Использование компьютерных технологий

Системность процесса создания социально-экономических карт и атласов объясняет эффективность использование для этих целей современных методов и средств, и в первую очередь ГИС-технологий. Компьютерные методики проектирования и составления карт в целом повторяют все этапы, характерные для традиционной технологии картографирования. Но на каждом этапе проявляются существенные особенности, начиная со сбора данных.

Информационную основу подавляющего большинства социально-экономических карт и атласов образуют данные переписей населения и другие материалы государственной и ведомственной статистики. Раньше они обрабатывались вручную, что требовало больших затрат времени и средств, в том числе на неоднократную проверку и исправление скопированных данных, на сведение их в таблицы и последующее картографическое отображение.

В компьютерных технологиях появляется возможность уже на этапе проектирования карты или атласа создать исчерпывающую базу взаимосогласованных данных, охватывающую все стороны и аспекты характеристики объектов картографирования как элементов и сторон единого территориального комплекса. Все исходные данные, включая статистические сведения, общегеографические и тематические карты, материалы дистанционного зондирования и другие образуют в картографической базе данных унифицированную цифровую среду, позволяющую осуществлять автоматизированным путем любую их обработку. Это обеспечивает проведение любых процедур, встречающихся при реализации процессов редактирования и составления карт, включая математико-картографическое моделирование, позволяющие целенаправленно создавать оценочные, прогнозные и иные сложные картографические модели.

В состав выполняемых автоматизированным путем работ, связанных с базами данных, прежде всего включается первичная обработка данных, предусматривающая выборку и ранжирование данных, их соотнесение с пространственными характеристиками объектов картографирования, пространственно-временная генерализация и фильтрация данных, интерполяция полей и динамических рядов, восстановление пропущенных данных и др.

Более сложными являются процессы автоматической генерализации картографических изображений и другие процедуры математико-картографического моделирования. Как правило, при этом используются универсальные программные средства, входящие в арсенал используемых ГИС. Эти задачи сопрягаются с автоматизированным процессом построения карты, называемым в кибернетике визуализацией данных. Он во многом связан с особенностями технического и программного обеспечения и также, как и предыдущие процедуры, осуществляется в векторном или растровом режиме. В лучших электронных устройствах, имеющих высокое разрешение, достигается возможность воспроизведения любых способов картографического изображения с качеством, даже превосходящим требования традиционного составления и издания карт.

В рамках компьютерных технологий существенно упрощаются многие операции процесса составления карты, прежде всего благодаря применению оверлейных операций. Они позволяют хранить отдельно (на особом информационном слое базы данных) и по необходимости воспроизводить любой элемент географической основы и тематического содержания. Этим обеспечивается возможность включать в содержание географической основы и тематического содержания карты любой информационный слой и оперативно совмещать в картографическом изображении на экране дисплея любые количества заданных комбинаций элементов общегеографической и тематической информации с использованием любых способов изображения и цветового оформления.

Отмечается важность применения ЭВМ, средств автоматизации и материалов дистанционного зондирования Земли. Именно автоматизация, по мнению К. А. Салищева (1984), должна быть центральным звеном в научно-техническом прогрессе картографической науки и производства. Но для этого необходимо выполнить следующие основные условия: энергичное распространение автоматизированных картографических систем во всех ячейках картографической науки и практики; подготовленность картографов к пользованию этим оборудованием; формирования банков картографической информации, включая их надлежащее программное обеспечение; тесная взаимосвязь методических проработок в области автоматизации с картографическим производством; повышение оперативности создания карт и их использования всеми заинтересованными специалистами.

Автоматизированное картографирование — это многовариантный творческий процесс. Картограф имеет возможность в короткий срок создать серию карт и выбрать из них лучшую, полнее и точнее отвечающую поставленным целям картографирования.

При построении социально-экономических карт широко используется математико-картографическое моделирование. Картографическим моделям присущи многие ценные свойства, важные для географических исследований территориальных систем: геометрическое подобие, географическое соответствие, абстрактность, избирательность, синтетичность, масштабность, метричность, наглядность и логичность (Берлянт, 1973). Эти свойства и делают географические карты весьма эффективным средством получения информации о природной и социально-экономической системах и превращают карты в надежный инструмент познания пространственно-временных закономерностей окружающей действительности.

Карты — прекрасная форма представления результатов математических расчетов на промежуточных и финальных стадиях математико-картографического моделирования. По картам легко определить достоинства и недостатки используемых математических моделей, оценить применяемую в процессе моделирования информацию с точки зрения ее соответствия целям и задачам исследования, а также применяемым математическим моделям, обнаружить погрешности и ошибки, вызванные неполнотой информационного обеспечения или недостатками математических моделей. В математико-картографическом моделировании экономических территориальных систем применяется весьма широкий комплекс математических моделей. Их выбор диктуется свойствами этих моделей, особенностями исходной информации и свойствами моделируемых территориальных систем, характером создаваемых синтетических карт.

Можно выделить 4 группы математических моделей, обеспечивающих создание синтетических карт разного рода: корреляционные, регрессионные, факторные и таксономические.

Корреляционные модели отражают статистические зависимости между двумя или несколькими величинами.

Регрессионные модели также отражают статистические зависимости, но в отличие от корреляционного анализа здесь всегда одни явления принимают за причину, а другие — за следствие.

Факторные модели служат целям выделения их совокупностей взаимосочетающихся факторов и условий главных факторов, определяющих основные структурные закономерности, особенности развития и функционирования территориальных систем.

Таксономические модели используются на завершающих стадиях математико-картографического моделирования. Они позволяют синтетически обобщить информацию, расчлененную на определенные комплексы в предыдущих стадиях исследования.

В настоящее время проявляется огромный интерес к социально-экономическим картам в аспекте решения прикладных задач. Например, в рамках жилищной проблемы наука должна изучить современное состояние и прогноз развития территориальной организации жилищной инфраструктуры, выявить территориальные различия в уровне обеспеченности населения жилой площадью и качестве (комфортности) жилья, а также выявить роль различных факторов, обусловливающих эти различия. Решение этих проблем осуществляется географами различными методами, в том числе путем создания карт обеспеченности жильем (жилого фонда) и благоустроенности жилья (качества жилищной инфраструктуры). Эти карты жилищно-коммунального хозяйства получили распространение как у нас в стране, так и за рубежом. Особенно широко они представлены во многих комплексных атласах. Методика создания этих аналитических, комплексных и синтетических карт рассмотрена в ряде публикаций (Комплексные региональные атласы, 1976 и др.).

Быстро меняющиеся условия и нарастающие темпы жилищного строительства, рост требований к оперативности обработки информации требуют ускорения сроков создания карт, разработки их новых сюжетов на базе типологических и оценочных характеристик. Это обусловливает необходимость внедрения новых методов создания карт жилищно-коммунального хозяйства, прежде всего различных математических моделей на базе ЭВМ и средств автоматизации.

Также актуально создание риэлтерских карт (оценка земли, недвижимости). В аспекте политической географии интересны карты «пристрастий электората», которые очень тесно связаны с социально-экономическими явлениями.

На сегодняшний день фактически любая ГИС имеет блок социально-экономического картографирования. В основном создаются карты двух типов: карты значковые и построенные методом картограмм. Наиболее развит в автоматизированном картографировании второй тип карт, основанный на раскрашивании или штриховке территориальных единиц в соответствии с принятой шкалой, отражающей интенсивность явления. Повышение качества картографической техники позволяет использовать при этом все большее число разноцветных заливок и многоцветных штриховок. Принцип работы программного обеспечения построения картограмм обычно заключается в сопоставлении значений из тематической базы данных со значениями шкалы картограммы и присвоением его определенной территориальной единице на электронной карте. После завершения построения картограмм полученное изображение можно вывести на многоцветную или одноцветную печать. Наряду с аналитическими характеристиками подобным способом можно строить картограммы, отражающие результаты математико-картографического моделирования, например, многофакторную классификацию территориальных систем.

При автоматизированном создании значковых карт в программном обеспечении должна быть библиотека значков (с помощью которой выбирается один из знаков готового набора) или редактор значков (с помощью которого можно рисовать любые новые знаки). Режим размещения значков может быть интерактивным либо автоматическим — с привязкой знаков по пунктам (способы значков или локализованных диаграмм) или площадям (картодиаграммный способ).

Помимо тематической нагрузки при автоматизированном создании на карте необходимо отразить элементы географической основы, рамки карты, подписи, разместить и оформить легенду и т. д. Это легче всего сделать, если каждому элементу географической основы и тематического содержания в используемой базе (банке) данных выделяется определенный информационный слой.

Благодаря прорыву в технологии (аппаратном обеспечении) автоматизированного картографирования, прежде всего использовании высококачественных устройств вывода — принтеров и струйных плоттеров высокого разрешения (300 точек на дюйм и выше), появляется возможность создавать карты, мало чем отличающиеся от лучших образцов, выполненных по традиционным технологиям. Но с другой стороны, кроме изготовления твердых копий в автоматизированной картографии появляется возможность компьютерной интерпретации карт, позволяющей упростить создание многовариантных образцов карт, из которых выбирается лучший, использовать приемы анимации для отражения динамики развития явлений и процессов, выделения определенных объектов (например, дымящихся труб заводов, перемещающихся по железнодорожным линиям и автомагистралям транспортных средств и т. д.). Возможно создание мультипликационных картографических фильмов, отражающих, к примеру, цикл развития сельскохозяйственных растений — от посева до сбора урожая, производственные связи предприятий по сырью, полуфабрикатам и готовой продукции, процессы миграции населения и т. д.

Издание компьютерных карт при небольшом количестве копий можно осуществить путем их повторной распечатки на принтере (плоттере) или копирования на ксероксе, ризографе и т. д. Если тираж карты большой, наиболее эффективно использовать средства и технологии полиграфической, прежде всего офсетной, техники, в том числе с использованием электронного сканирования и цветоделения.