Основы экологии

Интеграция показателей ЭК.

Элементарные показатели характеризуют состояние одного компонента среды, в одной токе, по одному из параметров, в единичный момент времени. Требуемый уровень информативности достигается путем интеграции показателей, которая осуществляется в несколько приемов. Методологической основой интеграции является квалиметрический принцип, согласно которому любое свойство качества определяется двумя числовыми параметрами: относительным показателем и весомостью. При этом относительными показателем являются концентрации поллютантов, уровни физических полей, нормированные на ПДК, ПДУ либо на характеристики природ. фона. Показатели весомости учитываются на всех иерархических уровнях интеграции. Их роль выполняют: период осреднения, класс опасности поллютанта, относительная значимость компонента среды.

Временная интеграция представляет собой рутинную операцию осреднения показателей, а также получения характеристик изменчивости и распределения, что может проводиться как для отдельных точек и линий, так и для территориальных единиц. Элементар. показатели, от-носящиеся к депонирующим компонентам среды, характеризуют эколог. обстановку за некоторый интервал времени. Элемен. показатели депонирующих компонентов среды являются первично интегрированными во временном отношении, т.е. данный вид интеграции не является неизбежным.

Территориальная интеграция, т.е. переход от элементарных показателей к средним величинам, характеристикам изменчивости и распре-деления,также является одной из наиболее распространенных,традиционных операций и осу-ществляется с соблюдением общепринятых процедур по обеспечению репрезентативности. Террит. интеграция является широко распространенной, но не неизбежной. Характеристики, полученные с помощью дистанцион.методов исследования, могут относится непосредственно к контурам и, следовательно,быть первично интегрированными в пространственном отношении.

Результатами временной и территор. интеграции являются элементарно обобщенные показатели, характеризующие состояние среды по одному из параметров за определенный период осреднения, в точке или в пределах избранной для картографирования территориал. единицы.

Межингредиентная интеграция осуществляется с целью получения более или менее полной локальной характеристики состояния одного из компонентов среды. Примерами межингредиентно интегрированных показателей являются: ИЗА, ИЗВ (индекс загрянения атмосферы, воды), Zc (суммарный показатель загрязнения почвы) и др.

Межкомпонентная интеграция может осуществляться безотносительно к территориальным рамкам. При разнообразии размерностей показателей состояния отдельных компонентов среды, их интеграция носит оценочный характер. Объектом оценки при этом является относительная значимость отдельных компонентов среды, субъектом оценки - человек, иной биологический вид, экосистема. Ключом к комплексной оценке состояния среды является определение относительной значимости ее отдельных компонентов для здоровья человека или устойчивости отдельных видов и экосистем в целом.

Для ЭК используются экспертный, вероятностный и смешанный методы определения весомости. Получаемые на основе этих методов данные в картографии играют контрольную роль (а не информационную).

Межфакторная интеграция, в рамках которой эколог. фактор ценности земель интегрируется с другими факторами, начинает входить в прак-тику кадастрового картографирования. При этом эколог. обстановка в целом, включая сос-тояние всех геокомпонентов и реакции на них биоты и человека, рассматривается как один из факторов ценности земель, наряду с географическим положением, инженерно-геологическими условиями, обеспеченностью объектами ин-женерной инфраструктуры. Относительная значимость указанных факторов для определения ценности земель определяется экспертным путем.

Общие закономерности загрязнения атмосферы.

Атмосфера как наиболее динамичная среда характеризуется сложной пространственно-временной динамикой уровней содержания примесей. В каждый данный момент времени уровень загрязненности атмосферы над некоторой территорией или в той или иной точке определяется балансом по отдельным поллютантам и их совокупности.

В приходной части баланса находятся:

- поступление ЗВ от совокупности техногенных и естественных источников;

- образование ЗВ в результате вторичных хим. процессов, протекающих в самой атмосфере.

В расходной части баланса находятся:

- вынос ЗВ за пределы рассматриваемой территории;

- осаждение ЗВ на зем. поверхность;

- разрушение ЗВ в результате процессов самоочищения.

Концентрации разных поллютантов обычно меняются относительно согласовано, подчиняясь одним и тем же закономерностям. Выделение поллютантов от техноген. источников усиливается с ростом числа работающих единиц производственного оборудования и транспортных средств, увеличение интенсивности их работы, при ухудшении технич. состояния и авариях, при неэффективной работе или отключении очистного оборудования. Поступления поллютантов от естественных и техноген. пылящих источников усиливается при усилении ветра, при вулканических процессах. Интенсивность выноса поллютантов прямо зависит от скорости ветра; интенсивность самоочищения - от температуры, влажности, интенсивности ультрафиолетового излучения, шероховатости подстилающей поверхности. При этом тенденции загрязнения атмосферы для территорий в целом могут не совпадать. Сочетание естествен. факторов, обуславливающий высокий уровень загрязнения, образует потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА). Степень реализации ПЗА зависит от наличия и мощности источников загрязнения.

Картография загрязнения атмосферы складывается из картографирования ПЗА, источников загрязнения, уровней загрязнения.

С эколого-гигиенической точки зрения представляют наибольший интерес и являются предметами картографирования следующие характерные уровни загрязнения атмосфер.воздуха:

- средний годовой (многолетний) уровень, который формируется при наличии динамического равновесия между эмиссией и рассеянием атмосфер.загрязнений;

- уровень загрязнения, складывающийся при сочетании обычного режима работы предприятий - источников загрязнения атмосферы и неблагоприятных для рассеяния метеоусловий (5-% повторяемости, согласно действующей системе эколог. нормирования);

- уровень загрязнений, который может возникнуть при аварийном выбросе от потенциально опасного объекта при определенных заданных (обычно неблагоприятных) условиях;

- фактически существующий текущий уровень загрязнения.

Картографирование потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) проводится на основе данных стационарных метеорологических наблюдений, в мелких и средних масштабах. Величина ПЗА показывает, во сколько раз средний уровень загрязнения атмосфер. воздуха в конкретном районе,с определенной повторяемостью неблагоприятных для рассеяния примесей метеорологич.условий (НМУ), будет выше или ниже, чем в некотором другом районе, принятом за эталон. Поскольку состояние атмосферы претерпевает как внутри- так меж-годовые изменения, различают климатический и метеорологический потенциал загрязнения атмосферы. Первый отражает среднюю повторяемость и степень выраженности НМУ, второй создается на относительно короткое время при неблагоприятных метеоусловиях. Для определения климатич. ПЗА требуются данные аэрологических наблюдений, выполняемых в весьма ограниченном числе пунктов .Картографирование ПЗА включает вычисление его зна-чений для метеостанций, с использованием соответствующих формул, и географическую интерполяцию, с вычерчиванием изолиний.

Метеорологический ПЗА (МПА) характеризуется значительно большей пространственной и временной изменчивостью и является предме-том средне- и крупномасштабного картографи-рования. Для его определения МПА используют параметры, определяемые на значительно большем числе метеостанций. Карта МПА могут создаваться с использованием способа изолиний как для среднегодовых и среднемесячных показателей, так и для конкретных отрезков времени. Картографирование является весьма важной прикладной задачей, поскольку позволяет количественно охарактеризовать различия в уровнях загрязнения при одном и том же выбросе, в зависимости от места размещения источника.

Картографирование источников и уровней загрязнения а/сферы проводится на основе данных инвентаризации, статистической отчетности об объемах выбросов и обобщающих материалов. Картографирование на основе данных инвентаризаций прово дится при разработке материалов экологич. нормирования, на генерал.планах предприятий, в масштабах 1:500 - 1:5000. При этом показывается плановое положение источников выбросов, включенных в инвентаризацию, и их номера по списку. Харак-ка источников дается в табличных материалах и используется для расчетов рассеяния максимал.разовых выбросов.

Картогр-ние на основе данных статистич. отчетности выполняется в крупных масштабах для территорий городов и их частей. При этом для показа объемов и структуры выбросов обычно используются структур. значки. Картографирование на основе обобщающих материалов выполняется в средних и мелких масштабах, с использованием структур. значков, картограмм и картодиаграмм. Вследствие значительных различий в степени опасности отдельных ингредиентов, необходимо использовать размеры обозначений для характеристики не абсолютных, а приве-денных выбросов.

Картогр-ние уровней загрязнения а/сферы вы-полняется для разных временных интервалом.

Долговременное (среднее за длительный период) загрязнение воздуха может быть охарактеризовано по прямым или косвенным данным. Картографирование по прямым данным наблю дений на стационарных постах дает наиболее точную количествен. характеристику загрязнения, но степень ее детальности лимитируется малым числом таких постов. Число постов в городах зависит от их населения и объемов промышлен. выбросов и составляет до 10-20. Из-за ограниченности числа постов при картографировании по прямым данным интерполяция выполняется практически без учета планировочной структуры городов. Необходимо также отметить разнообразие условий размещения постов: вблизи промыш.зон, на автомагистралях, в жилых и зеленых зонах и т.д. Это позволяет решить задачу получения общегородских характеристик, дифференцированных по функциональным зонам, но делает весьма проблематичной возможность интерполяции между постами.

Косвенными данными, позволяющими оценивать долговременное загрязнение воздуха, являются материалы лихеноиндикации, а также результаты картографирования загрязнения почв. Твердые вещ-ва, загрязняющие почвы, и газообразные соединения, загрязняющие атмосферу, часто выделяются из одних и тех же источников. На основе сопоставления многолетних данных о загрязнении атмосфер. воздуха, по данным стационарных постов, и о загрязнении почв в ближайших пунктах, опробованных при эколого-геохимических съемках, было получено уравнение, связывающее значения суммарного показателя загрязнения почв и индексы загрязнения атмосферы. При наличие материалов эколого-геохимич. исследований данная формула позволяет проводить оценочное картографирование уровней загрязнения атмосферы с высокой степенью детальности.

Кратковременное загрязнение воздуха контролируется в крупных городах значительно более полно,чем долговременное т.к.на решение этой задачи направлены подфакельные наблюдения и контроль санитарно-защит.зон предприятий. Обоб щение материалов подфакельных и ведом ственных наблюдений позволяет охарактеризо вать кратковременное загрязнение воздуха при НМУ в крупном масштабе, по прямым данным. При этом важнейшее значение приобретает анализ условий возникновения высоких концентраций поллютантов, а также картографирование этих концентраций и условий их возникновения. Неблагоприятные для рассеяния выбросов метеоусловия могут формироваться как в городе в целом, под воздействием макрометеорологических процессов, так и на локальных участках вследствие влияния мезо- и микрометеорологических процессов. В связи с этим карта, представляющая максимальное загрязнение воздуха в городе, должна характеризовать не определенную неблагоприятную ситуацию, а их совокупность. Необходимая для этого метеоинформация заимствуется из данных метео-станций того же города. Вычисляются средние значения концентраций отдельных ингредиенов и величины ИЗА для сочетаний направления и интервалов скоростей ветра. Этот подход может быть реализован как по материалам мониторинга, так и в рамках математич. моделирования. Расчет. значения уровней загрязнения атмосф.воздуха при неблагоприят. условиях 5-% повторяемости получаются при выполнении расчетов, согласно типовой методике ОНД-86. Но данная методика не предусматривает учет конкретных метеоролог. ситуаций и создает картину распределения уровней загрязнения, которая может сложиться не одновременно, а как совокупность возможных экстремальных значений.

Общие закономерности загрязнения поверхнос. вод суши. Картографирование самоочищения поверх. вод.

Загрязнение вод.объектов является весьма сложным динамичным процессом. Концентрации различных ЗВ, присутствующих в вод. среде, характеризуется сложной временной динамикой и зависят от интенсивности их поступления в водоемы, скорости процессов самоочищения и осаждения, объема вод. массы и скорос ти ее движения. ЗВ поступают в водоемы с промыш., с/хоз-ми и коммун.-быт. сточ. водами,с поверхностным стоком за счет смыва с загрязненных территорий, при осаждении из атмосферы, от вторичных хим.процессов трансформации поллютантов, от естествен.источни-ов. Объемы воды в вод. объектах зависят от комплекса гидрологических причин и характеризуются внутри- и межгодовой изменчивостью. Поэтому уровни загрязнения вод.объектов в разных регионах изменяются по сезонам неодинаково. Является характерным формирование сравнительно повышенных уровней загрязнения в следующих случаях:

- при относительно стабильном поступлении загрязнения и пониженном расходе воды, в условиях низкой летней или зимней межени;

- при массированном поступлении загрязнений с поверх. стоком, во время весенних и дождевых паводков;

- при залповых сбросах, вне зависимости от состояния водоема.

Картографирование самоочищения поверх.вод может выполняться на качественном или количественном уровнях исследования. Первое используется в мелко- и среднемасштабных оценочных работах, выполняемых для больших территорий. Второе становится возможным при крупномасштабных исследованиях, посвященых анализу конкретных ситуаций, прогнозированию последствий возможных и реальных случаев загрязнения.

Качественное картографирование условий са-моочищения включает подразделение вод. объектов на ряд категорий по параметрам, опреде-ляющим условия самоочищения:

- интенсивность перемешивания;

- температура воды в летние месяцы;

- условия разбавления ЗВ.

Реки подразделяют на равнинные, предгорные (низкогорные) и горные; им соответствует слабая, средняя и сильная интенсивность перемешивания. Сочетание характеристик перемешивания и температур позволяет выделить категории условий самоочищения за счет трансформации ЗВ: благоприятные, относительно благоприятные, средние, неблагоприятные.

Для водоемов основ. фактором перемешивания воды является ветровое волнение. Оно оценивается через показатель относительной мелководности, определяемый как отношение средней ширины к средней глубине.

Для передачи характеристик самоочищения применяют линейные знаки (для рек) и ареалы (для водоемов), с использованием «принципа светофора».

Количественное картографирование самоочищения выполняется на основе зависимостей скоростей трансформации конкретных веществ от температуры среды.

При количеств. картогр-нии предметом изображения являются прогнозируемые результаты процессов самоочищения. Наиболее эффективным средством решения является математич. моделирование потоков загрязнений с визуализацией результатов методом графической мультипликации в виде картфильмов.

Интерпретация результатов проводится путем сравнения данных анализа с фоновыми концентрациями тех же элементов в аналогичных почвах и почвогрунтах ландшафтов-аналогов,расположенных заведомо вне зон техноген. воздействия. При этом определяются поэлементные и суммарные показатели концентраций. Суммар. показатель загрязнения относится к числу важнейших и наиболее информативных параметров эколог. обстановки. Разработана шкала градации (4):-допустимый, умеренно опасный, опасный, чрезвычайно опасный уровень загрязнения. В районах с опасным и чрезвычайно опасным уровнем загрязнения должны осуществляться комплексы специальных мероприятий по реабилитации территорий и оздоровлению населения.

Поскольку основ. источником загрязнения поверхностного слоя почв являются атмосфер. выпадения, то по величине суммарных показателей концентрации можно оценивать общий уровень загрязнения воздуха. Изучение загрязнения почв позволяет выявить последствия техноген. воздействий за весь период хозяйс. освоения территории.

Медико-географ. картографирование.

Оно нацелено на отображение биотических факторов среды негативно влияющих на человека. Карты могут быть отнесены к разным группам мед.-геог.классификации:

1.мед.-геог.карты природ.среды, отображающие свойства биоты,

2.нозогеограф.карты,характеризующие распространение болезней, обусловленных преимущественно природ.факторами.

Среди факторов болезней, составляющих пред-мет мед.-геог.картогр-ния, различают:

1.географ. предпосылки, обусловленные соц., историч. и физико-географ.причинами;

2.области источников заболевания, связанные с видовым и количественным составом переносчиков, интенсивностью циркуляции возбудителя в природном очаге.

Мед.-геог.картогр-ние биотич.факторов среды осуществляется на основе данных мед. статис-тики, преимущественно в мелких масшабах.

Способами изображения являются ареалы, качествен. фон, иногда значки.

Крупно- и среднемасштабное картогр-ние распространено мало, т.к. предполагает большую полноту фактических данных о биолог. загряз-нении и его локализации.

Крупномасштаб. карты создаются на основе полевых работ. Минимальной таксономической единицей является группа фаций и соответствующая единица растительного покрова. При среднемасшт. картогр-нии возрастает использование картографических, литературных и медико-статистических источников информации. Основ. способами изображения являются качес. фон (харак-ка насыщенности территориал. единиц вредными организмами), значки (харак-ка заболеваемости по населен. пунктам), картограммы (харак-ка заболеваемости по административным районам), картодиаграммы (структура и динамика заболеваемости).

36.Критерии оценки экол.об-ки. Качеств.ЭК

Качествен. оценки экол.ситуаций выполняются экспертным путем на основе ряда критериев. В рамках классификации экол. ситуаций подразде ляются на: удовлетворительные, напряженные, критические, кризисные, катастрофические.

При удовлетв. ситуации из-за отсутствия прямого/косвенного антропоген. воздействия все показатели свойств ландшафты не изменяются.

Конфликт. ситуация - наблюдаются незначительные в пространстве и во времени изменения в ландшафтах, в том числе в средо- и ре-сурсовоспроизводящих свойствах, что ведет к сравнительно небольшой перестройке структуры ландшафтов и восстановлению в результате процессов саморегуляции природ.комплекса или проведения несложных природоохран.мер.

Напряженная ситуация - негативные изменения в отдельных компонентах ландшафтов, что ведет к нарушению или деградации отдельных прир.ресурсов и, в ряде случаев, к ухудшению условий проживания населения. При соблюдении природоохран. мер напряженность экол. си-туации спадает.

При критич. ситуации возникают значительные и слабо компенсируемые изменения ланд-шафтов,происходит быстрое нарастание угрозы истощения или утраты природ.ресурсов, уникальных природ.объектов, наблюдается устойчивый рост числа заболеваний из-за резкого ухудшения условий проживания. Антропог. нагрузки превышают установленные нормативные величины и экол. требования. При умень-шении/прекращении антропоген. воздействий возможна нормализация экол. обстановки.

Кризисная ситуация приближается к катастрофической. В ландшафтах возникают очень значительные и слабо компенсируемые изменения, в результате которых происходит полное истощение прир. ресурсов. Антропоген. нагрузки устойчиво и многократно превышают установленные норматив. величины и экол. требования. Резко ухудшается здоровье населения.

Без принятия мер - переход в катастрофич. ситуацию в течение небольшого промежутка времени (3-5лет).

Катастроф.ситуация характеризуется глубокими и часто необратимыми изменениями природы, утратой природ.ресурсов и резким ухуд-шением условий проживания населе6ния, вызванными в основном многократным превышением антропоген.нагрузок на ландшафты региона. Важным признаком катастроф. ситуации является угроза жизни людей и их наследственности, а также утрата генофонда и уникальных природ.объектов. Она может наступать внезапно (вследствие аварии) или сформироваться постепенно при нарастающем изменении природы.

Для отображения экол. ситуации используют фоновую окраску. Содержание экол. итуации разной степени остроты передается с помощью составных буквенных индексов (напр.: А - загрязнение атмосферы, Пэ - эрозия почв).

18.Способы изображения и изобразительные средства карт, приемы генерализации. Принципы построения и содержания экологических и медико-экологических карт

Понятие о карте и других видах картографических изображений.

Карта - это математически определенное, уменьшенное, генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее расположенные или спроецированные на них объекты в принятой системе условных знаков.

3 основных свойства карты:

1. математически определенное построение

2. картографическая генерализация (отбор и обобщение)

3. использование знаковых систем.

Кроме карт существуют картографические изображения. В отличие от карт они обладают лишь частью вышеперечисленных свойств, а не всеми тремя (например: снимок - нет знаковых систем; глобус - не на плоскости).

Элементы карты:

(Карта может включать в себя до 7 элементов).

1 элемент - картографическое изображение (содержание карты):

Карты бывают общегеографические и тематические.

Общегеографические карты передают внешний облик Земли (реки, города и т.д.)

Тематические карты посвящены узкой теме. У тематических карт их содержание делится на географическую основу и специальное содержание.

Географ. основа - это элемент общегеограф. карты ( береговая линия, гидросеть, границы, города и т.д.). 2-й элемент тематической карты - специальное содержание карты, которое содержит тематическую нагрузку. Спец. содержание карты раскрывается в ее легенде (условные обозначения).

2 элемент - легенда.

У тематической карты наличие легенды обязательно.

У общегеографической карты легенда может отсутствовать.

3 элемент - математическая основа.

Она включает в себя : 1 элемент математ. основы - геодезическая основа - это референц эллипсоид Красовского и построенная на его основе сеть параллелей и меридиан,

2 элемент математ. основы - это масштаб (степень уменьшения эллипсоида),

3 элемент математ. основы - это проекция (способ развертывания эллипсоида в плоскость)

Математич. основа - это обязательный элемент карты. Математ. основа может быть с карты снята - тогда это называется «карта-схема».

4 элемент - компоновка.

Компоновка - это определение границ изображаемой территории, выбор осевого меридиана и использование внутреннего пространства карты. Компоновка карты присутствует на карте обязательно.

5 элемент - вспомогательное оснащение.

Вспомогательное оснащение - это дополнительные построения для облегчения работ с картой (шкала глубин и высот, линейный масштаб, шкала заложений и т.д.).

Вспомогат. оснащение на карте может отсутствовать.

6 элемент - дополнительные данные.

Это различные графики, таблицы, рисунки, диаграммы, врезные карты.

7 элемент - рамка и зарамочное оформление.

Рамка может быть простая, художественно оформленная, градусная, минутная.

Зарамочное оформление - это название карты, иногда сведения об издании, авторах, гриф.

Изобраз. средства и способы графич. изображений: соотношение понятий.

Для показа явлений на картах используются изобразительные средства (графические переменные). Конкретных изобразительных средств очень много, но они все относятся к трем большим группам:

1.графические изобразительные средства (линии и их сочетания, включая буквы и цифры),

2.цветовые обозначения,

3.полутоновые обозначения.

Соотношение между изобразительными средствами и картографическими явлениями образуют способы картографических изображений.

Способы картографического изображения - это основной элемент языка карт. Но особенность в том, что способы картографических изображений - категория нематериальная. Из 5 типов локализации и 3 типов изобразительных средств получается 10, 5 способов изображений (десять с половиной).

Способы картографических изображений:

1.способ значков - значками показываются явления с точечным характером локализации.

Чаще употребляются значки геометрические.

Значками может передаваться местоположение объекта, качественные и количественные характеристики. Для этого используют систему однотипных значков, которые называются шкалы.

Шкалы бывают:

- абсолютные непрерывные (размер знака прямо указывает на размер объекта) - для города: 1 мм диаметра = 50 000 населения, тогда 500000 нас.= 10мм диаметра. Это дает очень наглядное

Изображение, но сильно занимает пространство карты. Поэтому так делают редко.

- абсолютные условные шкалы (у каждого объекта свой индивидуальный размер, но зависимость не прямая. Например: знак крупного города будет намного больше маленького города, но все же не на столько, как при абсолют.непрерыв. шкале) 5 100 500

-ступенчатые абсолютные шкалы (в них нет индивидуальных обозначений)

для отдельных объектов, но размер должен быть увеличен пропорционально 5-100 500-1000

цифровому значению), 100-500

- условные ступенчатые шкалы (размеры увеличиваются незначительно, меняется внутренний рисунок знака. Но знаки одинаковые для всей, градации (интервал, значения).

- значки могут передавать внутреннюю структуру объекта. Для этого используют структурные значки (в экономике: какие структуры насколько развиты и т.д.)

Структурные значки могут быть условными ( отрасли показываются секторами одинакового размера) и абсолютными структурными значками (доли явления соответствуют доли сектора).

2.Способ линейных знаков.

Линейные знаки применяются для объектов с линейным характером локализации (дороги, границы и т.д.). Основные изобразительные средства - линии (разной толщины, разного цвета, разного внутреннего рисунка). При этом ось рисунка должна соответствовать местоположению линейного объекта.

Способ изолиний. Псевдоизолиний.

3.Способ изолиний.

Изолинии - это линии равных значений . Применяются для количественной характеристики явлений сплошного распространения ( климатические характеристики, абсолютные отметки и т.д.). Интервалы между изолиниями часто окрашивают в те или иные цвета - это способ изолиний с послойной покраской. При этом цвета должны выдерживать определенную гамму.

Псевдоизолинии.

Изолинии нередко применяют для явлений, не обладающих непрерывностью, сплошностью и плавностью, т.е. не являющихся на самом деле полями. В этом случае речь идет о псевдоизолиниях, т.е. изолиниях, отображающих распределение дискретных объектов (псевдоизолинии плотности населения, размещение которого , конечно же , не образует сплошного поля, псевдоизолинии распаханности или залесенности и т.д.). Их всегда проводят на основе интерполяции каких - либо расчетных статистических показателей плотности, интенсивности распределения объектов, полученных в ячейках регулярной и нерегулярной сетки. На вид псевдоизолинии ничем не отличаются от изолиний, они часто дополняются послойной окраской. Несомненная привлекательность псевдоизолиний состоит в том, что с их помощью создается очень удобная графо-математическая абстракция географических распределений, позволяющая отвлечься от малосущественных свойств и деталей картографируемого объекта и выявить главные закономерности его изменения в пространстве. К тому же этот способ обладает высокой метричностью.

Однако необходимо помнить о принципиальном различии между изолиниями и псевдоизолиниями. Последние отражают не реальные, а искусственные, абстрактные поля (например: «промышленный рельеф» - плотность объектов индустрии на единицу площади или «поле расселения» - число жителей на 1 кв. км). При изменении плотности данных или способа расчета такие искусственные поля претерпевают сильные изменения. Поэтому на картах желательно указывать способ расчета исходных данных, по которым построены псевдоизолинии.

Качественный и количественный фон.

4. Способ качественного фона.

Качественным фоном передается качественная характеристика явлений сплошного распространения. При качественном фоне территории делятся на однородные контуры ( выделы) и окрашиваются в тот или иной цвет в зависимости от качественных характеристик ( карты растительности, почвы, геологические карты). Для показа постепенности перехода делают полосчатую окраску ( в полоску).

Для удобства идентификации подразделений качественного фона его сопровождают индексами, которые проставляют на карте и в легенде (например: индекс дерново-сильноподзолистых почв -П^д₃ )

4,5. Количественный способ ( половина способа - ?).

Этот способ подобен способу качественного фона - он всегда сопряжен с районированием, но по количественному признаку. Окраска или штриховка выполняется по шкале, т.е. интенсивность возрастает или убывает в соответствии с изменением признака. Примерами использования количественного фона могут служить карты запасов гидроресурсов в речных бассейнах. Этот способ существует теоретически, в практике не применяется.

Способ ареалов

5.Способ ареалов.

Применяется для показа явлений с площадным характером распространения. Ареалы очень разнообразны и их обозначения тоже очень многообразны (разные линии - по цвету, форме; различные штриховки; точечные обозначения без обозначения четких границ). Ареалы бывают сплошные и рассеянные, абсолютные и относительные.

Абсолютный ареал - это такой ареал, который полностью оконтуривает какое-то явление (например - ареал распространения вечной мерзлоты).

Территория со сплошным ареалом - это относительный ареал. Относительный ареал занимает часть абсолютного ареала, в пределах которой явление обладает особым свойством.

Точечный способ и способ локализованных диаграмм.

6.Точечный способ.

Применяется для количественной характеристики явлений рассеянного распространения (главным образом в с/хозяйстве). Основное изобразительное средство - это точка. Но не всякая точка - это точечный способ, а только такая точка, которая имеет вес. Вес точки - это количественная характеристика.

7.Способ локализованных диаграмм.

Применяется для показа периодически изменяющихся явлений t`C (главным образом на климатических картах - температура, давление,влажность и т. д.). Диаграммы относятся к конкретным пунктам, метеостанциям - поэтому и называются локализованными диаграммами.

Способ картограмм и картодиаграмм.

8.Способ картограмм.

Применяется для количественной характеристики явлений рассеянного распространения по территориальным единицам. Способ картограмм применяется в экономической картографии и картограммами передаются средние характеристики либо на душу населения, либо на единицу площади. Основное изобразительное средство - цветовые или штриховые обозначения. Но при этом способе контуры обозначаются одинаково, внутри контура различия пропадают.

9.Способ картодиаграмм.

Применяется для количественной характеристики явлений рассеянного распространения по единицам территории. Но передаются абсолютные характеристики. Изобразительные средства - объемные, площадные, наглядные, столбчатые. Сильно искажаются данные.

Линии движения и динамические знаки.

Способ линий движения.

Применяется для показа передвижений, перемещений каких- либо природных, социальных, экономических явлений (грузопотоки, миграции и т.д.).

Различают два вида знаков движения:

- векторы движения - стрелки разного цвета, формы, толщины. Векторы движения применяются, например, для теплых и холодных течений и т.п.

- полосы движения - полосы разной ширины, внутренней структуры и цвета. Полосы движения применяют для изображения мощности и структуры потоков (например: железнодорожные перевозки и т.п.). Полосы движения способны передать структуру потока, его напряженность (чем шире полоса, тем мощнее поток).

Динамические знаки.

Создание картографических компьютерных анимаций привело к внедрению в практику динамических графических переменных. Анимация позволяет изменять 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 направление 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.

Изображение рельефа на картах: перспективное изображение, штриховка и отмывка.

Рельеф - главный элемент ландшафта. Он определяет все особенности местности. В рельефе земной поверхности отражается геологическая структура территории и ее палеогеографическая история. Рельеф во многом определяет тактику ведения боевых действий; имеет решающее значение при сельскохозяйственном освоении территории, гражданском, дорожном, гидротехническом строительстве. Поэтому методам изображения рельефа на картах всегда уделялось особое внимание.

Рельеф земной поверхности образует сплошное и в целом плавно изменяющееся поле высот. Имеются и резкие изменения высот: обрывы, овраги и т.п. Для изображения рельефа целесообразнее 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 т.п.;

- пластичность изображения, т.е. наглядная передача неровностей рельефа, формирующая у зрителя образ местности;

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

Перспективное изображение. На старых картах рельеф изображался схематическим перспективным рисунком. Такое изображение было достаточно наглядным, но ни о какой геометрической точности не могло быть и речи.

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. Физиографические карты широко применяются для показа рельефа дна океанов, поверхности далеких планет, их используют в туристических буклетах и некоторых популярных изданиях. Такие карты не предназначены для проведения по ним измерений, но они очень наглядны, похожи на блок-диаграммы или красочные художественные панорамы. Создание подобных изображений требует немалого искусства, это всегда «штучные» картографические изображения.

Штриховка. Для передачи более точного представления о пересеченности местности и крутизне склонов картографы стали использовать шкалу 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. Впервые шкалу штрихов крутизны создал в 1799 году саксонский картограф Иоганн Леман.

Иной способ использовали при изображении рельефа с помощью теневых штрихов, которые наносили по принципу бокового (косого) освещения. Обычно предполагалось, что источник света расположен 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.

Отмывка Наибольшую выразительность изображению придают способы теневой пластики, когда формы рельефа как бы покрываются тенями. Один из таких приемов - теневые штрихи. Позднее ему на смену пришел более простой способ отмывки, т.е. создание полутонового изображения при заданном освещении местности. Наибольшую выразительность и объемность дают способы светотеневой пластики, которая обеспечивает плавный переход от светлого к темному. Черная (серая) или коричневая краска наносится на затененные склоны, и размываются кистью так, чтобы на крутых склонах тени лежали гуще, а пологие - выглядели светлее.

В картографии используются три варианта отмывки:

- отмывка при боковом освещении, чаще всего при северо-западном, когда свет падает как бы из левого верхнего угла карты, освещая западные и северо-западные склоны и затеняя восточные и юго-восточные;

- отмывка при отвесном (зенитальном) освещении, при котором свет падает сверху, и вершины гор оказываются освещенными, а понижения - затененными;

- отмывка при комбинированном освещении, сочетающая эффекты бокового и отвесного освещения, она пригодна для нанесения теней на склоны любой ориентировки, этот художественный прием дает наилучший пластический эффект.

Отмывка используется как основной способ изображения рельефа на некоторых мелкомасштабных общегеографических картах, но чаще легкую серую отмывку наносят в дополнение к горизонталям и многоцветной гипсометрической окраске. Этим обеспечивается максимальная пластичность и высокие эстетические качества изображения.

Долгое время пластический эффект отмывки в решающей степени зависел от художественных навыков картографа, выполнение отмывки рассматривалось как искусство. В настоящее время аналитическая (автоматическая) отмывка выполняется на основе подробной цифровой модели рельефа. Для всех элементарных квадратных ячеек автоматически рассчитываются углы наклона, и в соответствии с ними наносится растр - точки разной величины, дающие в совокупности эффект тени. Таким образом, совокупность растровых точек создает впечатление полутонового изображения. Аналитическая отмывка широко используется при компьютерном картографировании, она обладает высокими художественными качествами и точностью.

К приемам теневой пластики относится также фоторельеф. Для этого вначале изготовляется пластиковая или гипсовая модель рельефа местности, которая затем фотографируется при боковом освещении. На снимке получается вполне натуральное распределение теней, оно и воспроизводится при печати карты. Часто фоторельеф используют в атласах как подложку к тематическим картам.

Изображение рельефа на картах: гипсометрический способ и подходы к построению гипсометрич. шкал.

Горизонтали (изогипсы) - линии равных высот. Они представляют собой проекции на плоскость следов сечения рельефа уровенными 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 этого способа - его высокая метричность. 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 морфометрических 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. В тех случаях, когда с помощью горизонталей основного сечения не удается показать какие-либо существенные детали рельефа, применяют дополнительные полугоризонтали. Их проводят через половину высоты принятого сечения рельефа. Иногда бывает недостаточно и полугоризонтали, тогда вводят вспомогательные горизонтали с произвольно выбранной высотой сечения.

Гипсометрические шкалы.

Для придания рельефу в горизонталях большей читаемости и выразительности применяют цветовые шкалы, называемые шкалами гипсометрической окраски. Они могут быть одноцветными с изменяющимися светлотой и насыщенностью цвета либо многоцветными с изменением цвета , его светлоты и насыщенности.

Существует несколько принципов построения цветовых рядов таких шкал.

- Затемняющиеся шкалы строятся по принципу «чем выше, тем темнее», в них насыщенность послойной окраски возрастает с высотой от бледно-зеленого до темно-зеленого цвета для низменностей и от желто-коричневого до темно-коричневого - для горных районов. Такие шкалы логичны, т.к. дают представление о нарастании высоты и крутизны склонов, однако бедны по колориту и недостаточно пластичны.

- Осветляющие шкалы строятся по принципу «чем выше, тем светлее», в них происходит переход от серых и темно-оливковых тонов низменностей к светло-желтым высокогорьям и почти белым вершинам. Эти шкалы очень выразительны, горы кажутся освещенными солнцем, что придает рельефу пластику. Неудобство, однако, состоит в том, что затемнены низменности, где обычно сосредоточена основная нагрузка карты: реки, населенные пункты, дороги и др.

- Шкалы возрастающей насыщенности и теплоты тона используют следующую последовательность цветов: серо-зеленый, зеленый, желтый, желто-оранжевый, оранжевый, красный. В этом случае горы выглядят ярко, а низменности как бы удалены и цвет их слегка приглушен - этим достигается хороший пластический эффект и различимость высотных ступеней.

Сущность, виды и факторы картографической генерализации.

Картографическая генерализация - это отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно ее назначению, масштабу, содержанию и особенностям картографируемой территории. Суть процесса состоит в передаче на карте основных, типичных черт объектов, их характерных особенностей и взаимосвязей. Генерализация - неотъемлемое свойство всех картографических изображений, даже самых крупномасштабных. Уже при первичной съемке местности топограф ведет генерализацию, решая, какие детали рельефа, растительности, дорожной сети следует нанести на съемочный планшет, а какие слишком незначительны или « не укладываются» в данный масштаб. Далее при составлении карт среднего, а затем и более мелкого масштабов приходится постоянно «сжимать» изображение, отказываясь от деталей и подробностей. Генерализация проявляется в обобщении качественных и количественных характеристик объектов, замене индивидуальных понятий собирательными, отвлечении от частностей и деталей ради отчетливого изображения главных черт пространственного размещения.

Сам процесс генерализации во многом противоречив. Во-первых, некоторые элементы не могут быть показаны на карте по условиям пространства, но должны быть отражены на ней в силу своей содержательной значимости. Во-вторых, часто возникает противоречие между геометрической точностью и содержательным соответствием изображения (пространственные соотношения объектов передаются верно, а геометрическая точность оказывается при этом нарушенной). В-третьих, в ходе генерализации происходит не только исключение деталей изображения , потеря информации, но и появление на карте новой обобщенной информации. По мере абстрагирования исчезают частности и отчетливее проступают самые существенные черты объекта, обнаруживаются ведущие закономерности, главные взаимосвязи, выделяются геосистемы все более крупного ранга.

Факторы генерализации. Факторами генерализации являются масштаб карты, ее назначение, тематика и тип, особенности и изученность картографируемого объекта, способы графического оформления карты. Факторы определяют подходы к генерализации, ее условия и характер.

Назначение карты. На карте показываются лишь те объекты, которые соответствуют ее назначению. Изображение других объектов, не отвечающих назначению карты, только мешает ее восприятию, затрудняет работу с картой.

Влияние масштаба проявляется в том, что при переходе от более крупного изображения к более мелкому сокращается площадь карты. Одновременно с уменьшением масштаба увеличивается пространственный охват, что также сказывается на генерализации.

Тематика и тип карты определяют, какие элементы следует показать на карте с наибольшей подробностью, а какие можно более или менее существенно обобщить или даже совсем снять.

Карты разного типа также имеют разную генерализацию. Наиболее подробны аналитические карты инвентаризационного типа, а наиболее обобщены и генерализованы синтетические (например, карты районирования).

Особенности картографируемого объекта (или территории). Влияние этого фактора сказывается в необходимости передать на карте своеобразие, примечательные характерные элементы объектов или территории.

Изученность объекта. При достаточной изученности объекта изображение может быть максимально подробным, а при нехватке фактического материала оно неизбежно становится обобщенным, схематичным. Фактор изученности тесно связан с качеством и полнотой источников, используемых для картографирования.

Оформление карт. Многоцветные карты (при прочих равных условиях) позволяют показать большее количество знаков, чем карты одноцветные. При хорошем качестве печати и правильном подборе фоновых красок, значков, штриховок на одной карте можно путем наложения совместить до шести взаимно перекрывающихся слоев без особого ущерба для читаемости.

Виды генерализации.

Обобщение качественных характеристик происходит за счет сокращения различий объектов, что всегда связано с обобщением и укрупнением классификационных признаков, с переходом от простых понятий к сложным (например, на обзорных картах вместо показа преобладающих древесных пород (как это принято на крупномасштабных топографических картах) дают собирательный знак леса). Важно отметить, что обобщение качественных характеристик картографического явления - это, прежде всего, обобщение (генерализация) его классификации. Поэтому, данный вид генерализации начинается с легенды карты, с перехода от видов к родам, от отдельных явлений - к их группам, от дробных таксономических подразделений - к более крупным.

Обобщение количественных характеристик проявляется в укрупнении шкал, переходе от непрерывных шкал к более обобщенным ступенчатым, от равномерных - к неравномерным.

Примером может служить укрупнение группировки населенных пунктов по числу жителей. На картах, выполненных точечным способом, обобщение количественной характеристики проявляется в увеличении веса точки.

Переход от простых понятий к сложным. Этот вид генерализации связан с введением интегральных понятий и собирательных обозначений. Например, при переходе от крупномасштабной карты города к мелкомасштабной вначале изображение отдельных зданий заменяется изображением кварталов, потом дается лишь общий контур города, а далее - пунсон. На мелкомасштабной карте населенный пункт полностью теряет свои индивидуальные черты, пунсон характеризует лишь численность населения и административное значение города (при генерализации геоморфологической карты знаки отдельных карстовых форм могут быть заменены общим контуром распространения карстовых процессов).

Отбор (исключение) объектов означает ограничение содержания карты только объектами, необходимыми с точки зрения ее назначения, масштаба и тематики, и снятие других, менее значимых объектов. Отбор всегда непосредственно связан с обобщением качественных и количественных характеристик. Он ведется в соответствии с укрупненными подразделениями легенды. При отборе пользуются двумя количественными показателями: цензами и нормами.

- Ценз отбора - ограничительный параметр, указывающий величину или значимость объектов, сохраняемых при генерализации ( пример ценза: сохранить на карте леса, имеющие площадь более 10 кв. км).

- Норма отбора - показатель, определяющий принятую степень отбора, среднее на единицу площади значение объектов, сохраняемых при генерализации. Нормы отбора регулируют нагрузку карты.

Обобщение очертаний означает снятие мелких деталей изображения, отказ от небольших изгибов контуров, спрямление границ и т.п. Эта геометрическая сторона генерализации проявляется в сглаживании небольших извилин рек и береговых линий, исключении изгибов горизонталей, рисующих мелкие эрозионные врезы, упрощение геологических границ, характеризующих мелкую складчатость, и т.п. Но при этом следят, чтобы обобщение очертаний не было механическим, не сводилось к формальному сглаживанию. Генерализованное изображение непременно должно сохранять географически правдоподобный рисунок объекта.