Cartographic Visualization Techniques I Քարտեզագրական վիզուալիզացիայի մեթոդներ I

Քարտեզագրական վիզուալիզացիայի մեթոդները վերաբերում են այն մեթոդներին և մոտեցումներին, որոնք օգտագործվում են աշխարհագրական տվյալները քարտեզի վրա տեսողական կերպով ներկայացնելու համար։ Այս մեթոդները կենտրոնացած են տարածական կապերը, օրինաչափություններն ու միտումները արդյունավետ կերպով փոխանցելու վրա՝ օգտագործելով խորհրդանիշներ, գունային սխեմաներ և թեմատիկ ներկայացումներ։

Քարտեզագրական ձևավորումը կենտրոնացած է այն բանի վրա, որ քարտեզները ստեղծվեն որպես իրականության պարզեցված և փոքրացված ներկայացումներ։ Քանի որ քարտեզները նվազեցնում են իրական աշխարհի բարդությունը, դրանց բովանդակությունը նույնպես պետք է զգուշորեն պարզեցվի՝ հստակությունն ու կիրառելիությունը ապահովելու համար։ Այս գործընթացը ներառում է ընդհանրացումը (generalization), որը մանրամասնությունները նվազեցնում է՝ աննշան հատկությունները դուրս թողնելով, նման տարրերը խմբավորելով կամ ձևերը պարզեցնելով՝ քարտեզը դարձնելով ավելի ընթեռնելի և նպատակին համարժեք։ Քարտեզագրական ձևավորման կարևորագույն կողմերից է պայմանական նշանների օգտագործումը, որոնք գրաֆիկական ներկայացումներ են՝ օրինակ՝ կետեր, գծեր և տարածքներ, որոնք խորհրդանշում են իրական օբյեկտներ՝ ինչպիսիք են քաղաքները, ճանապարհները կամ անտառները։ Արդյունավետ քարտեզագրական ձևավորումը հավասարակշռում է պարզությունն ու ճշգրտությունը՝ ապահովելով, որ քարտեզը փոխանցի կարևոր տեղեկատվությունը՝ առանց օգտագործողին ծանրաբեռնելու կամ մոլորեցնելու։

Որոշ տարածված խորհրդանիշների օրինակներ, որոնք կիրառվում են քարտեզներում։ Սակայն դրանց իմաստը կարող է տարբեր լինել քարտեզների տարբեր տեսակներում։ Աղբյուր՝ maki խորհրդանիշների հավաքածու։

Թեմատիկ քարտեզները օգտագործում են պայմանական նշաններ և դրանց հավաքածուներ, իրենց հաղորդագրությունը արդյունավետորեն փոխանցելու համար։ Օրինակ, գլոբալ կլիմաները ցույց տվող քարտեզը կարող է օգտագործել գունային անցումներ (կանաչ՝ արևադարձային, նարնջագույն՝ չորային, սպիտակ՝ բևեռային գոտիներ), մինչդեռ բնակչության խտության քարտեզը կարող է օգտագործել կետային խտություն կամ մեկ գույնի տարբեր երանգներ՝ տվյալների ինտենսիվությունը ներկայացնելու համար։ Իրական կյանքի ծանոթ օրինակ է եղանակի քարտեզը, որը օգտագործում է խորհրդանիշներ՝ արևի պատկերներ՝ պարզ երկնքի, կամ անձրևի կաթիլներ՝ տեղումների համար՝ ընթացիկ պայմանները հստակ հաղորդելու նպատակով։

Որոշ խորհրդանիշներով, ինչպես ամպ կամ արև, կանխատեսվող եղանակային պայմանները ներկայացնող եղանակային կանխատեսման քարտեզի մի հատված։ Աղբյուր՝ yr.no

Թեմատիկ քարտեզներում ներկայացվող երևույթները կարող են լինել որակական (նկարագրելով տեսակներ կամ կատեգորիաներ, օրինակ՝ հողերի տեսակներ կամ հողածածկույթ) կամ քանակական (ցուցադրելով չափումներ կամ քանակներ, օրինակ՝ տեղումների ընդհանուր քանակը կամ եկամուտների մակարդակը)։ Սիմվոլիկան կարևոր է հստակության համար և պետք է համապատասխանեցվի տվյալների տեսակին։ Օրինակ՝ կարգային տվյալները՝ որակական տվյալների ենթատեսակ՝ բնորոշ դասակարգմամբ, ինչպիսիք են «բարձր», «միջին» և «ցածր» ռիսկային գոտիները, կարող են ներկայացվել աստիճանաբար մգացող երանգներով՝ աճող վտանգի աստիճանը ցույց տալու համար։ Քանակական տվյալները, օրինակ՝ տարեկան տեղումները, հաճախ ներկայացվում են համաչափ սիմվոլներով (օրինակ՝ շրջաններ՝ չափսավորված ըստ տեղումների քանակի) կամ աստիճանական գունային սանդղակներով՝ տարբեր տվյալների մեծությունները ներկայացնելու համար։

Տեսողական փոփոխականներ (Visual Variables)

Երբ տվյալ երևույթի արժեքը փոփոխվում է, քարտեզում այդ փոփոխությունը ներկայացվում է խորհրդանշանի հատկությունների փոփոխությամբ։ Օրինակ՝ երկրաշարժերի ուժգնության քարտեզում էպիկենտրոնները կարող են ներկայացվել շրջաններով, որոնց չափը փոխվում է՝ կախված երկրաշարժի ուժգնությունից։ Փոքր ուժգնությամբ երկրաշարժը կարող է ներկայացվել փոքր շրջանով, իսկ ուժեղը՝ շատ ավելի մեծ շրջանով։ Մեկ այլ օրինակ է բնակչության խտության քարտեզը, որտեղ ավելի խիտ բնակեցված տարածքները կարող են ներկայացվել միևնույն գույնի մգացած երանգներով, իսկ ավելի ցածր խտությամբ տարածքները՝ բաց երանգներով։ Այս երկու օրինակը ցույց են տալիս խորհրդանշանի չափի և գույնի փոփոխությամբ տվյալ երևույթի արժեքի փոփոխության պատկերումը։

Խորհրդանշանների փոփոխվող հատկությունները կոչվում են տեսողական փոփոխականներ, և դրանք նկարագրվել են ֆրանսիացի քարտեզագիր Ժակ Բերտենի կողմից։ Հիմնական տեսողական փոփոխականներն են․

• Չափը՝ կարող է ներկայացնել երևույթները՝ խորհրդանշանների չափերը համապատասխանեցնելով տվյալների արժեքներին, օրինակ՝ ավելի մեծ շրջանակներ՝ բնակչության ավելի բարձր մակարդակի համար։
• Ձևը՝ կարող է ներկայացնել թեմատիկ քարտեզներում տարբեր կատեգորիաներ՝ խորհրդանշանների ձևը փոխելով, օրինակ՝ եռանկյունիներ՝ լեռների, շրջանակներ՝ քաղաքների, քառակուսիներ՝ արդյունաբերական գոտիների համար։
• Գույնի երանգը՝ կարող է ներկայացնել տարբեր կատեգորիաներ՝ օգտագործելով տարբեր գույներ, օրինակ՝ դեղին՝ ցորենի դաշտերի, կանաչ՝ պտղատու այգիների, մանուշակագույն՝ լավանդայի դաշտերի համար։
• Գույնի բացությունը (լուսավորվածությունը)՝ կարող է ներկայացնել տվյալների ինտենսիվությունը, օրինակ՝ բաց երանգներ՝ ցածր բնակչության խտության, մուգ երանգներ՝ բարձր խտության համար։
• Գույնի հագեցվածությունը՝ կարող է ցույց տալ փոփոխվող արժեքները՝ օգտագործելով ավելի հագեցած գույներ բարձր արժեքների և ավելի բաց գույներ՝ ցածր արժեքների համար, օրինակ՝ մուգ կանաչ՝ բարձր տեղումների տարածքների, բաց կանաչ՝ ցածր տեղումների տարածքների համար։
• Ուղղվածությունը՝ կարող է ներկայացնել տարբեր կատեգորիաներ կամ միտումներ՝ խորհրդանշանների ուղղությունը փոխելով, օրինակ՝ ուղղահայաց գծեր՝ քաղաքային տարածքների, հորիզոնական գծեր՝ գյուղատնտեսական գոտիների համար։
• Պատկեր/հյուսվածք՝ կարող է տարբերել տվյալների կատեգորիաները կամ միջակայքերը՝ օգտագործելով տարբեր նախշեր, օրինակ՝ միատարր լցված տարածքներ՝ գյուղատնտեսական տարածքների, խաչաձև նախշեր՝ արդյունաբերական գոտիների համար։
• Բարձրությունը՝ կարող է ներկայացնել տվյալների արժեքները՝ խորհրդանշանների բարձրությունը փոփոխելով, օրինակ՝ ավելի բարձր սյուներ՝ ավելի բարձր ՀՆԱ ունեցող տարածքների, և ավելի կարճ սյուներ՝ ցածր ՀՆԱ ունեցողների համար։

Գույնի երանգը, հագեցվածությունը և պայծառությունը գույնի այն հատկանիշներն են, որոնք ազդում են մեր ընկալման վրա։ Կարճ՝ գույնի երանգը սահմանում է հենց գույնը (կարմիր, կապույտ և այլն), հագեցվածությունը նկարագրում է գույնի ինտենսիվությունն ու հագեցած լինելը, իսկ պայծառությունը ցույց է տալիս, թե որքան լուսավոր կամ մուգ է գույնը։

Թվային, անիմացիոն, հապտիկ (տեսողության խնդիրներ ունեցող օգտատերերի համար) կամ այլ քարտեզներում կարող են օգտագործվել տեսողականից բացի նաև այլ փոփոխականներ՝ նույն նպատակի համար։ Այս փոփոխականները ներառում են, սակայն չեն սահմանափակվում՝

• Տևողությունը – կարող է ներկայացնել երևույթներ՝ փոփոխելով, թե որքան ժամանակ է մի նշան կամ օբյեկտ հայտնվում կամ մնում ընդգծված, օրինակ՝ առկայծող կետերի օգտագործմամբ՝ ցույց տալու համար, թե որքան ժամանակ է որևէ իրադարձություն (օր.՝ ճանապարհի փակումը կամ բնական աղետը) ազդում տեղանքի վրա։
• Ճնշումը – կարող է ներկայացնել երևույթներ՝ փոփոխելով քարտեզի ինտերֆեյսի հետ փոխազդեցության համար անհրաժեշտ ուժը, օրինակ՝ բարձրություն կամ խտություն ցույց տալու համար որոշ տեղերում բարձրացնելով դիմադրությունը։
• Թրթռումը – կարող է օգտագործվել հապտիկ քարտեզում՝ տեղեկատվություն փոխանցելու համար՝ երբ օգտատերը դիպչում է քարտեզի որոշ հատվածներին, առաջացնելով հատուկ թրթռման ձևեր, օրինակ՝ ցույց տալու հողատեսակներ, վտանգի գոտիներ կամ հետաքրքրության կետերի մոտություն։
• Շփումը – կարող է ներկայացնել երևույթներ հապտիկ քարտեզում՝ փոխելով դիմադրությունը որոշ հատվածներում փոխազդելիս, օրինակ՝ բարձրացնելով շփումը՝ ցույց տալու կոշտ տեղանք կամ արգելված գոտիներ։
• Ձայնի բարձրությունը – կարող է ներկայացնել երևույթներ՝ փոփոխելով ձայնային արձագանքի ձայնի ուժգնությունը՝ ինտենսիվությունը ցույց տալու համար, օրինակ՝ ավելի բարձր ձայն՝ բարձր բնակչության խտության կամ ուժեղ եղանակային պայմանների դեպքում։

Քորոպլետ և Քորոքրոմատիկ քարտեզներ (Choropleth and Chorochromatic Maps)

Քորոպլետ քարտեզներն ու քորոքրոմատիկ քարտեզները հաճախ դիտարկվում են որպես թեմատիկ քարտեզների մեկ ընդհանուր կատեգորիա, սակայն դրանք տարբերվում են մի կարևոր հատկանիշով։ Թեև երկու տեսակն էլ օգտագործում են գույն՝ տեղեկատվություն փոխանցելու համար, քորոպլետ քարտեզներն օգտագործվում են քանակական տվյալների համար, մինչդեռ քորոքրոմատիկ քարտեզները ներկայացնում են կարգաբաշխային տվյալներ։ Այս գունային նմանությունը քարտեզագրման մեջ կարող է հանգեցնել տվյալների տեսակի սխալ մեկնաբանման։

Քորոքրոմատիկ քարտեզները օգտագործում են տարբեր գույներ (գունային երանգներ)՝ որակական փոփոխականները ներկայացնելու համար, օրինակ՝ հողօգտագործման տեսակներ, վարչական սահմաններ կամ մշակութային տարածաշրջաններ, որոնցից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է որոշակի կատեգորիայի։ Քորոքրոմատիկ քարտեզներում պատկերված տարածքները կարող են որոշվել սոցիալ-տնտեսական գործոններով (հաճախ՝ վարչական միավորներ) կամ ֆիզիկա-աշխարհագրական երևույթներով (երկրաբանական քարտեզներ, երկրաձևաբանական քարտեզներ, բուսաբանական շրջաններ, բարձրության գոտիականություն և այլն)։ «Քարտեզագրման հիմունքներ» դասընթացում նշվել էր Ուիլյամ Սմիթի Բրիտանիայի երկրաբանական քարտեզը, որը քորոքրոմատիկ քարտեզի օրինակ է՝ ֆիզիկա-աշխարհագրական սահմաններով։ Քորոքրոմատիկ քարտեզների վարչական սահմաններով տարածքների հաճախակի օրինակ են քաղաքական քարտեզները։ Քորոքրոմատիկ քարտեզներում քարտեզագիրն առերեսվում է սահմանափակման՝ ապահովելու, որ որևէ երկու հարակից տարածքներ ունենան տարբեր գույներ՝ ներկայացվող որակական կատեգորիաները հստակ տարբերակելու համար։ Գոյություն ունեն առցանց գործիքներ, ինչպես Cynthia Brewer-ի մշակած ColorBrewer-ը, որոնք օգնում են գունային պատուհանների կազմման համար՝ քորոքրոմատիկ և քորոպլետ քարտեզների դեպքում։

Քորոքրոմատիկ քարտեզ՝ ցույց տվող Իտալիայի հողածածկույթի տեսակները, բաժանված 10 տարբեր կատեգորիաների։ 3D տեսողական էֆեկտը մի կողմից ավելացնում է բարձրության մասին լրացուցիչ տեղեկատվություն, սակայն մյուս կողմից կարող է առաջացնել գույնի սխալ ընկալում։ Աղբյուր․ Milos Popovic, 2024, LinkedIn-ի միջոցով։

Քորոպլետ քարտեզները օգտագործում են տարբեր երանգներ (գույնի հագեցվածություն) կամ գույների լուսավորություն (գույնի պայծառություն)՝ քանակական փոփոխականի տարածական բաշխումն արտացոլելու համար աշխարհագրական տարածքների վրա՝ ընդ որում, մուգ կամ ավելի հագեցած գույները սովորաբար ներկայացնում են բարձր արժեքներ, իսկ բաց գույները՝ ցածր արժեքներ, օրինակ՝ բնակչության խտությունը կամ եկամուտի մակարդակը։ «Քարտեզագրության հիմունքներ» դասընթացում հիշատակվել են Պիեռ Շառլ Ֆրանսուա Դյուպենի վիճակագրական քարտեզները, որոնք քորոպլետ քարտեզների հիանալի օրինակներ են։

Քորոպլետ քարտեզ՝ ցուցադրող աշխարհի այն երկրների հարաբերական տոկոսը, որտեղ բնակչությունն իրեն հայտարարում է վեգան։ Քարտեզի փոխանցած ուղերձը սահմանափակվում է այն փաստով, որ բազմաթիվ երկրներ չունեն տվյալներ։
Աղբյուր՝ Radom1967 / CC BY-SA 4.0

Պիտակավորման և մեկնաբանման տեխնիկաներ (Labeling and Annotation Techniques)

Քարտագրությունում պիտակը տեքստային մեկնաբանություն է, որը տեղադրվում է քարտեզի վրա՝ աշխարհագրական օբյեկտի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկատվություն տրամադրելու նպատակով, օրինակ՝ բնակավայրի, տեսարժան վայրի կամ որոշակի տվյալների արժեքի անունը։ Պիտակները օգնում են հստակեցնել օբյեկտի ինքնությունը կամ կարևորությունը և սովորաբար տեղադրվում են օբյեկտի վրա կամ մոտակայքում։ Նկարագրությունները և այլ տեքստային տվյալները քարտեզում տեղադրվում են քարտեզի կազմման վերջնական փուլում։ Քարտեզում պիտակներ օգտագործելու համար գործում են մի շարք հիմնական կանոններ․

• Ավելի կարևոր տարրերը գրաֆիկորեն ներկայացվում են ավելի տեսանելի նկարագրությամբ։
• Քարտեզի նկարագրական բաղադրիչը պետք է լինի հավաստի և լեզվապես ճիշտ։
• Օգտագործվում են ստանդարտացված անվանումներ։

Պիտակները քարտեզի վրա ճիշտ տեղադրելը կարևոր նշանակություն ունի․ պիտակները չպետք է ծածկեն մեկը մյուսին, պիտակները չեն կարող ծածկել քարտեզի նշանները (կամ հակառակը), և պետք է հստակ տարբերակ լինի պիտակի և քարտեզի նշանների միջև (օրինակ՝ «O» տառի և շրջանագծով նշանի, «I» տառի և ուղղահայաց գծերի միջև)։ Սա ապահովելու համար անհրաժեշտ է ռազմավարորեն տեղադրել տեքստային պիտակները, հեռացնել ավելորդ տեղեկատվությունը, ճշգրտել տառաչափերը և հետևել, որ պիտակները չծածկեն կամ չխանգարեն քարտեզի կարևոր տարրերին։ Նպատակն է ստեղծել հավասարակշռված քարտեզ, որտեղ տեքստը նպաստում է քարտեզի ըմբռնելիությանը՝ առանց դիտողին ծանրաբեռնելու։ Անհրաժեշտ կամ չափազանցված պիտակների և մեկնաբանությունների հեռացման գործընթացը՝ քարտեզի ընթեռնելիությունն ու վիզուալ հստակությունը բարձրացնելու համար, կոչվում է մաքրում (decluttering)։

1946 թվականի «Օրդնանս Սերվեյ» գործակալության կողմից կազմված «մեկ դյույմը մեկ մղոնի» մասշտաբով տոպոգրաֆիկ քարտեզ՝ վայրերի պիտակները ճշգրտորեն տեղադրված։

Աղբյուրը՝ ČERBA, Otakar. Texty na mapách. Department of Geomatics, University of West Bohemia in Pilsen. 2018, CC-BY-NC-SA.

Քարտեզագրական սիմվոլիկայի ստեղծում QGIS-ում (Creating map symbology in QGIS)

QGIS-ը տրամադրում է բազմաթիվ եղանակներ շերտերի սիմվոլիկան փոփոխելու համար, որոնք կարող են իրականացվել տարբեր աշխատանքային հոսքերով։ Շերտի սիմվոլիկային հասանելի լինելու մեկ եղանակ է՝ բացել «Layer Styling» վահանակը։ Մյուս տարբերակը՝ աշխատել շերտի «Symbology» ներդիրի հետ՝ դրա Հատկությունների պատուհանից։

«Layer Styling» վահանակը բացելու կոճակ (A) և շերտի «Properties» պատուհանի տեղակայությունը։

Ռաստերյան շերտերի համար «Symbology» ներդիրը առաջարկում է սահմանափակ ընտրանքներ, օրինակ՝ լուսավորության կարգավորումը կամ վերանմուշառման մեթոդի սահմանումը։ Այս շերտերի համար առկա է նաև լրացուցիչ «Transparency» ներդիրը՝ շերտի թափանցիկությունն (անթափանցելիությունը) կարգավորելու համար։

«Symbology» ներդիրը ռաստեռ շերտի համար

Վեկտորային շերտերի համար «Symbology» ներդիրը առաջարկում է լայն հնարավորություններ։ Կետերը, գծերը և պոլիգոնները կարող են ցուցադրվել մեկ գույնով, ինչը պարզագույն տարբերակն է, սակայն յուրաքանչյուր պոլիգոն կարող է ունենալ տարբեր գույն՝ հիմնված հատկանիշների աղյուսակում գտնվող արժեքների վրա։ Ձևավորման տարբերակները ներառում են՝ կատեգորացված նշաններ, աստիճանական գույներ, կանոններով պայմանավորված ձևավորում և այլն։ Նախապես սահմանված ոճերը կարելի է ընտրել նախագծի լռելյայններից, կամ ստեղծել անհատական նշաններ՝ համադրելով կետային շերտերի համար նշաններ, գծայինների համար գծաձևեր և պոլիգոնների համար լցոնման ձևեր։

Կետային շերտի Layers Styling վահանակ։ Ֆիչուրները նշանագրվում են պարզ (շրջանաձեւ) նշանով՝ մեկ միասնական (նարնջագույն) գույնով։

Բացի նշաններից՝ պիտակները (labels) նույնպես կարող են սահմանվել վեկտորային շերտերի համար։ Դրանք կարող են հիմնված լինել հատկանիշների աղյուսակի մեկ հատկանիշի վրա կամ կազմված լինել մի քանի հատկանիշներից՝ որոշակի կանոնների հիման վրա։ Տեքստի ձևավորման և պիտակի տեղադրման համար առկա են բազմաթիվ տարբերակներ։

Վեկտորային (գծային) շերտ՝ պիտակավորումը սահմանված է «Layer Styling» վահանակում որպես «Single Labels», ցուցադրում է տրանսպորտային միջոցի անունը դրա երթուղու երկայնքով, և թե ինչպես է այն ներկայացվում քարտեզի պատկերասրահում։