Системный подход и его значение для топографического картографирования

Системная ориентация исследований вызвана потребностью изучения по картам территориальных комплексов. Системный подход, сущность которого в диалектическом рассмотрении явлений в их целостности, разносторонности и взаимосвязях, получил большое признание и развитие в комплексном тематическом картографировании.

Система топографического картографирования отличается от тематического постановкой, содержанием, методами, информационным обеспечением. Создание топографических карт, сосредоточенное в двух крупных организациях - Роскартографии (ранее Главное управление геодезии и картографии) и Военно-топографическом управлении - координировано и носит характер системы государственной картографической службы. Система геодезических, картографических инструкций, норм, правил и редактирования карт обеспечивает их единство и создание основ для тематического картографирования.

Системные принципы в топографическом картографировании проводились в жизнь еще до широкого внедрения системного подхода в картографию. Они проявились в переходе к системе метрических масштабов, к единой проекции, системе высот и координат, единой разграфке многолистных топографических карт. Затем системный подход прослеживается в заботах о единообразии содержания карт, регламентировавшегося таблицами условных знаков, в единых требованиях к точности и оформлению.

В 60-х годах было обращено внимание на системное проектирование условных знаков. Например, М.К. Бочаров (1966) рассмотрел методические и логические основы разработки знаковых систем на примере топографических карт и подчеркнул значение классификаций, на которых должна строиться система знаков картографируемых объектов.

Актуальность системного подхода к топографическому картографированию в настоящее время обусловлена широким охватом отображаемых объектов, их сложностью, новыми характеристиками, географической дифференциацией, возрастающим разнообразием требований к содержанию карт. Необходимо системное упорядочение, группировка объектов в содержательном и пространственном отношении.

Проблемой системного картографирования является также упорядочение фондов топографических данных - информационной базы для многоцелевого и многократного моделирования и автоматизированного создания карт.

К пониманию существа и типа топографических карт удобно подойти, рассматривая картографируемые природно-территориальные комплексы как целостные системы взаимосвязанных элементов. При этом каждый элемент может, в свою очередь, рассматриваться как система низшего ранга. Системность социально-экономических объектов проявляется в четкой иерархичности и многоступенчатой территориальной организации типов поселений (по отображаемым на карте людности, административному значению, индивидуальным чертам структуры, застройки, планировки); в охвате разнообразных по значению, классу, техническому устройству коммуникаций; границ разного порядка и т.п.

Природные комплексы отличаются разносторонностью компонентов, их связями, характером размещения: побережья - полосы взаимодействия водной среды и суши; сток поверхностных вод и эрозия; озерные системы; мерзлотные явления; морфоструктуры рельефа, моделируемые разнообразными экзогенными процессами; местообитания жизненных форм растительности в сочетании с разными типами грунтов, формами рельефа.

Дискретные (покомпонентные) системы характеризуются множеством параметров, внешних свойств и признаков, форм существования пространственно-временных моделей - линейных, площадных, трехмерных. Их метрические и качественные характеристики (длина, ширина, высота, площадь, извилистость, плотность, густота, кривизна, расчлененность) тесно связаны с генетическими и динамическими особенностями и процессами, определяющими характер развития картографируемых систем, в которых доминирующие объекты формируют внешний облик (природный рисунок системы), отображаемый на карте по принципу подобия.

Одно из актуальных направлений реализации системных принципов в топографическом картографировании - разработка и совершенствование содержания карт. В соответствии с системным подходом мы определяем содержание топографических карт как целостную, комплексную, иерархически упорядоченную систему сведений о видимых природных и антропогенных объектах и явлениях, их типичных свойствах, связях, отношениях, выраженную условными знаками, находящимися в четком соответствии с классификациями картографируемых объектов.

В разработке (или использовании имеющихся) классификаций для каждого компонента целостной системы необходимо предусмотреть как морфологические признаки (размер, рисунок, размещение), так и генетические (условия формирования, режимы и потоки вещества и энергии). Учет динамики, предполагающийся в системном подходе, позволяет увидеть причинные взаимосвязи, закономерности и тенденции развития отображаемых комплексов.

Комплексная топографическая карта предполагает равное значение всех картографируемых элементов, а следовательно, и представление их на едином таксономическом уровне, что обеспечивает возможность сопряженного изучения объектов и взаимосвязей между ними. Достоинством системы объектов (и их обозначений), классифицированных по определенной логике, является возможность внесения изменений и дополнений без изменения структуры легенды (таблиц знаков) в целом.

Принцип системности обосновывает необходимость согласования элементов содержания и их характеристик. В качестве примеров согласования можно назвать увязку изображения населенных пунктов и дорог разного класса, рисовку рельефа от урезов воды, согласование растительности с гидрографией, рельефом - по формам и высоте. При неявности пространственного размещения объектов (например, естественной растительности, болотных комплексов и др.) используется прием согласования по природным рубежам.

Успех может быть достигнут при научно-обоснованном подходе, опирающемся на знание существа, закономерностей размещения объектов природы и их связей с хозяйственной деятельностью людей. Большую роль в этом оказывают репрезентативные полевые наблюдения. На основе непосредственного изучения пространственных особенностей размещения природных и антропогенных объектов возможна дифференциация методов картографирования (полевые, камеральные, сочетания методов).

Природно-территориальные комплексы отображаются на топографических картах в разных масштабах. Полнота и детальность ограничиваются передачей внешнего облика геосистем, допускаемой аэроснимком, графическими возможностями, читаемостью карт, а также степенью обобщения картографического изображения на выбранном масштабном уровне. Для отдельных элементов системы необходима согласованная по детальности и степени генерализация изображения.

Большое значение для улучшения содержания топографических карт имеет системный подход к правильному использованию условных обозначений, особенно в отношении отображения площадных пространственных контуров, состоящих из разных компонентов геосистем. Характерный пример - отображение растительности, формирующейся в разных условиях местообитания, определяемых особенностями рельефа, грунта, увлажнения, антропогенного влияния и рядом других факторов. Знаковая система является средством интегрального отображения взаимосвязей объектов, находящихся в едином поле размещения, передающим реальный образ типичного природного или антропогенного комплекса путем совмещения, наложения, перекрытия знаков.

Кроме содержания карт системный подход может охватывать другие стороны картографирования. Методы, технологии, технические средства создания топографических карт также подчинены системной организации. Большое значение имеют системные принципы в дешифрировании снимков, редактировании карт. Аэро- и космические снимки вносят позитивные изменения в технические этапы создания карт. Системная организация прослеживается в технологии создания карт в связи с прогрессом фотограмметрических средств и методов, созданием универсальных стереофотограммет- рических систем, компьютерных цифровых станций, область применения которых значительно расширилась по охвату технологических процессов.

Системные принципы закладываются в технологию обновления карт, которое производится одновременно по всему масштабному ряду имеющихся карт на заданный район.

На системных принципах должны строиться фонды топографических данных - информационная база для многоцелевого и многократного использования, моделирования, автоматизированного создания карт - ядра информационного обеспечения ГИС. В наших исследованиях применение системного подхода реализуется в совершенствовании принципов и структуры построения системы обозначений топографических карт.

Рис. 2. Классы объектов топографического картографирования суши и акваторий

Разработана общая система и структура содержания топографических карт, основанная на современных классификациях в науках о Земле. Модель системы представлена классами объектов топографического картографирования, включающими социально-экономические, природные, природно-антропогенные объекты (рис. 2.8), и критериями их дальнейшей дифференциации (внутри классов) по предлагаемым основаниям деления и группировки (табл. 2).

Таб. 2. Классификация объектов топографического картографирования суши и акваторий

В соответствии с критериями разработаны дополнения и изменения в содержании карт по каждому компоненту и общая структура системы обозначений топографических карт, концептуально относящаяся практически ко всему их масштабному ряду.