n1.doc
Л.В. А тоянКУРС ЛЕКЦИЙ
“ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ”
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Берлянт А.М. Картография: Учебник для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2001, 336 с.
1. Билич Ю.С., Васмут А.С. Проектирование и составление карт: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1984. – 364 с.
2. Заруцкая И. П., Сваткова Т.Г. Проектирование и составление карт. Общегеографические карты. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. – 208 с.
3. Заруцкая И. П., Красильникова Н. В. Проектирование и составление карт. Карты природы: Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 296 с.
4. Салищев К.А. Проектирование и составление карт. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. – 238 с.
5. Справочник по картографии/Под ред. Е.И. Халугина. – М.: Недра. 1988, 428 с.
1. Введение. Предмет и задачи курса. связь с другими дисциплинами
П
роектирование и составление карт
– ведущая научно-техническая дисциплина картографии как в теоретическом, так и в практическом аспектах.
Для картографирования, под которым понимаются процессы создания новых географических карт, известны два пути – съемки в натуре (на местности) и разработка карт в лабораторных (кабинетных) условиях.
Съемки (или полевое картографирование) состоят в исследовании картографируемых явлений на местности с применением различных приборов, когда накапливается информация о местности, формируется система понятий и абстракций, графически определяется пространственное положение объектов, используются специальные знаки для передачи полученных знаний и в конечном счете создается новая географическая карта как наглядное пространственное изображение картографируемых явлений. Например, топограф определяет координаты и высоты точек земной поверхности и, используя условные знаки и горизонтали, получает наглядное изображение рельефа земной поверхности в горизонталях и плановое положение контуров и различных объектов на топоплане (топокарте). Аналогично геолог, собирая и определяя образцы горных пород, фиксирует их положение на топографической карте и, пользуясь понятиями возраста, состава и происхождения геологических образований, создает образное представление об их распространении на земной поверхности и о геологическом строении местности.
Изготовление карт в лабораторных условиях основано на обработке исходных данных, собранных в полевых условиях различными способами (топографические съемки, аэро–и космические съемки, данные метеорологических станций, данные мониторинга и др.), на обработке и совершенствовании ранее созданных карт или на совместном использовании таких карт и материалов полевых исследований.
Именно изучение и разработка методов и процессов лабораторного изготовления географических карт служит предметом курса “Проектирование и составление карт”. Конкретно задачей курса является изучение процессов изготовления оригиналов карт, т. е. тех первоначальных экземпляров, с которых в дальнейшем производится печать тиража карты.
Связь курса со смежными картографическими дисциплинами и другими науками . Картография представляет стройную систему взаимосвязанных и соподчиненных дисциплин, разрабатывающих все основные аспекты науки от ее философского истолкования до научно-технических методов лабораторного изготовления карт и применения их в научной работе и практической деятельности.
Теоретические основы картографии, на которых строится курс “Проектирование и составление карт”, закладывается в к а р т о в е д е н и и – вводном курсе учебного плана подготовки картографа, который включает учение о карте, источниковедение, методику использования карт, а также историю картографии. Картоведение вооружает картографа приемами анализа карт, которые необходимы при определении содержания проектируемых карт, выборе методов изображения, характера и степени генерализации, а также для правильной ориентировке в массе картографических источников, их систематизации и оценке. Знакомство с историей картографии, ее классическими произведениями и основными работами современности расширяет кругозор картографа и обеспечивает глубину и обоснованность анализа карт.
М а т е м а т и ч е с к а я картография (теория картографических проекций), изучающая различные способы отображения поверхности земного эллипсоида на плоскости, дает картографу ключ к решению одной из основных проблем математической формализации картографической модели действительности (важнейшей проблемы для автоматизации процессов создания карт), установлению строгой и однозначной зависимости между координатами соответственных точек модели и местности.
О ф о р м л е н и е карт , разрабатывающее теоретические и практические вопросы выбора изобразительных средств, проектирования картографических знаков, легенд конкретных карт, а также способы графического изготовления оригиналов карт.
А в т о м а т и з а ц и я картографичеких работ , рассматривающая способы автоматизированного (компьютерного) создания карт, начиная со сбора материала и заканчивая печатью тиража карты, а также исследования по картам с помощью автоматизированных устройств.
Из других дисциплин следует назвать издание карт, экономику и организацию картографического производства, а также геодезию , топографию , фотограмметрию , дешифрирование аэро– и космофотоснимков, географию и науки о Земле , математику, информатику и др.
Особенно тесно с курсом “Проектирование и составление карт” из названных дисциплин связаны и з д а н и е карт и э к о н о м и к а картпроизводства. В современном производстве составительские и издательские работы воздействуют друг на друга и переплетаются между собой. Совершенствование технологии издания карт, появление новых технических устройств позволяют не только ускорять издательские процессы и улучшать качество печатной продукции, но и диктуют условия создания самих оригиналов карт, заставляя искать новые приемы оформления и дизайна картографической продукции, а также способы создания оригиналов карт вплоть до исключения отдельных этапов и процессов из технологической схемы создания картпроизведения.
В свою очередь совершенствование технологии составления, улучшение качества изображения, дизайна создаваемых произведений выдвигают издателям требования обеспечения высокого качества продукции при печати.
Поэтому картограф, разрабатывающий проект карты, должен быть ориентирован в технологии издания карт, знать возможности картоиздательского производства, при этом он должен предусмотреть рациональный и эффективный путь создания карты, т. е. определить оптимальную технологическую схему оригинала карты, исключив необоснованные затраты средств, времени и человеческого труда.
Связь картографии с другими науками рассматривается в курсе “Картография”, поэтому целесообразно взглянуть на это с точки зрения составления и редактирования карт.
Г е о д е з и я дает точные данные о структуре и размерах Земли, которые используются при вычислениях картографических проекций, и координаты геодезических сетей, необходимые для пространственной привязки любых картографических изображений.
Т о п о г р а ф и я создает в результате непосредственного изучения местности первичные топографические карты, которые используются в качестве основы любых тематических съемок и при лабораторном изготовлении всех географических карт.
Для картографа поистине бесценны г е о г р а ф и ч е с к и е науки, вооружающие его необходимыми знаниями о территориальных природных и социально-экономических комплексах (геосистемах). Успешное и правильное создание карт как пространственных моделей действительности или ее некоторых сторон (объектов и явлений) немыслимо без понимания их существа, особенностей и взаимосвязей. Изучение географии необходимо для каждого научно работающего картографа.
Разработка конкретных тематических карт требует также хороших знаний по соответствующей е с т е с т в е н н о й или о б щ е с т в е н н о й науке: географии и экономике сельского хозяйства – для карт сельскохозяйственной тематики, промышленности – для карт этой отрасли производства, почвоведению при составлении почвенных карт, геологии – для геологических карт и т. д. Ведь каждое направление тематической картографии входит в компетенцию двух наук – картографии по методу работы и конкретной естественной или общественной науки по своему содержанию.
Особо следует подчеркнуть возрастающее значение м а т е м а т и к и
в современном развитии проектирования и составления карт. Широкое внедрение в картографию информационных технологий и электронно-вычислительной техники потребовало от картографов элементарных знаний вычислительной математики, теории информации, кибернетики. Сюда же можно отнести использование в картографии и н ф о р м а т и к и
, занимающейся изучением методов сбора, обработки, хранения, поиска, передачи и использования научной информации.
Карты как пространственные образно-знаковые модели реального мира
. Географические карты, воспроизводящие пространственный образ явлений, незаменимы как средство коммуникации, т. е. передачи информации (знаний) о пространственном размещении и состоянии явлений, их связях, отношениях и динамике. Карты закрепляют эти знания, позволяют распространять их в обществе и передавать последующим поколениям. При этом следует отметить одно из важнейших свойств карты – ее н а г л я д н о с т ь. Получение достоверной информации о местности, районе, стране или планете в целом оказывается возможным, без непосредственного к ним обращения, т. е. без посещения этой местности.
Но ценность географических карт не ограничена ролью передатчика информации. Анализ карт позволяет извлекать из них новые знания, помимо тех, которые были использованы при их создании. Кроме того, возможно создание производных карт посредством переработки и совершенствования ранее составленных карт с целью получения качественно иных образов реального мира, открывающих его новые особенности или свойства, которые нельзя или трудно обнаружить в явном виде на исходных картах. Это значит, что карты служат также эффективным средством приобретения научных знаний, незаменимым при исследовании размещения, состояния, пространственных отношений и динамики природных и социально-экономических явлений.
Такие возможности и роль географических карт становятся легко объяснимыми при понимании карты как п р о с т р а н с т в е н н ы х м о д е л е й, т. е. построений, замещающих реальные объекты и воспроизводящих некоторые стороны действительности в упрощенной, схематизированной, доступной обозрению форме. Именно на этом толковании географических карт строится последующее изложение вопросов проектирования и составления карт.
Основными чертами этих моделей являются:
– математическая формализация форм и пространственных отношений картографируемых (моделируемых) явлений;
– применение особых знаковых систем (картографических условных знаков);
– широкое использование абстракций.
Математическая формализация ставит целью геометрически определенное построение модели в избранных системе координат, масштабе и проекции.
Картографические условные знаки , обозначающие (заменяющие) реальные объекты, явления и процессы, определяют их вид и некоторые количественные и качественные характеристики, а также пространственное положение. Они могут передавать не только наблюдаемые объекты, но и явления, не воспринимаемые непосредственно нашими органами чувств (например, физические поля Земли, финансовые и экономические связи и др.) или даже теоретические идеальные представления (например, потенциал поля расселения, статистические поверхности). Такие знаки позволяют отображать на карте не только видимую часть объектов, но и передавать их внутренние свойства, т. е. обращаться к сущности картографируемых явлений.
Для моделирования особенно важны абстракции , в картографии ярко выступающие в виде генерализации. Они ставят целью: отвлечение от целого для исследования части – конкретной территории, конкретных объектов и процессов; упрощение, состоящее в отказе от множества характеристик и связей и в сохранении некоторых, наиболее существенных; обобщение, заключающееся в выделении общих признаков, свойств и отношений и, напротив, в устранении частных, единичных. Эти приемы, целесообразно упрощающие объекты исследования (следовательно, и картографическое изображение), способствуют их более глубокому пониманию.
Успешную разработку карт как пространственных образно-знаковых моделей реального мира предопределяют два условия:
1) правильная постановка задачи, основанная на учете назначения карты и глубоком понимании существа и особенностей отображаемых явлений и процессов;
2) умелое построение модели по принципам, правилам и нормам картографической науки.
Первое условие в его отношении к пониманию конкретных объектов картографирования требует опоры на знания и достижения соответствующих естественных и общественных наук , например, на геологию при разработке геологических карт, этнографию для карт национального состава населения и т. д.
Кроме этого необходима также научно-философская концепция картографического моделирования реального мира в его бесконечном многообразии. В нашем курсе такая концепция находит выражение в с и с т е м н о м подходе к исследованию природных и социально-экономических комплексов, как геосистем различной сложности и различного пространственного охвата – от локального до планетарного. Такой подход при картографировании любой системы предполагает отображение ее элементов, структуры, внутренних и внешних связей, а также факторов и процессов, определяющих функционирование и развитие системы. Естественно, что полная реализация подобной задачи требует многоэтапного решения в виде постепенного перехода от картографирования отдельных элементов комплекса к его целостной, интегральной передаче, от простых комплексов к более сложным, от систем локального значения к системам регионального и планетарного охвата. Комплексные атласы прекрасно иллюстрируют это положение.
Что касается второго условия – построения карт по принципам, нормам и правилам картографии – его анализ относится к основным целям данного курса.
Основные этапы и процессы лабораторного создания географических карт.
Проектирование и составление карты образуют два основных этапа в лабораторном создании ее оригинала.
П р о е к т и р о в а н и е карты состоит в разработке документации, необходимой для организации и выполнения всех работ по изготовлению оригинала карты и по ее размножению (тиражированию).
С о с т а в л е н и е карты – это графическое построение оригинала карты как пространственной модели некоторых определенных сторон действительности.
Каждый из этих этапов, в свою очередь, подразделяется на ряд стадий и процессов, имеющих вполне определенные задачи.
Основным результатом проектирования является п р о г р а м м а карты – документ, устанавливающий назначение, вид и тип карты, ее математическую основу, содержание, принципы генерализации, способы изображения и систему графических символов (картографических условных знаков), источники и порядок их использования, а также технологию изготовления карты. Программа, дополненная техническими и экономическими расчетами, сметами и т. д., образует п р о е к т карты.
Проектирование карты в качестве особых стадий предусматривает:
1) составление предварительного наброска программы;
2) сбор, анализ и оценку источников;
3) изучение в пределах картографируемого региона тех явлений, которые должны войти в содержание карты;
4) детальная разработка программы.
На этапе составления предварительной стадией служит подготовка и обработка источников.
Если карта не подлежит размножению, т. е. создается в единичном или нескольких экземплярах, например, для музея или по договору различных ведомств, то весь цикл необходимых работ по ее созданию ограничивается только проектированием и составлением. Но изготовление карт в картографическом производстве и в научных учреждениях, как правило, имеют целью их последующее воспроизведение определенным тиражом, насчитывающим от нескольких сотен до десятков тысяч экземпляров. Естественно, при составлении каждой намеченной к изданию карты необходимо учитывать специальные требования полиграфического производства, чтобы обеспечить экономичное и высококачественное воспроизведение карты.
Первичные (составительские) оригиналы как правило не удовлетворяют этим требованиям, поэтому в традиционном картографическом производстве существует особый этап, называемый п о д г о т о в к о й к а р т ы к и з д а н и ю. Цель его состоит в выполнении вторичных оригиналов, удовлетворяющих требованиям высокого качества изображения и издательского производства, которые называются и з д а т е л ь с к и м и оригиналами.
Полный цикл работ по созданию карты от ее замысла до выхода из печати включает также этап и з д а н и я карты, т. е. ее воспроизведение полиграфическим или другим способом. Этот этап состоит из двух стадий: изготовление п е ч а т н ы х ф о р м и п е ч а т а н и е к а р т (печать тиража). Эти процессы не рассматриваются в курсе проектирования и создания карт, но их специфика может воздействовать на технологию изготовления оригиналов карт. Поэтому ее приходится учитывать уже в программах карт.
Картографические произведения готовятся усилиями коллектива специалистов разной квалификации, что обеспечивает большую производительность труда, сокращает затраты и сроки работы над картой. Но при такой организации дела возникает необходимость в научно-техническом руководстве на всех этапах изготовления карты (включая издание), который называется р е д а к т и р о в а н и е м к а р т ы.
Другим процессом, имеющим полностью технический характер, является к о р р е к т у р а – технический контроль и проверка качества карты на всех стадиях изготовления.
Основные этапы и стадии создания карты
| Этапы создания карты | Подразделение работ на стадии | Результаты работ на каждом этапе |
| Проектирование | Определение требований к карте и составление предварительной программы Сбор, анализ и оценка источников Изучение картографируемых явлений Составление программы (проекта) карты | Программа (или проект) карты |
| Составление | Подготовка и обработка источников Изготовление первичного оригинала карты (построение математической основы, перенос содержания с источников, его генерализация и оформление) | Составительский оригинал карты |
| Подготовка к изданию | Изготовление издательского оригинала Вспомогательные работы по обслуживанию полиграфических процессов Изготовление штриховых и красочных проб | Издательские оригиналы и вспомогательные макеты |
| Издание | Изготовление печатных форм и получение проб Печать тиража | Печатные оттиски карты |
На практике эта схема может изменяться (упрощаться или усложняться) в зависимости от назначения, содержания карты, используемых технических средств и других условий. Например, иногда исключается этап подготовки к изданию, и тогда схема упрощается, но чаще усложняется за счет раздельного составления основы и содержания тематических карт.
При использовании на этапе составления компьютерных технологий схема меняется коренным образом в результате объединения процессов составления и подготовки к изданию в единый процесс за счет изготовления оригинала карты на экране компьютера, который удовлетворяет требованиям качества изображения, необходимого при издании карты. Эти вопросы рассматриваются в курсах “Компьютерная картография” и “Основы автоматизированного создания карт”.
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРТ. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ КАРТЫ
Цели и задачи проектирования карт и атласов. Задание на изготовление карты. Назначение карты и требования к ней
. Проектирование карты – разработка проекта вновь создаваемой карты или модернизации существующей карты.
Цель проектирования – разработка документов и приложений к ним, необходимых для организации и выполнения всех работ по созданию новых карт и атласов и обеспечение на их основе целенаправленного редактирования, составления и подготовки картпроизведений к изданию.
В задачи проектирования, определяемые требованиями решения народнохозяйственых и научно-технических проблем, входят:
– подготовка совместно с заказчиком (потребителем) технического задания (технических требований) к карте, а для крупных комплексных произведений – общей программы;
– разработка математической основы карты (масштаба, проекции, компоновки, формата);
– разработка содержания карты, условных знаков, изобразительных средств; создание экспериментальных образцов и авторских макетов (макетов специального содержания);
– разработка наиболее рациональной и экономичной технологии работ;
– разработка организационных мероприятий для успешного осуществления работ по созданию карты;
– составление технико-экономического обоснования проекта.
Основным результатом проектирования является п р о г р а м м а карты (атласа) – документ, определяющий район картографирования, назначение, вид, тип и тематику карты, математическую основу, содержание, принципы генерализации, способы изображения и систему графических символов, источники и порядок их использования, а также технологию изготовления карты (атласа).
Программа, дополненная техническими и экономическими расчетами, организационно-техническими мероприятиями, сметами, обоснованием необходимых видов работ и их последовательности и т. п., составляет научно-технический п р о е к т (НТП) карты. Проект должен дать полное представление о создаваемом произведении и обеспечить возможность расчета общей стоимости и ориентировочных сроков выполнения авторских редакционно-составительских и издательских работ.
Законченный проект создания карты после его обсуждения и утверждения служит основным документом для последующих работ.
Особенно важна в программе четкая формулировка н а з н а ч е н и я карты, т. к. оно коренным образом влияет на содержание карты и принципы его оформления. Так карты одной тематики и масштаба, но разного назначения – для начальной, средней школы и справочной карты – различны по объему заключенной в них информации и по характеру оформления. Например, для учебных общегеографических карт, рассчитанных на демонстрацию в классе, используются сильно обобщенное, упрощенное картографическое изображение с большим отбором объектов и условные знаки крупных размеров. А на справочных картах, работа с которыми предусмотрена на близком расстоянии, дается подробное детальное изображение картографируемой территории в принятых условных знаках в соответствии с требованиями масштаба. Указание назначения карты позволяет конкретизировать ее цели, наметить категории будущих потребителей карты и задачи, решение которых она призвана обеспечить.
У разных карт эти задачи разнообразны. Например, военно-топографические карты должны отображать информацию, позволяющую ориентироваться на местности, изучать и оценивать ее тактические свойства и производить измерения, необходимые при подготовке и ведении боевых операций. Морские навигационные карты, обеспечивающие безопасность судовождения, служат для прокладки пути судна и определения его положения в любой момент времени. Почвенные карты сельскохозяйственных предприятий используются для организации их территории и для планирования агротехнических мероприятий и т. д.
Именно понимание задач, для решения которых предназначается карта, позволяет сформулировать требования к ней и определить математическую основу карты, ее содержание и оформление. При разработке проекта тематической карты картограф обязан быть вполне осведомленным в той отрасли знания, к которой относится содержание карты, а также ясно представлять специфику ее применения. Так при составлении карт для школы картограф должен учитывать как содержание соответствующих учебников по географии, так и методику преподавания этого предмета.
Назначение карты и вытекающие из него требования являются важнейшим, но не единственным фактором, воздействующим на выбор основных параметров проектируемой карты. Другие значимые факторы – региональные особенности картографируемых явлений и обеспеченность проектируемой карты источниками.
Например, на туристской карте одного региона важно отобразить его культурно-исторические памятники, а другого – его природные достопримечательности. Такой подход требует целеустремленного изучения картографируемых явлений с тем, чтобы установить и отразить в программе их особенности, важные для проектируемой карты.
Хорошая обеспеченность проектируемой карты источниками (степень изученности картографируемых явлений) открывает возможность создания полноценной карты, отвечающей поставленной цели. При недостатке или недоброкачественности источников приходится приспосабливать содержание, способы изображения, а иногда и масштаб карты к имеющимся данным или проводить специальные съемки и обследования для восполнения пробелов.
Порядок разработки и схема программы карты
. Составлению программы карты должны предшествовать географическое изучение объектов картографирования и сбор источников. В то же время, только программа карты позволяет установить задачи и детальность географического изучения и получить представление о действительно необходимых источниках. Создается как бы замкнутый круг и возникает естественный вопрос о разумной последовательности действий.
В результате анализа назначения карты, первоначального ознакомления с источниками и географической спецификой региона, а также опыта создания аналогичных карт составляется п р е д в а р и т е л ь н а я программа карты, как набросок ее основных положений. Руководствуясь этим, организуют сбор источников, которые подвергаются систематизации и оценке и далее служат основным материалом для изучения региональных особенностей картографируемых явлений. В свою очередь, географическое изучение способствует пополнению источников и может повлечь их частичную переоценку. Когда эта ответственная и трудоемкая работа завершена, приступают к составлению п о д р о б н о й п р о г р а м м ы карты – окончательной разработке всех ее разделов.
Название карты, ее назначение и требования к ней . Это вводный и отправной раздел программы. Он образует з а д а н и е на разработку карты. Необходимо, чтобы такое задание включало также указание круга (или основных
Карта, и условий пользования ею.
Математическая основа карты . Вводный раздел вместе с результатами работ по географической изученности картографируемой территории и сбору источников образуют базу для разработки математических элементов карты и ее содержания. В этом разделе обосновываются масштаб карты и ее проекция, намечаются пределы картографируемой территории, разрабатывается компоновка карты, а, в случае многолистной карты, нарезка ее листов.
Содержание карты, способы изображения и принципы генерализации . Это наиболее важный раздел программы. В нем определяются перечень элементов содержания, их классификации, способы изображения и система графических символов, принципы генерализации, требования точности и др. Рассматриваются вопросы редактирования, составления и оформления карт; даются установки по написанию редакционных планов (редакционных указаний); определяются основные принципы построения легенд для каждого типа карт. Приводятся рекомендации по созданию авторских макетов, где указано, по каким материалам, по какой географической основе и в каком масштабе составляется авторский макет. Дается список тематических карт, на которые изготовляются макеты специального содержания и указания по их рецензированию.
Картографические материалы (источники) и указания по их использованию . По результатам оценки источников здесь приводится перечень источников, отобранных для составления, и указываются порядок, способ и степень их использования.
Географические характеристики и рекомендации (указания) по генерализации . Приводятся результаты целенаправленного географического изучения картографируемых явлений, выявляются региональные черты и особенности, которые следует отобразить на карте, принимая во внимание ее назначение. Даются рекомендации по генерализации и применению изобразительных средств с учетом порайонной специфики явлений, по согласованию карт.
Технология изготовления карт . Является завершающим разделом программы, определяющим технологию создания оригиналов карт на основе современных, рациональных способов составления и оформления карт с учетом последних достижений картографической науки и производства.
К научно-техническому проекту (программе) в обязательном порядке подготавливают графические приложения: макет компоновки, схему нарезки многолистной карты, список карт, схемы обеспеченности картографическими материалами, таблицы условных знаков и образцы составления и оформления карт, примеры генерализации для характерных районов, схемы районирования, авторские макеты (макеты специального содержания), расчет стоимости редакционно-составительских и оформительских работ и др.
На практике широко применяются различные варианты указанной схемы программы карты, учитывающие специфику карты – ее тему, назначение, характер издания (однолистный или многолистный, вновь издаваемая или переиздаваемая), применяемая технология изготовления оригиналов (традиционная или автоматизированная) и др. Например, для тематических карт, как правило, предусматривается раздельное составление сначала основы, а затем тематического содержания карты, выполняемое разными специалистами, что требует разделения и программы карты. Также может различаться глубина разработки отдельных разделов программы.
При проектировании многолистных изданий обычно сначала разрабатываются общие программные положения, обязательные для всех листов карты, а затем – частные программы для отдельных листов или их групп на однородные территории.
Научно-технический проект является основным руководящим документом на протяжении всех последующих этапов работ – редактирования, составления, оформления и подготовки произведения к изданию.
Программы многолистных карт. Инструкции и наставления
. Создание капитальных картографических произведений, к которым относятся многолистные карты и атласы, нередко длится несколько лет. В работе участвуют большие коллективы картографов. Составление часто ведется в удаленных друг от друга пунктах. В таких условиях важно сохранение единства в создании всех листов карты. Трудно представить разработку программы, удовлетворяющей выполнению всех необходимых условий, общей для всех листов, которая учитывала бы все многообразие региональных особенностей картографируемых явлений, которая содержала бы в себе перечень и анализ всех используемых источников и давала бы конкретные указания о порядке, способе и порядке их использования для каждого листа.
Выход находят в следующем: работа по созданию карты делится на два этапа – 1) сначала подготавливается о б щ а я п р о г р а м м а, которая устанавливает назначение карты и требования к ней и на этой основе определяет математические элементы, ее содержание, оформление и технологию изготовления; 2) затем разрабатываются ч а с т н ы е программы на отдельные листы или группы листов.
В советском картографическом производстве общие программы государственных карт были названы н а с т а в л е н и я м и или и н с т р у к ц и я м и. Они являются обязательными для исполнения. Их разработка – это ответственная задача государственной картографической службы. Они должны учитывать требования практики и быть на уровне современной науки и производства. В настоящее время на картпроизводстве продолжают использовать ранее разработанные Инструкции и Наставления, дополняя их новыми положениями, учитывающими современные достижения компьютерных технологий.
Достоинство Инструкций и Наставлений – краткость и определенность. Они являются руководством к действию. Картограф обязан выполнять их указания.
Частные программы, не повторяя положений, изложенных в Наставлениях, определяют: общий порядок предстоящих работ; региональные черты картографируемых явлений, обязательные для отображения на карте; особенности генерализации; источники, отобранные для составления; специфику технологических процессов составления и подготовки к изданию данного листа или группы листов. При этом возможны различные варианты.
Для многих видов карт и атласов, выполняемых от начала до конца на картографическом предприятии, составление программы карты и научно-техническое руководство ее изготовлением производится специалистом, называемым р е д а к т о р о м к а р т ы. Отсюда разработку программы карты (включая сбор, анализ и оценку источников, а также географическое изучение картографируемых явлений) именуют р е д а к ц и о н н о-п о д г о т о в и т е л ь н ы м и работами, а к программе карты применяют термин “р е д а к ц и о н н ы й п л а н”, относя его в основном к частным программам.
Вместе с тем в картографическом производстве готовят также “р е д а к ц и о н н ы е у к а з а н и я”, как промежуточный документ между Наставлениями и редакционным планом, содержащий указания по принципиальным вопросам создания группы листов на крупные и сложные районы картографирования.
В производстве применяют также обобщающий термин “р е д а к ц и о н н ы е д о к у м е н т ы”, который относят к любым документам, содержащим в той или иной форме указания по составлению и подготовке карты к изданию.
3. Основные источники (материалы) для создания картографических произведений и требования к ним
В качестве основных материалов
(источников) для составления картографических произведений используются:
Картографо-геодезические материалы, выполненные по традиционной технологии.
1.2. Картографические:
А) общегеографические карты (топографические, обзорно-топографические, обзорные);
Б) тематические карты (природы и социально-экономические);
В) оригиналы, макеты и схемы специального содержания
Г) промежуточные материалы (диапозитивы, негативы, слайды);
Д) карты в виде микрофильмов, микрофиш и т.п.
1.3. Съемочно-аэрокосмические.
Тематические источники, подразделяющиеся на:
2.2. Статистические (сборники, отчеты, материалы министерств, ведомств и др.);
2.3. Текстовые (энциклопедии; словари – энциклопедические, толковые, орфографические, технические и др.; учебные пособия и т. п.);
2.4. Литературные (путеводители, научно-популярные издания и т.п.).
Цифровые и электронные картографические произведения.
3.2. Электронные картографические произведения:
карты и атласы, подготовленные по компьютерной технологии для воспроизведения полиграфическим способом;
Вьюерные картографические произведения. карты и атласы, предназначенные для визуального просмотра (“перелистывания”) в компьютере;
интерактивные картографические произведения. карты и атласы, в которых предусмотрены возможности, не только работать в компьютере с изображением (увеличивать, уменьшать, печатать), но и производить редактирование:
– способов картографического изображения,
– отдельных классификаций отображаемых явлений;
интернет-атласы и карты. Картографические произведения, созданные для распространения через сеть Интернет;
Виртуальные картографические произведения. карты и атласы, содержащие большое обилие геоизображений различного рода (карты, аэро- и космические снимки и т. п.), дополненные набором тематических данных, сопровождающиеся звуковыми эффектами и анимациями;
ГИС – картографические произведения. карты и атласы, позволяющие комбинировать и составлять новые карты, проводить их анализ, оценку и пространственные корреляции.
К используемым картографическим источникам (материалам) предъявляются следующие требования (определяются в соответствии с ГОСТ 21667-76 “Картография. Термины и определения”– стандарт бессрочного действия – и Техническими условиями по выпуску каждого из видов картографической продукции):
1. Критерии качества картографических произведений (совокупности свойств, обусловливающих пригодность карты удовлетворять определенные потребности):
– научная и методологическая ценность (новизна);
– математическая обоснованность;
– полнота отображения;
– соответствие действительности;
– геометрическая точность;
– современность и качество оформления.
2. Критерии надежности картографических произведений (способности карты выполнять заданные функции в определенных условиях и с необходимой точностью):
– пространственная локализация (возможность привязки);
– возможность преодоления языкового барьера для иноязычных карт;
– заблаговременность сбора, анализа и оценки материала.
Перечисленные критерии относятся в равной степени ко всем источникам, вне зависимости от формы представления информации. Привлечение в качестве источников для составления материалов, выполненных в электронной форме, накладывает дополнительные требования надежности использования источников. Основными из них являются:
– формат представления, т. е. способ упорядочения данных в памяти компьютера, выражающийся в невозможности импортирования изображения вообще или без каких-либо потерь. Возникает потребность использования конверторов для сопряжения с издательскими системами;
– исключение ошибок кодирования цифровой информации;
– уменьшение влияния субъективизма оператора, выполнявшего оцифровку изображения и т.д.
Подготовка карты к изданию начинается с изготовления издательских оригиналов, отвечающих принятым требованиям и технологиям и предназначенных для получения печатных форм. Эти оригиналы готовят способом фоторепродукции. Они должны в точности соответствовать содержанию составительских оригиналов и обладать высоким качеством графического оформления всех штриховых, цветовых, полутоновых элементов и шрифтов. Существуют разные издательские оригиналы.
Штриховые издательские оригиналы создают по числу штриховых элементов, печатаемых разными цветами. Их называют расчлененными штриховыми оригиналами и готовят отдельно для каждого элемента, например оригинал гидрографии - для печати синим цветом, оригинал рельефа - коричневым и т.д. На совмещенном оригинале воспроизводят все штриховые элементы, имеющиеся на составительском оригинале.
Оригиналы фоновых окрасок содержат изображение площадей, которые при издании будут показаны сплошными заливками или сетками. Для каждого цвета нужен отдельный оригинал, например лес показывается зеленой краской, водная поверхность - синей и т.д.
Оригиналы надписей содержат все надписи, помещаемые на карте, причем для разного цвета могут быть изготовлены отдельные оригиналы.
Полутоновые оригиналы передают изображение элементов, имеющих плавные переходы одного и того же цвета. Обычно такие оригиналы создают для воспроизведения отмывки рельефа или теней вдоль границ.
Перечисленные издательские оригиналы выполняют черчением на прозрачных основах, гравированием на непрозрачном пластике либо путем электронного вывода слоя на фотопленку. Число оригиналов и последовательность их изготовления зависят от красочности карты и принятой технологии печати. Однако при этом основной проблемой становится множественность издательских оригиналов. Для сложных карт их число достигает 20 и более. Решение проблемы состоит в применении фоторепродукционного процесса, основанного на электронном цветоделении. Цветоделенные растровые печатные пленки высокого качества получают путем сканирования многокрасочного оригинала карты с помощью электронных цветоделителей-цветокорректоров. Такая технология включает три последовательных процесса.
Фоторепродукция - преобразование изображения оригинала карты в фотоформы.
Изготовление печатных форм на основе фотоформ.
Печатание - тиражирование оттисков с печатных форм.
При электронном цветоделении достаточно получить всего три негатива, откорректированных по цвету и тону для голубой, желтой и пурпурной красок. При печати благодаря сложению цветов с этих негативов воспроизводятся штриховые, фоновые и полутоновые элементы любого цвета и оттенка. Четвертый негатив готовят для элементов черного цвета. Электронные лазерные цветоде-лительные системы полностью исключают ручную подготовку издательских оригиналов и позволяют в автоматическом режиме быстро и надежно получать фотоформы с цветных карт и фотокарт достаточно большого формата (1 м2 и более).
Для тиражирования карты изготавливают печатные формы. Для этого рисунок с оригинала переносят на поверхность металлической, резиновой, пластмассовой пластины или цилиндра. На печатных формах имеются печатающие элементы, дающие оттиск на бумаге, и пробельные (непечатающие). Существуют разные способы печати.
Глубокая печать - картографический рисунок углубляют (врезают) в печатную форму, а углубления заполняют краской. Это обеспечивает самое высокое полиграфическое качество карты.
Высокая печать - рисунок на печатной форме делают выпуклым, рельефным, и на него «накатывают» краску, а пробельные участки вытравливают.
Плоская печать - печатающие и пробельные элементы находятся на печатной форме на одном уровне, но в результате химической обработки краска наносится только на печатающие элементы, а пробельные - ее не принимают. Такой способ печати используют для простых текстовых карт.
В процессе издания карты печатают штриховую пробу, а затем красочную пробу. По совмещенным оттискам проверяют совпадение всех элементов содержания, напечатанных разными красками, качество и точность воспроизведения штриховых элементов, подбор фоновых окрасок, градации шкал и отмывок, правильность надписей и т.п. Пробы нужны для корректуры карты и исправления ошибок в процессе ее издания.
При тиражировании карты вначале делают контрольные оттиски, по ним проверяют режим работы печатного станка, равномерность подачи и совмещение красок, а затем печатают весь тираж. При издании атласов отпечатанные листы-оттиски карт подрезают, фальцуют (сгибают в тетради и проглаживают), затем скрепляют в блоки и вставляют в мягкий или твердый переплет.
Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями:
Проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах;
Лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование) как правило в средних и мелких масштабах.
Полевое топографическое картографирование выполняют государственные топографо-геодезические службы силами производственных предприятий. Топографические съемки во всех масштабах регламентируются стандартными положениями, руководствами и инструкциями. Тематические съемки (геологические, почвенные, геоботанические и др.) ведут министерства, ведомства, научно-про-изводственные и научные организации. Они также выполняются по соответствующим государственным и ведомственным инструкциям, определяющим требования к картам, их содержание и весь порядок ведения съемочных работ. При всех видах полевого картографирования важнейшим этапом является топографическое и тематическое дешифрирование аэро- и космических снимков.
Камеральное картографирование состоит в обработке данных полевых съемок, сводке и обобщении крупномасштабных карт и материалов дешифрирования, синтезе экспериментальных наблюдений и других источников в соответствии с содержанием и назначением создаваемой карты, серии карт или атласа.
Первый этап камеральной работы - проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы, подготовка всей необходимой документации. Этот этап завершается созданием проекта (программы) карты и включает следующие процессы:
Формулировка назначения и определение требований к карте;
Подбор, анализ и оценка источников для составления;
Изучение территории и особенностей картографируемых явлений;
Подготовка программы карты.
Следующий этап - составление карты, т.е. комплекс работ по изготовлению оригинала карты. Составление выполняют в избранных проекции, компоновке и масштабе, принятой системе условных знаков с заданным уровнем генерализации. Данный этап включает такие процессы:
Подготовка и обработка источников;
Разработка математической основы карты;
Разработка содержания карты и легенды;
Техническое составление оригинала и проведение генерализации;
Оформление карты;
Редактирование карты и корректура на всех стадиях составления.
Завершающий этап -- подготовка к изданию и издание карты, размножение ее в печатной (полиграфической или компьютерной) форме. Иногда подготовку к изданию и само печатание разделяют на два самостоятельных этапа. Они охватывают следующие процессы:
Изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов;
Изготовление печатных форм и получение проб;
Печатание (тиражирование) карты;
Редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания карты.
Все работы по созданию карты (серии карт, атласа) - от замысла до получения тиражных оттисков - в современном картографическом производстве осуществляет коллектив специалистов. В нем картографы сотрудничают с геоинформатиками, специалистами по теме карты (географами, геологами, экологами и др.), инженерно-техническими работниками, корректорами, полиграфистами.
В разделе раскрываются следующие темы:
6.2. Проектирование карты.
6.3. Составление карты.
6.4. Подготовка к изданию и издание карты.
6.5. Особенности создания карты средствами ГИС.
6.1. Виды и структура технологий.
В зависимости от источников информации создания карт можно выделить следующие виды технологий: геодезические, фотограмметрические, картографические и комбинированные. В геодезических технологиях источник информации выполняется съемочными работами с применением геодезических методов и устройств. Фотограмметрические технологии основаны на аэро - или космической съемке и последующей обработке снимков. В собственно картографических технологиях собираются и обрабатываются готовые планово-картографические и другие материалы. Комбинированные технологии строятся на различных сочетаниях основных видов.
В зависимости от обеспеченности всего цикла работ или отдельных его этапов компьютерными средствами технологии можно подразделять на традиционные, автоматизированные и автоматические.
Рассмотрим из каких этапов состоят основные виды традиционных технологий.
Геодезические технологии имеют следующую типовую последовательность этапов:
2. Геодезическое обоснование.
3. Геодезическая съемка.
4. Составление оригинала карты.
5. Подготовка карты (плана) к изданию.
6. Издание карты (плана).
Фотограмметрические технологии имеют следующую типовую структуру:
1. Проектирование карты (плана) и технологии работ.
2. Геодезическое обоснование.
3. Аэрофотосъемка.
4. Фотограмметрическое сгущение.
5. Трансформирование снимков.
6. Дешифрирование снимков.
8. Подготовка карты (плана) к изданию.
9. Издание карты (плана).
Картографические технологии состоят из следующих основных этапов:
1. Проектирование карты и технологии работ (редакционно-подготовительный этап).
2. Составление оригинала карты (составительский этап).
3. Подготовка карты к изданию.
4. Издание карты.
Первые два вида технологий изложены в курсах по кафедрам геодезии и аэрофотогеодезии, поэтому в данном курсе целесообразно рассмотреть этапы собственно картографических технологий в разрезе видов работ.
6.2. Проектирование карты (редакционно-подготовительный этап) состоит из следующих видов работ.
1. Подготовка задания на проектирование.
2. Разработка предварительной программы каты.
3. Сбор исходных материалов.
4. Изучение объекта картографирования.
5. Разработка программы (проекта) карты.
При подготовке задания на карту устанавливаются основополагающие характеристики создаваемой карты - объект (тема и территория), масштаб и назначение, которые определяют проекцию, содержание и оформление карты, а также технологию работ по ее созданию.
Анализ задания на карту, первоначальное ознакомление с имеющимися на месте исходными материалами и объектом картографирования, изучение карт, аналогичных создаваемой, позволяют сформировать первичное представление о проекции и содержании проектируемой карты и оформить его в виде предварительной программы карты , в которой в том числе должен быть определен перечень необходимых исходных материалов и тех организаций, которые этими материалами располагают.
Цель стадии работ по сбору исходных материалов – подготовка информационной базы, достаточной по своему составу, детальности, точности и актуальности, для проектирования и составления создаваемой карты. Собранные материалы анализируются, систематизируются и оформляются. По результатам анализа и систематизации подготавливается раздел «Исходные материалы» для программы карты и составляется схема их расположения на территории объекта в качестве приложения к разделу.
Изучение объекта – важное условие познать структуру и географические особенности объекта и на этой основе разработать содержание карты, определить параметры и подготовить образцы генерализации исходных планово-картографических материалов. Результаты данной стадии редакционно-подготовительных работ оформляются в виде раздела программы под названием «Характеристика объекта». Географические особенности объекта обобщенно представляются в виде карты, показывающей деление его территории на географические районы, в качестве приложения к разделу.
Далее на подготовленной научной и информационной базе последовательно проектируются математическая основа, содержание и оформление карты, а с учетом последних также разрабатываются технологии составления, подготовки к изданию и издания карты; результаты работ представляются в соответствующих разделах программы.
При проектировании математической основы обосновывается главный масштаб карты, выбирается и обосновывается картографическая проекция, определяются параметры картографической сетки, выбираются опорные точки, разрабатывается компоновка карты. Результаты оформляются в текстовой и графической частях раздела «Математическая основа карты». Графическая часть раздела включает в себя «Макет картографической сетки» и «Макет компоновки карты».
При проектировании содержания карты определяют состав информациигеографической основы, который коррелирует с темой создаваемой карты, и состав основной информации, которая раскрывает тему (потому называетсятематическим содержанием ) и соответствует масштабу и назначению карты. Для тематического содержания определяется адекватный способ (способы) его изображения; на его основе для элементов тематического содержания подбираются соответствующие графические средства и переменные и разрабатываетсялегенда карты . Кроме состава информации и оформления создаваемой карты определяются цензы, составляются методика и образцы генерализации исходных планово-картографических материалов. Проектные решения оформляются в виде раздела «Содержание и оформление карты», графическими приложениями к которому являются «Легенда карты», «Образцы генерализации» и «Образцы составления и оформления карты».
В разделе «Технология работ» излагаются разработанные применительно к имеющимся технологическим условиям и с учетом сложности и особенностей создаваемой карты технологические схемы составления ,подготовки к изданию ииздания карты , в которых по каждому виду работ подробно указываются необходимые материалы, методы, технические средства и процессы, а также требования, предъявляемые к промежуточным и конечным результатам.
По окончании редакционно-подготовительных работ должны быть выполнены и переданы на следующий этап два основных продукта – оформленные исходные материалы ипрограмма карты . На следующем этапе первый продукт выполняет роль источника информации создаваемой карты, а второй – методического руководства проведения работ и модели создаваемой карты.
картографический растровый векторный компьютерный
Основу автоматизированного производства картографической продукции, а также геоинформационных систем составляют автоматизированные картографические системы (АКС), представляющие комплекс технических, программных и информационных средств, предназначенный для создания, обновления и использования карт. Действующие и разрабатываемые АКС различаются по своей структуре, свойствам, целевому назначению, мощности, ведомственной принадлежности, но все они имеют в своем составе ряд подсистем, важнейшими из которых являются подсистемы ввода, обработки и вывода информации.
Информационным ядром АКС является банк цифровых картографических данных, состоящий из упорядоченных тематических массивов цифровой информации (баз данных) и средств их формирования, управления, доступа к ним, т. е. систем управления базами данных (СУБД).
В соответствии со своим назначением АКС решают три основные задачи, являющиеся последовательными этапами компьютерного создания карты: ввод информации, обработка и вывод изображения (рис. 3).
Как и в традиционной картографии, процесс создания карты начинается с редакционно-подготовительного этапа, который включает сбор картографических, съемочно-геодезических, литературных, статистических и других материалов, разработку редакционных указаний. Для компьютерных технологий характерно добавление новых специфических процессов: подготовка материалов для сканирования или цифрования; разработка макетов для составления на компьютере; изготовление или доработка имеющейся цифровой карты; составление, оформление и подготовка к изданию оригинала карты на экране компьютера; вывод цветоделенных позитивов.
Ввод картографической информации в ЭВМ предполагает перевод графического (аналогового) изображения в цифровой вид. Он представляет аналого-цифровое преобразование графических материалов - карт, планов, фотокарт и др. В соответствии с особенностями считывания данных различают несколько способов цифрования (дигитализации): ручной ввод точечных объектов; полуавтоматический - линейных объектов и автоматическое сканирование.
Ручное и полуавтоматическое цифрование осуществляется с использованием дигитайзеров путем обвода изображения на исходном картографическом материале. Результатом цифрования является векторная модель, в которой линейные и площадные объекты отображаются контурными линиями, а локализованные по пунктам объекты - отдельными точками. Такое изображение требует последующего графического перевода в соответствующие условные обозначения.
Рис. 3.
Цифрование сканированием обеспечивает автоматическое считывание картографического материала путем последовательного построчного перемещения считывающего устройства относительно снимаемого материала.
В результате сканирования создается растровое изображение, которое нуждается в дальнейшей векторизации, т. е. переводе растровой формы в векторную, поскольку растровое изображение обладает низким графическим качеством и не удовлетворяет необходимым требованиям полиграфического воспроизведения. Тем не менее автоматический способ ввода картографического изображения предпочтительнее ввиду высокой скорости считывания данных.
В настоящее время имеют право на существование оба подхода к цифрованию карт: с применением дигитайзеров и векторизация по растровой подложке.
Оцифровку малонасыщенных карт или выборочный ввод информации предпочтительнее выполнять с использованием дигитайзеров. Автоматическая векторизация более выгодна при работе с чертежами, планами, картами с большой графической нагрузкой.
Процесс компьютерной обработки картографического изображения осуществляется средствами настольных издательских систем, включающих комплекс аппаратных и программных средств на базе персональных компьютеров.
На этом этапе производится составление, оформление и подготовка карты к изданию.
После завершения составительских и оформительских работ производится корректура либо принтерных распечаток карты, либо изображения непосредственно на экране компьютера, его окончательная доработка и подготовка к выводу позитивов.
Организационно иным способом формирования картографического изображения на экране компьютера является создание карт в рамках геоинформационного картографирования с использованием ГИС-приложений. Его суть составляет информационно-картографическое моделирование геосистем. В соответствии с принятыми классификациями выделяют виды и типы картографирования (например, социально-экономическое, экологическое или инвентаризационное, оценочное геоинформационное картографирование и т. д.). Созданные таким образом картографические произведения различной тематики предназначены для организации управления территорией, принятия решений и научных исследований, поскольку обладают динамичностью, оперативностью, многовариантностью и составляют основу любой геоинформационной системы.
Геоинформационное картографирование осуществляет автоматизированное составление, а также использование карт на основе ГИС-технологий и баз географических и картографических данных и знаний. При этом картографические произведения могут быть электронными (вьюерными, интерактивными, анимационными, интернет-картами и атласами, виртуальными - трехмерными компьютерными моделями и др.) и традиционными (на бумажной основе).
На этапе вывода картографическое изображение проходит стадию визуализации, т. е. преобразования из цифровой формы в аналоговую.
Первоначальная визуализация осуществляется уже в процессе интерактивной обработки изображения на экране монитора. В качестве промежуточного вывода могут быть получены принтерные или плоттерные копии для производства окончательной корректуры картографического изображения, построенного на экране монитора.
Кроме того, вывод картографического изображения из компьютера может быть осуществлен в цифровом виде на машинные носители и храниться в банке картографических данных для последующего многократного использования в научных и практических целях.
Цифровая и электронная версии карты позволяют в дальнейшем обновлять и переиздавать ее при минимальных затратах средств и времени, многократно использовать для составления тематических карт, буклетов, атласов, в том числе электронных.
Заключительным этапом работ по созданию карты является цветоделение. На этом этапе вывод картографического изображения осуществляется на фотонаборные автоматы с целью изготовления цветоделенных фотоформ для последующей печати тиража карты.
