Свойства картографических моделей

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

Свойства картографических моделей.

 

 

 

                                                                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

Введение……………………………………………………………………...…...…3

 

Глава 1. Картография – процесс составления карт.…………………………...…..6

Глава 2. Особенности деятельности картографа….…….…………….................18

 

Заключение…………………………………………………………………….......24

 

Список использованной литературы…………………………...............................26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Тема данной курсовой работы – особенности современной  картографии и картографические модели. Важнейшим условием становления  картографического метода следует  считать практические потребности  отдельных отраслей физической и  экономической географии, геологии, геофизики и других отраслей наук о Земле. При современном уровне теоретического развития этих отраслей знаний анализ карт применяется в качестве одного из основных методов исследования.

Как известно, в настоящее  время в России активно разрабатывая новые типы карт, картографы ставят и решают новые проблемы¹. Одна из таких проблем – использование карт в научных исследованиях и хозяйственной деятельности.

Вообще картография  – это наука о картах как  особом способе отображения действительности их создания и использования. В настоящее время существует три формы определения специфики картографии. Так картография – это:

- 1) наука об отображении  и познании явлений природы  и общества посредством карт.

- 2) область техники  и технологии создания и использования карт.

- 3) изучение отраслей  производства.

Согласно теоретической  концепции картографии, картография  – это наука о познании действий картографического моделирования, а сама карта – это картографическая модель².

Сегодня практически  все коммерческие издатели картографической продукции используют ГИС для подготовки данных, а многие создают законченные картографические продукты, применяя исключительно ГИС³.

В самой науке картографии  долгое время сохранялось мнение о том, что основная задача науки состоит в изучении и разработки методов и процессов создания и воспроизведения карт.

Приложения картографического  метода исследования весьма многочисленны  и разнообразны (о чём будет  специально сказано в данной курсовой работе). Картографический метод сделался неотъемлемой частью большинства теоретических и практических изысканий, превратился в один из стержневых методов познания в науках о Земле. 

Цели данной курсовой работы стоят в том, чтобы:

- Во-первых, представив  краткую историю картографии, описать развитие и новейшие тенденции в развитии современной картографии, а также проанализировать динамику в современной картографии: т.е. изменения, темпы и направление развития профессиональной деятельности картографа в современной России и сферу его деятельности.

- Во-вторых доказать, что в настоящее время картографический  метод является важнейшей составляющей  географии, геодезии и смежных  наук, постоянно модифицируется, расширяет  сферу своего применения, совершенствуется  и развивается, используя новейшие достижения картографии, математики, вычислительной техники и автоматики, в тесном взаимодействии с методами конкретных наук. Также мы докажем, что на основе современных достижений науки и техники постоянно изыскиваются новые оригинальные приемы анализа карт, совершенствуется техническая база, расширяется круг решаемых задач, начиная от проблем общегеографического характера вплоть до узкоотраслевых исследований.

Задачи данной курсовой работы, содержащей две главы, состоят  в том, чтобы:

- 1. Во-первых, подробно описать и на конкретных примерах продемонстрировать принципы и особенности картографического метода и картографические модели и их специфику. (Также данной курсовой работе мы на конкретном примере представим схему сбора и систематизирования картографического материала и пример составления карты местности.). 

- 2.Во-вторых, подробно  и на конкретных примерах описать  деятельность картографа-специалиста,  условия его работы и необходимые  требование, в настоящее время  предъявляемые к работе картографа.

В данной курсовой работе мы использовали карты, рисунки, планы  и необходимые графические материалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Картография  – процесс составления карт. 

Картография – это  искусство, наука, технология и умение создавать карты. Как дисциплина она появилась около 30 000 лет назад, одновременно с изображениями мохнатых мамонтов на стенах пещер⁴. Термин географическая информационная система (ГИС) – это дословный перевод с английского выражения «Geographic(al) information system»⁵. Под картографическим методом в настоящее время понимаются раздел картографии, изучающий вопросы использования карт для познания изображенных на них явлений. Впервые понятие об этом методе было сформулировано К.А. Салищевым⁶.

Изначально ГИС определялись как информационные системы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, а также получения на их основе информации и знаний⁷. 

Следует заметить, что  ГИС всегда:

- имеет дело с географической  информацией, тематически разнообразной, сопоставимой, координированной и генерализированной в пространстве и во времени;

- использует законы  информатики, которая представляет  собой систему знаний, относящихся  к производству, переработке и  хранению всех  видов информации  в обществе, природе и технических устройствах.

Изучение пространственных представлений действительности входит в задачи метаматико-картографического  моделирования. Специфика геоинформационного изучения пространства состоит в  использовании геоинформационных  моделей действительности и в их разработке в комплексе с методами других наук. 

В качестве примера рассмотрим пять этапов создания условных обозначений  для линейного объекта дороги из векторного топографического набора данных ГИС (рис. 1). Традиционные системы картографии на базе ГИС поддерживают только первые два этапа.

 
Рис. 1. Пять этапов создания условных обозначений.

На первом этапе установленные  по умолчанию условные обозначения (в данном случае – красная линия) применяются к линейным объектам, а на втором этапе применяется пунктирная линия, поскольку это общепринятый в картографии символ для отображения троп и второстепенных (грунтовых) дорог. Такие условные обозначения в ГИС часто не соответствуют многим картографическим требованиям, поскольку плохо показаны пересечения и изгибы линий (обведены красными кружочками на рисунке) и, следовательно, не ясно, где именно дорожка начинается и заканчивается.

На третьем этапе  показаны возможности нового представления, которое автоматически обеспечивает лучшее начертание символов в местах пересечений линий путём подбора такого размера пунктира, чтобы линии пересекались и оканчивались на половине пунктирного значка. На четвертом этапе показано, как картограф использует эти улучшенные возможности отображения в качестве отправного пункта для дальнейшего улучшения отображения с помощью размещения центра пунктирной черты в точном месте изгиба дорожки в северо-восточном углу. Это изменение сохраняется в базе данных как доминирующее в геометрии отображения.

На пятом этапе иллюстрируется исключительная графическая свобода от заданных правил, когда картограф решил изменить цвет некоторых штрихов, а также удалить один штрих из обозначения другой дорожки. Однако, это "свободное представление" остается тесно связанным с исходным пространственным объектом.

Картографическое моделирование  – одно из фундаментальных понятий  картографии – использовалось задолго  до внедрения технологий ГИС, хотя и  не имело четкого научного определения⁸. Оно объединяло и способ анализа картографической информации, и форму ее представления, причем в основном их практическую составляющую. ГИС внесли в это направление много новых полезных возможностей. Так, в линейке программных продуктов компании ESRI для решения задач моделирования предлагается широкий набор инструментов для выполнения как элементарных пространственных операций, так и сложных, логическо-математических функциональных действий над картографическими объектами (модули Spatial Analyst, 3D Analyst, Geostatistical Analyst, приложение Model Building). Возможно также создание дополнительных расширений и скриптов для решения специализированных задач. Поэтому многие геологи давно осознали и по достоинству оценили уникальный инструментарий, заложенный в этих ГИС-программах. Приведем несколько, на наш взгляд, интересных и полезных практических примеров.

В поисковой геологии для прогноза месторождений традиционно  используются специфические критерии или факторы:

- литолого-стратиграфический, 

- фациальный, структурно-тектонический, 

- геоморфологический, геофизический⁹.

При прогнозе каких-либо явлений учитываются факторы, непосредственно  определяющие это явление. Эти факторы  могут быть представлены в виде картографических объектов. В этом и состоит суть геолого-картографического моделирования, как анализа факторов-объектов и установления наличия или отсутствия связи между ними.

Методы геолого-картографического  моделирования можно разделить  на четыре основные группы:

- абстрактное, 

- теоретическое, 

- фактологическое моделирование  и анализ факторов подобия. 

Абстрактное моделирование  основано на гипотезах и представлениях, теоретическое – на эмпирических данных, фактологическое – на данных апробации и дистанционного зондирования (ДЗ), а анализ факторов подобия –  на факторах связи, взаимосвязи между  ними.

При анализе факторов подобия одним из важнейших моментов является установление минимально допустимого количества факторов для компетентного решения задачи с получением представительного результата. Исследователю требуется установить количество объектов, необходимых для моделирования. Из всего множества объектов N картографической информации необходимо исключить объекты h, которые не имеют логической связи с объектами анализа: n = N – h, где n – объекты моделирования. Например, при прогнозировании месторождения определенного вида полезного ископаемого объектами h являются объекты инфраструктуры, растительности, административного районирования.

В ГИС картографическая информация представляется совокупностью  картографических покрытий (слоев). Они  формируются из картографических объектов, связанных с базами данных и составляющих так называемую базу геоданных (БГД). Задача выбора минимально допустимого числа факторов анализа для геолого-картографического моделирования связана с качественным и количественным составом БГД. В этом случае, полная БГД состоит из трех частей: топографической и геологической (в том числе геофизической) основ и данных ДЗ. Было подсчитано, что при рассмотрении полной БГД, содержащей слои топографической карты, набора обязательных специальных геологических карт, аэрофотоснимков (АФС) и космических снимков (КС), количество объектов N может составлять 110 и более. А объекты n, необходимые для моделирования с целью прогноза месторождений, формируют основные (традиционные) и дополнительно выделяемые в соответствии с прогнозными критериями группы:

- рельефа, 

- гидрографии, 

- геологии,

- аномальности апробации, 

- тектоники, 

- геоморфологии и ДЗ.

То есть количество групп  объектов равно 7. При моделировании  в группе может быть от одного до нескольких объектов, например, в рельефе – его структуры, отрицательные формы и т.д. При условии одного объекта в группе количество объектов соответствует числу групп. Такое моделирование можно назвать полно-приближенным (берется хотя бы один объект по каждому критерию), а количество объектов моделирование равно 7. Соответственно, минимально-приближенному моделированию отвечает количество объектов, равное 2. Причем объекты могут быть как из одной группы, так и из разных, к примеру – минимально-приближенное моделирование по двум объектам, относящимся к критерию геологии или к критериям рельефа и геологии, и т.д.

После установления количества объектов-факторов проводится непосредственное моделирование, основную роль в котором  играет анализ факторов подобии. Этот метод принципиально сводится к сложению (наложению) факторов или к пересечению множеств объектов с образованием нового множества¹⁰. При работе с картографическими объектами производятся иные допустимые действия, причем результат континуализация уже дает смоделированный объект.

Результат картографического  моделирования – карта. Карта  – это математически определённое условно-знаковое генерализованое  изображение земной поверхности¹¹.

Как известно, карта отличаются от других изображений следующими особенностями:

- 1) использованием условных обозначений;