Процент пашни ко всей площади

О 10 11 20 21 30 31 40 41 50 Рис. 4.16. Картограмма.

Иногда картограммы строят по сетке квадратов, вычисляя та­кие показатели, как плотность населения, овражность, распахан-ность и т.п., для каждой ячейки. Это весьма формальный подход. Есть и противоположная тенденция, заключающаяся в том, чтобы максимально снизить формализм картограммы. В этом случае ста­тистические показатели, полученные по административным райо­нам, относят только к ареалам их действительного распростране­ния, например плотность населения показывают только в обжи­тых районах, исключив болота или высокогорья, а показатели средней урожайности культур дают лишь в пределах контуров об­рабатываемых сельскохозяйственных земель. В результате картог­рамма трансформируется в карту своеобразных количественных ареалов. Такой способ называют уточненной картограммой, или дозиметрическим способом.

Картограмма как правило имеет интервальную шкалу, в кото­рой интенсивность цвета или плотность штриховки закономерно меняются соответственно нарастанию или убыванию значения кар­тографируемого показателя (см. разд. 4.17). Иногда картограммы ста­новятся похожи на карты количественного фона с той, однако, разницей, что количественный фон всегда отнесен к областям ее-

92 Глава IV. Картографические способы изображения

Шкалы условных знаков

 

Рис. 4.17. Непрерывные шкалы значков. а — абсолютная; б — условная.

тественного районирования, тогда как картограммы — к админи­стративным районам или ячейкам геометрической сетки.

Шкалы условных знаков

Шкалы на картах — это графическое изображение последова­тельности изменения (нарастания или убывания) количественных характеристик объектов, их значимости, интенсивности или плот­ности.

На картах со значками, локализованными диаграммами и на картодиаграммах используют абсолютные и относительные шкалы

Рис. 4.18. Ступенчатые шкалы значков.

а — абсолютная; б — условная.

значков, устанавливающие их размеры в соответствии с величи­нами изображаемых объектов (показателей). В абсолютных шкалах размер значка прямо пропорционален величине изображаемого объекта (рис. 4.17). Например, если один кружок изображает на карте города с населением 25 тыс. человек, а другой — 200 тыс., то этот значок должен быть в восемь раз больше первого. Это очень наглядно, но неудобно при больших разбросах значений, напри­мер значок 4-миллионного города должен быть в 160 раз больше значка 25-тысячного населенного пункта. Такой огромный кружок закроет на карте соседние значки и надписи. Условные шкалы отра­жают количественные различия в условной соизмеримости: знак крупного города будет намного больше маленького, но все же не в сотни раз.

И абсолютные и условные шкалы значков могут быть непре­рывными и ступенчатыми (интервальными). В непрерывной шкале размер знака меняется плавно в соответствии с изменением коли­чественного показателя объекта. Ступенчатая шкала дает интерва-

 

Динамические знаки 95

Рис. 4.19. Нарастающие значки.

лы, например 10-30, затем 30-100, 100-300 и т.д. (рис. 4.18). При этом ступени могут быть одинаковыми (равномерная, равноинтер-вальная шкала) либо разными (неравномерная шкала). В приведен­ном примере интервалы различны: 20, 70, 200 — это ступенчатая неравномерная шкала.

Выбор ступеней и самих размеров знаков — сложная задача. Возможны формальные подходы, скажем, применение интерва­лов в арифметической или геометрической прогрессии либо ис­пользование реальных перепадов количественных величин картог­рафируемого явления. В картографии нет жестких правил выбора числа градаций в шкалах. Считается, что читатель карты легко раз­личает шесть—восемь градаций, однако многое зависит от графи­ческих особенностей значков, их формы, цвета, соотношения с фоном и т.п., а также от установившихся традиций. Все, что сказа­но о значках, во многом справедливо для локализованных диаг­рамм, полос движения, картодиаграмм.

Динамические изменения значений картографируемого пока­зателя иногда показывают с помощью шкал нарастающих значков (рис. 4.19). Графические решения могут быть разными. Наиболее ярко рост показателей передают линейные значки, но они зани­мают много места на карте, более экономны площадные и осо­бенно объемные значки, однако зрительно они менее наглядны.

Компьютерные технологии позволяют строить непрерывные (бе­зынтервальные) шкалы, когда, например, густота штриховки кар­тограммы пропорциональна величине картографируемого показа­теля (рис. 4.20). Это обеспечивает более плавные переходы и повы-

Рис. 4.20. Безынтервальная шкала.

шает наглядность изображения, однако определять на глаз плот­ность штриховки в каждой территориальной ячейке и сопостав­лять ее с легендой довольно затруднительно.

Цветовые шкалы определяют цвет и оттенки красок, исполь­зуемых на карте для послойной -окраски изолиний, для количе­ственного фона и картограмм. При передаче нарастающих количе­ственных признаков применяют шкалы возрастающей насыщен­ности цвета. При изображении рельефа для окраски ступеней высот используют особые цветовые гипсометрические шкалы, наилуч­шим образом приспособленные для передачи высоты и морфоло­гии рельефа суши и морского дна.

Динамические знаки

Создание картографических компьютерных анимаций привело к внедрению в практику динамических графических переменных. Иначе говоря, все статические графические переменные приобре­ли еще одно временное измерение. Анимации позволяют изменять

96 Глава IV. Картографические способы изображения

форму и размер объекта, цвет и насыщенность цвета, внутреннюю структуру и само положение знака на карте. Наиболее часто при­меняются:

♦ перемещение знаков по полю карты, показывающее, напри­мер, движение линий атмосферных фронтов на синоптичес­ких картах;

♦ движение стрелок, указывающее направления транспортных потоков, переноса воздушных масс и т.п.;

♦ дефилирование цвета, т.е. постепенное изменение или даже пульсация окраски, вибрирование цвета, например при по­казе распространения ареала инфекции или эпидемии;

♦ мигание знаков, привлекающее внимание к какому-либо важ­ному объекту на карте, например к источнику радиационно­го загрязнения окружающей среды.

Проектирование динамических картографических обозначе­ний — новая, быстро развивающаяся область картографической семиотики на стыке с технологиями компьютерного дизайна (под­робнее см. разд. 14.6). Здесь можно ожидать многих оригинальных решений. Например, большие возможности сулит использование анимационных эффектов в сочетании с трехмерной графикой.

Глава V

Изображение рельефа

5.1. Общие требования

Рельеф — главный элемент ландшафта. Он определяет харак­тер и конфигурацию гидрографической сети, распределение рас­тительности и почвенного покрова, микроклимат и экологичес­кие условия, расположение дорог и населенных пунктов, — сло­вом, все особенности местности. В рельефе земной поверхности отражаются геологическая структура территории и ее палеогеогра­фическая история. В прошлом, да еще и сейчас, рельеф во многом определяет тактику ведения боевых действий. Добавим к этому, что рельеф местности имеет решающее значение при сельскохо­зяйственном освоении территории, гражданском, дорожном, гид­ротехническом строительстве. Отсюда становится понятным то осо­бое внимание, которое всегда уделялось методам изображения ре­льефа на картах.

Рельеф земной поверхности образует сплошное и в целом плав­но изменяющееся поле высот. Имеются и резкие изменения высот: обрывы, овраги, уступы куэст и т.п. Для изображения рельефа це­лесообразнее всего применять изолинии и способ значков, а на геоморфологических картах — способы качественного фона и ареа­лов. Вместе с тем есть специфические требования, которым всегда подчиняется изображение рельефа на гипсометрических картах:

♦ метричность изображения, обеспечивающая возможность по­лучения по карте абсолютных высот и превышений, характе­ристик углов наклона, расчленения и др.;

♦ пластичность изображения, т.е. наглядная передача неров­ностей рельефа, формирующая у читателя зрительный образ местности;

♦ морфологическое соответствие изображения, что проявля­ется в стремлении подчеркнуть типологические особенности форм рельефа, его структурность.

7 - 4886

98 Глава V. Изображение рельефа

Перспективные изображения 99

 

Рис. 5.1. Фрагмент карты Моравии с перспективным рисунком рельефа (XVII в.).

Стремление по возможности учесть эти достаточно противоре­чивые требования проходит через всю историю развития способов картографирования рельефа. На разных этапах на первый план выходили задачи создания пластического объемного или метри­чески точного изображения, либо подчеркивания морфострукту-ры рельефа, либо совмещения этих требований на одной карте.

Перспективные изображения

На старых картах рельеф изображался схематическим перспек­тивным рисунком в виде отдельных возвышенностей, хребтов, го­рок. Для большей выразительности горки покрывались тенями — этот способ иногда называли картинным изображением рельефа. Для него не требовалось знания абсолютных или относительных высот, крутизны склонов, а было достаточно лишь передать об­щее расположение водоразделов, направление основных гряд и хребтов (рис. 5.1). Такое изображение достаточно наглядно, но, ко­нечно, ни о какой геометрической точности не может быть и речи. Картинные карты рельефа иногда создавали художники; известна, например, карта рельефа Тосканского побережья, нарисованная

Леонардо да Винчи и представляющая местность как бы с высоты птичьего полета. В настоящее время этот способ почти не применя­ется, его можно встретить лишь на стилизованных исторических картах.

Однако через два с лишним века картинный рисунок получил новое рождение. На современных картах стали использовать перс­пективные способы изображения рельефа, разрабатывать особые картинные знаки, но уже на геометрически точной основе. Новый способ получил название физиографического, он направлен на выявление физиономических черт рельефа, его морфологии (рис. 5.2). Физиографические карты широко применяют для пока­за рельефа дна океанов, поверхности далеких планет, их исполь­зуют в туристских буклетах и некоторых популярных изданиях. Та­кие карты отнюдь не предназначены для проведения по ним изме­рений, но они очень наглядны, похожи на блок-диаграммы или красочные художественные панорамы.

Рис.5.2. Перспективное изображение горного рельефа Северной Италии (по Э. Раису).

Такова поучительная эволюция способов перспективного изоб­ражения рельефа: от примитивных картинных изображений, ос­тавшихся в далеком прошлом, к точным современным физиогра­фическим картам. Это наглядный пример стремления картографов показать читателю пластику, объемность, трехмерность рельефа.

7*

100 Глава V. Изображение рельефа

Способы штрихов 101

 

Рис. 5.3. Шкалы штрихов крутизны.

а — шкала И. Лсмапа; б — шкала Главного штаба.

Создание подобных изображений требует немалого искусства, это всегда «штучные» картографические произведения.

Способы штрихов

Схематичные перспективные изображения рельефа еще в XVIII в. перестали удовлетворять войска — основных потребителей карт. Им необходимо было получать по картам точное представление о пересеченности местности и крутизне склонов. Характер рельефа определял маневрирование пехоты, кавалерии и артиллерии. Это стало основной причиной перехода к шкалам штрихов крутизны. Принцип построения таких шкал прост: чем круче склон, тем толще и плотнее штриховка, что отвечает изменению освещенности, при которой крутые склоны как бы покрыты глубокой тенью, а поло­гие — максимально освещены (рис. 5.3).

Впервые шкалу штрихов крутизны создал в 1799 г. саксонский картограф Иоганн Леман. Он принял следующее допущение: от-

ношение тени, т.е. толщины штриха Т, к свету, т.е. к промежутку между штрихами С, выражалось простой пропорцией:

Т/С = ос/ (45° -а),

где а — угол наклона склона. Шкала Лемана состояла из девяти ступеней, для склонов с углами наклона 0 — 5° отношение шири­ны штриха к ширине просвета составляло 0:9, 5 — 10° — 1:8 и т.д. На самой верхней ступени шкалы 40 — 45° это соотношение со­ставляло 8:1, а склоны с крутизной более 45° покрывались сплош­ным черным цветом. Штрихи располагались вдоль направления скатов, и это придавало изображению рельефа большую пластич­ность, хорошо подчеркивая неровности и перегибы поверхности, в особенности в горной местности.

Рис.5.4. Часть съемочного топографического планшета Санкт-Петербург­ской губернии, выполненного в штрихах крутизны.

В России применяли иные шкалы, в которых более детально были проработаны ступени для малых уклонов (менее 15°): увеличено чис­ло градаций, изменена толщина штрихов и ширина промежутков между ними. Таковы шкала А. П. Болотова и шкала Главного штаба. Основные русские топографические карты, созданные в середине и конце XIX в.: одноверстная, трехверстная, десятиверстная Евро­пейской России и стоверстная Азиатской России, содержат пре­красные образцы применения штрихов крутизны. Штрихи выпол­нялись способом гравюры, и это придает изображению рельефа особую тонкость и художественность, карты дают наглядный об­раз местности и смотрятся как произведения искусства (рис. 5.4).

 

Рис. 5.5. Схема построения штрихового рисунка рельефа.

а — исходные горизонтали и линии скатов; б — расстановка штрихов; в — штрихи крутизны; г — теневые штрихи.

Интересно, что для нанесения штрихов на карте вначале про­водили горизонтали, они служили канвой для построения линий скатов, далее по ним вычерчивали штрихи. С окончательного ри­сунка вспомогательные горизонтали снимали (рис. 5.5).

Иной принцип использовали при изображении рельефа с по­мощью теневых штрихов, которые наносили по принципу боко­вого (косого) освещения. Обычно предполагалось, что источник света размещен в северо-западном углу карты. Штрихи черного или коричневого цвета накладывали так, чтобы выделить осве­щенные и затененные склоны, подчеркнуть основные формы ре­льефа, перегибы склонов, расчленение поверхности.

Способы штрихов очень хорошо передают пластику рельефа, его морфологию, но не позволяют определять абсолютные и отно­сительные высоты. Кроме того, гравирование или рисовка штри­хов весьма трудоемки, а печатание карт требует высокой техники воспроизведения. Внедрение в картоиздание фоторепродукцион­ных процессов и плоской печати сильно затруднило воспроизве­дение штрихов, тонкие линии при печати раздавливались, а тол­стые штрихи — сливались. Все это заставило картографов искать другие способы изображения рельефа.

Горизонтали 103

Горизонтали

Горизонтали (изогипсы) — линии равных высот. Они представ­ляют собой проекции на плоскость следов сечения рельефа уро-венными поверхностями, проведенными через заданный интер­вал, который называется высотой сечения рельефа. Горизонтали — основной способ изображения рельефа на современных топогра­фических, общегеографических, физических, гипсометрических картах. Одно из важных достоинств способа — его высокая мет-ричность. В любом месте карты по горизонталям можно опреде­лить абсолютную и относительную высоты точек, форму и крутизну склонов, рассчитать морфометрические показатели вертикально­го и горизонтального расчленения. Благодаря горизонталям карты рельефа стали ценным источником информации при морфомет-рических определениях, статистических расчетах, математичес­ком моделировании, в частности при создании цифровых моде­лей рельефа.

Ключевая проблема изображения рельефа горизонталями — выбор высоты сечения. Для топографических карт установлены стан­дартные сечения в зависимости от масштаба карты и характера изображаемой территории (табл. 5.1).

Таблица 5. 1