Содержание к диссертации
Введение
1 Система расселения населения России как объект исследования картографии 9
1.1 География населения как раздел социально-экономической географии. Картографирование населения 9
1.2 Понятие системы расселения. Населенные пункты, их типология и классификация 11
1.3 Общая характеристика размещения населения России 13
1.4 Урбанизация в России, структурные изменения в территориальной организации населения 17
1.5 Локальные системы расселения, их структура и разновидности 26
1.6 Сравнительная характеристика различных типов локальных систем расселения 29
1.7 Динамика населения России с точки зрения синхронического и диахронического подходов 34
1.8 Выводы 39
2 Карты населения. Картографирование населения России в настоящее время 41
2.1 Карты населения и их классификация 41
2.2 Способы картографического изображения на картах населения 44
2.3 Современное картографирование населения России. Тематическая нагрузка на картах различных групп 47
2.4 Общие принципы современного картографирования населения России, их достоинства и недостатки 58
2.5 Выводы 64
3 Разработка усовершенствованной методики картографирования населения России 66
3.1 Определение алгоритма совершенствования методики картографирования системы расселения населения России 65
3.1.1 Тематическая нагрузка карт системы расселения 68
3.1.2 Этапы проектирования и составления карт населения 70
3.2 Картографирование локальных систем расселения России 74
3.2.1 Разработка единого метода построения границ агломераций 75
3.2.2 Определение тематики и разработка содержания карт 83
3.3 Оптимизация отображения количественных параметров тематической нагрузки на картах населения 87
3.4 Технологии создания новых карт системы расселения населения России. Методические рекомендации 95
3.5 Обобщение методики на примере создания карты населения 99
3.5.1 Подбор материалов, общегеографическая основа 99
3.5.2 Тематическая нагрузка карты 101
3.6 Выводы 106
Заключение 108
Список использованных источников 110
Приложения 118
- Урбанизация в России, структурные изменения в территориальной организации населения
- Современное картографирование населения России. Тематическая нагрузка на картах различных групп
- Разработка единого метода построения границ агломераций
- Оптимизация отображения количественных параметров тематической нагрузки на картах населения
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
В конце XX в. систему расселения населения России охватила интенсивная фаза процесса урбанизации, получившего определенные специфические черты из-за масштабных демографических кризисов и особенностей территориального размещения населения. Основной чертой урбанизации в России к настоящему времени стало так называемое «стягивание демографического пространства», или перетекание населения из сел в города с сопутствующим формированием сети локальных урбанизированных систем расселения - таким образом осуществился переход к принципиально новой территориальной дифференциации населения; поэтому назрел вопрос нового взгляда на картографирование населения России.
На сегодняшний день имеется несколько взаимосвязанных проблем, в числе которых: необходимость учета современных демографических тенденций при составлении карт населения России; оптимизация системы условных знаков на тематических картах; создание и пополнение теоретической и статистической базы картографирования системы расселения населения России.
Степень разработанности темы исследования.
В течение последних лет в научных работах российских ученых-демографов (Лаппо Г.М., Перцик Е.Н., Полян П.М. и др.) можно наблюдать высокий интерес к вопросу структурных преобразований в системе расселения населения России, ими осуществлены многочисленные попытки ее описания и исследования. Одновременно выполняются интенсивные работы в области картографического дизайна, в особенности это касается тематического картографирования.
Однако в целом отображение населения России на картах до сих пор осуществляется согласно принципам, разработанным во второй половине XX в. и уже частично утратившим свою актуальность. Какого-либо универсального, подробно описанного подхода к картографированию современных структур расселения населения в настоящее время не существует, но имеются некоторые теоретические соображения и идеи, предлагаемые научно-исследовательскими
4 сообществами (ИГ РАН, ЦНИИП градостроительства) и отдельными учеными (Воронов Ю.П., Кузнецов Д.В., Махрова А.Г., Смирнягин Л.В.)
Объект исследования - система расселения населения России.
Предмет исследования - методика картографирования системы расселения населения России.
Цель работы - разработка усовершенствованной методики отображения системы расселения населения России на картах.
Для достижения цели было необходимо решить следующие задачи:
Провести анализ сложившейся к настоящему времени системы расселения населения России, выявить ее специфику, отличительные особенности от других стран и предыдущих этапов развития;
Исследовать современное состояние российской картографии населения, выявить основные проблемы и направления совершенствования;
Определить порядок решения проблем на разных этапах проектирования и составления карт населения;
Разработать концепцию картографирования локальных систем расселения России с учетом их специфики, рассматривая ее как структурный элемент общей методики картографирования населения;
Оптимизировать способы картографического изображения для различных объектов карт населения;
- Реализовать на практическом примере (картах) все вышеизложенные
соображения с учетом принципов современной картографии населения.
Практическая и теоретическая значимость.
Усовершенствованная методика картографирования системы расселения населения России позволяет создать карты населения с высокой информационной емкостью, на которых может быть отражено в полной мере современное демографическое поле страны, его специфические черты, проблемы. В особой степени это касается картографирования агломераций и иных форм урбанизации, сформировавшихся недавно и поэтому отраженных на картах населения России недостаточно подробно. Предложенные варианты использования условных знаков
5 могут найти применение не только при картографировании населения России, но и в тематической картографии в целом.
Оригинальный алгоритм расчета оптимальных критериев агломераций и метрополитенских ареалов России, дальнейшее его применение для определения границ систем расселения, статистические исследования по полученным данным можно использовать для широкого спектра картографических, статистических, социально-экономических целей, создавая и пополняя таким образом базу исследований локальных систем расселения России, не уступающую по своему уровню и глубине зарубежным аналогам.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
Впервые определены единые критерии агломераций и метрополитенских ареалов для России и разработан унифицированный алгоритм определения границ локальных систем расселения;
-
Разработаны новые, ранее не применявшиеся варианты использования площадных и внемасштабных условных знаков на тематических картах;
-
Составлены авторские оригиналы карт населения России и локальных систем расселения.
Информационной базой исследования служили:
Современные картографические материалы на аналоговых носителях, в том числе общегеографические карты и карты населения России, социально-экономические атласы населения России, Национальный атлас России;
Опубликованные в бумажном или электронном видах научные статьи, монографии, диссертации авторов: Воронова Ю.П., Евтеева О.А., Жукова В.Т., Кузнецова Д.В., Лаппо Г.М., Лейзеровича Е.Е., Макаренко А.А., Махровой А.Г., Перцика Е.Н., Поляна П.М., Салищева К.А., Селивановой Т.И., Смирнягина Л.В., Трейвиша А.И. и других;
Электронные карты населения России, интернет-сервисы Google Maps, Яндекс.Карты, OpenStreetMap;
Данные Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации (Росстата), иных статистических ресурсов;
- Прочая справочная литература по географии, а также материалы сайтов на общегеографическую, социально-экономическую, градостроительную тематику.
В процессе написания были применены картографический, статистический, сравнительный, исторический и геоинформационный методы исследования.
На защиту выносятся:
-
Новый подход к составлению карт системы расселения населения России, учитывающий современные качественные преобразования в территориальной структуре расселения;
-
Алгоритм выявления границ локальных систем расселения, оптимальные критерии городских агломераций;
-
Способы рационального использования характеристик условных знаков на тематических картах;
4. Авторские оригиналы карт по системе расселения населения России,
составленных с применением методических разработок.
Достоверность результатов исследований подтверждается представленным в диссертации подробным теоретическим обоснованием защищаемых положений, опирающемся на проанализированную различными методами картографическую базу, а также демонстрацией возможности применения полученных методик на разработанных авторских оригиналах карт.
Апробация результатов работы.
Основные положения диссертации докладывались на 68-й, 69-й и 70-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК (2013-2015 гг.)
По теме диссертационной работы опубликованы четыре статьи в журнале «Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка», входящего в список изданий, рекомендованных ВАК России.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения. Работа включает 28 иллюстраций, 8 таблиц, 6 приложений, общий объем составляет 123 страницы. Список использованных источников содержит 84 наименования.
Урбанизация в России, структурные изменения в территориальной организации населения
В современной России населенные пункты принято подразделять на две категории – городские и сельские. В первую из них помимо собственно городов включены поселки городского типа – в некотором роде промежуточный тип поселений между городом и селом, отличающийся преимущественно городским образом жизни их населения при сравнительно небольшой его численности. Критерии придания населенному пункту статуса городского поселения сильно варьируются в различных государствах, зачастую от них отступают в пользу исторического принципа.
С появлением государств и их административно-территориального деления за некоторыми из населенных пунктов была закреплена роль управленческих центров разного уровня – так возникла дифференциация по административному значению. Традиционно столицей или административным центром назначался крупнейший населенный пункт, что выглядело вполне логичным. Вместе с возникновением различных форм государственного устройства классификация населенных пунктов по административному признаку также усложнялась.
Наиболее распространенная количественная классификация населенных пунктов опирается на параметр людности (численности населения). К началу XXI в. крупнейшие города мира достигли уровня более 10 млн. жителей (крупнейший город России Москва – 12,2 млн. чел. на 2016 г. [81]). Сложилась практика выделения следующих градаций городских поселений: малые (до 50 тыс. чел.), средние (50-100 тыс. чел.), большие (100-250 тыс. чел.), крупные (250-500 тыс. чел.), крупнейшие (500 тыс. – 1 млн. чел.) и города-миллионники (мегаполисы, свыше 1 млн. чел.). На низших ступенях более важной становится классификация по типу населенных пунктов (поселки, села), при этом значительная их доля по людности не уступает малым городам.
С середины XIX в. одним из ключевых понятий географии населения мира стала урбанизация – процесс повышения роли городов в развитии общества, сопровождаемый интенсивными изменениями в демографической структуре населения в пользу ее городской составляющей. К качественным изменениям, сопровождающим так называемый «урбанизационный взрыв», то есть резкое ускорение урбанизационных процессов в мире, в первую очередь следует отнести два взаимосвязанных явления: это мегаурбанизация – тенденция к образованию сверхкрупных городов, концентрирующих в себе основную долю городского населения, и субурбанизация – процесс роста и развития пригородных зон, распространение городского образа жизни на территории с традиционным, сельским типом заселения.
Эпицентром урбанизационных процессов во второй половине XIX в. стали наиболее на тот момент части света – Европа и Северная Америка. Вокруг крупнейших городов начали формироваться первые городские агломерации – компактные территориальные группировки городских и сельских населенных пунктов, объединенных в целостную систему экономическими, транспортными, культурно-бытовыми связями. Агломерации возникали в первую очередь вокруг крупнейших по населению и экономическому потенциалу городов и носили моноцентрический характер: к крупному ядру примыкали относительно мелкие поселения, рассредоточенные по пригородной зоне. В начале XX в. в крупных промышленных регионах мира возник второй тип скоплений городов, а именно полицентрические агломерации (конурбации), системы нескольких городов-ядер одного порядка с общей пригородной зоной и прочными взаимосвязями. Конурбациями иногда могут также называться слитные группы агломераций (иерархически более высокий уровень).
Набор признаков, по которым поселения объединяют в агломерации, довольно обширен. Чаще всего используют следующие критерии:
– поселения непосредственно примыкают друг к другу и к основному городу (ядру агломерации) без существенных разрывов в застройке. Пороговое значение этих разрывов колеблется от 200 м до 3-5 км, причем в последнем случае расстояние считается только вдоль дорог;
– плотность населения муниципальных образований или статистических участков, входящих в состав агломерации и ядра, не ниже установленных порогов – 100-500 человек на км;
– застроенная территория значительно обширнее незастроенных (лесов, акваторий, сельскохозяйственных угодий) – в 2-10 раз;
– расстояние от того или иного поселения в агломерации до центра или границы ядра (по прямой линии или дорогам) не больше определенной величины, зависящей от численности населения ядра;
– суммарное население агломерации, а также население города-ядра выше определенных пороговых значений – 10-50 тыс. чел.;
– имеют место массовые маятниковые миграции между периферией и ядром, охватывающие не менее 10-15% трудоспособного населения (возможны также ограничения по абсолютным величинам);
- граница агломерации соответствует некоторой изохроне транспортной доступности до центра по скорейшему пути (учитывая автомобильный, железнодорожный и речной транспорт) - 1; 1,5; 2 ч;
- дополнительные показатели - относительно высокие темпы прироста населения, наличие официального плана по развитию агломерации, реже -привязка к муниципальным границам и др. [10].
В большинстве стран Запада сложилась практика официального учета агломераций государственными статистическими службами. Один из наиболее показательных примеров – деятельность Бюро переписи населения США (US Census Bureau). Вся территория страны была разделена на статистические блоки, соответствующие малому населенному пункту или кварталу города с однородной застройкой. Агломерация (urban area по англоязычной терминологии) определена как совокупность соседних статистических блоков с плотностью населения свыше 500 чел. на кв. милю при наличии среди них ядра с плотностью свыше 1000 чел. на кв. милю. Крупные многоядерные урбанизированные массивы разделяются на агломерации по критериям расстояний до ядер. Совершенно иной подход применяется в Швейцарии. Агломерациями здесь принято считать пятна непрерывной (максимальное расстояние между зданиями – 200 м) застройки с населением не менее 20 тыс. человек и показателями роста населения, превышающими динамику в среднем по стране минимум на 10%. Обязательным критерием является интенсивность трудовых миграций между центрами и периферией агломераций – они должны охватывать не менее 1/6 трудоспособного населения муниципалитетов. Сходная система применяется и во Франции: пригород включается в агломерацию, если более 40% его населения работает в центральном городе (который при этом должен создавать не менее 5 тыс. рабочих мест) [25].
В России и странах ближнего зарубежья по сей день не существует четких и единых критериев агломераций. Сопоставляя особенности текущего состояния размещения и урбанизированности населения в России и других странах, можно сделать два вывода:
- Россия находится на более раннем этапе субурбанизации, нежели США и другие наиболее развитые страны (Западная Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион). Население городов-ядер в подавляющем большинстве случаев составляет 60-90% населения всей агломерации, что говорит об относительно слабых пригородных зонах (для сравнения, в США на долю ядер приходится от 30 до 70% населения urban areas) - российские агломерации в среднем должны быть несколько более компактными;
- плотность населения пригородных зон и доля застроенной площади в них значительно ниже, чем в вышеперечисленных центрах мировой урбанизации, так что при выявлении критериев агломераций пороговое значение разрывов в застройке должно быть увеличено до максимума - 3-5 км, при этом необходимо накладывать и другие ограничения, в частности по максимальному расстоянию от центра ядра.
Современное картографирование населения России. Тематическая нагрузка на картах различных групп
Картографирование населения России возникло и развивалось параллельно с географией населения как научной дисциплиной. Исследования, специально посвященные населению, появились в XIX в. (Российская империя в этом плане практически не отставала от европейского очага научной революции), однако в самостоятельную дисциплину география населения оформилась лишь к началу XX в., чему способствовали труды К.И. Арсеньева, В.П. Семенова-Тян-Шанского и других выдающихся географов той эпохи.
В СССР географические исследования населения отошли на второй план, почти полностью прекратившись в межвоенный период. В 1940-60-х гг. география населения рассматривалась как составная часть экономической географии, в которой население выступало как «основная производительная сила общества». Толчком к расширению исследований явилась Всесоюзная перепись населения 1959 г., материалы которой, впервые за долгое время, стали общедоступными для изучения. С 1970-х гг. интерес к проблемам населения стал усиливаться из-за ухудшения демографической ситуации в стране, а также в связи с осознанием роли человеческого фактора в развитии экономики.
К настоящему времени в научном сообществе России возникло большое количество новых направлений исследований, которые объединены под общим названием «социальная география», но по существу являются лишь новыми разделами широко понимаемой географии населения. Картографирование населения достигло пика своего развития к концу советской эпохи. Новейший период истории российской картографии характеризуется привлечением новых технологий (Интернет, обширные базы данных, ГИС) в процесс проектирования и создания карт; теоретические же изыскания в области географии населения тем временем несколько замедлились, так что по своему наполнению современные карты населения России практически неотличимы от позднесоветских.
Карты населения относятся к разряду тематических карт. Это означает, что отдельные элементы содержания (в данном случае показатели, связанные с населением) переданы на них с большей полнотой, нежели характерные для большинства карт общегеографические элементы – градусную сетку, границы, гидрографию, рельеф и т. д., которые в данном случае выступают фоном для тематического содержания. Принципиальные же различия карт населения России заключены в их дифференциации по набору отображаемых объектов и явлений.
Наиболее обширной является группа карт размещения населения России. Со времен советской картографии стало традиционным совместное изображение на карте крупнейших населенных пунктов и плотности населения. В основной полосе расселения чаще всего отображаются только города (более мелкие поселки и села не проходят по цензам и нормам отбора), в зоне Севера – города и крупные поселки. Размер кружков-пунсонов для населенных пунктов соответствует их людности, шкала либо ступенчатая, либо непрерывная; в последнем случае численность населения определяется по диаграмме в легенде, для некоторых городов она может быть подписана прямо на карте. Площадные значки для городов встречаются на крупномасштабных картах отдельных регионов.
Для отображения плотности населения чаще всего используют два способа: количественный фон, если различия показываются по естественным, эмпирически выделенным участкам, в каждом из которых данный параметр изменяется лишь в пределах соответствующей ступени шкалы (рис. 5), либо способ картограммы, где этот показатель привязан к сетке административного деления России – субъекты, районы (рис. 6). При сочетании с детальным отображением городских населенных пунктов вместо суммарной густонаселенности может быть показана плотность сельского населения. Реже используется так называемый точечный способ – на карту наносятся точки одного размера (или набора нескольких размеров), каждая из которых соответствует определенному числу жителей; плотность населения тем выше, чем гуще расставлены точки.
В отдельных работах по исследованиям географии населения России и ее регионов также встречаются карты или схемы, на которых изображены иные характеристики полей расселения – как интегральные и вычисляемые (потенциал поля расселения и др.), так и присущие составляющим их населенным пунктам: например, работы по краеведению часто сопровождаются картами исторического развития сети поселений на изучаемой территории либо же картой, на которой для каждого населенного пункта обозначен период его возникновения. О какой-либо централизованности подобных публикаций говорить не приходится; одна из немногих попыток подробно осветить множество различных аспектов системы расселения населения современной России на картах – изданный в 2008 г. 3-й том Национального атласа России «Население. Экономика».
Картографирование размещения населения отдельных регионов, локальных систем расселения получило несколько большую распространенность в связи с популярностью исследований в областях градостроительного и экономического планирования. На протяжении последнего десятилетия различные организации – как правительственные, так и частные – представили в сумме несколько десятков планировочных проектов «городских агломераций», вкладывая в это понятие смысл, несколько отличающийся от общепринятого (данные «агломерации» базируются на советской практике делимитации групповых систем населенных мест и скорее соответствуют метрополитенским ареалам, связанным в большей степени экономически и инфраструктурно, чем топологически). Чаще всего эти проекты сопровождаются комплексными картами, отображающими современное состояние систем расселения и элементы их развития в рамках проектов.
Набор способов картографического изображения, традиционный для карт локальных систем расселения – сочетание значков, линейных знаков и ареалов (рис. 7). Опционально присутствие качественного фона или картограммы по какому-либо социально-экономическому параметру, чаще всего с привязкой к границам муниципальных образований.
Демографические карты России довольно многочисленны. В средствах массовой информации и публицистических интернет-ресурсах эта группа карт населения является доминирующей на протяжении практически всей истории современной России. Главным образом это связано с высоким интересом к одной из основных проблем государства на рубеже веков – демографическим кризисом, каждый из аспектов которого неоднократно и разносторонне рассматривался многочисленными аналитиками и их группами. Глубина исследований в области демографии и уровень их обеспечения картами увеличились по сравнению с позднесоветской эпохой в связи с тем, что Федеральная служба государственной статистики (Росстат) начала регулярно публиковать результаты статистического учета населения, основанного на имеющихся данных различных ресурсов (ЗАГС, ФМС, переписи населения 2002 и 2010 гг.)
Максимальное внимание современные российские исследователи в области демографии уделяют динамике населения и ее составляющим: показателям рождаемости и смертности населения, естественному приросту (или естественной убыли в 1990-2000-х гг.), миграционной ситуации. Обычный для таких карт уровень детализации – субъекты РФ, картографируемые параметры отображаются способом картограмм (рис. 8), реже – картодиаграмм. Проследить динамику демографических процессов с течением времени позволяют серии однотипных карт, сделанных по данным на разные временные периоды.
К группе карт демографической структуры населения, практика составления которых в России также сложилась на должном уровне, следует отнести в первую очередь карты половозрастной структуры населения – соотношения мужчин и женщин, долей различных возрастных категорий (дети, пожилые люди, население в трудоспособном возрасте) в общем населении того или иного региона. Далее, сюда же относятся карты по бракам и разводам, количеству детей в семьях и т. д. Кроме того, картографируются и иные расчетные демографические показатели: суммарный коэффициент рождаемости (fertility index), определяемый как среднее число рождений на одну женщину; средний возраст населения, демографическая нагрузка, ожидаемая продолжительность жизни и др. Способы изображения этих характеристик населения не отличаются большим разнообразием и сводятся преимущественно к картограммам и картодиаграммам.
Разработка единого метода построения границ агломераций
В России на сегодняшний день не сложилась практика формализованного выделения агломераций и метрополитенских ареалов на всю территорию страны, и в этом она отстает от многих стран Запада, где данный вопрос рассматривается на официальном уровне государственными статистическими службами. При этом агломерации в разных странах выделяют по различным критериям (см. раздел 1): в США отдают предпочтение критерию плотности населения по минимальным статистическим единицам, в Швейцарии (и других странах Европы) – слитности застройки и уровню маятниковых миграций.
Анализ различных методик, предложенных отечественными урбанологами и исследовательскими институтами, а также градостроительными организациями при составлении проектов отдельных агломераций позволил составить перечень возможных критериев и методов делимитации агломераций в России.
Критерии:
– исходный базовый критерий наличия агломерации – относительная целостность системы городских и сельских поселений;
– наличие как минимум одного большого города-ядра;
– наличие городских поселений во внешней зоне агломерации;
– изохроны транспортной доступности для городских и сельских поселений пригородной зоны;
– интенсивность связей поселений с главным городом, определяющаяся наличием устойчивых трудовых маятниковых миграций;
– производственно-технологические связи градообразующих предприятий главного города и городов его внешней зоны;
– выявление зоны влияния рекреационных функций главного города на его окружение;
– большой разрыв качества среды обитания со внеагломерационной зоной;
– уровень и качество развитости агломерации.
Методы:
– статистический – предполагает анализ данных изменения численности населения главного города агломерации, изменения динамики населения и расселения в ее внешней зоне и сопоставление этих данных с динамикой расселения в регионе;
– графоаналитический (картографический) – ключевой метод выявления агломерации, включающий закономерности и тенденции пространственного развития сети поселений, их транспортную инфраструктуру, представление их развития во времени;
– функциональный – предусматривает выявление функций городов и сел в агломерации;
– стратегический – представляет собой проект или программу развития реальной или в недалеком будущем очевидной агломерации [49].
Ввиду отсутствия в России достаточно подробной статистики по плотности населения, а также из-за высокой трудозатратности учета маятниковых миграций и транспортной доступности в пригородных зонах, в нашем распоряжении остаются лишь чисто территориальные критерии выявления границ агломераций, а именно наличие застройки и расстояния по дорогам. Эти показатели легко определяются по картам, так что именно картографический метод делимитации является наиболее приемлемым [10].
Кроме того, целесообразно рассчитывать абсолютно все агломерации с населением более какого-либо заданного порогового значения, вне зависимости от уровня развитости агломерационной зоны городов, как это делалось в ранее предложенных методиках от российских ученых-урбанологов (см. главу 1) – таким образом будет достигнуто максимально полное описание существующих неравномерностей системы расселения населения России.
Для решения поставленной задачи пригодны любые карты с детальным отображением городской и сельской застройки в пределах территории, на которой определяется граница агломерации, а также транспортных путей и естественных преград (гидрография, растительность, элементы рельефа). Таким критериям удовлетворяют, в первую очередь, топографические карты масштабов 1:50 000 – 1:200 000, соответствующие предельной графической точности 5-20 м; для расчетов на компьютере удобнее использовать интернет-карты (Google Maps, Яндекс.Карты, OpenStreetMap).
Европейские критерии слитности застройки плохо подходят для России ввиду относительно слабой субурбанизации, разрозненности населенных пунктов даже в пределах агломераций, в связи с чем появляется задача найти критические значения разрывов в застройке (единые для всех агломераций), при которых получаемые пригородные зоны наиболее соответствуют реальности. Этот процесс можно облегчить, если привлечь к работе технологии ГИС – автоматизированное построение буферных зон вокруг «пятен» застройки. Два «пятна» соединяются, когда ширина буферной зоны достигает 1/2 от разрыва в застройке; путем изменения параметра ширины находится оптимум. Кроме того, отдельные участки границы следует согласовать с естественными преградами (в числе которых реки, берега, крупные лесные массивы, в гористой местности – хребты и т. д.): если, например, на противоположном от ядра агломерации берегу реки существует застройка (расстояние через реку меньше критического), но прямой дороги до нее нет, в агломерацию этот участок не включается.
Буферные зоны можно построить и при неавтоматизированном подходе, например, в векторном графическом редакторе. Для этого графические объекты, соответствующие ареалу застройки на карте, рисуются с границей определенной толщины – так, чтобы в масштабе карты выступающая за пределы собственно объектов часть границы имела заданную толщину буферной зоны. Изображение таких границ у близкорасположенных объектов перекрывается; после построений полученное изображение трассируется как новый векторный объект. После этого границы редактируются в ручном режиме: в частности, рационально учитывать только те соединения застроенных участков их буферными зонами, которые соответствуют реальности – между ними должен иметься транспортный путь. Заключительный этап – сглаживание общего контура агломерации в пределах установленных допусков при помощи фильтрации точек или сплайн-функции (рис. 17). При полностью «ручном» построении очередность этапов несколько иная: местность, начиная от города-ядра, исследуется вдоль каждой вылетной трассы до обнаружения критического разрыва, а затем производятся работы по увязке границ с естественными преградами [10].
При описанном подходе к делимитации сверхурбанизированные зоны (формирующиеся мегалополисы) могут оказаться разделенными не на отдельные агломерации, а на их чрезмерно крупные скопления, в связи с чем помимо критерия ширины отдельных разрывов в застройке необходимо также ввести критерий суммарных разрывов. Подсчет начинается от крупнейшего ядра, после накопления критической суммы разрывов его агломерация обособляется, а к оставшемуся (возможно, даже потерявшему связность) участку применяется та же операция, и так до полного разделения.
Для экспериментальной работы по определению оптимальных критериев для агломераций России были использованы векторный графический редактор CorelDraw 12 и интернет-сервис Яндекс.Карты с функцией измерения расстояний по дорогам. Этапы работы:
– растровое изображение (снимок исследуемой территории с Яндекс.Карт) подгружается в редактор;
– с помощью измерительного инструмента по вылетным трассам, считая от центров городов-ядер, определяются разрывы в застройке и заносятся в таблицу;
– в редакторе строятся векторные линии – эскизы границ агломераций при различных критических значениях отдельных и суммарных разрывов;
– визуальным анализом выбирается вариант, интуитивно в наилучшей степени соответствующий образу агломерации заданного города; дополнительные критерии – недопущение исключения административных частей центрального города из агломерации и рассечения поселений границей агломерации;
– на основе данных Росстата о населении муниципальных образований считается население полученных агломераций;
– рассчитанное население агломераций для контроля сопоставляется с данными зарубежных источников, после чего в критерии вносятся коррективы;
– для визуального контроля границы агломераций отрисовываются более тщательно, методом построения буферных зон.
Оптимизация отображения количественных параметров тематической нагрузки на картах населения
Как было рассмотрено ранее, основная доля тематической нагрузки на картах населения приходится на две группы знаков – площадной и точечной локализации (внемасштабные), причем последние представлены в первую очередь способом пунсонов.
Пунсоны на картах населения служат главным образом для отображения населенных пунктов и их демографических, экономических, социальных и иных характеристик. Данный метод весьма информативен благодаря наличию широких возможностей их дифференциации: по размеру, цвету, внутренней структуре, форме, шрифтовому оформлению подписей (при этом первый из перечисленных параметров традиционно используется для показа количественных, а другие – качественных различий, но существуют и исключения из этого правила).
При картографировании количественных показателей наиболее заметным уязвимым местом пунсонов является то, что шкалу значений отображаемого параметра, порой с весьма внушительными разбросами в абсолютных величинах, приходится умещать в сравнительно небольшой диапазон размеров условных знаков, ограниченный снизу порогом визуальной различимости (минимальная ширина – 2-3 мм), а сверху – условием читаемости карты, недопустимостью ее графической перегрузки [8].
Рассмотрим абсолютную шкалу людности населенных пунктов (площадь значка прямо пропорциональна населению) на диапазон в 10 крат (например, от 10 до 100 тыс. человек). Шкала, в которой соседние ступени легко различимы, соответствуя критерию удобочитаемости, содержит максимум 5 ступеней, при этом диаметры пунсонов на соседних ступенях отличаются примерно на 25%. Психофизический закон Вебера-Фехнера обосновывает тот факт, что считывание информации «на глаз», без измерительных приборов, со шкалы с большим числом ступеней на тот же интервал размеров будет затруднено (рис. 21).
Решением проблемы может послужить дополнение градации по размеру другой характеристикой пунсонов, а именно спектральной окраской: наряду с непрерывным изменением размеров пунсона также непрерывно будет изменяться и его цвет. При использовании кругового спектра смена цветов будет циклична. Удобно сопоставить целому спектру диапазон в 10 крат, в этом случае величины с одинаковыми мантиссами будут соответствовать одному и тому же цвету. Ввиду непрерывности спектра можно использовать не ступенчатую, а непрерывную шкалу (вариант – ступенчатая шкала, в которой целый спектр приходится на каждую ступень). Определение значения величины при этом проходит в два этапа: вначале по размеру пунсона прикидывается порядок величины, а затем по спектральной шкале уточняются 1-2 значащие цифры (принцип нониуса).
В случае, если использование цветовой характеристики невозможно (на одноцветных, контурных картах, а также в случае, когда цвет уже задействован для отображения какого-либо качественного показателя), цветовую шкалу можно заменить штриховочной, при этом наклон штриховки изменяется от 0 до 180 в пределах того же 10-кратного диапазона (рис. 22). Число различимых градаций зависит от зрительных возможностей конкретного пользователя; для большинства людей оно составляет не менее 20-30 для цветов спектра и 15-20 для наклона штриховок, что ощутимо выше, чем для обычных шкал.
В легенде даются две шкалы – типовая для размеров пунсона, по которой определяется порядок величины, и уточняющий спектральный / штриховой круг. Поскольку величины, соответствующие пунсонам одного цвета или наклона штриховки, образуют геометрическую прогрессию с основанием 10, для равномерности следует использовать не линейную, а логарифмическую шкалу:
Таким образом, в любом интервале значений относительная точность определения величины будет постоянной – порядка 10% (для сравнения, у одноцветной шкалы предельная точность – 50%).
Способы картографического изображения, применяемые для объектов площадной локализации, можно подразделить на две категории – служащие для отображения качественных и количественных показателей. Среди последних наиболее востребованы три способа. Количественный фон применяется для передачи территориальных различий явлений сплошного распространения по эмпирически определенным, «естественным» регионам, способы картограмм и картодиаграмм используют для показа относительных (на единицу площади или душу населения) и абсолютных статистических данных соответственно, чаще всего в разрезе административных единиц [15].
Среди относительных показателей можно выделить подвид нормированных, с диапазоном значений от 0 до 100%. Чаще всего для их отображения на карте используют способ диаграмм (гистограмм или круговых), однако изображения диаграммных знаков занимают на карте значительную площадь, растущую по мере уточнения шкалы значений (чем больше знак, тем точнее можно снять с него количественную информацию) и могут препятствовать свободному размещению прочих условных знаков и подписей, что приводит к значительному ухудшению читаемости карты. Визуально более легкими и хорошо сочетающимися с другими знаками являются способы картограмм и количественного фона – цветной или штриховочной «подложки» под прочую тематическую нагрузку.
В настоящее время значительное распространение на картах имеют два типа нормированных шкал. Первый из них – одноцветная шкала с градиентом по насыщенности выбранного цвета, отображающая различные степени, уровни присутствия картографируемых параметров. На картах населения это могут быть, в частности, социальные показатели наподобие индекса развития человеческого потенциала (ИРЧП) и его компонентов – индексов образования, здравоохранения и др. При этом каждый компонент обычно показывается на отдельной карте-схеме. Для экономии можно разработать способ, при котором две подобные карты совмещаются в одной, причем вместо линейной одномерной шкалы используется двухмерная, квадратная (рис. 23).
Двум цветам из аддитивной триады CMY (в данном случае – желтый и голубой) соответствуют два параметра, значение каждого из них при этом передается насыщенностью своей цветовой компоненты. Кроме того, по шкале можно проследить также изменение цветового тона, по которому определяется соотношение значений компонент. Теоретически можно построить и кубическую, трехцветную шкалу, однако в этом случае затруднительно составить наглядную легенду, а значительная часть цветового диапазона будет представлять собой малонасыщенные оттенки серого, отчего карта станет неудобочитаемой. Данная шкала имеет штриховой аналог – наложение горизонтальной и вертикальной штриховок различной густоты.
Второй тип нормированных шкал – двухцветные с градиентом по цветовому тону, используемые для отображения долей двух величин в общем населении, объеме производства и т. д., в частности половой состав, соотношение городского и сельского населения. Однако существуют случаи, когда требуется показать доли не двух, а трех компонент какого-либо параметра, составляющих в сумме 100%: три сектора экономики, три национальности / религии и др. В картографировании подобных трехсоставных структур на помощь также приходит нелинейность цветового пространства и возможность применения трехцветного градиента (аддитивная триада цветов CMY).
Принцип работы градиента виден по шкале (рис. 24), которую следует размещать в легенде. Сумма трех высот в треугольнике всегда постоянна и равна 100%, а соотношение этих высот отражает соотношение цветовых компонент. В вершинах треугольника доля одного из компонентов равна 100%, остальных по 0% – соответственно, этот случай будет отображаться чистым триадным цветом. На противоположных вершинам сторонах доля одного из компонентов равна нулю, и каждая сторона представляет собой обычную двухцветную шкалу (см. выше). По мере приближения к центру треугольника цвета стремятся к серому – иными словами, уровень насыщенности цвета отражает степень однородности состава картографируемого параметра. Считывание с легенды производится проведением от определяемой ячейки шкалы линий, параллельных сторонам треугольника, до выхода на шкалы значений, подписанные у сторон. Детализация шкалы может быть различной, но в интервале 100% должно умещаться целое количество шагов шкалы значений: например, 5%, 10%, 20% (21, 11, 6 ступеней соответственно). Возможна также и непрерывная шкала-градиент.