геоэкологической и др. Комбинирование слоев существенно упрощает трудоемкие процессы составления и взаимного согласования карт.

В большинстве стран созданы национальные электронные атласы. Как правило они базируются на многотомных бумажных атласах, например атлас Швеции включает 17 томов, Нидерландов — 20 томов, Финляндии — 25 выпусков, Испании — 40 выпусков. Однако электронные атласы не всегда повторяют свои бумажные прототипы именно в силу текущего обновления карт, появления новых сюжетов и даже частичного изменения структуры.

Проект создаваемого Национального атласа России предусматривает, что наряду с традиционным многотомным печатным изданием будут созданы еще две версии:

 1) электронная (упрощен­ная), которая разрабатывается одновременно с традиционной бумажной версией и впоследствии может быть дополнена другой видео- и аудиоинфор­мацией, анимациями и текстом;

2) ГИС-версия, также расширяемая с помощью мультимедиа и включающая базы данных и универсальную программную оболочку.