Анализ карт состоит в разностороннем исследовании их особенностей и свойств, обусловливающих качество карт - их пригодность эффективно удовлетворять потребности, устанавливаемые в соответствии с назначением конкретных карт. Качество карты определяют: целесообразный выбор масштаба и других элементов математической основы; полнота, достоверность, точность и современность содержания; совершенство оформления. Большое значение имеет научная обоснованность и идейная направленность карты.
Для оценки качества технических изделий в государственных стандартах СССР широко используется обобщающее понятие «надежность изделий» - их способность безотказно выполнять заданные функции в определенных условиях и режиме работ, с необходимой точностью и в течение установленного срока действий. Применительно к картам на надежность карт в таком ее понимании влияет полнота, достоверность, точность и современность карт. Это толкование охватывает не полностью представление об эффективности, предполагающей сверх надежности оптимально экономичное использование карт с наименьшими затратами труда, средств и времени.
Анализ и оценка карт необходимы: картографу при проектировании и создании новых картографических произведений; географу и другим специалистам при использовании карт как средства исследования; потребителям карт вообще при решении по картам конкретных практических задач.
Обратимся сначала к процессам изготовления новой карты. Сбор, анализ и оценка источников образуют одну из ответственных стадий любой картосоставительской работы. Полнота, достоверность, точность и свежесть исходных данных во многом предопределяют достоинство будущей карты, а удобство их использования сказывается на затратах по составлению карты. Важно не только подобрать источники, но также произвести их анализ, сопоставление, оценку и в конечном счете выбрать среди них наилучшие.
Анализ и оценка карт оказываются необходимыми также при разработке программы карты, в частности при определении содержания карты, степени генерализации и способов изображения. В этом случае для изучения привлекаются карты той же темы или того же типа, что и вновь составляемая. Избежать недостатков существующих карт и учесть их положительные стороны - вот цель подобного изучения. К анализу источников приходится прибегать и в процессе непосредственного составления карты, например при решении вопросов об увязке и согласовании различных источников между собой. Наконец, анализу и оценке подвергается законченный оригинал карты с целью проверить, насколько отвечает карта своему целевому назначению и как осуществлены в ней программные установки.
В отношении опубликованных карт анализ и оценка оказываются обязательными: при составлении рецензий, т. е. критических отзывов, указывающих научную и идейную доброкачественность карты и ее практическое значение; при рекомендации или выборе карт, привлекаемых для решения конкретных научных или практических задач (например, для картометрических работ) и т. п.
Таким образом, анализ и оценка карты могут преследовать различные цели. Именно учитывая цель исследования, устанавливают те элементы и особенности карты, которые требуют наибольшего внимания, и намечают критерии для оценки достоинств карты. Наиболее раз-носторонен анализ, устанавливающий соответствие карты ее целевому назначению, т. е. выявляющий пригодность карты для определенного круга потребителей и эффективного решения определенных задач: научных, технических, учебных и т. п. В этом случае исследуют все упомянутые выше элементы и свойства карты, учитывая вместе с тем, что их значение на разных картах неодинаково. Например, геометрическая точность - один из важнейших показателей качества топографических карт, широко используемых для измерений, теряет свое значение на демонстрационных картах-плакатах.
Следует подчеркнуть, что в зависимости от целей анализа одна и та же карта может получать различные оценки. Например, выводы, сделанные при анализе карты как источника для составления другой конкретной карты, могут отличаться от тех, которые были получены при оценке карты с точки зрения ее первоначального целевого назначения. Скажем, точность конкретной топографической карты масштаба 1:100 000, не удовлетворяющая установленным для этого масштаба нормам, может оказаться вполне приемлемой при использовании данной карты как источника для составления карты масштаба 1:500 000.
В последующих параграфах рассматриваются особенности анализа и критерии оценки отдельных элементов и свойств географических карт преимущественно в отношении общегеографических сюжетов. Эти элементы и свойства находятся между собой в тесной связи: их обособленный анализ имеет главным образом методический смысл. Удобно вначале исследовать отдельные стороны карты, не теряя, разумеется, из виду их связей, и уже потом прийти к конечным заключениям, как бы подводя общий итог.
Очень популярен математико-статистический анализ, привлекаемый к исследованию явлений, которые можно рассматривать на картах как однородные множества изменяющихся в пространстве случайных величин: высот, температур, посевных площадей, урожайности и т. п., называемых в математической статистике статистическими совокупностями. Среди многих задач, решаемых по картам при помощи статистического анализа, можно выделить три основные: 1) определение статистических характеристик какого-либо однородного явления, зависящего от многих факторов с неизвестной функциональной связью; 2) изучение пространственных и временных связей между явлениями; 3) оценка степени влияния отдельных факторов на изучаемое явление и выделение ведущих факторов.
Для характеристики явления посредством какого-либо статистического показателя (средней арифметической, моды, медианы и т. п.) определяют количественные значения явления во многих точках карты и обрабатывают полученные данные, следуя правилам математической статистики по ячейкам избранной территориальной сетки (административного деления, природного районирования, регулярной сети и т. п.). Для производства выборки наиболее удобны карты с изолиниями (или псевдоизолиниями), позволяющими определять величину явлений в любой точке карты. Наиболее обоснована выборка по сетке равномерно расположенных точек. Количественные значения для статистической обработки можно получать и по картам с другими способами изображения: точками, ареалами, картограммами. Например, при точечном способе определяют интенсивность явлений выборочно по сетке контрольных площадок (часто в виде кружков), подсчитывая число точек внутри каждой контрольной площадки. Обычно анализ завершают построением картограммы или изолиний (псевдоизолиний), дающих наглядное представление о пространственных изменения показателя.
Анализ полноты содержания, объема информации, достоверности, геометрической точности ми современности карт. $
Анализ полноты содержания карты и ее достоверности наиболее существен для определения качества карты. Полнота содержания, т. е. разносторонность и объем заключенной в карте информации, оценивается по ее достаточности для характеристики картографируемых явлений в соответствии с назначением карты и решаемыми по ней задачами. Из назначения карты вытекают требования к ней, обусловливающие: отбор элементов содержания, разработку для них классификаций, выбор способов изображения, цензы и нормы генерализации, соотношение («удельный вес») элементов и общий объем информации.
Отбор элементов содержания может видоизменяться даже на топографических картах. Например, некоторые из них издаются в различных вариантах, каждый из которых сохраняет только элементы, интересующие определенные группы потребителей карт.
Влияние назначения на разработку классификаций отдельных элементов карты проявляется и в выборе классификационных признаков, и в дробности классификации. Например, на советских топографических картах растительный покров классифицируется в основном по жизненным формам растений (леса, кустарники, кустарнички, травянистая растительность и т. д.), но на крупномасштабных сельскохозяйственных картах землепользовании он рассматривается как угодья: пашни, залежи, сенокосы, пастбища, огороды и т. д. Согласование дробности классификации с назначением карты отчетливо выступает на учебных картах одной и той же тематики, предназначаемых для различных классов средней школы.
Разумеется, большое влияние на полноту карты оказывают географические условия картографируемой территории. Наконец, существует тесная связь между содержанием карты и ее масштабом, определяющим территориальный уровень системного картографирования. Уменьшение масштаба при переходе к системе более высокого ранга сопрягается с устранением теряющей свое значение информации.
Таким образом, при оценке полноты содержания карты в соответствии с ее назначением следует конкретно сформулировать требования к карте, уяснить особенности ее использования и далее, исходя из этих предпосылок, географических условий и масштаба карты, проанализировать: перечень (номенклатуру) элементов содержания карты; выбор признаков для классификации каждого из этих элементов, соответствие классификации требованиям методологии и логики (последовательность перехода от общих понятий к частным, полнота классификации, взаимное соответствие ее основных разделов и т. д.) и, наконец, степень дробности классификации; надлежащее соотношение между отдельными элементами карты в зависимости от их значения; целесообразность избранных способов изображения; общий объем информации, заключенной в карте.
Последняя задача (т. е. количественный анализ полноты карты), актуальная при оценке карты как источника информации, не имеет простого и однозначного решения.
Первоначально предлагалось подсчитывать общую графическую нагрузку карты, т. е. суммарную площадь, занятую на карте условными знаками и надписями (обычно выражаемую в % к площади карты), и рассматривать эту величину как косвенный показатель полноты карты. Легко увидеть несовершенство такого приема. При одном и том же содержании карты изменение размеров обозначений сказывается на величине нагрузки в квадратичной степени (например, при увеличении обозначений в 2 раза нагрузка возрастает в 4 раза). Поэтому этот прием имеет смысл только для сопоставления полноты идентичных карт.
Теория информации подсказала более объективные подходы к решению задачи. Один из путей - использование структурной меры информации, когда количество информации вычисляется как сумма величин, характеризующих информационное значение знаков, имеющихся на карте, по числу информационных элементов, содержащихся в каждом знаке. Для знаков дискретных объектов за единицу измерения принимаются различия каждого из них в положении и признаках. Например, при изображении поселений пунсонами с характеристиками по людности и административному значению количество информации для каждого пункта будет выражаться 3 единицами различия (в положении и двух характеристиках). Подобные подсчеты абсолютного количества информации могут переводиться в относительные показатели, исчисляемые на единицу площади, и карты.
Задача осложняется для явлений линейного и площадного распространения, когда отдельные объекты (например, большую реку и ручей) нельзя рассматривать как однозначные. Для подсчета информации, заключенной в линейных объектах, возможно прибегать к геометрической мере - измерению их длин с последующим умножением каждой длины на число характеристик, использованных в знаке соответствующего объекта. После суммирования линейной информации легко получить представление об ее относительной плотности по тем или иным районам.
Аналогичный подход возможен и для подсчета объема информации в площадных объектах, поскольку их территориальные различия и расчлененность находят отражение в длине граничных линий. Эта мера при умножении на число характеристик объекта дает некоторое представление об его информационном значении.
Для суммирования составляющих информацию по категориям объектов, различных по характеру размещения (точечных, линейных, площадных и т. д.), необходимо их приведение в одну систему при помощи надлежаще установленных коэффициентов.
Все эти способы определения количества информации и различные их варианты формальны по своему существу. Они не принимают в расчет обширной информации, получаемой при анализе по карте связей, структуры и закономерностей размещения явлений, передаваемых взаимным расположением, пространственными сочетаниями и группировками знаков, и не учитывают качества информации: ее истинности, полезности и значения. Успех и результативность такого анализа во многом зависят от картографической подготовки читателя карты и от понимания им сути отображенных на карте явлений.
Картографическая сетка позволяет определять масштабы изображения в любых местах карты и, следовательно, получать по карте координаты, расстояния и площади. При геометрически точном, строго масштабном изображении такие измерения теоретически должны давать истинные значения координат, расстояний и площадей (точнее, проекций расстояний и площадей на поверхность эллипсоида). Однако определения по картам связаны с погрешностями, проистекающими из-за погрешностей измерения и погрешностей в положении (т. е. из-за смещения) нанесенных на карту точек, линий и контуров. При аэрофототопографических методах создания карт эти смещения возникают в результате: 1) погрешностей положения точек геодезической основы; 2) погрешностей построения (определения положения) точек, линий и контуров местности относительно точек геодезической основы и 3) генерализации. На картах, составленных камеральным путем, смещения происходят из-за: 1) погрешностей в положении точек и контуров на картографических источниках; 2) погрешностей картосоставительских процессов (т. е. графических построений) и 3) генерализации. При учете этих смещений возможно определить суммарные погрешности (средние и предельные) положения точек, линий и контуров и выяснить таким образом геометрическую точность карты, т. е. вероятную близость результатов измерений к истинному значению измеренных величин.
Геометрическую точность топографических карт можно установить при полевой их проверке посредством аналитических определений координат точек местности. Разумеется, подобные проверки опубликованных топографических карт ставятся лишь при специальных исследованиях точности и исключены для иностранных карт.
Однако нормы точности государственных топографических карт (советских и иностранных) определяются инструкциями или руководствами, регламентирующими создание этих карт (см. § 8.2). Если такие документы отсутствуют или не могут быть получены (случай нередкий при оценке иностранных карт), то косвенное суждение о точности может быть основано на ознакомлении с историей и современным состоянием картографирования страны, с типами съемок и их назначением. Наконец, во многих случаях оказывается возможным составить мнение о геометрической точности карты посредством ее сличения с новейшей, заведомо более точной картой, частично перекрывающей исследуемую. Такой прием особенно целесообразен для иностранных карт на слабо изученные территории, т. е. для карт, весьма разнообразных по способам производства и по точности и потому особенно нуждающихся в оценке.
Для оценки геометрической точности карт, составленных камераль-но, существенно ознакомление с картографическими источниками и способами составления карты. Эти сведения - перечень источников, сопровождаемый их общей оценкой, и описание процессов составления, Для советских карт указываются в их формулярах.
При разнообразии источников, положенных в основу исследуемой карты, неизбежна различная геометрическая точность отдельных ее участков. Следовательно, при оценке полезна схема, показывающая размещение использованных источников. Такие схемы обычно помещают в формуляре карты, иногда их печатают на полях карты.
Когда источники неизвестны, прибегают к сличению координат или расстояний, измеренных на исследуемой карте, с данными геодезических каталогов или с результатами измерений по заведомо более точным картам. Два-три десятка разностей, полученных на лист карты и обработанных по правилам теории ошибок, позволяют оценить среднюю квадратическую ошибку положения точек (если надо, освободив ее предварительно от влияния возможной систематической ошибки общего сдвига изображения). Разумеется, избираемые для анализа точки должны быть свободны от смещений, обязанных скоплению внемас-штабных знаков и сдвигов прилегающих контуров, вызываемых такими знаками.
На стенных и вообще на мелкомасштабных картах с крупными условными знаками смещения могут достигать сравнительно большой величины, что не вызывает осложнений, поскольку эти издания не предназначаются для картометрических работ.
Оценка качества в оформлении карт. Методика анализа карт. Анализ и оценка атласов.$
Целесообразность избранных для карты способов изображения (например, обоснованность выбора для передачи рельефа горизонталей и отмывки) рассматривается одновременно с анализом содержания карты в связи с ее назначением, масштабом и спецификой картографируемых явлений. Собственно оценка качества оформления, т. е. примененных на карте изобразительных средств, имеет целью выяснить «читаемость» карты - легкость и быстроту восприятия карты в процессе ее чтения, а также определить экономичность использованных средств и их эстетическое достоинство. На читаемость карты влияет ряд факторов: различимость (индивидуальность) и наглядность отдельных обозначений; зрительное восприятие логических связей и соподчиненностей в системе обозначений, а также общая графическая нагрузка карты.