Картографический метод исследования

Содержание

Введение…………………………………………………………….....................................

1. Краткая история картографического метода исследования.......................................

1. Картографический метод исследования…………………………………………………

2. .Существо проблемы. Основные функции географических карт……………………..
3. Основные приемы анализа при картографическом методе исследования……………
4. Совместное использование и переработка карт при картографическом методе исследования. Топологические модели…………………………………………………
5. Применение картографического метода в научных исследованиях………………….

2. Классификация методов анализа карт……………………………………………………

1. Графические приемы………………………………………………………………………

2. Графоаналитические приемы…………………………………………………………….
3. Описания по картам……………………………………………………………………….
4. Приемы математико-картографического моделирования………………………………

Заключение…………………………………………………………………...............................

Список используемых источников (литературы)……………………….…............................

Лист замечаний…………………………………………………………....................................

Введение

Карты хранят полученные человеком знания и позволяют сделать на их основе необходимые обобщения, выявить закономерности развития явлений. Они позволяют выполнить различные географические исследования. В частности, по топографической карте можно определить наличие или отсутствие тех или иных объектов в заданном районе, их координаты, качественные и количественные характеристики (например, число жителей в на- селенном пункте и тип поселения, ширину и покрытие дороги, глубину и грунт брода и т. п.) . Существуют графоаналитические приемы, такие как картометрия и морфометрия, предназначенные для исчисления по картам различных количественных характеристик. Эти приемы наиболее разработаны в теоретическом и практическом плане применительно к топографическим картам. К сфере картометрии относят измерения по картам плановых координат, объектов аппликат (высот, глубин, мощностей), длин, площадей, объемов, углов и направлений. В задачи картометрии входит также оценка точности измерений с учетом масштаба и проекции карты. Морфометрия изучает и разрабатывает способы количественной оценки по картам форм и структур объектов. К основным морфометрическим показателям принадлежат характеристики формы, плотности, концентрации объектов, глубины и густоты расчленения. Морфометрические показатели относительны, и для их выражения часто используют абсолютные картометрические величины. Свойства географических изображений делают возможным получение довольно сложных интегральных характеристик местности относительно простыми путями. В данном разделе рассматриваемые элементы картометрии и морфометрии ориентированы на графические приемы измерения длин, площадей, объемов, а также на отдельные задачи, решаемые по изображению рельефа земной поверхности горизонталями. Высокий уровень развития современной картографии ведет к постоянному расширению ее интересов. Продолжая совершенствовать методику и технику картографирования, разрабатывая новые типы карт, картографы ставят и решают новые проблемы. Одна таких проблем - использование карт в научных исследованиях и хозяйственной деятельности. В самой картографии долгое время сохранялось мнение о том, что основная задача науки состоит в изучении и разработки методов и процессов создания и воспроизведения карт. Использование карт — раздел картографии, в котором изучаются проблемы применения картографических произведений в различных сферах учебной деятельности, разрабатываются приемы и способы работы с ними, оцениваются надежность и эффективность получаемых результатов. Итак, под картографическим методом понимаются раздел картографии, изучающий вопросы использования карт для познания изображенных на них явлений. В первые понятие об этом методе было сформулировано К.А. Салищевым. Приложения картографического метода исследования весьма разнообразны. Он сделался неотъемлемой частью большинства теоретических и практических изысканий, превратился в один из стержневых методов познания в науках о Земле. Долголетний опыт накоплен геологией и морфологией – науками, традиционно связанными с топографическими картами. Издавна сопряжены с картой экономико-географические исследования. Немыслимы без постоянного анализа и обработки карт геофизические науки. Метод развивается, используя новейшие достижения картографии, математики, вычислительной техники и автоматики, в тесном взаимодействии с методами конкретных наук. Постоянно изыскиваются новые оригинальные приемы анализа карт, совершенствуется техническая база, расширяется круг решаемых задач, начиная от проблем общегеографического характера вплоть до узкоотраслевых исследований. 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. Картографические рисунки использовались людьми с древнейших времен для чисто утилитарных целей: ориентирования, указания соседних поселений, дорог, мест охоты, выпаса животных и т.п. По картам были открыты многие глобальные закономерности. Использование карт в немалой степени способствовало открытию фундаментального закона географической зональности. В России использование карт началось с картометрии - с исчисления огромной площади государства Российского. Заметный вклад в картометрию внес известный русский военный картограф Стеблицкий. Использованию карт как средству познания посвящены специальные разработки многих видных отечественных и зарубежных картографов. Характерно, что в разработку методов использования карт значительный вклад внесли не только картографы, но и многие видные географы. Цель нашей работы как можно подробно раскрыть тему о методах использования карт. В данной курсовой работе мы обратимся лишь к одной ветви картографии «использованию карт для географических исследований», оставив в стороне другие направления картографии.

1 Краткая история картографического  метода исследования

Всякое картографическое произведение создавалось с древнейших времен до наших дней для каких-либо практических или научных целей. Прежде всего, следует сказать о графических изображениях, прародителях современных карт, использовавшихся для ориентации в пространстве. Для этих нужд служили наскальные изображения, рисунки на коже, дереве, использовалась резьба по дереву или кости. Основными элементами таких изображений были тропинки, реки, ручьи, озера, горы, леса, места для охоты, сбора трав и т. д. Как правило, для их показа применялись перспективные рисунки, зачастую с существенным преувеличением наиболее интересных с точки зрения составителя элементов содержания или их деталей. Сохранились такие изображения, датируемые 3—2 тысячелетием до н. э. Жители Маршалловых островов создавали свои первые примитивные морские «карты» для целей навигации. Материалом для них служили раковины, обозначающие острова, которые крепились к каркасу из черенков пальмовых листьев. Положение черенков указывало фронт морской зыби, поднимаемой господствующими ветрами, а также изменения при прохождении через цепь островов. Этот феномен использовался жителями для определения курса на остров. Карты были нужны, чтобы зафиксировать границы охотничьих угодий, земельных наделов, что особенно было распространено при освоении новых территорий, например в Римской империи, позднее церковных владений и т. д. В древнейших очагах цивилизации - Месопотамии и Египте строительству ирригационных сооружений, возведению храмов или других сооружений нередко предшествовало создание соответствующих планов. В Древней Греции карты использовались в обучении, а в Древнем Риме в военном деле и управлении империей.

Изображение территории Эгейского моря, выполненное Гомером, представлено на рисунке 1 .

Рисунок 1-Карта мира по Гомеру.

Большую известность получили римские дорожные карты, среди них широко известна сохранившаяся до настоящего времени, так называемая Пейтингерова таблица ( полоса длиной в 7 м и шириной около 30 см), показывающая обширную территорию от Британии до Индии. Основное содержание таблицы (дорожная сеть, города, реки, озера, горы) — сильно растянуто по направлению с запада на восток и сжато с севера на юг.                

Фрагмент Пейтингеровой таблицы, показывающей обширную территорию от Британии до Индии представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Фрагмент Пейтингеровой таблицы

Позднее в средневековье с широким развитием морской торговли резко, возросла потребность в картах для навигации; особенно высокой точности в изображении береговой линии достигли портоланы. Создавались они начиная с XIV в. прежде всего в Италии и покрывали Средиземное и Черное моря. Особенностью портоланов были нанесенные на них сетки компасных линий из ряда точек, что позволяло с помощью изобретенного к этому времени компаса прокладывать курсы для судов, в том числе в открытом море. Наибольший же расцвет в морской картографии, естественно, пришелся на период Великих географических открытий XV—XVI вв. Чуть раньше портоланов в Европе появились так называемые монастырские карты. К. А. Салищев писал, что «основное назначение монастырских карт состояло в иллюстрации богословских сочинений. Например, на карте, сопровождавшей комментарии к Апокалипсису, Беат показывал раздел Земли после потопа между тремя сыновьями Ноя. Такие карты представляли собой картинные чертежи, лишь в самой грубой форме передававшие известный в средневековье мир. Картографические изображения мира интересовали их авторов только в той мере, в какой они соответствовали их религиозным взглядам или поясняли разделяемые ими богословские представления». Расцвет картографии средневековья связан с именем фламандского картографа Меркатора, жившего в 1512—1594 гг. Созданная им цилиндрическая равноугольная проекция карты мира носит его имя и используется в морской картографии и в наши дни. В данной проекции Меркатор составил карту мира, известного к тому времени, а также дал рекомендации, как пользоваться данной картой. В России карты в относительно большом количестве стали создаваться и использоваться к началу XVI в., что связано с потребностями освоения новых территорий, вошедших в Русское государство, и необходимостью защиты его рубежей. Свидетельством этому служит опись архива Ивана IV (1575 г.), где упоминается множество чертежей, необходимых для проведения политики царя по связям с внешним миром. Таким же целям служил «Большой Чертеж всему Московскому государству», охватывавший территорию от Днепра до Оби. Процесс освоения Сибири также требовал ее картографирования и изучения. Работы С. У. Ремезова (1642 — после 1720) представляют собой историко-географическую энциклопедию Сибири XVII в. Ремезов при участии сыновей подготовил три атласа Сибири, Главное достоинство его карт — «достоверность сведений и богатое географическое содержание. В этом отношении картографические произведения тобольского исследователя значительно превосходили более поздние карты Сибири петровских геодезистов. В ремезовских чертежах, рисующих разносторонний физико-географический образ территории всей Сибири и насыщенных громадным числом экономических, этнографических, политических, исторических, военных, археологических, статистических и других показателей, современные исследователи справедливо усматривают наиболее раннее проявление комплексного картографирования». В последние годы жизни Петра I широко развернулись работы по государственной съемке страны. Возглавлял эти работы И. К. Кирилов (1696—1772), а позднее большую роль в повышении точности и качества съемок сыграл В. Н. Татищев. При стандартизации съемочных работ В. Н. Татищев уделял большое внимание сбору географических данных и их учету при составлении «ландкарт». Так, в составленной им в 1738 г. инструкции есть две такие позиции: «1. Для историко-географического известия в приезде твоем в город требовать из канцелярии известия, давно ли тот город построен и для какой причины, уезда же того у умных людей домогаться ведать состояния, их язык, нравы, художество и пропитание, чем тот уезд изобилен или не достаточествует. 2. О порядочном же осведомлении дабы тебе при сем особливые пункты, по которым осведомляючись, против всякого записывать, ту ж записку чинить велено и посланным в провинции офицерам». Одной из самых широких областей использования карт в конце XIX — начале XX в. Была картометрия, применявшаяся для исчисления площадей губерний и уездов России, длин рек, протяженности дорог и т. д. Выдающимся ученым, сумевшим на основе картометрических работ выявить ряд географических закономерностей, был генерал-лейтенант, член-корреспондент Петербургской Академии наук А. А. Тилло (1839—1899/1900). Созданные им гипсометрические карты Европейской России в масштабах 1:2 520 000 и 1:1 680 000 служили не только автору, обосновавшему представление об орографии данного региона, но и его многочисленным последователям. Заметим, что до XIX в. на картах преимущественно отражались общегеографические элементы. Необходимость в создании тематических карт стала появляться главным образом для научных целей. Одним из первых, кто осознал возможности карт показывать абстрактные понятия, был Гумбольдт. Он ввел понятие изотерм, которые нельзя увидеть на местности. Позже он установил вертикальную зональность в растительном покрове. Велик вклад в экономическую картографию и использование карт в социально-экономической географии Баранского. Слова Баранского служили и служат эпиграфами и названиями статей и книг. Можно ли сказать четче и яснее, выразив свое отношение к картографии: «Карта, альфа и омега географии, начальный и конечный момент географического исследования. Карта, средство к выявлению географических закономерностей. Карта, «второй язык» географии». И. П. Заруцкая (1908—1990) показала роль ряда созданных с ее участием атласов при комплексных географических исследованиях. Большой знаток природы, она стремилась к неразрывному слиянию картографического метода и конкретных географических наук. Осознание картографического метода в современном его понимании принадлежит Салищеву (1905 — 1988). Опубликованная им в 1955 г. статья «О картографическом методе исследований» служила отправным моментом для его исследований и нашла свое продолжение у его многочисленных учеников. Многократны обращения к картографическому методу исследования и связям картографии с географическими науками в монографии, подытоживающей опыт развития картографии и ее перспективы, а также в специальной главе учебника по картографии. На примере обеспечения работ по рациональному природопользованию показана роль и направления использования государственных топографических и отраслевых тематических карт, а также комплексных региональных атласов.

    1.1 Картографический метод исследования

Картографический метод исследования — это метод использования карт для познания изображенных на них явлений. По существу, этот метод составляет главное содержание раздела об использовании карт. Познание понимается в широком смысле слова и подразумевает изучение по картам структуры, взаимосвязей, динамики и эволюции явлений во времени и пространстве, прогноз их развития, получение всевозможных качественных и количественных характеристик и т.п. Приложения картографического метода исследования в науке и практике весьма многообразны. Как было показано выше, он является одним из основных средств познания во всех науках о Земле и планетах и смежных с ними социально-экономических науках. Картографический метод служит средством для принятия практических решений, связанных с планированием и освоением территорий, размещением населения, охраной окружающей среды и многими другими хозяйственными проблемами. Использование карт теснейшим образом связано с их составлением. Это удобно показать на схеме, иллюстрирующей систему «создание — использование карт». Источником исходной информации служит окружающая действительность. При картографировании выборочные наблюдения преобразуют в карты, т.е. создают модели этой действительности. В ходе картографического моделирования происходит сложная научная обработка данных, связанная с абстрагированием, анализом и синтезом. Все это, как известно, определяется целями и назначением карты, на процесс моделирования влияют уровень знаний, степень изученности объекта, научно-методические принципы картографирования, логика классификаций, уровень генерализации изображения, применяемая система условных обозначений и многие другие факторы. В ходе последующего использования карт происходят новые преобразования информации, которые также зависят от поставленных целей, квалификации и опыта исследователя, применяемых технических средств, алгоритмов и программ и т.п. При этом, однако, любое звено исследования, начиная с исходной гипотезы и кончая измерительными инструментами, вносит погрешности в результат. Поэтому полученные данные и выводы необходимо всегда соотносить с реальной действительностью, интерпретировать его и при необходимости вносить коррективы. Таким образом, в системе «создание — использование карт» существуют два тесно сопряженных между собой метода: 1.Картографический метод исследования, использующий готовые карты (модели) для познания действительности. 2.Картографирование, или картографический метод отображения, цель которого состоит в переходе от реальной действительности к карте (модели). Эти методы перекрываются и имеют многие обратные связи. Так, условия использования карт определяют требования к условиям их создания. В ходе исследования получают новые производные карты, которые вновь поступают в исследование. Например, гипсометрическая карта преобразуется в карту углов наклона, а она, в свою очередь, в карту интенсивности смыва с поверхности и т.д. При интерактивном компьютерном создании карт, в особенности при применении геоинформационных технологий, оба метода настолько тесно переплетаются, что часто трудно различить, где кончается составление и начинается использование и преобразование карты. Многие оценочные и прогнозные карты составляют в результате трансформирования и синтеза нескольких аналитических карт. В этом случае исходные карты оказываются не просто источниками для составления, они становятся материалами для исследования и синтеза. Однако для некартографов эти два метода четко различаются. Например, почвовед может пользоваться в своих исследованиях геоморфологической или геоботанической картой, совершенно не касаясь процедур ее составления, а геоморфолог — топографической картой, хотя он никак не участвовал в съемке местности, и т.п. Широкое использование картографического метода исследования в разных отраслях знания привело к возникновению множества приемов анализа карт, в разработке которых активно участвовали картографы, географы, геологи, геофизики, математики, экономисты. Издавна применялись картометрия и морфометрия, позднее активное развитие получили приемы математического анализа, математической статистики, теории вероятностей и иные. В наши дни все методы математики так или иначе испытываются для анализа картографического изображения. Такое многообразие приемов порой даже затрудняет их выбор для каждого конкретного исследования. Наиболее употребительные приемы группируются следующим образом: Графические приемы двумерные графики трехмерные графики Графоаналитические приемы картометрия морфометрия Математико-картографическое моделирование математический анализ математическая статистика теория информации. Каждая из указанных в этом перечне групп включает множество отдельных способов и их модификаций. Все вместе они образуют целостную систему, позволяющую исследовать объекты с разных сторон. В пределах каждой группы выделяют приемы сплошного, выборочного и ключевого анализов. Все приемы анализа карт значительно варьируются в зависимости от технического оснащения. Существуют разные уровни механизации и автоматизации исследований по картам: визуальный анализ, т.е. чтение карт, глазомерное сопоставление и зрительная оценка изучаемых объектов; инструментальный анализ — применение измерительных приборов и механизмов; компьютерный анализ, выполняемый в полностью автоматическом или интерактивном режиме с использованием специальных алгоритмов, программ или геоинформационных систем. Все приемы на разных уровнях механизации и автоматизации могут быть использованы для работы с отдельной картой либо с сериями карт и атласами.

    1.2 Существо проблемы. Основные функции географических карт

Развитие картографии всегда определялось потребностями жизни. Начиная со школьных лет карта знакома каждому человеку. Она обыденное явление в нашей жизни. Но именно эта обыденность нередко приводит к упрощенному взгляду на карту, ее недооценке, неполному использованию заложенных в ней возможностей. Важно не только иметь хорошую карту, но и уметь работать с ней, беря от нее все, что она может дать. Иначе карта будет в значительной мере оставаться вещью в себе. Поэтому разработка вопросов использования карт принадлежит к важнейшим проблемам картографии. Картографическое отображение реального мира и его восприятие, т. е. создание карт и изучение по ним действительности, рассматриваются в современной картографии во взаимной связи, как единый процесс. Обобщая многообразие практического и научного использования карт, можно выделить их пять основных функций: коммуникативную по хранению и передаче пространственной информации, оперативную, связанную с непосредственным решением различных практических задач (например, по навигации, управлению сельским хозяйством и т. п.); конструктивную - по применению карт для разработки и реализации всевозможных народнохозяйственных и социальных проектов; познавательную - для пространственно-временных исследований явлений природы и общества и приобретения о них новых знаний; прогностическую (как развитие познавательной) для предвидения явлений - их распространения, изменений во времени и будущих состояний. Успех в реализации коммуникативной функции карт во многом зависит от избранных для них способов изображения и знаковых систем, а также опыта в чтении карт, приобретенного при их изучении и в процессе практической деятельности. Методика применения карт в оперативной работе и проектировании устанавливается специалистами, прибегающими к помощи карт, но картограф, готовящий эти карты, должен знать предъявляемые к ним требования и особенности применяемой методики. Методы использования карт как средства познания и прогноза разрабатываются специалистами в соответствующих видах карт (геологами, геоботаниками, климатологами и т. д.) и картографами, работающими в тех же разделах тематической картографии (геологической, геоботанической и т. д.). Однако общую разработку этих методов относят к задачам картографической науки (подобно тому, как общая разработка и совершенствование математических методов, широко используемых многими науками, принадлежит математикам). Картографическое изучение и исследование действительности состоит во включении в этот процесс промежуточного звена - географической карты как пространственной модели изучаемых явлений. При этом карта выступает в двоякой роли: в качестве средства исследования и как его предмет в виде модели, заменяющей собой реальные явления, непосредственное изучение которых невозможно или затруднительно. Примером могут быть явления глобального масштаба. Полученные таким образом (по картам) выводы и значения относятся к соответствующим объектам действительности. Применение карт для описания, анализа и познания явлений, для получения о них новых знаний и характеристик, изучения их пространственных взаимосвязей и прогноза мы называем картографическим методом исследования.