Пространственный масштаб геоизображений

Масштаб геоизображения является функцией его назначения, технических средств съемки, обеспеченности фактическим материалом.

Одновременно сам он определяет наиболее существенные свойства геоизображения: от масштаба зависят пространственный охват и объем содержания геоизображения, его разрешение, подробность и геометрическая точность. Масштаб задает уровень обобщения и абстрагирования показанной информации, степень ее интеграции и генерализации, он определяет информативность геоизображения, а она в конечном счете диктует выбор направлений использования и устанавливает пределы применения карт, снимков, анимаций и т.п.

С масштабом и степенью абстрагирования напрямую связаны и

эвристические качества геоизображений как средства познания окружающего

мира. Мелкомасштабные геоизображения, подобно телескопу, открывают взору исследователя обширные пространства и планетарные закономерности. При этом частности не видны, а детали обобщены и сглажены.

Совсем иная картина проявляется на крупномасштабных еои зображениях. Они, словно микроскоп, показывают лишь малую часть пространства, но зато с большой подробностью, множеством деталей и микроформ. По картам и снимкам крупного масштаба прослеживают локальные закономерности.

Классифицируя любые геоизображения по масштабам, чаще всего называют три группы: крупно-, средне- и мелкомасштабные, однако характерно, что градации, принятые для основных видов геоизображений: карт, аэро- и космических снимков, — не одинаковы. Масштабные классификации имеют прямое отношение к пространственному охвату. И особенно хорошо это проявляется на примере карт планет. Масштаб, который для большой планеты

является крупным, для другой, меньшей по размерам, окажется мелким, ибо «у каждой планеты — свой метр». На Земле метр равен примерно одной десятимиллионной части длины меридиана, а значит, соотношение «метров» разных планет равносоотношению их размеров. Если экваториальный радиус Земли принять за 1, то радиус Меркурия составит 0,38; Венеры — 0,97; Марса — 0,53; Луны — 0,27. Отсюда нетрудно подсчитать, что земной карте в масштабе 1:1 000 000 соответствует (округленно) карта Меркурия в масштабе 1:400 000, Венеры — 1:1 000 000,.Марса— 1:500 000, Луны — около 1:250 000. Соотношение крупно-,средне- и мелкомасштабных карт для планет земной группы представлено в табл. 23.1.

Эти соотношения полезно иметь в виду при сравнении форм рельефа планет (например, кратеров) и вообще при любых сравнительно-планетологических исследованиях. Что касается аэрофотоснимков, то их масштабные классификации более всего связаны с высотой фотографирования: при прочих равных условиях масштаб снимка тем мельче, чем выше поднят аэрофотоаппарат. С вертолетов съемки выполняются в основном в крупных и иногда в средних масштабах, с самолетов — в средних и мелких масштабах, а с высотных самолетов получают мелкомасштабные и сверхмелкомасштабные аэрофотоснимки. Принимая трехступенное деление, выделяют аэроснимки: крупномасштабные — 1:5 000 и крупнее, среднемасштабные — от 1:5 000 до

1:100 000 и мелкомасштабные — мельче 1:100 000.

Масштаб космических снимков также тесно связан с высотой съемки. Так, автоматические межпланетные станции, пролетающие на расстоянии в десятки тысяч километров от Земли, дают весьма мелкомасштабные изображения видимой ее части — снимки полушария. Метеоспутники и пилотируемые космические станции, облетающие Землю на орбитах высотой до нескольких тысяч километров, предоставляют возможность получать снимки в основном в средних масштабов, охватывая отдельные континенты, океаны и крупные их части. А с орбит высотой в несколько сотен километров и с применением длиннофокусных объективов получают весьма детальные крупномасштабные изображения, покрывающие территории площадью около 100 тыс. км2. Трехступенная классификация для космических снимков выглядит так: крупномасштабные снимки — крупнее 1:1 000 000, среднемасштабные — от 1:1 000 000до 1:10 000 000, мелкомасштабные — от 1:10 000 000 до 1:100 000 000. Приведенные масштабные подразделения для трех основных видов геоизображений отражают важный, хотя, впрочем, достаточно очевидный факт: карты по своей детальности и подробности занимают промежуточное положение между аэро- и космическими снимками (табл. 23.2).

Практика применения геоизображений в науках о Земле свидетельствует о том, что каждому пространственному уровню исследования соответствует некоторый оптимальный диапазон масштабов карт и снимков. Например, мелкомасштабные геоизображения удобны для прослеживания природной зональности, изучения крупных горных систем и планетарных тектонических структур. Среднемасштабные карты и снимки пригодны для районирования регионов, анализа глобальных линеаментов и кольцевых структур, а по крупномасштабным картам и аэрофотоснимкам удобно изучать строение ландшафтов, микрорельеф и микроклимат территории, отдельные геологические структуры и т.п. Для основных геоизображений соотношения масштаба, охвата пространства и уровня исследования приведены в табл. 23.3.

На локальном уровне исследования космические снимки применяют

нечасто, а на фациальном — практически не используют.

Напротив, аэроснимки не применяют на глобальном уровне и крайне

редко — на континентальном/океаническом уровне.

Конечно, диапазон выбора геоизображений того или иного масштаба

во многом определяется их качеством (разрешение, цвет, спектральный

диапазон и т.п.) и характером решаемых задач. Известно, что аэроснимки привлекаются тогда, когда ставится задача повысить детальность исследований, выявить подробности, отсутствующие на картах и космических снимках. Поэтому при исследовании всегда стараются взять снимки более крупного масштаба, чем карты. На фациальном уровне диапазоны масштабов аэроснимков и детальных карт сближаются, а далее они все больше расходятся. На субрегиональном и региональном уровнях различия масштабов весьма ощутимы.

Рис. 23.2. Поле масштабов геоизображений

На рис. 23.2 представлен график, характеризующий отмеченные соотношения. На нем жирными линиями показаны главные соотношения масштабов и пространственного охвата, а заштрихованная эллипсообразная область — поле масштабов геоизображений — очерчивает возможные пределы колебания при выборе масштабов. График отражает ряд закономерностей:

• связь уровня исследования и масштабов геоизображений;

• целесообразные (возможные) диапазоны колебания масштабов

геоизображений на разных пространственных иерархических

уровнях;

• сближение масштабов карт и аэроснимков на фациальном

уровне и сближение карт с космическими снимками на глобальном

уровне;

• оптимальные сочетания геоизображений, их масштабную совместимость.

Например, для изучения территории России в целом наилучшим окажется сочетание карт в масштабе 1:10 000 000и космических снимков в масштабе около 1:40 000 000, причем колебания могут находиться в интервале от 1:1 000 000до 1:100 000 000 — это зависит от целевых установок, детальности конкретного исследования, особенностей самого изучаемого объекта, допустимой трудоемкости и других подобных факторов. Для исследования Московской области целесообразно взять карты в масштабе 1:300 ООО, аэроснимки — 1:30 ООО и космические изображения — 1:2 500 000. При этом диапазон возможного разброса масштабов — от 1:10 000 до 1:8 000 000.

Опыт показывает, что, выбирая масштаб геоизображения, пользователь интуитивно ищет компромисс между обзорностью и детальностью

карты. На уровне глобальных исследований наиболее важна обзорность, а по мере движения к локальному уровню все более ценится детальность. Несмотря на приближенность этих соотношений, их полезно иметь в виду при планировании научных исследований, формировании ГИС, составлении новых карт — словом, в любых ситуациях, когда приходится сочетать разные геоизображения.

Временной масштаб

Прогресс ГК и активное внедрение средств мультимедиа дают основания полагать, что в скором времени картографические анимации станут не менее привычными средствами исследования, чем аэрокосмические снимки и электронные карты.

Известно, что анимации, можно демонстрировать с нормальной, ускоренной или замедленной скоростью. Отсюда возникают совершенно новые для ГК и пока еще непривычные проблемы временной генерализации, выбора новых изобразительных средств, разработки принципов восприятия зрителями кинематографических геоизображений и т.п.

Динамические геоизображения добавляют традиционным статичным картам столь необходимый исследователям временной аспект. В связи с этим представляется оправданным введение понятия масштаба времени или, лучше сказать, временного масштаба. Тогда можно будет говорить о медленно-, средне- и быстромасштабных изображениях, приняв, например, следующие соотношения:

1:86 000 — одна секунда демонстрации анимационной

карты соответствует (округленно) 1 суткам;

1:600 000 — в одной секунде - одна неделя;

1:2 500 000 — в одной секунде - один месяц;

1:31 500 000 — в одной секунде - один год.(Берлянт темат картографирование)