Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
Введение………………………………………………………………………………………….3Глава 1. История и способы создания анаморфированных картографических изображений……………………………………………………………………………………...4
1.1 История и способы создания анаморфированных картографических изображений……………………………………………………………………………………...4
1.2 Метод механической аналогии……………………………………………………….6
1.3 Метод, основанный на применении электрического моделирования……………..7
1.4 Фотографический способ создания анаморфоз……………………………………..8
1.5 Численные методы создания анаморфоз…………………………………………….8
Глава 2. Создание анаморфированных изображений для географических исследований...11
2.1 Моделирование решений по предотвращению и ликвидации чрезвычайных ситуаций в компьютерных технологиях обучения на основе вычислительного интеллекта………………………………………………………………………………………11
2.2 Использование анаморфоз в решении социально-географических проблем…….13
Заключение……………………………………………………………………………………...18
Список литературы………………………………………………………………………..........19
Приложения……………………………………………………………………………………..22
Введение
Развитие тематического картографирования предполагает не толь ко совершенствование способов отображения географических явлений, но и показ их отношений и связей с другими явлениями, особенно в тех случаях, когда мы анализируем их как системы. Возникает необходи мость исследовать варьирующие в пространстве характеристики сразу нескольких явлений. Выполнить такой анализ проще, если хотя бы одну из меняющихся в пространстве характеристик полагать равномерно рас пределенной и на ее фоне анализировать все остальные с ней взаимо связанные. Для этой цели прибегают к трансформации изображения явления, взятого за основу, из привычной нам евклидовой метрики в условное тематическое «пространство выровненного явления». Под тер мином «трансформация» понимают переход от картографического изображения, в основу которого, как правило, положена топографиче ская метрика земной поверхности, к другому изображению, в основе которого - метрика картографируемого явления. Географы (и прежде всего экономико-географы) проявляют все возрастающий интерес к по добным трансформированным изображениям, или, как их еще назы вают, анаморфозам.
Иными словами, анаморфозы можно определить как графические изображения, производные от традиционных карт, масштаб которых трансформируется и варьирует в зависимости от величины характеристики явлений на исходной карте [20].
Слово «анаморфоза» используется в русском языке достаточно давно. Так, еще известный русский языко вед В. И. Даль [9] определяет анаморфозу «как безобразную, но пра вильно искаженную картину, принимающую в граненом или гнутом зеркале» свой вид, что, кстати сказать, совпадает с одной из методик их получения, используемой до настоящего времени. Однако в совре менном понимании для анаморфированных изображений вряд ли уме стен термин «безобразные». Трансформация осуществляется для тео ретических или практических нужд и служит инструментом географи ческого анализа.
Анаморфированные изображения отличаются от картоидов. Картоиды- абстрактные графические изображения, при по строении которых не учитываются конкретные пространственные отно шения, например, поляризованный ландшафт [15], типичные формы рельефа, по Раису [17], медико-географическая оценка природной среды[12].
Глава 1. История и способы создания анаморфированных картографических изображений
1.1 История и способы создания анаморфированных картографических изображений
Среди анаморфированных изображений можно выделить линейные и площадные. Возможно представить и объемные анаморфозы, напри мер в виде трансформированных блок-диаграмм или рельефных карт. Линейные анаморфозы напоминают изображения графов, длина ребер которых позволяет изменять взаимную удаленность отображаемых еди ниц в зависимости от величин характеристик явлений, закладываемых в основу анаморфоз. Пример линейных анаморфоз - изображения линий Московского метрополитена в зависимости от времени их доступ ности [17], экспортно-импортных связей СССР со странами Европы [5] и др. Причем в этих примерах соблюдаются пространственные отно шения, в противном случае изображение не может быть отнесено к кар тографическому (как, например, статистические графики объема экспортно-импортных связей, выраженные в виде столбиков различной высоты и т. д.).
При построении площадных анаморфоз происходит трансформация площадей исходного изображения в зависимости от пространственной вариации характеристики явления, закладываемого в основу будущей анаморфозы. Среди известных анаморфоз наиболее часто встречаются эквидемические изображения, на которых величины площадей пропор циональны численности населения, на них проживающего. Реже в основу анаморфоз закладываются величины доходов населения, урожайности сельскохозяйственных культур, валового национального продукта и т. д. Работы в области создания анаморфоз в основном сводились к поиску приемлемых технологий и к пропаганде этих необычных изображений в географических, градостроительных и других исследованиях.
Первые линейные анаморфозы появились в середине нашего века и строились главным образом на основе масштаба времени. Физические расстояния от одной начальной точки до всех трансформируемых пунк тов исходной карты заменялись условными расстояниями, измеряе мыми в единицах времени, стоимости и т. д. [16, 31, 34 и др.]. Иногда такие трансформации производились на основе системы изохрон, име ющих в данном случае вид концентрических окружностей. Известны примеры, когда анаморфирование осуществлялось на базе окружно стей, построенных соответственно логарифмическим, гиперболическим, параболическим и другим закономерностям [24, 28, 30 и др.]. К на стоящему времени можно привести целый ряд методик трансформаций масштаба длин [22, 32, 35 и др.].
История создания площадных анаморфоз насчитывает несколько десятилетий. Первая известная нам попытка трансформации картографи ческого изображения относится к началу нашего века. В Германии поя вилось оригинальное картографическое произведение, автором которого был немецкий картограф Г. Вихель. Он подготовил анаморфозу для иллюстрации результатов голосования по выборам в рейхстаг. На этом изображении суммы площадей, выделенных определенными цветами, соотносились как численность голосов, поданных за того или иного кандидата.
М. Эккерт сущность подобной трансформации изображения образно описал следующим образом: «Рельефный макет плотности населения, высота которого в каждой точке соответствует плотности населения, «прокатывается» до тех пор, пока не расплющится в гладкий лист одинаковой толщины, равной средней плотности населения. Участки макета с большей высотой, соответствующей большей плотности населения, раздвинутся горизонтально. Тем самым соседние участки, соответствующие менее густо населенным областям, во-первых, также сдвинутся и, во-вторых, под действием горизонтального сжатия будут доведены до высоты, соответствующей средней плотности населения. В ре зультате расплющивания и сдвигов получается картограмма с плот ностью населения, одинаковой во всех ее частях». Далее Макс Эккерт подводит пессимистический итог: «Метод не нашел подражания. Вос торг, вызванный появлением карт Вихеля, уже прошел» (цитируется по статье [6]). Однако последователей у Г. Вихеля оказалось немало [1-3, 6, 13, 18, 27, 29, 21-27, 39] и др.
Тем не менее большинство известных анаморфоз, начиная с «кар тограмм людности» Г. Вихеля и вплоть до 80-х годов, в основном строи лось вручную с низкой точностью. Очевидно, что решений в таких случаях ровно столько, сколько составителей. Иногда производное изо бражение теряет топологическое подобие с оригиналом. Узлы (точки) пересечения границ превращаются в линии, из-за чего сопредельные территории теряют свойство соседства. Такой способ скорее статисти ческий, он ближе к диаграмме, чем к картографическому изображению. Иногда территориальные единицы специально заменяются прямоуголь ными и другими фигурами [2, 18, 27, 29, 31 и др.]. Если в размещении таких геометрических фигур не учитывать конкретные пространствен ные отношения, то эти изображения переходят в разряд картоидов. В упомянутых работах геометрические фигуры располагаются с уче том их взаимного расположения по отношению друг к другу (прямо угольник Казахстана выше Таджикистана [18] и т. д.), и эти анамор фозы можно рассматривать как крайний случай наиболее генерализо ванного изображения.
Известен ряд анаморфоз, при построении которых конфигурация исходной территории остается неизменной, и линия контура является как бы началом отсчета. Однако при таком подходе невозможно, со храняя конфигурацию, построить анаморфозу двух смежных террито рий, поскольку средняя величина явления, закладываемого в основу, для каждой из них будет различной. По той же причине нельзя пост роить анаморфозу с сохранением конфигурации и для расчлененных территорий, например для Индонезии, Филиппин или Японии.
С целью объективизации построения анаморфоз Л. И. Василевским [6] была предложена простая методика. Ее суть заключалась в нанесе нии на исходную карту в равновеликой проекции семейства эквидемических линий, последующая трансформация которых в сеть квадратов позволяет преобразовать рисунок исходной карты в анаморфированное изображение. Эквидемические линии строятся относительно условно выбранной начальной системы координат, которая задается ортогональ ными осями X и У (или в полярных координатах для построения ази мутальных проекций). Эквидемические линии проводятся вручную вдоль осей X и У (или как замкнутые концентрические кривые вокруг цент ра) при условии, чтобы площади образуемых ими клеток были обратно пропорциональны величинам показателя, закладываемого в основу бу дущей анаморфозы в пределах данных клеток.
Анаморфозам Л. И. Ва силевского, как и всяким формализованным построениям, свойственны строгость и однозначность, но лишь при однозначно определенной точке начала отсчета по осям X и У. Для простой геометрической фигуры та кую точку можно оговорить и найти (например, центр распределения явления или центр фигуры), однако для сколь-нибудь сложного карто графического изображения центрография представляет собой самостоя тельную непростую задачу. При смене начала отсчета меняется все результирующее изображение.
1.2 Метод механической аналогии
При поиске приемлемой технологии создания анаморфоз использу ются некоторые методы механической аналогии. Так, интересен опыт канадских ученых, которые в 1971 г. издали «изодемографическую кар ту Канады» [38]. Они имитировали величину картографируемого при знака по территориальным единицам соответствующим количеством одинаковых металлических шариков (было использовано 265 тыс. ша риков), а роль границ территориальных единиц выполняли раздвиж ные перегородки. К данному методу близка технология с использова нием деревянных блоков для создания анаморфированных изображе ний [29]. Авторы использовали 9 214 блоков для имитации 62 графств Англии и Уэльса. Слабость обоих методов в том, что решению сопут ствует субъективизм составителей, ибо решение достигается подгоном элементов границ.
1.3 Метод, основанный на применении электрического моделирования
Более совершенен метод, основанный на применении электрического моделирования [13, 37]. От прямоугольных координат карты к координатам анаморфозы можно перейти с помощью гидрав лической, тепловой или электрической аналогии. Однако для воспроиз ведения в лабораторных условиях наиболее простым и удобным оказы вается электрическое поле. Подготовительные работы в этом случае сводятся к созданию электрической модели интересующего нас явления. Неоднородность участков модели выклеивается из различных сортов токопроводящей бумаги или достигается ее перфорацией, а также ком бинацией этих способов. Далее производится выравнивание градиента электрического поля на однородных периферийных (фоновых) участ ках модели. Затем модель коммутируется с источниками питания так, чтобы можно было считывать поочередно координаты X и У. Считы вание значений координат осуществляется цифровым вольтметром по стоянного тока с помощью ручного контактного щупа.
Результаты измерений регистрируются цифропечатающим устрой ством и параллельно фиксируются на перфоленте. Специальный блок по команде с контактного щупа (при смене координат) осуществляет вспомогательную перфорацию, делая перфоленту пригодной для непо средственного ввода в считывающее устройство графопостроителя. Гра фопостроитель, вычерчивая кривые по заданным координатам точек, строит изображение в прямоугольной системе координат, что и явля ется искомым анаморфированным изображением.
Реализация этой методики не зависит от исполнителя, однако одна из самых трудоемких ее частей (составление электрической модели) делается вручную. Несовершенство технологии приводит к понижению точности конечных результатов. Кроме того, изменение ориентации ис ходного изображения относительно системы прямоугольных координат может приводить к получению различающихся между собой вариантов анаморфированных изображений, что, вообще говоря, присуще ряду методов.
1.4 Фотографический способ создания анаморфоз
Суть способа состоит в оптическом проектировании исходного картографического изображения на поверхность рельефной модели, создан ной на ее основе. Расчет высот отдельных форм рельефной модели производится по известной из аэрофотогеодезии зависимости между разномасштабностью аэроснимка и перепадом высот точек местности. Далее достаточно лишь сфотографировать с заданной высоты картину, транс формированную рельефной моделью. В результате исходное изображение воспроизводится в центральной проекции со свойственными ей масштабными искажениями, создаваемыми преднамеренно для полу чения анаморфозы. Предложена также методика, использующая кри вые зеркала для оптического воспроизведения трансформаций, но ее реализация сложнее. Возможно создавать анаморфозы на экране дис плея, растягивая или сжимая отдельные участки территории или исполь зуя оптические проекторы [4].
1.5 Численные методы создания анаморфоз
Одним из первых кар тографов, занявшихся математическим обоснованием трансформации картографических изображений, был В. Тоблер [39 и др.]. Большой вклад в разработку этих вопросов внес Ж.-К. Мюлле [32, 33 и др.] и другие ученые. Построение анаморфированных изображений с высокой точностью результатов позволяет получать способ, предложенный в ра боте [11]. В данной статье предлагается более простой алгоритм созда ния площадных анаморфоз.
Суть его такова. Территория, подлежащая анаморфированию, по крывается регулярной сеткой, например решеткой квадратов. Показа тель, закладываемый в основу будущей анаморфозы, приводится к этой регулярной сетке. Размер ее ячеек определяется детальностью исход ной информации или подбирается экспериментально, путем аппроксима ции статистических поверхностей исходных показателей при различных размерах сетки, с последующим сравнением аппроксимированных и реальных поверхностей [21]. Сетка должна покрывать анаморфируемую территорию и сопредельные с ней площади так, чтобы вся информация могла быть представлена в виде прямоугольной матрицы, удобной для обработки на ЭВМ. Заметим, что величины показателей для ячеек, покрывающих сопредельные площади, берутся равными среднеарифме тическому значению (), вычисленному относительно всех квадратов, попадающих внутрь анаморфируемой территории ().
Естественно, что в среднем на единицу площади приходится вели чина показателя, закладываемого в основу анаморфоз, равная , а еди ницей линейного измерения на анаморфозе будет величина . Поэтому расстояния (), на которые смещаются любые точки (j) границ квадратов (i) от их центров, к которым приурочены величины , могут быть вычислены как , где - площади квад ратов, равные между собой на исходном изображении и изменяющие свою площадь в процессе реализации алгоритма. Чтобы установить соотношение между и линейным масштабом будущей анаморфозы, можно ввести коэффициент , и тогда расстояния будут вычисляться по формуле:
.
Далее, для любой точки j все полученные расстояния от квадра тов i естественно рассматривать как вектора притяжения или оттал кивания, выходящие из этой точки j, суммировать их по правилу сло жения векторов и тем самым получить новые координаты точки j. Этот процесс повторяется для следующей очередной точки j и так далее, пока не будут получены новые координаты всех точек j, фиксирующих любые элементы регулярной сетки. Центры квадратов рассматрива лись как точки j. Если полученные результаты будут удовлетворять, следующему критерию - для любого элементарного квадрата среднеквадратическое отклонение от не превышает ерs (требуемая точ ность для построения анаморфозы), то итерационный процесс прекра щается. В противном случае вся процедура повторяется для новых по ложений точек j. Во всех последующих итерациях остается неизмен ной, а площади трансформированных квадратов исходной сетки подсчитываются заново после каждой интерации.
Точки j могут задавать также текущие координаты любых других границ, например административных. Это позволяет, выдавая их на графопостроитель, строить автоматизированным путем результирующее анаморфированное изображение. Алгоритм поддается различным модификациям в области представления или предварительной обработки исходных данных, формулы расчета и др. Для иллюстра ции результата работы алгоритма используем исходный материал из статьи [11] (приложение 1).
Практическая целесообразность анаморфоз существует, хотя непомерно преувеличивать роль таких изображений для картогра фии - другая крайность. Они убедительны как иллюстрации, позво ляющие зрительно представить себе некоторые неочевидные факты, а возможно даже и увидеть какие-то скрытые географические закономер ности. Например, теоретические положения В. Кристаллера и А. Леша о закономерном пространственном размещении иерархически соподчи ненных пунктов получают свое подтверждение лишь в районах с равно мерным расселением. Поиск закономерного размещения населенных пунктов и других объектов в плоскости выровненного явления воз можно мог бы найти свое подтверждение и в других случаях.
Если анализировать традиционные карты, скажем народов СССР, то не зная характера пространственного размещения плотности населения (зачастую не показываемого на картах данного вида), можно сделать абсурдный вывод, что в РФ преобладают народности Севера - ненцы, эвенки, ханты, чукчи, эвены, нанайцы и другие, расселившиеся на огромных просторах страны. Связав этот вывод с рождаемостью, характерной для народов Севера, также визуально отнесенной не к населению, а к территории, можно получить такой же нелепый результат при характеристике страны в целом на основе данных всего о 0,06% населения, которые составляют народы Севера в общей численности РФ. Данный пример тривиален, но для небольших, малознакомых территорий такие ошибочные восприятия и суждения вероятны.
Целесообразно применение анаморфоз для прогнозирования развития диффузных процессов, происходящих в неоднородно среде. Если противодействие развитию диффузии трансформировать в однородное по изучаемой территории, то вероятное развитие диффузии будет происходить концентрически от исходной точки. Благодаря этому можно предвидеть ее развитие во времени и легко представить в графической форме. В итоге остается лишь вернуть изображение в первоначальный вид, чтобы получить изолинии этапности распространения диффузии в неоднородной среде. Анаморфозы могут быть использованы для изучения диффузии загрязнения в атмосфере и гидросфере, а также для целого ряда других задач. То же самое можно сказать и картах транспортной доступности, составляемых на фоне однородной проходимости.
Вопросы и направления практического использования анаморфозов в географических исследованиях очень разнообразны.
Глава 2. Создание анаморфированных изображений для географических исследований
2.1 Моделирование решений по предотвращению и ликвидации чрезвычайных ситуаций в компьютерных технологиях обучения на основе вычислительного интеллекта
В современных условиях резко возрастает необходимость подготовки и осуществления мероприятий по предотвращению и ликвидации ЧС природного и техногенного характера, что в свою очередь предъявляет повышенные требования к профессиональной подготовке руководящего состава и системе их обучения. Известно, что принятие решения является основой процесса управления, поэтому особое внимание в этом контексте должно уделяться компьютерным технологиям обучения должностных лиц органов управления (ДЛ ОУ), принятию и моделированию решений при предотвращении и ликвидации ЧС. Динамизм изменения обстановки, неопределенность и неполнота поступающих данных, сокращение времени на реагирование и ликвидацию ЧС, необходимость учета характеристик местности, широкое использование геоданных, привязка к рельефу местности, многоплановость и многовариантность решения задач инженерной защиты населения и территорий требуют поиска новых форм представления геоинформации в виде, удобном для восприятия и анализа, а также позволяющем автоматизировать действия и оценку ДЛ ОУ по моделированию решения методами вычислительного интеллекта.
Для оценки действий ДЛ ОУ, принимающего решение по предотвращению и ликвидации ЧС, используется визуальная модель размещения сил и средств на цифровой карте местности, которая преобразуется к типовому виду с помощью одного из методов когнитивной компьютерной графики – метода анаморфирования [7] и затем анализируется с помощью нейронных сетей различной архитектуры.
Сущность метода анаморфирования состоит в том, что, площадная фигура, построенная на основе измерений выбранного показателя (плотности населения, степени разрушений, концентрации загрязнений и т.п.), преобразуется (анаморфируется) в двумерную фигуру с одинаковым средним значением выбранного показателя (типовой вид). Существующие алгоритмы анаморфирования, несмотря на простоту реализации, обладают невысокой скоростью сходимости [8]. Поэтому для компьютерных технологий обучения ДЛ ОУ разработан модифицированный алгоритм анаморфирования, расчетную часть которого выполняет обученная нейронная сеть (перцептрон) с одним скрытым слоем, работающая в реальном режиме времени.
Задача, решаемая модифицированным алгоритмом анаморфирования, заключается в следующем: необходимо равномерно распределить N типов подразделений по ликвидации ЧС по N зонам ответственности, в области T с неравномерно распределенной трудоемкостью ликвидации ЧС – K.
На рис.2 (приложение 2) изображен план города, пострадавший от землетрясения с частично разрушенной сетью дорог, на котором I, II, III – зоны с коэффициентами разрушений соответственно kI = 0,4; kII = 0,9; kIII = 0,5. где kср – средний коэффициент разрушения по всем зонам; 1, 2, 3, 4 - количество подразделений по ликвидации ЧС (каждое подразделение имеет свою зону ответственности).
Анаморфированное изображение на рис.2 (приложение 2) позволяет принимать решение на равномерное размещение сил и средств с учетом трудноформализуемых особенностей местности и характера последствий ликвидации ЧС:
- анаморфированное изображение разбивается на квадратные ячейки малой площади (Sяч << ST);
- подсчитывается количество квадратных ячеек всего анаморфированного изображения - R;
- анаморфированное изображение равномерно разбивается на N (N = 4) зон ответственности подразделений, число квадратных ячеек в каждой из которых равно S = R N (рис. 2(б), зоны ответственности 1, 2,3, 4);
- проводится операция обратная анаморфированию (рис.2 (в)), в результате которой восстанавливается исходное изображение с зонами ответственности каждого из N подразделений и исходными коэффициентами разрушений.
Полученная визуальная модель служит источником данных при анализе и оценке принятых решений ДЛ ОУ с помощью нейрокомпьютерной технологии [26] следующим образом:
- предварительно обученный перцептрон анализирует числовые данные, полученные в результате анаморфирования;
- нейронная сеть Хемминга с определенной достоверностью отождествляет анаморфированную визуальную модель с одной из моделей, хранящихся в банке визуальных моделей, разработанных экспертами в данной предметной области, которая состоит из графического решения и детализированных расчетов мероприятий по ликвидации ЧС.
Указанный способ позволяет ДЛ ОУ изменять конфигурацию зон ответственности (с соблюдением равномерности) получая различные характеристики и визуальные модели процессов выполнения задач, а затем выбирать с помощью нейронных сетей рациональные варианты по ликвидации ЧС с учетом выделенных сил, средств и ресурсов.
На этой основе возможно построение различных компьютерных технологий оценки действий и обучения ДЛ ОУ при моделировании решения по предотвращению и ликвидации ЧС.
2.2 Использование анаморфоз в решении социально-географических проблем
Решение проблем устойчивого и сбалансированного развития территорий требует оперативного и фундаментального картографирования, производимого на основе новых геоинформационных методов и технологий.
Разнокачественные явления и процессы, являющиеся основным объектом такого рода исследований, картографируются на различных территориальных уровнях (от отдельного административного района, до республики, федерального округа и страны в целом).
Современный этап развития российского общества характеризуется сложными, зачастую противоречивыми процессами, которые вскрывают нерешенные проблемы предыдущих лет социально-экономического развития страны. Реализация многих задач, стоящих, в частности, перед сельским хозяйством и агропромышленном комплексом, требует пространственной статистической информации, предоставленной в удобной для изучения, анализа и обработки форме. При этом требуется учитывать не только количество и качество необходимого картографического материала, но и не всегда адекватное владение картографическими источниками определенной части пользователей. Основные направления экономико-географического картографирования АПК, не претерпевая существенных изменений, в настоящее время наполняются новым содержанием, поскольку сельское хозяйство является отраслью, быстро реагирующей на все изменения экономической ситуации в стране, где происходят значительные качественные изменения. Возникает новая рыночная среда для производства и реализации сельскохозяйственной продукции и производимых с ее помощью продуктов, перераспределяется земельный фонд, изменяются особенности его использования и т. п. Одним из основных инструментов картографического моделирования как природных, так и социально-экономических явлений и процессов, характерных для данных условий, являются ГИС-технологии. Используя большинство векторных ГИС и имеющиеся готовые средствами «картографической графики», можно построить довольно широкий набор достаточно простых в использовании аналитических карт.
Среди подобных карт традиционно многочисленны картограммы и картодиаграммы. Несмотря на то, что они скрывают неоднородность распространения явлений внутри территориальных единиц и не позволяют передать истинной картины их размещения, их широкое применение объясняется как удобством их составления, так и доступностью большинства современных статистических показателей, учитываемых по анализируемым административно-территориальным единицам. К тому же картограммам обычно свойственна двойная дискретность [25]: первая - плановая заключается в «ячеистости» изображаемой территории, четкости границ между территориальными ячейками, вторая - высотная выражается в том, что количественные показатели представлены обычно в ступенчатой шкале.
На основе современных ГИС-технологий в зависимости от поставленной задачи несложно видоизменять форму подачи такой информации в целях улучшения ее восприятия и анализа: применять непрерывные (безинтервальные) шкалы, строить трехмерные блок-диаграммы, переходить к уточненной картограмме, создавать условные статистические поверхности, анаморфированные изображения и т. д. Например, производство животноводческой продукции в районах республики может быть выполнено посредством трехмерной блок-диаграммы. При визуализации исходных количественных данных каждой территориальной единице (полигону) придавалась объемность, в результате чего она изображается в виде призмы с высотой, пропорциональной значению анализируемого показателя - производство мяса на 100 га сельскохозяйственных земель. «Выброс» отдельного района (в приведенном примере Лямбирского) позволил акцентировать внимание на следующем факте: мясные ресурсы республики значительно пополняет находящаяся в этом районе птицеводческая агрофирма «Октябрьская», производящая 18 999 т мяса птицы в год [14].
Следует отметить, что в ряде случаев для более логичной и содержа-тельной интерпретации явления целесообразно использовать анаморфозы, позволяющие наглядно представить некоторые, не всегда очевидные в традиционных картографических формах, факты, дающих возможность увидеть и отдельные скрытые географические закономерности [23]. В качестве примера на рис. 3 показана анаморфоза Республики Мордовия, изображающая площади районов в соответствии с их сельскохозяйственной освоенностью. Каждый район автоматически трансформирован пропорционально значению площади его сельскохозяйственных угодий, и районы стали наглядно сопоставимы по этому показателю. Анаморфоза наглядно передает наиболее реальную ситуацию по сравнению с традиционной картограммой. Заметим, что максимальное сохранение границ территориальных единиц и других пространственных характеристик зависит от выбранного алгоритма построения анаморфированных изображений, а также от того, настолько сильно различается по территориальным единицам плотность рассматриваемого показателя. Например, на представленной, на рис. 4. анаморфозе, прежде всего, обращает на себя внимание сильное изменение площади и конфигурации районов республики, особенно на западе и юге, что связано со значительными различиями в поголовье коров в стаде крупного рогатого скота, а также большей абсолютной площадью районов.
Как известно, ГИС не только позволяют элементарно визуализировать атрибутивные данные, но, что на наш взгляд является более важным, представляют возможность осуществлять многосторонний анализ изучаемой территории и проводить пространственное моделирование. При проведении социально-географических исследований АПК Мордовии на кафедре разрабатываются и широко применяются методы математико-картографического моделирования [10]. Они позволяют выполнять разнообразные многопараметрические классификации, создавать реальные и абстрактные поверхности, использовать методы интерполяции и экстраполяции сходных, по качественным характеристикам и разнокачественных данных при создании моделей социально-экономических процессов, моделей поддержки принятия решений и прогноза и т. п. Конструирование типологических и оценочных карт основывается на многомерном математико-статистическом анализе. Он реализуется непосредственно в ГИС, приложении MS Excel или в статистических пакетах программ. Географический подход к изучению социально-экономических процессов в обществе и их территориальная изменчивость явлений предполагают использование методов классификации. Поэтому оценка и типология территории с представлением полученных результатов на карте являются не только методами, но и наиболее важными целями многих географических исследований.
Новые экономические условия, появление и развитие разнообразных форм хозяйствования определили формирование и новых элементов территориальной организации производства. Этот процесс существенно отразился, в частности, и на формировании новых сырьевых зонах предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье. Совсем недавно потребности подобных предприятий, особенно использующих в производстве малотранспортабельное сырье, практически в полных объемах обеспечивались поставками от близко расположенных хозяйств, входивших, как правило, в состав локального АПК одного административного района. Появление в последние годы новых или быстрое развитие, на совершенно иных условиях функционирования, ранее существующих перерабатывающих предприятий с расчетом на большие объемы используемого сырья вызывает необходимость изучения особенностей формирования их новых сырьевых зон. В качестве примера такого случая было выбрано ООО МПК «Атяшевский», на базе которого в 2003 г. в республике был создан агропромышленный холдинг «Талина».
Естественно, что в последние годы объемы заготовок сырья данным предприятием объективно заметно изменились в сторону повышения. Основную часть мяса сегодня получают от сельскохозяйственных предприятий, а от хозяйств населения, что было более характерным в прошлом – только немногим более 10 %. Анализ сформировавшейся к сегодняшнему дню территориальной структуры заготовок мяса крупного рогатого скота и свиней, позволяет говорить о различных ее уровнях. Первый включает хозяйства собственно Атяшевского, района, второй – хозяйства как соседних, так и достаточно удаленных административных районов республики, третий – 14 субъектов Российской Федерации, находящихся, преимущественно, в европейской части страны. Более значимую долю дают заготовки второго территориального уровня. Именно поэтому наиболее важным, на наш взгляд, является изучение внутрирегиональных различий сырьевой зоны перерабатывающего предприятия и выявление ареала его воздействия на соседние территории. Именно здесь, при моделировании возникшей ситуации, требуется ее картографическая проработка, необходимость более тесной взаимосвязи картографа и потребителя карт. Сама карта должна стать с одной стороны более конкретной, целенаправленной, адресной, с другой простой и понятной даже не подготовленному пользователю.
Для анализа ареала размещения поставщиков сырья, на выбранное для анализа предприятие, были составлены карты для двух территориальных уровней структуры заготовок скота, на которых показаны такие характеристики, как вид сырья и его количество (рис. 5 – 6). Возможно, значковая карта дала бы более детальную картину заготовок сырья по отдельным сельскохозяйственным предприятиям. Но даже на представленной карте достаточно четко можно выделить границы сырьевой зоны ООО МПК «Атяшевский», находящейся преимущественно в восточной части республики, а также вклад хозяйств населения в заготовку мяса. Очевиден факт, что в республике основная ставка сделана на ускоренное производство свинины.
Следует ожидать, что дальнейшее развитие ООО МПК «Атяшевский» поставит определенные вопросы по поводу совершенствования территориальной организации его сырьевой зоны, иначе перерабатывающие предприятия, особенно наиболее крупные из них, которые нуждаются в больших объемах сырья, будут испытывать определенные проблемы. Сейчас возникла ситуация, когда формируются крупные холдинги, развивающие производство «от поля», возрождая разрушенные связи между сельхозпроизводителями и переработчиками произведенной продукции. Особенно быстро такие процессы идут в мясном животноводстве. Так, агрохолдинг «Талина», являющийся лидером производства свинины не только в Мордовии, но и в Поволжье, объединяет ряд мясоперерабатывающих, зерноперерабатывающих, торговых предприятий Республики Мордовия, а также Нижегородской, Ульяновской, Саратовской областей. При этом административные границы субъектов Федерации становятся открытыми для сельскохозяйственной продукции, что приводит к формированию новых зон тяготения. Поэтому важным является участие экономико-географов и картографов в изучении внутрирегиональных и межрегиональных различий территориальной организации производства важнейших видов сельскохозяйственной продукции, размещения локальных агропромышленных комплексов и изменения их территориальной организации, в выявлении ареалов влияния предприятий пищевой промышленности, опирающихся в своей деятельности на переработку производимого сырья, в выявлении и анализе новых рынков сбыта конечной продовольственной продукции.
Заключение
Анаморфозы определяются как графические изображения, производные от традиционных карт, масштаб которых трансформируется и варьирует в зависимости от величин характеристик отдельных явлений на исходной карте. Среди анаморфоз наибольшее распространение получили их площадные разновидности, выравнивающие какие-либо плотности (например, плотность населения, плотность территориального распределения доходов, плотность территориального распределения потребления или производства некого продукта и т.д.). В этом случае площади изображений территориальных единиц становятся пропорциональными соответствующим им величинам закладываемого в основу анаморфозы показателя. При этом от анаморфированных изображений требуется максимально возможное сохранение взаимного расположения территориальных единиц, их формы и др.
Целесообразность использования анаморфоз в географических исследованиях объясняется наглядностью проявления на них определенных закономерностей пространственного распространения явлений и взаимоотношений между ними. Использование анаморфоз сдерживается недостаточной разработанностью относительно простых и эффективно реализуемых алгоритмов их построения, несмотря на разнообразие подходов [7].
Список литературы
1. Белов А. Л. Политическая география Канады: основные современные проб лемы // Изв. ВГО. 1983. Т. 115, вып. 4.
2. Бочкарева Т. В. Типология крупнейших городских агломераций США по качеству окружающей среды и основным факторам его формирования // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1981. № 5.
3. Бочкарева Т. В. Влияние экологического фактора на изменение динамики и размещения населения в крупнейших городских агломерациях США // Изв. ВГО. 1983. Т. 115, вып. 3.
4. Брю ханов А. В., Тикунов В. С. Фотографический способ получения простых анамор фированных изображений // Геодезия, картография и аэрофотосъемка. Вып. 37. Львов. 1983.
5. Вардомский Л. Б., Тикунов В. С. О некоторых путях географического анализа внешней торговли (на примере торговли СССР с европейскими странами) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, Геогр. 1982. № 2.
6. Василевский Л. И. Анаморфи рованные карты переменного масштаба и их применение в экономической картогра фии // Новое в тематике, содержании и методах составления экономических карт. М. 1970.
7. Гусейн-Заде С.М., Тикунов В.С. Создание анаморфированных изображений для географических исследований // Вестн. Моск. ун-та, сер. геогр., 1992, № 4. – С. 43-52.
8. Гусейн-Заде С.М., Тикунов В.С. Анаморфозы: что это такое? –М.: Эдиториал УРСС, 1999. – С. 59-63.
9. Даль В. Толковый словарь живаго великорускаго языка. Спб.; М., 1880.
10. Муженикова, О. И. Применение математико-картографического моделирования для социально-географических исследований / О. И. Муженикова, Н. Г. Ивлиева, Е. И. Примаченко [и др.] // Геоситуационный анализ : материалы докл. междунар. науч.. конф. – Казань : Меддок, 2007. – С. 211 – 214.
11. Петров П. В., Сербенюк С. Н., Тикунов В. С. Аналитический способ созда ния анаморфированных картографических изображений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, Геогр. 1983. № 2.
12. Райх Е. Л., Максимова Л. В., Здзярская Е. Д., Зуе ва Е. В., Савваитова И. Б., Саравайская Л. И. Опыт создания синтетиче ских карт медико-географической оценки территории, основанной на концепции пред посылок болезней // Природная среда и естественные ресурсы Земли. М., 1985.
13. Расположениский Н.А., Свентэк Ю. В., Тикунов В. С. О возможностях применения электрического моделирования в географии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, Геогр. 1972. № 4.
14. Рейтинги крупных и средних сельскохозяйственных организаций России за 2004 – 2006 гг. // Энциклопедия российских деревень. – 10-е изд. – М. : ВИАПИ им. А. А. Никонова, 2008. – 184 с.
15. Родоман Б. Б. Поляризация ландшафта как средство сохра нения биосферы и рекреационных ресурсов // Ресурсы, среда, расселение. М., 1974.
16. Салищев К. А. Некоторые черты современного развития картографии и их тео ретический смысл // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, Геогр. 1973. № 2.
17. Салищев К. А. Картоведение. М., 1982.
18. Суворов А. К. О соотношении традиционных и нетради ционных пространственных изображений // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1984. № 5.
19.Терехов В.И., Тетерин И.М., Топольский Н.Г. Проблемы применения вычис- лительного интеллекта при планировании задач по предотвращению и ликвидации по-
следствий чрезвычайных ситуаций. Настоящий сборник.
20. Тикунов В.С. Анаморфированные картографические изображения: история и способы их создания. Вестник МГУ, серия геогр.-1986.- №6. 45-52 с.
21. Тикунов В. С. Изучение взаимосвязей природных явлений и урожайности сель скохозяйственных культур с помощью корреляционных карт // Карты полей динамики и взаимосвязи явлений. Иркутск, 1980.
22. Тикунов В. С., Юдин С. А. Использо вание анаморфированных картографических изображений в градостроительном анали зе // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1986. № 5.
23. Тикунов, В. С. Моделирование в картографии / В. С. Тикунов — М. : Изд-во Моск. ун-та, 1997. – 405 с.
24. Трунин Ю. М., Сербенюк С. Н. Карты доступности при анализе свойств экономико-географического пространства (о картографическом отображении поверхности отрицательной кривизны) // Вопросы ге ографии. 1968. № 77.
25. Червяков В. А. Концепция поля в современной картографии / В. А. Червяков. – Новосибирск : Наука. Сиб. отдние, 1978. – 150 с.
26. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. 2-е изд. Пер. с англ. –М.: Издательский дом "Вильямс", 2006. –1104 с.
27. Cuenin R. Cartographie generate // T. 1: Notions generates et principes d'elaborations. Paris, 1972.
28. Hagerstrand T. Migration and area: survey of a sample of Swedish migration fields and hypothetical considerations on their genesis // Lund Studies in Geography. Ser. B: Human Geography. 1957. N 13.
29. Hun ter J. M, Young J. C. Technique for the construction of quantitative cartograms by phisical accretion models // The Profess. Geogr. 1968. 20. N 6.
30. Кadmon N. Data bank derived hyperbolic-scale equitemporal town maps // International Yearbook of Car tography. 1975. N 15.
31. Muller J. С. The mapping of travel time in Edmonton (Al berta) // Can. Geogr. 1978. 22. N 3.
32 Muller J. C. La cartographie d'une metrique non euclidienne: les distances-temps // Espace geogr. 1979. 8. N 3.
33. Muller J. С. Euclidean geographic spaces: mapping functional distances // Geogr. Anal. 1982. 14. N 3.
34. Мurdусh Z. Metody anamorfozy mestskych planu // Acta Universitatis Carolinae Geographica. 1971. N 1-2.
35. Murdych Z. К otazce pfedmetu a klasifikace metod anamorfozy тару//Acta Universitatis Carolinae. Geographica. 1976. N 11.
36. Pravda J. Metodicko-vyjadrovacie problemy tvorby tematickych map. Bratislava, 1983. 28. Pravda J. Zakon kartogramu a problem vyjadrovania nerozlohovych charakteristik // Geographicky casopis. 1983. 35. N 2.
37. Raspо1оzhenskiу N. A., Sventek Y. V., Tikunov V. S. Automation of compilation process of anarnorphotic images Automation the new trend in cartography. Budapest, 1974.
38. Skoda L., Robertson J. С. Isodemographic map of Canada // Geogr. Pap. Lands Dir. Dep. En viron. 1972. 8. N 50.
39. Tobler W. R. Geographic area and map projections // Geog raphical Review. 1963. 53.
Приложения
Приложение 1
Построение анаморфированных изображений
А- генерализованное изображение Чехии и Словакии, приведенное к сетке квадратов, внутри которых указано значение численности населения; Б- трансформация сетки квадратов в анаморфированное изображение.
Рис. 1
Приложение 2
Последовательность применения метода анаморфирования
Рис.2
Приложение 3
Рис.3 Анаморфоза по сельскохозяйственной освоенности районов с характеристикой производства животноводческой продукции
Приложение 4
Рис. 4 Анаморфоза Мордовии по поголовью коров
Приложение 5
Рис. 5. Заготовки мяса ООО МПК «Атяшевский» в хозяйствах населения Атяшевского района Республики Мордовия
Приложение 6
Рис. 6 Заготовки мяса ООО МПК «Атяшевский» в районах
Республики Мордовия