Geum.ru

Харківський національний університет імені В. Н

Вид материалаДокументы

Содержание


1.7 Впровадження картографічного методу в практику управління та планування освітньої діяльності
2. Експериментальні дослідження
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

1.7 Впровадження картографічного методу в практику управління та планування освітньої діяльності

Ефективність використання атласу освітньої сфери сільського адміністративного району багато в чому залежить від рівня впровадження картографічного методу в практику управління та планування освітньої діяльності. Ефективність використання інформаційно-картографічного забезпечення перш за все залежить від рівня володіння працівниками органів управління методами картографічного аналізу. [2]

Методи візуального дослідження об'єктів та явищ за картами, як і графічні методи, досить повно розглядаються в картографічній літературі. Ми зупинимося на основних положеннях цих методів.

Візуальний аналіз дає переважно якісні характеристики об'єктів та явищ, що вивчаються, дозволяє отримувати і кількісні характеристики за підписами та візуальними оцінкам відстаней, площ, тощо, дає можливість встановлювати закономірності розміщення, відносність положення, просторові форми, структури та взаємозв'язки елементів змісту карт, наявність їх змін у часі .[3]

Візуальний аналіз супроводжується описами та використовується як на початковій стадії дослідження для загального ознайомлення з об'єктами та явищами, що вивчаються, планування досліджень, так і на завершальній стадії для проведення змістовної інтерпретації результатів досліджень.[4]

Виконуючи візуальне дослідження і приступаючи до опису, необхідно оцінювати якість самої карти або атласу. З цією метою встановлюють наступні відомості:
  • назву та призначення карти, зображувану територію, математичну основу карти (проекцію, масштаб, компоновку), початкові дані (коли, ким і за якими матеріалами складена та видана);
  • зміст карти за елементами, її повноту, детальність, принципи класифікації зображуваних об'єктів та явищ, способи зображення, систему умовних знаків, їх відповідність призначенню карти, легенду карти;
  • оцінку геометричної точності, якість генералізації, сучасність карти - її відповідність дійсному стану місцевості, відображуваним об'єктам та явищам;
  • погодження даних карти з іншими даними.

Вивчення доцільно виконувати від загального до часткового, тобто спочатку треба отримати загальну характеристику всієї карти в цілому, її основних та визначаючих характеристик, а потім її окремих елементів, особливостей.

Описи повинні бути виконані суворо послідовно, логічно, вміщувати систематизацію фактів, елементи порівняння, завершуватися об'єктивними, чіткими оцінками та висновками.

Графічні методи аналізу включають побудування за картами різноманітних графіків, профілів, розрізів, діаграм, а також отримання зображення способами накладення, віднімання, множення, логарифмування, диференціювання, інтегрування поверхні. Способи побудування графіків, профілів, розрізів, епюр, діаграм, тощо детально розглянуті у багатьох працях.[30]

Зупинимося на питанні перетворення поверхонь. Використані для цього початкові показники, як правило, визначаються за картами, на яких вони відображені в ізолініях. У випадках, коли явища відображені на картах не в ізолініях, попередньо перетворюють початкове картографічне зображення в ізолінійну форму, представляючи його у вигляді відповідної статистичної поверхні. [31]

Задача складання виникає, наприклад, при визначенні якихось сумарних показників явищ, заданих на певний період; віднімання - при підрахунку об'єму земляних робіт, об'єму знесеного та відкладеного матеріалу, диференціювання у заданих напрямках для збільшення чіткості зображення, виділення окремих контурів та ліній (при використанні фотознімків). Ці перетворення можуть здійснюватися відносно об'єктів одного чи різних типів, наприклад, до задач першого типу можна віднести операцію складання поверхні на основі підрахунку суми температур, загальної кількості опадів за якийсь період часу, тощо. До задач другого типу можна віднести, наприклад, операцію складання приведених у єдину систему відносних показників щільності населення на одиницю площі та густоти, сітки доріг на ту ж одиницю площі, сумарна характеристика яких може полегшити вирішення деяких соціально-економічних задач, зокрема, задача використання трудових ресурсів.[32]

Картометричні методи досліджень дозволяють визначати геодезичні прямокутні та полярні координати точок поверхонь; відносні та абсолютні висоти, глибини, потужності, тобто аплікати відображених на картах об'єктів та явищ; довжини прямих та кривих ліній, відстані між об'єктами; кути та напрямки в горизонтальній та верти­кальній плоскостях; площини ділянок плоских та криволінійних поверхонь, об'єми ділянок цих поверхонь або об'єктів (об'єми льодовиків, опадів, океанічні котловини, тощо).

Картометричні виміри можуть виконуватися за великомасштабними, середньо-масштабними або дрібномасштабними картами, за фотознімками, за допомогою ручних (настільних) вимірювальних інструментів та приладів. В залежності від цього за­стосовуються різні способи виконання картометричних вимірювань та отримання потрібних характеристик. [40]

Морфометричні дослідження за картами отримали значне розповсюдження. У теперішній час найбільш розроблена геоморфологічна морфометрія, що визначає кількісні характеристики земної поверхні. Отримали розвиток структурна морфометрія з геології, порівняльна морфометрія Місяця і планет, гідрологічна, океанографічна, ландшафтна та соціально-економічна морфометрія та ін. При цьому розроблена велика кількість морфометричних показників. Вони у більшості випадків є відносними величинами та виражають співвідношення між довжинами та висотами, довжинами та площинами, кутами нахилу та площинами та ін.

До основних з них стосовно до геоморфологічної морфометрії можна віднести:
  • коефіцієнти частоти та щільності;
  • показники горизонтального та вертикального розчленувань;
  • ухили поверхонь;
  • коефіцієнти звивистості ліній та контурів, зображених на карті;
  • показники форми контурів, об'єктів, тощо.

Об'єкти та явища реальної дійсності знаходяться між собою в тому чи іншому взаємозв'язку. Ці зв'язки можуть бути функціональними, або статистичними, останні характеризуються тим, що одна випадкова змінна реагує на зміни іншої зміною свого закону розподілення. Між деякими явищами зв'язок може бути відсутній. [43]

При вирішенні науково - технічних задач виникає необхідність встановлення форми і тісноти зв'язків між двома або більше різними моментами або відрізками часу.

Ефективними методами дослідження вказаних взаємозв'язків є кореляційний та регресійний аналізи, при використанні яких виявляється, що досліджувані явища підпорядковані певним імовірнісним законам.

Загальні положення кореляційного аналізу. При визначенні взаємозв'язків явищ за допомогою апарата кореляційного аналізу можуть бути досліджені:
  • наявність та форма взаємозв'язку між двома або більшим числом явищ природи та суспільства;
  • способи визначення взаємозв'язків з використанням результатів вимірювань,представлених в різних формах (кількісній, якісній та змішаній);
  • різні види зв'язків і, отже, різні види коефіцієнтів кореляції.

При використанні кількісних показників вивчається параметрична кореляція, при наявності якісних зв'язків - непараметрична кореляція.

Попереднє уявлення про форму та тісноту зв'язку можна отримати за допомогою графіків, що утворюють поля кореляцій (діаграми розсіяння).

Основні положення регресійного аналізу. В регресійному аналізі розглядаються статистичні залежності між однією перемінною, що називається залежною перемінною, та іншою чи декількома, що називаються незалежними (пояснюючими) перемінними. Цей зв'язок перемінних виражається у вигляді спеціальної функції рівняння регресії залежної перемінної по незалежним перемінним, у яке входить також набір невідомих параметрів.

При цьому можливі наступні варіанти:
  • функції лінійні відносно постійних параметрів та незалежних перемінних;
  • функція лінійна відносно постійних параметрів, але нелінійна відносно незалежних перемінних;
  • функція нелінійна відносно і параметрів, і незалежних перемінних.

Карти взаємозв'язку явищ та процесів. Карти створюються способами ізоліній, картограм на основі даних кореляційного та регресійного аналізів та відображають статистичні залежності між двома або декількома явищами, процесами. Якщо перші карти характеризують наявність, тісноту та просторове варіювання зв язків між явищами, то карти, складені за результатами виконання регресійного аналізу, виражають функціональні залежності між ними, дозволяють визначити величину явища, напрямок та ступінь його зміни в залежності від зміни іншого явища. [53]

Серед кореляційних карт найбільше розповсюдження отримали карти, що відображають територіальні статистичні зв'язки двох явищ, виражені парними коефіцієнтами кореляцій. Певний інтерес представляють кореляційні карти, складені з використанням значень рангових коефіцієнтів кореляції, тому що ці карти дозволяють отримати характеристики взаємозв'язків між якісними ознаками порівнюваних явищ. [65]

Поряд з обчисленням та картографуванням парних коефіцієнтів кореляції створюються також карти множинних та часткових показників зв'язків, що виражаються на основі визначення значень відповідних коефіцієнтів кореляції.

Карти множинних показників зв'язку дозволяють в кожній їх точці оцінити міру лінійної залежності між даними та всіма іншими явищами, ступінь просторового варіювання цього зв'язку у межах усієї зображуваної області. [54]

Картографування часткових показників зв'язку дає можливість виразити просторовий розподіл взаємозв'язків між двома (декількома) компонентами (явищами) при виключенні усіх інших, тобто дозволяє встановити вплив інших компонентів на кореляцію між даними двома (декількома) компонентами.

Для складення карт, які розглядаються необхідно отримати значення відповідних коефіцієнтів кореляції у сітці точок картографованої території. [58]

Рішення цієї задачі може бути виконано різними способами. В першому з них розбивають усю площину використаних карт (карти) на невеликі ділянки і в однойменних точках цих ділянок вимірюють характеристики порівнюваних явищ, обчислюють відповідні значення коефіцієнтів кореляції, які відносять до центрів ділянок.

У другому способі використовується спосіб "ковзаючого вікна", він полягає у тому, що в сітці точок на ділянках карт, які послідовно відкриваються при переміщенні цього вікна, визначають кількісні характеристики, а потім обчислюють відповідні коефіцієнти кореляції.

У третьому способі початкові величини визначаються за отриманими аналітичними залежностями, що описують статистичні поверхні порівнюваних явищ. У цьому випадку початкові показники знаходять або тільки у точках, що визначаються (при використанні способу градієнтів), або в сітці точок довкола точки, що визначається (при використанні принципу "ковзаючого вікна").

Карти взаємозв'язку явищ, у яких відображається залежність одного явища (компоненти) від інших явищ (компонент) створюються на основі використання рівнянь одномірної або множинної регресії. Вони звичайно складаються в ізолініях та представляють собою карти статистичних поверхонь, що виражають основні закономірності (залежності) між двома або декількома явищами (поверхні тренду), а також остаточні поверхні, що відображають відхилення обчислених даних від початкової поверхні (аномальні закономірності). Ці карти дозволяють визначити характеристики залежної перемінної (слідства) від незалежних перемінних (причин), можуть бути використані для інтерполяції та виконання прогнозних досліджень. [57]

Дисперсійний аналіз представляє собою статистичний метод аналізу результатів спостережень, що залежать від різних одночасно діючих факторів. Він дозволяє встановити в якій мірі істотний вплив того чи іншого фактору чи їх комбінації на розглянуту ознаку, оцінити вплив тих чи інших факторів або їх груп на мінливість середніх значень явища, що вивчається.

При вирішенні багатокомпонентних задач народного господарства, наприклад, визначенні оптимального розміщення виробничо-територіальних комплексів, зон санаторно-курортного лікування, тощо, приходиться приймати до уваги численні природні та соціально - економічні фактори, що одночасно впливають на об'єкт дослідження.

Виникають великі труднощі у відображенні багатьох різноманітних показників на картах, прийнятті з їх використанням достатньо обґрунтованих рішень. [52]

Звідси з'являється необхідність стискування інформації, виявлення з багатьох, підчас заперечливих, показників, характеристик, різних по своїй значимості та важливості ведучих, а також виконання при необхідності районування відображуваних територій та об'єктів і створення відповідних синтетичних карт.

Класифікації що представляють собою впорядкування об'єктів (явищ) за сукупністю визначуваних характеристик (показників, ознак, тощо), відносяться до фундаментальних процесів у науці. [5]

При рішенні питань диференціювання (районування) територій та об'єктів важливо визначити не тільки внутрішні ознаки (параметри) територіальних комплексів, ще й співвідношення між цими комплексами, що встановлюються за сукупністю внутрішніх ознак (показників), характерних для територіальних одиниць (об'єктів), що розглядаються.

Вивчення та дослідження об'єктивної реальності нерідко більш ефективне, якщо воно здійснюється не за звичайними початковими картами, а за картографічними зображеннями (КЗ), що спеціально пристосовані для рішення поставлених задач. Отримання КЗ, що володіє бажаними властивостями та відповідає заданим вимогам, можливо різними методами, що належать до наступних двох груп. Перша група передбачає рішення поставленої задачі за рахунок розробки нових, відмінних від традиційного, класів КЗ. У ряді випадків достатнім є приведення основних елементів початкової карти до потрібного вигляду. Для цієї мети слугують методи другої групи. їх застосування дозволяє створювати традиційні КЗ, але перетворені по відношенню до початкового зображення. [6]

Нетрадиційне перетворення КЗ. Відомі у теперішній час способи дозволяють створювати наступні нові класи перетворених зображень: анаморфовані карти, анаморфози, топологічні картограми, картоїди, ментальні карти. [33]

Анаморфовані карти. У теперішній час за особливостями використаної математичної основи розрізняють три типи анаморфованих карт, що складаються відповідно у варивалентних проекціях, перемінно-масштабних проекціях, а також у проекціях із зміненою метрикою простору. [70]

Варивалентні проекції характеризуються тим, що до їх рівнянь входять не тільки широти та довготи, але й додаткові функції. Використання цих проекцій дозволяє:

додатково відобразити на карті ті чи інші показники об'єктів (явищ), які передати традиційними способами не представляється можливим, оскільки вони вже використовувались для показу інших об'єктів (явищ);

- підвищити інформаційну ємність карти за рахунок збільшення кількості відображуваної інформації без застосування різних систем умовних знаків.

Перемінно-масштабні проекції забезпечують можливість вибіркового та ефективного відображення важливих об'єктів, нерівномірно розповсюджених у просторі, відображати в більш крупних масштабах регіони, найбільш значимі з точки зору призначення карти, при збереженні загальних розмірів картографованої території та головного масштабу карти. Проекції даного класу дозволяють відмовитися у ряді випадків від створення карт - врізок того ж змісту, що і основна карта, покращують передачу комунікаційних зв'язків, між різними територіями, дають можливість передати максимум інформації в найбільш вузьких та важких для вивчення місцях карти. [97]

У проекціях із зміненою метрикою простору передбачається встановлення відповідності географічних відстаней, що пов'язують об'єкти, з будь-яким функціональним показником (вартістю, часом, тощо). Тоді можна отримати перетворені відстані, які зображають не стільки фізичну, скільки функціональну близькість об'єктів. Проекції, що забезпечують виконання вказаного перетворення та відображення об'єктів та явищ) з урахуванням отриманих відстаней, отримали назву проекцій із зміненою метрикою простору. Розрізняють одно-, двох-, або трьохполюсні проекції цього класу, за якими можна визначати відповідні функціонально перетворені відстані. [103]

Анаморфози. Особливостями, що відрізняють анаморфози є наступні. їх створення здійснюється без розробки відповідних картографічних проекцій, в них забезпечується тільки топологічна відповідність. [105]

У теперішній час можна виділити два типи анаморфоз: - анаморфози, у яких розміри територіальних чарунок пропорційні якомусь показникові (наприклад, чисельності населення);

анаморфози, на яких відстані ототожнюються з функціональним показником (наприклад, часом проїзду).

Анаморфози, маючи зовнішню подібність з анаморфованими картами, що складаються в варивалентних проекціях і проекціях із зміненою метрикою простору, відрізняються від них.

Вони не є картами, тому що не забезпечують суворо однозначної відповідності між початковим та кінцевим зображеннями; не дозволяють здійснити зворотне перетворення, тобто перейти від перетвореного КЗ до початкового.

Картоїди. За визначенням Б.Б. Родомана географічний картощ представляє собою креслення, що несе у собі ті ж функції, що й традиційна карта, але відрізняється від неї хоча б за одною з наступних ознак:
  • конкретна реальна територія зображується частково, або повністю не метрично, з порушенням обрисів, що не піддаються одному правилу;
  • показують уявний об'єкт, що поєднує у собі риси багатьох реальних об'єктів.
  • При цьому картоїди, що задовольняють першу вимогу визначаються як індивідуальні, а другу - як типологічні. До індивідуальних картоїдів відносять наступні три категорії:
  • картосхеми, що складаються традиційними способами, але занадто генералізовані та слабко навантажені;
  • художні картографічні зображення на плакатах, обкладинках книг, значках, емблемах, тощо;
  • неметричні зображення, що цілеспрямовано показують територіальну структуру без затінюючих її деталей.

У відповідності з дослідженнями усі картоіди можна підрозділити на наступні.

Конкретні картоїди - зображення відносяться до конкретної території, але відображають не її розміри, а складові частини цієї території пропорційно обраному показникові. Площина кожної територіальної одиниці відповідає величині показника, що приходиться на дану одиницю. Даний тип картоїдів є певним аналогом анаморфоз того ж призначення, але при побудуванні такого картоїду не враховуються конкретні просторові відношення. [97]

Абстрактні картоїди передають зображення уявної місцевості або ілюструють якесь географічне явище без просторової локалізації.

Топологічні картограми представляють собою просторові моделі, котрі відображають географічні та інші відношення між явищами або об'єктами природи чи суспільства у вигляді певної системи відношень близькості геометричних фігур, що розташовані на площині. Основу топологічних картограм складають різні способи складення шкал для відображення різних кількісних значень показників у вигляді системи абстрактних геометричних фігур, як правило, у вигляді прямокутників та квадратів, площини яких і поставлені у відповідність величинам картографованого показника. При цьому взаємне розташування фігур визначається за допомогою аналізу розташування складових частин початкових картографічних зображень. [34]

Інший напрямок у створення топологічних картограм заключається у перетворенні звивистих ліній початкового картографічного зображення у прямі, що зберігають відношення сусідства, взаємної впорядкованості та зв'язності початкового КЗ. При цьому топологічні картограми складаються або в метриці заданого простору, або в евклідовій метриці. Перетворені зображення даного типу знайшли застосування в практиці відображення слідування зупиночних пунктів та взаємного розташування маршрутів електропоїздів, автобусів, трамваїв та метро. [27]

Ментальні (або когнітивні) карти представляють собою зображення, метою яких є ілюстрація психологічного сприйняття географічного середовища (території), тобто викривлення території, які мають місце в представленні людей. Території регіонів, контури міст на цих зображеннях показують у відповідності з уявленням споживачів про їх значення, а не відповідно їх дійсним розмірам. Ментальні карти не є картами у загальноприйнятому розумінні, проте ця назва закріпилася за ними більше 20 років тому.

У теперішній час розглядають два типи ментальних карт. В першому відображення об'єктів або явищ суспільства чи природи здійснюється шляхом їх простого позначення у відповідності з рівнем їх сприйняття і не містить ніяких елементів оцінки. В картах другого типу при побудуванні зображень враховуються деякі оцінки, що виконуються індивідумами.

Для ментальних карт не виконується закон топологічної відповідності.

Традиційні перетворення КЗ. Усі численні варіанти отримання традиційних перетворених зображень можна підрозділити на три групи:
  • ті, що отримуються перетворенням внутрішньої або кртографо-геодезичної метрики КЗ;
  • ті, що отримуються перетворенням структури (характеру) КЗ;
  • ті, що отримуються перетворенням способів КЗ.

Перетворення внутрішньої і картографо-геодезичної метрики КЗ. Під внутрішньою метрикою розуміють метрику об'єктів картографування. Зміни внутрішньої метрики зображення полягають у зміні розмірності його показників, переході від однієї системи до іншої (від абсолютних показників до відносних і навпаки), в зміні ступенів шкал, кількості градацій, тощо, що призводить до перетворень відстаней між точками зображення об'єктів. Перетворення структури (характеру) картографічного зображення може бути здійснене шляхом одноразових або багаторазових перетворювань, які можна розділити на два види:
  • перетворення з отриманням зображень або показників в аналітичній або (комплексній) формі;
  • перетворення з отриманням зображень або показників в синтетичній (інтегральній) формі.

До числа перетворень першого виду відносять наступні:
  • виділення та відображення окремих елементів з комплексного картографічного зображення, що підвищує наочність та зручність їх сприйняття, сприяє виявленню закономірностей, котрі за початковим зображенням в явному вигляді не проявилися. До таких перетворень, наприклад, відносяться карти експозиції ухилів, кутів нахилу, тощо, що отримуються шляхом вичленення саме цих елементів з гіпсометричного зображення;
  • узагальнення, спрощення рисунку картографічного зображення, виконане з метою спрощення дрібних деталей, що ускладнюють виявлення та відображенняосновних закономірностей об'єктів (явищ);
  • перетворення КЗ в більш детальне (деталізація). Наприклад, отримання карт різно-порядкових долин (методом В.П. Філософова) за топографічними картами, на яких підіймаються всі тальвеги включно до самих дрібних, що характеризуються невеликими затяжками горизонталей, створення таких карт забезпечує, наприклад, відображення всіх особливостей конфігурації ерозійної сітки;
  • перетворення якісних характеристик окремого явища, зображеного на карті, в кількісну форму (квантифікація). Наприклад, карти річкової сітки, розміщення ярів, промоїн, тощо, перетворюються в карти водності, яружності (з використанням показників частоти або щільності);
  • перетворення КЗ, що містить кількісні показники, у якісну форму (кваліфікація). Застосовується рідко, наприклад, при співставленій карт різної тематики, показники на яких зображені в різних формах;
  • перетворення КЗ в неперервні (континуалізація) використовується, наприклад, при створенні карт полів;
  • перетворення неперервного КЗ в дискретну форму (дискретизація), що пов'язано з отриманням вибіркових даних в сітці точок за допомогою будь-яких пелеток, сіток, або відповідних операторів;
  • перетворення початкової поверхні явища, що вивчається, відображеного на карті, з виділенням фонової (трендової) та залишкової (аномальної) поверхонь (розкладення поверхонь на складові компоненти), наприклад, з використанням поліномів, регресійного аналізу, тощо;
  • перетворення КЗ шляхом заміни одного змісту іншим. [107]

Перетворення структури (характеру) картографічного зображення другого виду пов'язане з використанням розглянутих вище методів кореляційного, регресійного, багатомірного аналізів, диференціації території (об'єктів), тощо, які дозволяють визначити різні синтетичні показники та створювати відповідні синтетичні карти взаємозв'язку, районування, ведучих факторів, тощо, і які мають найважливіше значення для вияснення інтегральних характеристик явищ, що вивчаються, прийняття обґрунтованих рішень при розробці територіально-економічних комплексів, тощо.

Перетворення способів побудування КЗ. Отримання КЗ даного класу пов'язане із взаємним перетворенням точкового і значкового способів, а також ізоліній, лінійних знаків та ліній руху, якісного фону та ареалів, картограм, локалізованих діаграм та картодіаграм. Ці способи та їх перетворення достатньо повно були розглянуті вище.

2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ