Тема 4 свойства геоизображений как модели действительности

Принципы моделирования.

Наглядность, пространственно-временное подобие, содержательные соответствия и однозначность.

Абстрактность и конкретность, избирательность и синтетичность, статичность и динамичность.

Метричность, непрерывность и обзорность.

Модель представляет собой образ оригинала, который используется в научном познании и практической деятельности.

Моделирование – это создание образа какого-либо явления или процесса при котором изучается не сам оригинал, а вспомогательная, искусственная или естественная система.

Моделирование это особый вид эксперимента, заключающегося в изучении оригиналов по его модели. Модель должно находится в определенном соответствии с оригиналом, благодаря чему результаты полученные на модели можно перенести на оригинал. Наиболее универсальным принципом моделирования является подобие или аналогии, что означает соответствие т.е сходства моделям и оригинала в заданном отношении. Второй принцип моделирования системность, который предполагает:

1) совершенствование модели в процессе их использования

2) моделирование компонентов, частей системы и подсистем.

3) моделирование взаимосвязи между компонентами и выделение специфических систем образующих связи

4) моделирование структуры и организации системы

5) моделирование функционирования системы

6) рассмотрение модели данной системы, как элемента более крупной системы

Необходимыми принципами моделирования является: абстрагирование и конкретизация. С одной стороны выделения главного с другой постоянные соотнесения модели с конкретным объектам. Системность предполагаемой аналитический и синтетический подход к моделированию. Согласно которому расчленение объектов на составляющие и исследования отдельных компонентов сопровождается синтезам дающим интегральную информацию об объекте. Из определения геоизображения следует, что это особые модели имеющих масштаб, проекцию, свою степень генерализации, систему графических образов.

 

Наглядность это прямое следствие образного характера геоизображений. Эффективность исследований в науках о Земле предопределяется наглядностью геоизображений. Чем выше наглядность тем надежнее поиск объектов, установление между ними связи и отношений, понимание структуры, принятие решений.

Пространственно-временное изображений и их оригиналов имеет три взаимосвязанных аспекта:

1) геометрическое подобие, проявляющееся в подобии размеров и структуры объектов

2) временное подобие т.е адекватное отображения состояния динамики и процессов в заданный момент или отрезок времени

3) подобие отношений, которое отражается в подобии связей соподчиненности и причинности и во взаимном расположении объекта.

Геометрическое подобие лучше всего предает трех мерные модели. Временное – телевизионные геоизображения. А подобие отношений комплексные и синтетические карты и атласы. Содержательное соответствие подразумевает научное обоснованное ДОПИСАТЬ. Моделировании сопряжено с интерпретацией и объяснением данных на уровне современного понимания и изученности объекта.

Однозначность в наибольшей степени присуща картам. Это свойства следует из математического построения карт т.е это результат применения картографической проекции. Однозначность имеет и другую трактовку - всякий знак на карте имеет единственный зафиксированный в легенде смысл. Подобной однозначностью на обладают фотографические геоизображения.

 

Абстрактность присуща к знаковым геоизображениям и является следствием картографической генерализации. Высокой степенью абстракции обладают компьютерные модели. В ДОПИСАТЬ Снимки рассматривают как копии конкретных реально существующих вещественных объектов и структур.

Геоизображения способны с одной стороны раздельно воспроизводит явления и процессы, выделяя их из совокупности, а с другой давать целостное синтетическое отображения явлений, факторов и свойств. Например, карта кривизны форм рельефа отражает только один морфометрический показатель, а геоморфологическая карта содержит синтетическое типологическое изображение рельефа, его морфологии генезиса и возраста. Аэро- и космические снимки имеют не высокую избирательность. Геоизображения могут передавать отдельные временные среды какого-либо состояния или процесса в этом проявляется статичность, а могут показывать движения, развития, ход процессов, траектории перемещения объектов. В этом проявляется динамичность.

 

Метричность является наиболее важным свойствам геоизображений, которое определяется их проекцией, масштабам, подробностью, способом воспроизведения, характером искажений. По геоизображениям выполняют измерения:

1) в абсолютных и относительных мерах

2) в бальных и ранговых шкалах

3) в форме качественных характеристик

Благодаря метрическим свойствам обеспечивают преобразование, построение цифровых и математических моделей. Непрерывность является одним из главных условий существования всякого изображения как целостного пространственного образа. Множества элементов геоизображений всегда связано. Обзорность считают специфическим качеством геоизображений, которое позволяет исследователю охватить взглядом сколь угодные обширные пространства или отрезки времени. Геоизображений обладают богатым и уникальным комплексом свойств что обеспечивает им приоритет среди других моделей используемых в науках о Земле.

 

Тема 5. ПРОСТАНСТВЕННЫЙ И ВРЕМЕННОЙ ДИАПАЗОНЫ ГЕОИЗОБРАЖЕНИЙ

Соотношения масштабов карт аэро- и космическиз снимков

Поля масштабов геоизображений

Временные диапазоны

Генерализация геоизображений

Масштаб геоизображения определяет степень уменьшения длин на нем относительно соответствующих длин на поверхность элипсойда. Масштаб связан с пространственным охватам и детальность геоизображения. Пространственный масштаб геоизображения является функцией его назначения, технических средств съемки и определяет наиболее существенные свойства геоизображения. От масштаба зависят пространственный охват, объем содержания геоизображений, подробность. Масштаб задает уровень обобщения и абстрагирования изображенной информации, степени ее интеграции и генерализации. Масштаб определяет информативность геоизображений. Мелкомасштабные геоизображения охватывают большие пространства, крупномасштабные – ограниченную часть пространства. Масштаб определяет не только размеры, но и временные рамки исследования. При изучении медленных явлений или процессов (например, размыв берегов, неотектонических движений) нужны карты и снимки крупных масштабов, чтобы стали заметны небольшие изменения происшедшие за 10-20 лет. При слежении за быстро текущими процессами (метеоусловиями) подойдут мелкомасштабные карты. Различие связаны с пространственным охватом (например, масштаб который для большой планеты является крупные, для другой (меньшей) является мелким).

 

Среди многих классификаций геоизображений подразделения по масштабов. Обычно выделяют три группы: крупно- средне- мелко. Однако характерно что для основных видов геоизображений карт аэро- и космических снимков приняты неодинаковые подразделения.

Масштабные классификации геоизображений:

 

Геоизображения	Крупномасштабные	Среднемасштабные	Мелкомасштабные
Аэроснимки	Крупнее 1:5000	1:5000-1:100000	Мельче 1:100000
Карты	Крупнее 1:100000	1:200000-1:1000000	Мельче 1:1000000
Космоснимки	Крупнее 1:1000000	1:1000000-1:10000000	Мельче 1:10000000

 

Масштабы геоизображений имеют следующие соотношения с пространственным охватом исследований. Если уровень исследования глобальный то охват пространства на геоизображениях должен быть 10⁸км² если уровень исследования континентальный или океанический 10⁷, региональный 10⁵-10⁶ субрегиональный, локальный, фациальный

 

Года

 

Соотношение масштабов геоизображений с пространственным масштабом исследований выглядит для карт: на глобальном уровне используются карты масштаба 1:60000000 – 1:10000000, на континентальном 1:15000000 – 1:1000000, на региональном 1:2500000 – 1:200000, на субрегиональном 1:500000 – 1:50000, на локальном 1:100000 – 1:5000, на фациальном крупнее 1:10000. Для космических снимков аналогичные обобщения приводят к следующим результатом: глобальный уровень 1:100000000 – 1:20000000, континентальный 1:50000000 – 1:5000000, региональный 1:10000000 – 1:1000000, субрегиональный крупнее 1:2000000. На локальном уровне исследования космические снимки не применяются. Отчетлива проявляется закономерность состоящая в том, что на всех уровнях исследований масштаб космических снимком берется меньше, чем масштаб карт причем наименьшее расхождение наблюдается на глобальном уровне, а на последующих различие в масштабах карт и космоснимков возрастает. Иная закономерность характерно для аэроснимков, они не применяются на глобальном уровне и крайне редко на континентальном, в остальных случаях соотношения таковы: региональный уровень 1: 1000000 – 1:20000, субрегиональный 1:50000 – 1:5000, локальный 1:10000 – 1:1000 фациальный 1:5000 и крупнее. Площадной охват для каждого уровня выглядит следующим образом:

1) глобальней 10⁸км²

2) континентальный 10⁷км²

3) региональный 10⁵ – 10⁶км²

4) субрегиональный 10³ – 10⁴км²

5) локальный 100км²

6) фациальный 10-100км²

Опыт применения в науках о Земле свидетельствует, что в территориальном аспекте каждому уровню научного или практического исследования соответствует некоторый оптимальный диапазон масштабов карт и снимков представленный выше. Если совместить графики построенные по отдельности для карт, аэро- и космоснимках то на новом графике очертится довольно обширная элипсообразная область которая называется полям масштабов геоизображений. По горизонтальной оси откладываются площади соответствующие уровням исследования, по вертикальной – масштабы которые применяются на исследованиях этих уровней.

 

Карты и серии карт способны передать динамику и эволюцию явлений за любой мыслимый отрезок времени от нескольких часов (синоптические карты) до геологических эпох (палеогеографические карты). Фонд аэрокосмических снимков характеризуется другим временных. Разновременный позволяют изучать динамику явлений в интервале от нескольких часов до десятилетий. Временные диапазоны:

1) карты – часы – 200 – 350 лет, палеогеографические миллионы лет

2) аэрофотоснимки часы – 80 – 90 лет, космические снимки дни - 10-50 лет

Вводится понятие масштаба времени или временного масштаба например временной масштаб 1:100000 что одно секунда демонстрации фильма соответствует около 2 суток. Разные явления имеют различные характерные интервалы пространства времени, в рамках которых проявляются особенности их структуры и динамики, например для глобальных тектонических процессов это тысяии км²\тысячилетия, для современных геоморфологических сотни км²\столетия, для водных десятки км²\годы.

 

Генерализованность это неотъемлемая свойства всех геоизображений. Сущность в передачи основных типических черт объекта их характерных особенностей и взаимосвязей соответственно масштабу и назначению геоизображения и техническим условиям его получения. В теории геоизображения рассматривают следующие виды генерализации:

1) картографическое

2) дистанционные

3) динамическое

4) автоматическое

Картографическая генерализация это отбор и обобщения информации на картах в соответствии с масштабом карты, тематикой и особенностями картографируемой территории. Картографическая генерализацию проводит исполнитель, поэтому качество зависит от его компетентности в данном вопросе, т.е она имеет субъективный характер.

Дистанционная генерализация характерна для аэро и космичесих снимков когда некоторые объекты ни изображаются не вследствие их малой значимости, а из-за увеличения высоты. В этом случае не читаются отдельные детали однако, проявляются общие закономерности. При увеличении высоты фотографирования проявляются такие структуры, которые не возможно заметить при наличии мелких объектов (линиаменты).

Динамическая генерализация проявляется при увеличении скорости демонстрации телевизионных геоизображений становятся не заметными быстротекущие объекта, зато можно распознать протяженные во времени.

Автоматическая генерализация (логикаматематическая) – отбор информации производится автоматически по заданным в программе условиям.