Тикунов В. С. Геоинформатика. Использование анаморфоз.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Использование анаморфоз. За всю историю создания и использования анаморфоз можно найти примеры, относящиеся к самым различным областям. Но наиболее часто они используются для разнообразных характеристик населенности территории, в электоральной и медицинской географии, отображения качества окружающей среды, загрязнения воздуха и т.д. Несмотря на разнообразие методик, ранее применявшихся для создания анаморфоз, в данном подразделе будем использовать только алгоритм, разработанный авторами книги [С.М.Гусейн-Заде, В.С.Тикунов, 1999], для создания площадных анаморфоз. По технологии анализа будем выделять визуальные, интерактивные (человеко-машинные) и автоматизированные способы, а по целям — анализ структуры, взаимосвязей и динамики явлений (с подразделением их на пространственно- и содержательно-ориентированные разновидности, подробнее см. [В.С.Тикунов, 1997]).
Для анализа анаморфоз прежде всего целесообразен визуальный анализ. Взгляните на приведенную ранее анаморфозу мира, созданную на основе численности населения (см. рис. 27). По конфигурации стран они легко опознаются и, конечно, прежде всего привлекают внимание Китай и Индия. Интересно, что здесь даже «точки» исходной карты, изображающие Люксембург или Сингапур, превращаются на анаморфозе в солидные территории. В Азии лишь Монголия и Лаос, кстати, вместе с целым континентом — Австралией, выглядят более чем скромно на фоне их окружения В Африке, которая достаточно скромна на фоне Азии да и Европы, прежде всего обращает на себя внимание шарообразная Нигерия. Наибольшие контрасты присущи Европе — сравните «крохотный» Бенилюкс и страны Скандинавии. Относительно равномерно заселены страны Америки, за исключением Канады и Гренландии.
Нанеся на полученную анаморфозу связанные с численностью населения характеристики, например, обеспеченность продуктами питания, получим более правильное впечатление о его дефиците, отнесенном не к территории, как на обычных картах, а более корректно — по отношению к нуждающемуся в нем населению и т.д.
Взглянем теперь на вторую анаморфозу, построенную на основе данных о валовом национальном продукте (см. рис. 28). Контрасты здесь еще большие, чем на предыдущей анаморфозе. Прежде всего бросаются в глаза три мировых «центра богатства» — США, Западная Европа и Япония. В Европе некоторые страны деформируются столь сильно, что их даже сложно узнать. Однако, если в Европе под словом деформация понимается растяжение, то в Африке происходит то же самое, но с обратным знаком. Большинство стран Западной и Центральной Африки просто сливаются вместе. Обращает на себя внимание лишь ЮАР да некоторые нефтедобывающие страны. Интересно взглянуть на Индию и Китай — лидеров предыдущей анаморфозы. Здесь они более чем скромны. Любопытно соотношение Китая и Тайваня на анаморфозе. Более «достойные очертания» принимает Австралия. Что касается Америки, то на фоне «денежного мешка» — США, все остальные страны выглядят более чем скромно. Поскольку Аляска включалась в расчеты как отдельная территория, то это и привело к ее «выклиниванию» в узкую полоску. Обращают на себя внимание почти правильные четырехугольники островов Пуэрто-Рико и Тринидад.
Обратимся наконец к примеру по России (рис. 30) — анаморфозе, созданной по численности населения (из-за отсутствия данных Ингушетия и Чечня объединены вместе). Покажем на анаморфозе России области преимущественного компактного заселения русского населения, которые были перенесены нами с карты национального состава населения из «Атласа народов мира» (рис. 31). Если подсчитать соотношение заштрихованной площади к обшей территории России на обычной карте, то она составит 31,4%, а на анаморфозе увеличивается до 78,6%. Доля русского населения, согласно переписи, проведенной в 1989 г., составляет 81,5%. Поэтому естественно, что анализ и выводы о национальном составе той или иной страны проще делать, ориентируясь на анаморфированное изображение, чем на традиционное. В противном случае не зная характера пространственного размещения плотности населения (не показываемого на картах национального состава) можно сделать абсурдный вывод о том, что в России 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 республики в целом на основе данных всего о 0,11% населения которые составляют народы Севера в общей численности Российской Федерации по данным последней переписи. Данный пример тривиален, но для небольших, малознакомых территорий такие ошибочные восприятия и суждения вероятны.

Рис. 30. Анаморфоза России по численности населения с характеристикой области преимущественного компактного заселения русского населения (доступно при скачивании полной версии книги)

Рис. 31. Исходная карта России с характеристикой области преимущественного компактного заселения русского населения (доступно при скачивании полной версии книги)

Серию анаморфоз мира и России можно легко продолжить далее (см., например, приложение к книге [В. С. Тикунов, Д. А. Цапук 1999], где даны примеры, характеризующие число родившихся' умерших, объемы промышленного производства, инвестиции в основной капитал, объемы розничного товарооборота по административно-территориальным единицам России за 1996 г. и др.) и показать их возможности. Укажем также на примеры отображения частоты упоминания стран и российских регионов в периодической печати [В.А.Колосов, В.С.Тикунов, Д.В.Заяц, 2001] или их встречаемости в Интернете при использовании популярных поисковых систем — американской «Altavista» (www.altavista.com) и русских «Rambler» (www.rambler.ru) и «Yandex» (www.yandex.ru) [Д.Д.Орешкина, В.С.Тикунов, 2001].
В ряде случаев возникает потребность построения анаморфоз на основе данных, неприуроченных к каким-либо административным или природным границам. В частности, такое положение характерно для карт морей и океанов, где содержательные сведения чаще всего привязываются к трапециям сетки, создаваемой параллелями и меридианами, или к ячейкам каких-либо других регулярных сетей. Для работы с регулярными сетями разработаны модификации алгоритмов анаморфирования. Данные модификации были использованы для трансформации Атлантического океана [С. М. Гусейн-Заде, И.А. Суетова, В. С.Тикунов, 1993].
Отметим, что технологии анализа очень разнообразны. Естественно, что мы обратились лишь к самым распространенным подходам, отметив при этом, что интерактивные и автоматизированные технологии, базирующиеся, например, на методах распознавания образов и др., применительно к анализу анаморфоз еще только разрабатываются. Все эти технологии могут быть применены для анализа структуры, взаимосвязей или динамики явлений.
Например анализ структуры регионов России по трем взаимосвязанным направлениям — здравоохранение, уровень жизни и социально-экономическое развитие дан в работе [Н.А. Бородулина, В. С. Тикунов, 1998]. Применения анаморфоз для характеристики взаимосвязей явлений на примере корреляционного анализа связи между распределением живого вещества в океане и загрязнением его нефтяной пленкой можно найти в работе [С.М.Гусейн-Заде, И.А.Суетова, В.С.Тикунов, 1993]. Для отображения характеристики динамики на анаморфозах воспользуемся примером по отображению прогнозных значений численности населения стран мира. Располагая данными о численности населения за ряд лет и изучив тенденции в изменении временных рядов, демографами делаются прогнозы на ряд лет вперед. Такие прогнозы достаточно распространены и на их основе могут строиться соотвествующие анаморфозы. Для примера покажем анаморфозы, созданные по материалам Департамента анализа экономики, социальной информации и политики ООН — фактическим и прогнозным значениям численности населения стран мира за 1950-2050 гг. (рис. 2-4 цв. вкл.). Последовательность анаморфоз передает временные изменения и их можно рассматривать как отдельные временные срезы процесса.
Наконец, можно указать на возможность создания (цитированных анаморфированных изображений (см. 2.3.4).
В заключение подведем наиболее значимые итоги практической целесообразности использования анаморфоз и отметим перспективы развития направления. Во-первых, и это не самое главное, их убедительность как иллюстраций, позволяющих зрительно представить себе некоторые неочевидные факты, а, возможно, в будущем и увидеть какие-то скрытые географические закономерности. Например, теоретические положения В. Кристалл ера и А.Леша о закономерном пространственном размещении иерархически соподчиненных пунктов получают свое подтверждение лишь в районах с равномерным расселением. Поиск закономерного размещения населенных пунктов в плоскости однородного пространства выровненного явления возможно мог бы сделать принцип Кристаллера—Леша гораздо более часто встречающимся или даже универсальным. Перспективно применение анаморфоз для оптимизации размещения сетей учебных заведений, больниц, учреждений обслуживания, которые в искусственно выровненном демографическом пространстве в общем случае должны располагаться равномерно.
Во-вторых, анаморфозы делают более наглядным анализ взаимосвязей между явлениями на фоне определяющих их характеристик, заложенных в основу проекции, как это было показано выше.
В-третьих, целесообразно применение анаморфоз для прогнозирования развития диффузионных процессов, происходящих в неоднородной 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 загрязнений в атмосфере и гидросфере, а также для Целого ряда других задач. То же самое можно сказать и о создании карт транспортной доступности, составляемых на фоне однородной проходимости.
Таким образом, создание анаморфированных изображений в целом ряде случаев целесообразно для моделирования структуру взаимосвязей и динамики географических явлений. Мы надеемся' что анаморфированные изображения привлекут внимание географов и экологов разных специальностей и сделают их не экстравагантной иллюстрацией, а инструментом настоящего пространственного анализа. Эта область может оказаться неподнятой научной целиной, которая при умелой ее обработке даст богатый урожай.

Контрольные вопросы

1. В чем различие картоидов, мысленных графических изображений и анаморфоз?
2. Охарактеризуйте линейные, площадные и объемные анаморфозы.
3. Какие разновидности линейных анаморфоз вы могли бы выделить?
4. Назовите основные методы создания площадных анаморфоз.
5. Проведите визуальный анализ анаморфозы, показанной на рис. 29, по образцу анализа рис. 27 и 28.
6. В чем смысл анализа структуры, взаимосвязей и динамики явлений?
7. Каковы методы анализа взаимосвязей явлений по анаморфозам?
8. Дайте краткую характеристику возможностей анализа временных рядов при их отображении на анаморфозах.
9. Охарактеризуйте объемные анаморфозы и возможности их применения.
10. Что такое анимация анаморфоз?
11. В каких областях своей работы вы могли бы использовать анаморфозы?
12. Нужны ли, с вашей точки зрения, анаморфозы для географических и экологических исследований? Обоснуйте положительный и отрицательный ответы.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу