При сравнении карт связь явлений всегда проявляется через соответствие картографических изображений.

Однако предположение о том, что чем больше степень совпаде­ния контуров или сходство рисунка изолиний, тем сильнее зависи­мость между явлениями, не всегда справедливо. Случается, что про­странственное соответствие можно наблюдать и между явлениями, не зависимыми или очень слабо зависимыми друг от друга. Напри­мер, на картах горных территорий часто бросается в глаза согласо­ванность рисунка изолиний самых разных явлений, например рас­пределения температур и осадков, созревания сельскохозяйствен­ных культур, плотности населения и т.п. Формальный расчет коэффициента корреляции может привести к парадоксальным вы­водам, например на рис. 13.9 показано высокое соответствие между плотностью населения и датами зацветания картофеля. Разумеется, при высокой статистической корреляции причинно-следственная связь между этими явлениями отсутствует, изолинии на обеих кар­тах лишь повторяют изогипсы рельефа. Этот пример показывает, насколько осторожно следует подходить к содержательной интер­претации соответствия картографических образов. Только географи­ческий анализ причинно-следственных отношений позволяет окон­чательно судить о реальных зависимостях между явлениями.

250 Глава XIII. Исследования по картам

Изучение динамики 25 1

 

Физико-географические районы

I Большой Кавказ

II Малый Кавказ

III Кура-Араксинская низмен­ность

IV Ленкоранская область

Рис. 13.10. Корреляционные карты, отражающие связь между густотой речной сети и средним годовым стоком (Азербайджан).

а — картограмма корреляций, составленная по физико-географическим рай­онам; б — карта изокоррелят (линий равных корреляций); заштрихованы области высоких положительных корреляций.

При исследовании геосистем важнейший момент — прослежи­вание изменения взаимосвязей по территории, от места к месту, выявление зон, где связи сильны и где они ослабевают или совсем отсутствуют. Для этого создают специальные карты взаимосвязей, отражающие пространственное варьирование связей. В зависимос­ти от способа построения получают разные типы таких карт:

♦ карты районирования по степени взаимного соответствия,

составляемые путем графического оверлея и оконтуривания районов полного и частичного соответствий;

♦ картограммы взаимосвязей, где показатели корреляции рас­считаны по единицам территориального деления, обычно по административным районам;

♦ карты изокоррелят, на которых проведены изолинии равных коэффициентов корреляции по данным, вычисленным в ячей­ках регулярной или нерегулярной сетки;

♦ карты энтропии контуров, на которых взаимное соответствие явлений оценивается с помощью показателя энтропии для каждого отдельного контура, ареала, ландшафтного выдела, водосборного бассейна.

Чем подробнее и детальнее показано варьирование взаимосвя­зей от места к месту, тем интереснее карта для пространственного анализа. Например, представленная на рис. 13.10 карта изокорре­лят значительно детальнее, чем картограмма, характеризует вза­имное соответствие густоты речной сети и годового стока на тер­ритории Азербайджана. Видны территории, где связь высока (гор­ные районы Большого и Малого Кавказа) и где она практически отсутствует (Кура-Араксинская низменность). При рассмотрении любой из этих двух карт становится ясно, насколько бесполезен с географической точки зрения расчет единого коэффициента кор­реляции для всей территории Азербайджана: в этом случае оказа­лись бы смешаны высокие и низкие корреляции, а их простран­ственная дифференциация осталась нераскрытой.

Изучение динамики

Для изучения динамики явлений и процессов, т.е. их возник­новения, развития, изменения во времени и перемещения в про­странстве, используют разновременные карты, на которых одни и те же объекты изображены в разные моменты времени. К разно­временным относятся карты, составленные и изданные в разные годы (например, старые и современные топографические), либо карты, составленные одновременно, но фиксирующие разные моменты времени (помесячные карты температур), а также кар­ты-реконструкции (палеогеографические, историко-географичес-кие и т.п.).

252 Глава XIII. Исследования по картам

Изучение динамики

 

Сравнивая карты, на которых явления представлены в моменты времени /,, /₂,..., г, можно выявить изменения, происшедшие за любой промежуток А/, и картометрически оценить приращения рас­стояний, площадей, объемов (± As, ± A/?, ± Av и т.д.). По разновре­менным картам устанавливают не только величины изменений, но и их направления, оцениваемые векторами, и среднюю скорость. Во многом цели анализа разновременных карт похожи на повторные инструментальные съемки местности. А всяким повторным наблю­дениям присущи два допущения: во-первых, за величину переме­щений принимается алгебраическая сумма всех перемещений за ана­лизируемый промежуток времени, а во-вторых, скорость измене­ний принимается постоянной без резких ускорений или замедлений. Очень ценными документами для анализа естественной и ант­ропогенной (техногенной) динамики геосистем служат старые то­пографические карты и планы. В России государственные топогра­фические съемки были выполнены петровскими геодезистами в

1720 г., а в 1765 г. начались работы по генеральному межеванию «зе­мель всей империи». Они охватили почти всю европейскую часть стра­ны. Сегодня сравнение этих карт с современными топографическими картами позволяет получить точные сведения об изменении всех ком­понентов ландшафта, развитии сети дорог и населенных пунктов. Мно­гие европейские государства также располагают старыми картами вы­сокой точности, отражающими об­лик местности, начиная с эпохи Средневековья.

Рис. 13.11.Изменение извили­стости русла р. Ай в Баш­кирии почти за сто лет, обнаруженное при сопос­тавлении старой одновер­стной карты (1845) и со­временной топографичес­кой карты масштаба 1:50 000 (1943). Карты приведены к одному масштабу.

По разновременным картам изу­чают изменения разных типов:

♦ медленные изменения (напри­мер, тектонические движения, смещения береговых линий или русел рек), для выявления которых необходимы карты, разделенные большими промежутками времени (рис. 13.11);

 

♦ быстрые изменения (смена си­ноптической обстановки, эко­логической ситуации и т.п.), анализ которых можно прово­дить только по сериям карт, разделенным малыми времен­ными интервалами;

♦ периодические и циклические изменения (сезонные, фенологи­ческие явления и др.) — в этом случае привлекают разновремен­ные карты, отражающие харак­терные фазы развития явления или процесса;

♦ эпизодические и катастрофи­ческие изменения или замеще­ния (землетрясения, сход ла­вин, появление гарей на месте лесов) — для их изучения не­обходимы карты, фиксирующие моменты до и после наступле­ния явления.

Рис. 13.12.Прирост дельты р. Дунай по данным то­пографических съемок, выполненных в разные годы.

Результаты сравнения чаще всего представляют путем простого совме­щения контуров явлений на разные даты. Так, например, получена карта прироста дельты Дуная за 130 лет (рис. 13.12). По ней удобно выполнять картометрические определения, под­считывать величину и среднюю ско­рость прироста дельты и др.

Другой способ отображения ди­намики — составление карт разности состояний явления на разные даты.

Так можно показать, например, прирост населения по районам или изменение урожайности сельскохозяйственных культур на посевных площадях.

Один из самых наглядных способов представления результа­тов анализа разновременных источников — составление карт аре­алов изменения явлений. Это достигается путем графического овер-

Глава XIII. Исследования по картам

Картографические прогнозы 255

лея, т.е. совмещения двух карт (прошлого и современного состоя­ния) на общей основе. На рис. 13.13 показаны две разновремен­ные карты: на одной отражен природный ландшафт, а на дру­гой — тот же ландшафт через 25 лет, подвергшийся значительно­му антропогенному воздействию. Легенда карты дана в матричной форме, она характеризует смену состояния каждого ландшафта или его сохранность. Такая карта удобна для количественной оценки трансформации ландшафтов и степени хозяйственного освоения территории.

Картографические прогнозы

Сравнение карт разной тематики и разновременных позволяет перейти к прогнозам на основе выявленных взаимосвязей и тен­денций развития явлений.

В истории картографии известны замечательные случаи, когда картографические прогнозы приводили к открытиям новых земель. Так, офицер российского флота Н. Г. Шиллинг, анализируя по картам движение арктических льдов, в 1865 г. высказал предполо­жение о существовании неизвестного архипелага, который вскоре был открыт австрийцами и получил название Земля Франца-Иоси­фа. А в 1924 г. полярный исследователь и океанограф В. Ю. Визе также на основе картографического анализа предсказал существо­вание острова, который через шесть лет был нанесен на карту экспедицией на ледоколе «Седов» и назван именем Визе. Впослед­ствии океанолог Вс. Березкин, составив карту динамических тече­ний в Карском море, предсказал открытие островов Уединения и Ушакова. Все эти удивительные прогнозы были сделаны по кар­там, в тиши рабочих кабинетов, что называется «на кончике пера».

В науках о Земле и обществе прогноз понимается по-разному. Географы и экологи обычно трактуют его как предвидение буду­щих ситуаций, геологи — как предсказание неизвестных структур и месторождений полезных ископаемых, экономисты и социоло­ги — как выявление тенденций развития. Картографический метод сближает эти подходы. Прогноз по картам рассматривается как изучение явлений и процессов, недоступных современному непосред­ственному исследованию. Это означает, что прогнозирование не ограничивается гипотезами о развитии явлений или процессов в будущем. Можно прогнозировать и современные, но еще неизвес­тные явления, например неизвестные полезные ископаемые. Су-

256 Глава XIII. Исследования по картам

О надежности исследований по картам 257

 

щественно лишь то, что предсказываемое явление недоступно пря­мому изучению в настоящее время.

В основе прогноза лежат картографические экстраполяции, понимаемые в широком смысле как распространение закономер­ностей, полученных в ходе картографического анализа какого-либо явления, на неизученную часть этого явления, на другую террито­рию и (или) на будущее время. Картографические экстраполяции, как и любые другие (математические, логические), не универсальны. Их достоинство в том, что они хорошо приспособлены для про­гнозирования и пространственных, и временных закономернос­тей. В практике прогнозирования по картам широко применяют также известные в географии методы аналогий, индикации, экс­пертные оценки, расчет статистических регрессий и др.

Существуют три вида прогноза по картам:

♦ прогноз во времени, основанный на экстраполяции динами­ческих тенденций, выявленных по разновременным картам;

♦ прогноз в пространстве, опирающийся на взаимосвязи и ана­логии, установленные по картам разной тематики;

♦ пространственно-временной прогноз, сочетающий оба назван­ных выше вида прогноза и позволяющий предсказать тенден­ции развития и эволюции явления в прогнозируемом про­странстве.

При картографической экстраполяции особое значение при­обретают карты фоновых поверхностей (см. разд. 13.2). С их помо­щью можно предсказать главные, определяющие, фоновые черты явления, не вдаваясь в детали, частности и возможные случайные отклонения. Карты фоновых поверхностей в равной мере пригод­ны для прогноза во времени и пространстве. Так, имея серию фо­новых поверхностей ФП-А, ФП-В,..., ФП-N, можно с помощью регрессионных моделей экстраполировать значение ФП-N+Q, где N+Q — прогнозируемая поверхность (если дается прогноз в про­странстве) или прогнозируемое состояние (если речь идет о про­гнозе во времени). Кроме того, модели фоновых поверхностей при­менимы и для интерполяции. По серии карт ФП-А, ФП-В,..., ФП-N можно рассчитать поверхность ФП-К, где значение К на­ходится в интервале А < К < N.

Географические прогнозы во времени классифицируют по уп­реждению или заблаговременности. Различают прогнозы долгосроч­ные (несколько десятилетий), среднесрочные (10—15 лет), крат­косрочные (три—пять лет) и сверхкраткосрочные (менее года). Это

деление, однако, достаточно условно. Многое зависит от природы самого явления (см. разд. 8.6).

Достоверность прогнозных карт зависит от заблаговременности и дальности экстраполяции, характера самого явления, его стабиль­ности или подвижности, цикличности, от достоверности и полноты исходных карт, а также от устойчивости выявленных тенденций, тесноты взаимосвязей, что во многом определяется самой методи­кой прогнозирования. В зависимости от степени достоверности раз­личают карты предварительного, вероятного и весьма вероятного прогноза, а также карты перспективного расчета (см. разд. 8.5).