Глава1. Некоторые понятия географического анализа
Карта - это графическое представление части земной поверхности. Структура карты такова, что она легко доносит информацию до пользователя. Карта содержит серии слоев или покрытий, которые часто объединяют для получения окончательного результата. Карта также включает описательную информацию, которая помогает интерпретировать содержание карты.
Основные компоненты карты:
Географические объекты:
Области (площадные объекты) - это полигонные объекты, например, участки землепользования. Границы полигонов изображаются линиями. Полигоны могут быть закрашены, причем разными цветами и типами штриховок, которые зависят от атрибутов.
Линейные элементы - это дуги, например, дороги или водотоки. Дуги изображают линиями и подписывают, используя значения атрибутов.
Точечные элементы - представляют точечные объекты или метки полигонов. Они изображаются знаками, подписываются, используя значение атрибутов.
Картологические элементы:
Заголовки и пояснительные надписи описывают назначение карты и изображаются при помощи текстовых символов.
Рамки формируют границы и разделяют части карты и изображаются линиями.
Легенды описывают обозначения, используемые для представления географических элементов, и изображаются при помощи линий, штриховок или знаков и текстовых символов.
Стрелки севера и масштабные линейки описывают ориентацию и масштаб карты. Они изображаются при помощи линий, штриховок и текстовых символов.
Географический анализ позволяет изучить реальные процессы путем разработки и применения моделей. Такие модели выявляют тенденции географических данных и, таким образом, делают новую информацию доступной. ГИС усовершенствует этот процесс, предоставляя инструменты, которые могут объединяться в разной последовательности для построения новых моделей. Эти модели могут выявлять новые или ранее неосознанные неустановленные взаимосвязи внутри или между наборами данных, тем самым совершенствуя наши знания о реальном мире.
Результаты географического анализа могут быть представлены в виде карт и отчетов. Карту лучше использовать для отображения географических взаимосвязей, а отчеты больше подходят для представления табличных данных и документирования вычисленных значений. Карты и отчеты дают возможность обмениваться данными, содержащимися в географической базе данных.
Система реальных географических координат
Большинство карт изображают координатные данные, используя одну из принятых глобальных систем координат, например, Универсальную поперечную Меркатора (UTM), коническую равноплощадную Альбера или Полярную стереографическую. Это примеры картографических проекций, которые используются для представления сферических географических объектов на плоской поверхности. Проекция используется для обеспечения соответствующей взаимосвязи между местоположением на карте и истинным местоположением на земной поверхности.
Широта и долгота.
Наиболее привычной системой описания положения в пространстве является система широт и долгот. Эта система может использоваться для определения местоположения точек в любом месте на земной поверхности. Широта и долгота являются угловыми величинами, измеренными от центра земли до точки на земной поверхности. Широта может быть северная и южная, долгота - западная и восточная. Картографическая сетка (сетка широт и долгот) может быть наложена на земную поверхность для географического описания местоположения. Линии долготы, иногда называемые меридианами, начинаются и заканчиваются на Северном и Южном полюсах. Линии широты, иногда называемые параллелями, охватывают земной шар параллельными кольцами.
Широта и долгота традиционно измеряются в градусах, минутах и секундах (DMS). Широта, равная 0 град., располагается на экваторе, 90 град. - на Северном Полюсе, -90 град. - на Южном Полюсе. На долготе, равной 0 град., расположен начальный меридиан, который начинается на Северном Полюсе, проходит через Гринвич в Англии и заканчивается на Южном Полюсе. Долгота положительна, до 180 град., если двигаться к востоку от Гринвича, и отрицательна, до -180 град., если двигаться на запад от Гринвича. Например, Австралия, которая находится южнее экватора и восточнее Гринвича, имеет положительную долготу и отрицательную долготу.
Однако, широта и долгота являются географической описательной системой, а не двумерной плоской системой координат. Очевидно, что меридианы сходятся на полюсах, но расходятся при приближении к экватору. Таким образом, длина одного градуса долготы будет различна в зависимости от широты, на которой она измерена. Например, один градус долготы на экваторе по длине равен 111 км, но длина одного градуса долготы на Северном и Южном Полюсе приближается к нулю. Так как единицы измерения не связаны со стандартной длиной, они не могут быть использованы для точного измерения расстояния. И так как в этой системе измеряются углы от центра земли, а не расстояния на земной поверхности, она не является плоской системой координат.
Плоские системы координат
Плоские системы координат (Декартовы системы координат) обладают некоторыми свойствами, которые делают их пригодными для представления реальных географических координат на карте.
Имеется два измерения: X измеряет расстояние в горизонтальном направлении, а Y - в вертикальном.
Меры длин, углов и площадей остаются постоянными по всем измерениям.
Существуют различные математические формулы для отображения сферической поверхности земли на плоскую двумерную поверхность.
ГИС, как и плоские карты, используют различные плоские координатные системы для картографирования земной поверхности. Каждая из используемых координатных систем базируется на определенной картографической поверхности.
Картографические проекции
Поскольку поверхность земли является сфероидом, для создания плоской карты сферической поверхности необходимо использовать математические преобразования. Эти математические преобразования называются картографическими проекциями. Поскольку каждая базовая карта хранится в конкретной проекции, необходимо определить проекцию базовой карты перед вводом ее в систему. Важно иметь в виду следующее:
Любое двумерное представление земной поверхности всегда вносит искажения в некоторые параметры, либо в форму, площадь, расстояние или направление.
Различные проекции вносят различные искажения. Характеристики каждой проекции делают ее удобной для некоторых приложений и непригодной для других.