Тематическая карта — это тип карты , которая отображает географическую структуру определенного предмета (темы) в географической области. Обычно это подразумевает использование картографических символов для визуализации выбранных свойств географических объектов, которые не видны естественным образом, таких как температура, язык или население. [1] В этом они контрастируют с общими справочными картами, которые фокусируются на местоположении (больше, чем на свойствах) разнообразного набора физических объектов, таких как реки, дороги и здания. [2] [3] Для этого класса были предложены альтернативные названия, такие как специальные тематические или специальные карты , статистические карты или карты распределения , но они, как правило, вышли из общего употребления. [4] [5] Тематическое картографирование тесно связано с областью геовизуализации .
Несколько типов тематических карт были изобретены, начиная с 18-го и 19-го веков, когда большие объемы статистических данных начали собираться и публиковаться, например, национальные переписи . Эти типы, такие как карты хороплета , изарифмические карты и хорохроматические карты , используют очень разные стратегии для представления местоположения и атрибутов географических явлений, так что каждая из них предпочтительна для разных форм явлений и разных форм доступных данных. Таким образом, с помощью тематических карт можно визуализировать широкий спектр явлений и данных, включая те, что из природного мира (например, климат , почвы ) и человеческого мира (например, демография , общественное здравоохранение ).
По словам Артура Робинсона , тематические карты были в значительной степени инновацией индустриальной эпохи с некоторыми корнями эпохи Просвещения ; почти все современные графические методы были изобретены между 1700 и 1850 годами. [6] : 26 До этого самым важным картографическим достижением было создание точных общих базовых карт. Их точность улучшалась медленно, и даже в середине 17 века они, как правило, были низкого качества; но они были достаточно хороши для отображения базовой информации, что позволило создать первые тематические карты.
Одной из самых ранних тематических карт была карта Йодока Хондиуса под названием Designatio orbis christiani (1607 г.) , показывающая распространение основных религий с использованием картографических символов во французском издании его Малого Атласа (1607 г.). [7] Вскоре за этим последовал тематический глобус (в форме карты с шестью точками ), показывающий тот же предмет с использованием символов Хондиуса работы Франциска Хареуса , озаглавленный Novus typus orbis ipsus globus, ex Analemmate Ptolomaei diductus (1614). [8]
Одним из первых, кто внес вклад в тематическое картографирование в Англии, был английский астроном Эдмонд Галлей (1656–1742), который представил концепцию Просвещения тематической карты как инструмента научного мышления. [6] : 42 Его первым значительным картографическим вкладом была карта звездного неба созвездий Южного полушария, сделанная во время его пребывания на острове Святой Елены и опубликованная в 1686 году. В том же году он также опубликовал свою первую земную карту в статье о пассатах, и эта карта называется первой метеорологической картой . [9] В 1701 году он опубликовал «Новую и правильную карту, показывающую изменения компаса», см. первое изображение, первую карту, показывающую линии равного магнитного склонения и, возможно, первую изарифмическую карту . Ранние хорохроматические (номинальные площадные классы) карты также появились в конце 18 века как научные инструменты для изучения географических явлений, таких как геология и язык . [6] : 52
Начало и середину XIX века можно считать, как назвал его Робинсон, «золотым веком» тематического картирования, когда были изобретены или получили дальнейшее развитие многие из современных методов. [10] Например, самая ранняя известная хороплетная карта была создана в 1826 году Шарлем Дюпеном . На основе этой работы Луи-Леже Вотье (1815–1901) разработал карту контуров населения , карту, которая показывает плотность населения Парижа в 1874 году с помощью изолиний . [11]
Одной из самых влиятельных ранних работ по тематической картографии была небольшая брошюра из пяти карт, выпущенная в 1837 году Генри Друри Харнессом как часть правительственного отчета о потенциале строительства железных дорог в Ирландии. [10] [12] В нее вошли ранние цветохроматические и потоковые карты, а также, возможно, первые пропорциональные точечные символы и дасиметрические карты.
Другой пример раннего тематического картирования принадлежит лондонскому врачу Джону Сноу . Хотя болезнь была нанесена на карту тематически, карта холеры Сноу 1854 года является самым известным примером использования тематических карт для анализа. По сути, его техника и методология предвосхитили принципы географической информационной системы ( ГИС ). Начав с точной базовой карты района Лондона , которая включала улицы и расположение водяных насосов , Сноу нанес на карту частоту случаев смерти от холеры . Возникающая закономерность была сосредоточена вокруг одного конкретного насоса на Брод-стрит . По просьбе Сноу ручка насоса была снята, и новые случаи холеры прекратились почти сразу. Дальнейшее исследование местности показало, что насос на Брод-стрит находился рядом с выгребной ямой под домом первой жертвы холеры во время вспышки.
Чарльз Жозеф Минар был признан, возможно, первым мастером тематического картирования и визуализации информации . [13] В 1850-х и 1860-х годах он объединил тематические карты (особенно потоковые карты) со статистическими диаграммами для создания визуальных повествований, наиболее примечательной из которых является его карта вторжения Наполеона в Европу в 1812 году, созданная в 1869 году . [14]
К началу 20-го века были разработаны методы ручного составления различных тематических карт, но они все еще выпускались в гораздо меньшем количестве, чем общие справочные карты, и занимали относительно небольшую часть картографического образования. [15] Их популярность значительно возросла во второй половине века из-за нескольких влияний: во-первых, количественной революции в географии и роста картографии как академической дисциплины, оба из которых увеличили роль тематических карт как инструментов научного анализа и коммуникации; во-вторых, технологий, которые облегчают проектирование и производство карт, особенно персональный компьютер , географическая информационная система (ГИС), графическое программное обеспечение и Интернет ; и, в-третьих, широкой доступности больших объемов данных, в частности, первых цифровых выпусков национальных переписей в 1990-х годах. [16] : 8
Наиболее распространенной целью тематической карты является отображение географического распределения одного или нескольких явлений. Иногда это распределение уже знакомо картографу, который хочет сообщить его аудитории, в то время как в других случаях карта создается для обнаружения ранее неизвестных закономерностей (как форма геовизуализации ). [17] Тематические карты достигают этих двух целей, используя естественную способность системы человеческого визуального восприятия распознавать закономерности в сложном визуальном поле, что необходимо для обычных задач, таких как распознавание объектов . [18] [19] Тематическая карта обычно фокусируется на визуализации распределения значений одного свойства или типа объекта ( одномерная карта), иногда включая два ( двумерная ) или более ( многомерная ) свойства или типа объектов, которые предположительно статистически коррелируют или иным образом тесно связаны. [20]
Сосредоточившись на одном предмете, тематическая карта обычно предназначена для использования в более узком диапазоне задач, чем справочная карта. Эти задачи, как правило, делятся на три типа: [16] : 2
Картографы используют множество методов для создания тематических карт. Их часто называют различными типами тематических карт , но правильнее называть их типами тематических слоев карт или методами тематического картографирования , поскольку их можно комбинировать друг с другом (образуя двумерную или многомерную карту ) и с одним или несколькими слоями справочной карты на одной карте. Например, метод картограммы может использоваться для искажения размеров стран, пропорциональных одной переменной, при этом страны заполняются цветами, представляющими вторую переменную, с использованием метода хороплета.
Карта хороплета показывает статистические данные, агрегированные по предопределенным регионам, таким как страны или штаты, путем окрашивания или затенения этих регионов. Например, страны с более высокими показателями детской смертности могут выглядеть темнее на карте хороплета. [21] [22] Сводная переменная, отображаемая на карте, может быть номинальной или количественной , но обычно представляет собой географическое поле . Визуальные переменные, заполняющие каждый регион, используются для представления каждого совокупного сводного значения: оттенок обычно используется для качественных переменных, таких как преобладающее использование земли, в то время как светлота наиболее распространена для количественных различий, таких как плотность населения. Карты хороплета являются самой популярной формой тематической карты из-за их интуитивной природы, широкой доступности таких совокупных статистических данных и данных ГИС для общих регионов. [23] [24] Потеря информации, присущая совокупной информации, может привести к проблемам интерпретации, таким как экологическая ошибка и проблема изменяемой ареальной единицы . [25] [26] [27] Карты хороплета почти во всех случаях должны использовать нормализованные или скоростные данные (например, количество людей на квадратную милю или количество случаев заболеваний на 100 000 человек), чтобы избежать создания вводящей в заблуждение карты. [28] [29] Этот шаг часто игнорируется, что приводит к созданию потенциально вводящих в заблуждение карт. [24]
Метод пропорциональных символов использует точечные символы разных размеров (высота, длина, площадь или объем) для представления количественных статистических значений, связанных с различными областями или местоположениями на карте. Например, диск может быть показан в месте расположения каждого города на карте, причем площадь диска будет пропорциональна населению города. [30] Этот тип карты полезен для визуализации, когда необработанные данные не могут быть обработаны как отношение или пропорция. Хотя круги являются наиболее типичным символом, поскольку они более компактны из-за низкого отношения периметра к площади, исследования показывают, что читателю легче оценить размер символа, если это квадрат или полоса. [31] Карты пропорциональных символов обычно используются для переменных, представляющих общие количества или суммы.
Картограмма — это карта, которая намеренно искажает географическое пространство на основе заданной переменной, обычно путем масштабирования объектов таким образом, чтобы их размер был пропорционален их значению переменной. [33] Например, страны мира могут быть масштабированы пропорционально их населению. Искажаемыми объектами могут быть линии (например, длина линий метрополитена может быть пропорциональна времени в пути), но чаще всего масштабируются регионы. Искаженные формы иногда используются в качестве основы для дополнительных методов тематического картирования, таких как хороплет, и могут использоваться для отображения абсолютных данных, не подходящих для карт хороплет. [16] : 355 [33]
Изарифмические карты, также известные как контурные карты или карты изолиний, отображают непрерывные количественные поля (иногда концептуализируемые картографами как «статистические поверхности»), такие как осадки или высота, путем разбиения пространства на регионы, каждый из которых содержит постоянный диапазон значений поля. Граница каждого региона, изолиния , таким образом, представляет собой набор местоположений постоянного значения. Например, на топографической карте каждая контурная линия обозначает область на указанной высоте.
Хорохроматическая или площадная карта представляет категориальную или номинальную переменную, распределенную по пространству (также известную как дискретное поле ), используя различные символы области (обычно оттенок цвета) для представления областей однородного значения. Обычные примеры включают карты геологии поверхности , почвы , растительности , землепользования , городского зонирования и типа климата . [34]
Карта распределения точек размещает небольшие точечные символы на заданном пространстве, чтобы указать распределение заданного явления. Местоположение каждой точки может представлять фактическое местоположение отдельного случая, как на карте, составленной доктором Сноу во время вспышки холеры на Брод-стрит в 1854 году , где каждая точка представляла одну смерть из-за холеры. В качестве альтернативы, совокупные статистические данные (те же, что используются в картах хороплета) могут быть отображены путем случайного размещения точек в каждой области агрегации (например, страна, штат, округ), чтобы показать общую плотность случаев; эта последняя форма обычно называется картой плотности точек .
Карты потоков — это карты, которые используют линейные символы для изображения движения или взаимосвязи между двумя или более местами, такими как авиаперелеты, денежная помощь или экономическая торговля. Линии могут быть схематическими прямыми линиями или кривыми, или могут представлять фактический маршрут путешествия. Некоторые карты потоков просто показывают наличие соединений, в то время как другие используют визуальные переменные, такие как размер (ширина) или цвет, для представления свойств каждого соединения.
Дазиметрическая карта является альтернативой карте хороплета. Как и в случае с картой хороплета, данные собираются по единицам переписи. Но вместо того, чтобы отображать данные так, чтобы регион выглядел однородным, вспомогательная информация используется для оценки более детального распределения явления в пределах каждой единицы переписи. Например, данные о земельном покрове (лес, вода, луга, урбанизация) могут использоваться для уточнения распределения плотности населения на уровне округа. [16] : 271
Хотя тематическая информация является ядром тематической карты, другие географические объекты также могут быть включены в качестве справочной информации . Основная цель справочной информации — установить местоположение тематической информации в контексте, понятном читателям карты (т. е. ответить на такие вопросы, как «где находится эта красная область в реальном мире?»). Обычные справочные слои включают правительственные административные границы, дороги, города, сетку широты/долготы или даже рельеф . Эти слои играют второстепенную роль в использовании карты, поэтому они обычно включаются экономно и символизируются так, чтобы быть низкими в визуальной иерархии , но не настолько блеклыми, чтобы их нельзя было использовать. [5] : 64
