Модуль №2 Картография. Экологическое картографирование. Лекция №4 Карты. Мелкомасштабные карты

Модуль№2 Картография. Экологическое картографирование

Лекция №4 

Географическая карта. Элементы, ее составляющие

Карта - пространственно-временная модель земной (или иной) поверхности на плоскости, построенная по определенным математическим законам, уменьшенная, обобщенная, отображающая объекты и явления в определенной системе условных обозначений. Остановимся на каждом из положений этого определения.

1 Пространственно-временная модель. Предполагается, что карта отражает определенное пространство, ограниченное любыми естественными, административными либо иными границами по состоянию на определенный момент или промежуток времени. По законам картографии все объекты и явления показываются на карте на один и тот же временной период. Например, приведенные границы государств, их названия и столицы относятся к одной дате. Если, например, на этой же карте указана численность населения, относящаяся к другой дате, то в условных обозначениях указывается год переписи населения.

2 Определенный математический закон - это закон, по которому создавалась математическая основа карты, т. е. закон перехода от сферической поверхности Земли к плоскости (иными словами, картографическая проекция).

Уменьшение модели земной поверхности для отображения на карте является необходимым условием ее создания, так как изобразить любой объект местности на бумаге без уменьшения его размеров невозможно. Степень такого уменьшения определяется масштабом карты.

Обобщение объектов, их качественных и количественных характеристик необходимо в связи с уменьшением размеров отображаемой территории при показе на карте в сотни, тысячи и даже миллионы раз.

Определенная система условных обозначений, в которой передаются все объекты и явления на карте, отличает карту от фотографии или реалистичного рисунка, позволяет расширить объем отображаемой информации, показать зрительно невоспринимаемые характеристики объекта или явления. Например, плотность населения, даты расцвета культур, иные характеристики, которые не передают фотоснимки. Используются как стандартные условные обозначения, так и специально разработанные знаки для конкретной карты. При разработке условных обозначений учитываются законы семиотики - науки о знаковых системах, их свойствах, построении, воспроизведении и восприятии.

Основными свойствами, отличающими карту от других носителей информации, являются:

- геометрическая точность - точность положения объектов относительно «твердых», закрепленных на местности и имеющих определенные координаты точек (пунктов государственной геодезической основы);

- достоверность - степень соответствия модели реальной действительности;

- современность - соответствие картографического изображения настоящему времени;

- обзорность - в отличие от текстового описания карта дает возможность получить пространственную информацию о большой территории;

- наглядность – при правильно подобранных средствах отображения объектов и явлений на карте читатель может выделить главные и второстепенные из них (например, крупные и мелкие населенные пункты или административные центры), понять связи между явлениями, определить характер явления (например, рельефа местности).

Выделяют ряд составляющих карту элементов: математическую и географическую основы, тематическое содержание, вспомогательное оснащение, дополнительное содержание.

Математическая основа - это математический каркас карты, положение основных точек и линий которого строго соответствует их положению на земной поверхности.

Математическая основа представлена на карте географической сеткой меридианов и параллелей. Вид сетки зависит от выбранной картографической проекции, т. е. от математического способа перехода от сферы - Земли к плоскости - карте. Изображение географической сетки не обязательно должно присутствовать на карте. Для небольших территорий или картосхем она может не показываться, но ее использование обязательно в процессе составления карты. На картах, отображающих явления, распространение которых тесно связано с конкретными участками земной поверхности (например, природные зоны, климатические пояса и т. п.), сетка необходима для понимания сущности явления.

В математическую основу карты входят также масштаб, т. е. степень уменьшения земной поверхности для изображения ее на карте; компоновка, т. е. расположение рамок карты относительно картографируемой территории и размещение названия карт, ее легенды и дополнительных карт, графиков и т. п.

Для топографических карт в математическую основу входит геодезическая основа, представленная на местности пунктами государственной геодезической сети со строго определенными координатами. Компоновка топографических карт стандартна, поскольку стандартны сами карты. Топографические карты - многолистные, каждый лист ограничен линиями меридианов и параллелей. За рамками карты помещаются основные и дополнительные сведения об изображенной территории.

Географическая основа карты - это ее географический каркас, представленный береговыми линиями морей и рек, дорогами, границами, населенными пунктами.

Тематическое содержание карты раскрывает тему, указанную в заголовке карты, при помощи условных знаков и других изобразительных средств. Элементами тематического содержания могут быть, например, растительность, климат, почвы и др. Они размещаются на карте относительно элементов математической и географической основ.

Вспомогательные элементы карты облегчают ее чтение, помогают решать определенные задачи, проводить измерения; без них получить полноценную информацию с карты невозможно. К вспомогательному оснащению относят название карты, легенду (таблицу условных обозначений), линейный масштаб, график углов наклона и др.

Дополнительное содержание представлено на карте сведениями, которые не обязательны для карты. Без них можно обойтись при пользовании картой, вместе с тем они обогащают, уточняют, дополняют ее содержание, помогают лучше понять или усвоить тему карты. Примерами дополнительного содержания карт могут быть разнообразные графики (например, динамики численности населения), диаграммы (структуры промышленности, сельскохозяйственных угодий и др.), дополнительные карты, аэрофотоснимки, рисунки (элементов ландшафта или отдельных объектов местности и др.), списки и сведения, относящиеся к теме карты.

Особенности мелкомасштабных карт

Группа мелкомасштабных карт отличается от топографических и обзорно-топографических, во-первых, величиной масштабов, во-вторых, нестандартностью и разнообразием, а также вытекающими из перечисленного последствиями: тематикой, способами отображения информации, степенью ее обобщения, форматом карт и их оформлением.

В группу мелкомасштабных входят общегеографические карты, отображающие с одинаковой степенью подробности основные элементы местности, и тематические карты, содержание которых посвящено какой-либо теме, например климату, растительности, рельефу (гипсометрические карты), населению, экономике и др. В отдельную группу часто выделяют комплексные карты, на которых отображается сразу несколько явлений, представляющих собой, например, природно-территориальный или экономический комплекс региона. Комплексная экономическая карта области на общегеографической основе передает информацию о промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, районировании территории по использованию земель и др.

Стандартный масштабный ряд не характерен для мелкомасштабных карт. Для одной и той же территории могут использоваться различные масштабы, регламентированные, главным образом, назначением карт. Например, карты России для школьных атласов создаются в основном в масштабах 1:20 000 000 -1:30000 000, настенные карты для школ и вузов - в масштабах 1:4 000 000 - 1:5 000 000, карты мира в школьных атласах имеют масштаб 1:100 000 000 - 1:150 000 000, настенные - от 1:15 000 000 до 1:30 000 000, карты полушарий -1:90 000 000 -- 1:100 000 000. Однако и эти масштабы могут быть изменены издательствами из технологических и экономических соображений.

Применение таких мелких и разнообразных масштабов вызвано необходимостью отображения на одной карте больших

территорий (мир, материки, океаны, страны) или отдельных явлений, распространенных на большой площади (климат, природные зоны, морские течения и т. п.), а также возможностью обзора и изучения именно всей территории, а не отдельных ее частей, как на топографической карте.

В отличие от топографических, для мелкомасштабных карт используют не только общепринятые стандартные условные знаки (например, пунсоны населенных пунктов, железные и автомобильные дороги, полезные ископаемые и др.), но и специально разрабатываемые знаки, диаграммы, линии, стрелки и другие способы отображения информации. И если топографические карты по строгости математической основы, содержания и оформления имеют явно технический характер, то при создании мелкомасштабных карт привносится элемент искусства. При этом соблюдаются все требования к точности и достоверности карт.

Картографируемая территория на топографических картах ограничена определенными по размеру, смыслу и рисунку рамками. Формат мелкомасштабной карты обусловливается размером отображаемой территории, выраженной в рассчитанном в зависимости от назначения карты масштабе. Кроме того, существенную поправку в формат может внести масштаб исходных материалов и технология составления и издания карты.

Оформление мелкомасштабных карт - выбор знаковых систем, цветовое решение, дизайн - носит творческий характер и отличается от топографических карт.

Рамки по рисунку и размеру могут быть любыми, некоторые из них специально разрабатываются художниками. Это придает карте законченный эстетический вид.

1 Классификация карт

Для удобства хранения, нахождения и пользования карты классифицируют по разным признакам: по предмету изображения, охвату территории, масштабу, содержанию и целевому назначению.

По предмету изображения различают карты географические, отображающие Землю с происходящими на ней природными и общественными явлениям, и астрономические, предметом изображения которых служит небесная сфера в целом, ее части или отдельные планеты (кроме Земли).

 Географические карты, в зависимости от масштаба, охвата территории, содержания и назначения, подразделяются на ряд основных видов:

1. Классификация карт по масштабу определяется влиянием масштаба на точность, возможный охват территории, особенностями использования. Выделяют три основные группы: крупномасштабные, среднемасштабные и мелкомасштабные карты. Они различаются по полноте и подробности содержания, а также по методам создания.

Крупномасштабные карты (масштаб от 1:10000 по 1:100000) передают подробное изображение местности. Они служат для детального изучения местности, ориентирования на ней и выполнения всякого рода измерений и расчетов, требующих значительной точности.

Среднемасштабные карты (масштаб от 1:200000 по 1:1 000 000) по математической основе близки к крупномасштабным картам. Однако, обладая основными свойствами последних, уступают им в точности и подробности изображения местности. Их используют для общего изучения значительных по площади территорий и связанных с этим приближенных измерений и расчетов.

Мелкомасштабные карты (масштаб мельче 1:1000000) дают значительное уменьшение изображения земной поверхности, поэтому их применяют для общего изучения обширных территорий или отдельных явлений, их характера, динамики и взаимосвязей. В отдельную группу картографических произведений относят топографические планы (масштаб крупнее 1:10000). Они отличаются от карт не только масштабом, но и точностью, подробностью изображения, методами создания и использования.

2. По охвату территории различают карты мира, материков, океанов, частей материков или отдельных государств, административных областей и районов, городов.

3. По содержанию карты подразделяют на два больших вида: общегеографические и тематические (или карты отдельных явлений). Общегеографические карты отображают земную поверхность с обязательным и совместным показом всех составляющих ее элементов - гидрографии, дорожной сети, населенных пунктов, границ, рельефа, растительности - с одинаковой степенью подробности, не отдавая предпочтения ни одному из элементов. Наиболее характерным примером общегеографической карты является топографическая карта.

Тематические карты отображают более узкий круг явлений, раскрывают какую-либо конкретную тему, вынесенную в заголовок карты. Например, распространение сельскохозяйственных культур, осадки, природные зоны и т. п. Тематические карты подразделяются на карты природных явлений и карты общественных явлений (социально-экономические).

К картам природных явлений относятся карты физические; геологические (карты четвертичных отложений, тектонические, полезных ископаемых и др.); климатические (карты давления воздуха, распределения температур, снежного покрова, осадков и т. п.); гидрографические (карты рек, морей, озер, океанов); почвенные; фенологические; фаунистические; карты экологического состояния природной среды и охраны природы; ландшафтные карты.

Карты общественных явлений подразделяют на следующие группы: политические и политико-административные; карты населения; экономические; карты элементов инфраструктуры (здравоохранения, культуры, науки, религии, торговли и др.); карты исторических событий (военных действий, становления государств, раздела территорий и др.).

Если на тематической карте показывается одно изучаемое явление, например распределение осадков по временам года или промышленные предприятия, то такая карта называется аналитической. Если на карте отображается комплекс явлений, например климат или полная экономическая характеристика региона, то ее называют комплексной.

Назначение карты определяет круг ее читателей, пользователей. В этой классификационной группе выделяются специальные карты, предназначенные для определенного круга потребителей (учебные - школьные и для вузов, туристские, навигационные) или для решения определенного круга задач (научно-справочные, военно-стратегические и т. п.). Назначение карты регламентирует объем информации на карте, степень ее подробности и сложности.

Между всеми классификационными группами существует взаимосвязь, поскольку карта каждой группы может обладать всеми признаками, присущими другой группе. Например, медико-географическая карта может рассматриваться как карта природных явлений, если на ней показаны условия возникновения той или иной болезни, а также как карта социально-экономическая. Кроме того, каждый из видов может подразделяться на множество мелких групп.

Достоверность содержания карт и их геометрическая точность положены в основу понятия «картосхема». Это карта, которая в соответствии с поставленной задачей дает заранее запланированное упрощенно-обобщенное изображение (со схематизацией очертаний, смещением объектов, существенным упрощением содержания и т. п.).

Как отдельные виды картографических моделей рассматриваются атласы, глобусы, рельефные и электронные карты. Каждый из этих видов обладает своими особенностями и может применяться для решения определенного круга задач.

Предмет и задачи экологического картографирования

         Экологическое картографирование - отклик на общественную потребность в информации о состоянии и динамике качества среды, окружающей человека, в условиях экологического кризиса.

Целью экологического картографирования является анализ экологической обстановки и ее динамики, т.е. выявление пространственной и временной изменчивости факторов природной среды, воздействующих на здоровье человека и состояние экосистем. Для достижения этой цели требуется выполнить сбор, анализ, оценку, интеграцию, территориальную интерпретацию и создать географически корректное картографическое представление весьма многообразной, нередко трудносопоставимой экологической информации.

Экологическое картографирование - наука о способах сбора, анализа и картографического представления информации о состоянии среды обитания человека и других биологических видов, т.е. об экологической обстановке.

Экологическое картографирование традиционно в наибольшей степени ориентировано на обеспечение государственных, региональных и местных программ и проектов природоохранной направленности. Между тем любая природоохранная деятельность осуществляется в рамках конкретных территорий. Поэтому планирование, реализация и контроль результатов природоохранных мероприятий требуют объективных данных об экологической обстановке и ее динамике в разных частях территории, что невозможно без использования картографической формы представления информации.

 Экологическая информация крайне многообразна как по происхождению, так и по содержанию. Она поступает из официальных и неофициальных источников, добывается в результате исследований с использованием различных методов. К ней относятся материалы дистанционного зондирования, качественные и количественные характеристики загрязняющих веществ и статистические данные об объемах и условиях их поступления в окружающую среду, пространственная и временная динамика фактически измеренных уровней и состава загрязнения, данные о состоянии здоровья населения, растительном покрове и животном мире и многое другое. Часто единственным, что объединяет столь разнородные сведения, остается их принадлежность к определенной территории. Поэтому одним из событий начавшегося в 1960-1970-е годы современного этапа охраны окружающей среды стало развитие экологического картографирования как универсального метода анализа экологической информации.

В рамках природоохранной деятельности выделяются  следующие основные составные части, требующие картографического обеспечения:

 -научно-исследовательская работа (с подразделениями по компонентам природной среды, методам исследования, территориальным единицам разного иерархического уровня или в глобальном масштабе);

- практическая деятельность по охране атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и недр, растительности и животного мира, ландшафтов (экосистем) в целом (включая юридические, экономические, технологические, гигиенические аспекты; в локальном, региональном, национальном и международном масштабах);

- экологическое образование и воспитание (включая преподавание, пропаганду экологических знаний и осуществление прав личности и общества на информацию).

Картографическое обеспечение научно-исследовательских работ природоохранной направленности принципиально не отличается от аналогичной задачи других наук о Земле и является одним из проявлений познавательной функции карт.

В ходе научно-исследовательских работ карты выполняют функции: средства исследования (в этом качестве выступает, главным образом, топооснова), используемого для решения вопросов организации работ и территориальной привязки результатов; предмета исследования (как упрощенная модель объективно существующего явления). Для этой цели могут использоваться как топографические, так и тематические карты, по своему содержанию и точности пригодные для решения научных и прикладных задач.

Классификации экологических карт

         Вопросы классификации экологических карт решаются по-разному, в зависимости от того, что положено в основу классификации: анализ и обобщение фактически существующих картографических материалов либо теоретические предпосылки. Число классификационных признаков практически так же безгранично, как и число экологических проблем и подходов к их изучению. Относительно устоявшейся и общепризнанной в настоящее время является классификация экологических карт по научно-прикладной направленности, в рамках которой выделяются карты:

 - инвентаризационные, т.е. нацеленные на учет и описательные характеристики природных объектов;

- оценочные, т.е. характеризующие соответствие состояний и условий природной среды каким-либо критериям и или нормативам;

- прогнозные, т.е. отображающие предполагаемые и или недоступные для непосредственного изучения природные объекты и их свойства;

- рекомендательные, т.е. направленные на оптимизацию и гармонизацию отношений в природной среде, предотвращение или смягчение неблагоприятных явлений и их последствий.

Географы Института географии РАН, составившие наиболее полный каталог фактически существующих отечественных карт экологического содержания подразделили их на следующие группы:

- Карты оценки природных условий и ресурсов для жизни и деятельности человека;

- Карты неблагоприятных и опасных природных условий и процессов;

- Карты антропогенных воздействий и изменений природной среды;

- Карты устойчивости природной среды к антропогенным воздействиям;

- Карты охраны природы и природоохранных мероприятий;

- Медико-географические карты;

- Карты рекреации;

- Комплексные экологические (эколого-географические, геоэкологические карты).

Географы МГУ разработали несколько иную классификацию экологических карт, в целом близкую по содержанию, но отличающуюся отсутствием ряда достаточно традиционных тематических групп:

- Карты воздействия на природную среду и их последствий;

- Карты оценки состояния природной среды;

- Карты прогноза состояний природной среды и оценки ее прогнозируемого состояния;

- Общие эколого-географические карты;

- Карты существующей системы природоохранных мероприятий, природоохранных организаций, природоохранных технических устройств;

- Комплексные карты охраны природы.