Тематическая карта — это тип карты , на которой изображена географическая структура определенного предмета (темы) в географической области. Обычно это предполагает использование символов карты 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 (а не на свойствах) разнообразного набора физических объектов, таких как реки, дороги и здания. [2] [3] Для этого класса были предложены альтернативные названия, такие как карты специального предмета или специального назначения , статистические карты или карты распределения , но они, как правило, вышли из общего использования. [4] [5] Тематическое картографирование тесно связано с областью геовизуализации .
Несколько типов тематических карт были изобретены, начиная с 18-го и 19-го веков, когда стали собираться и публиковаться большие объемы статистических данных, таких как национальные переписи населения . Эти типы, такие как картограммы , изарифмические карты и хорохроматические карты , используют очень разные стратегии для представления местоположения и атрибутов географических явлений, так что каждый из них предпочтителен для разных форм явлений и разных форм доступных данных. Таким образом, с помощью тематических карт можно визуализировать широкий спектр явлений и данных, в том числе из мира природы (например, климата , почв ) и человеческого мира (например, демографии , общественного здравоохранения ).
По словам Артура Робинсона , тематические карты были в значительной степени инновацией индустриальной эпохи , имеющей некоторые корни эпохи Просвещения ; почти все современные графические методы были изобретены между 1700 и 1850 годами. [6] : 26 До этого наиболее важным картографическим достижением было производство точных базовых карт общего назначения. Их точность улучшалась медленно, и даже в середине 17 века они обычно 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 ) , изображающий тот же предмет с использованием символов Хондиуса работы Франциска Хареуса , под названием Novus typus orbis ipsus globus, ex Analemmate Ptolomaei diductus (1614). [8]
Одним из первых участников тематического картографирования в Англии был английский астроном Эдмонд Галлей (1656–1742), который представил концепцию тематической карты эпохи Просвещения как инструмента научного мышления. [6] : 42 Его первым значительным картографическим вкладом была звездная карта 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 пассаты, 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, на которой показаны линии равного магнитного отклонения и, возможно, первую изарифмическую карту . Ранние хорохроматические карты (номинальный класс площади) 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 картографирования, когда многие из нынешних методов были изобретены или получили дальнейшее развитие. [10] Например, самая ранняя известная карта-картоплет была создана в 1826 году Шарлем Дюпеном . На основе этой работы Луи-Леже Вотье (1815–1901) разработал контурную карту населения — карту, на которой изолиниями показана плотность населения Парижа в 1874 году . [11]
Одной из наиболее влиятельных ранних работ в области тематической картографии был небольшой буклет из пяти карт, выпущенный в 1837 году Генри Друри Харнессом как часть правительственного отчета о возможностях строительства железных дорог в Ирландии. [10] [12] Включены ранние хорохроматические карты и карты потока , а также, возможно, первый пропорциональный точечный символ и дасимметричные карты.
Другой пример раннего тематического картирования принадлежит лондонскому врачу Джону Сноу . Хотя болезни были картированы 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 составил карту заболеваемости холерой . Возникающая закономерность сосредоточилась вокруг одного конкретного насоса на Брод-стрит . По просьбе Сноу ручку насоса сняли, и новые случаи холеры почти сразу прекратились. Дальнейшее расследование местности показало, что насос на Брод-стрит находился рядом с выгребной ямой под домом первой жертвы вспышки холеры.
Чарльза Жозефа Минара называют, возможно, первым мастером тематического картографирования и визуализации информации . [13] В 1850-х и 1860-х годах он интегрировал тематические карты (особенно карты потоков) со статистическими диаграммами для создания визуальных повествований, в первую очередь его карты 1869 года вторжения Наполеона в Европу в 1812 году . [14]
К началу 20-го века существовали устоявшиеся методы ручного составления различных тематических карт, но они по-прежнему производились в гораздо меньшем количестве, чем общие справочные карты, и занимали относительно небольшую часть картографического образования. [15] Их популярность значительно возросла во второй половине века благодаря нескольким факторам: во-первых, количественной революции в географии и развитию картографии как академической дисциплины, оба из которых увеличили роль тематических карт как инструментов для научных исследований. анализ и общение; во-вторых, технологии, облегчающие проектирование и производство карт, особенно персональный компьютер , географическая информационная система (ГИС), графическое программное обеспечение и Интернет ; и в-третьих, широкая доступность больших объемов данных, особенно первых цифровых публикаций национальных переписей населения 1990-х годов. [16] : 8
Наиболее распространенная цель тематической карты — отобразить географическое распространение одного или нескольких явлений. Иногда это распределение уже знакомо картографу, который хочет донести его до аудитории, а иногда карта создается для обнаружения ранее неизвестных закономерностей (как форма геовизуализации ). [17] Тематические карты достигают этих двух целей, используя естественную способность системы зрительного восприятия человека распознавать закономерности в сложном поле зрения, что необходимо для решения общих 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 ( двумерные ) или более ( многомерные ) свойства или типы объектов, которые предположительно быть статистически коррелированными или иным образом тесно связанными. [20]
Сосредоточив внимание на одном предмете, тематическая карта обычно предназначена для использования для более узкого круга задач, чем справочная карта. Эти задачи обычно делятся на три типа: [16] : 2
Картографы используют множество методов для создания тематических карт. Их часто называют разными типами тематических карт , но правильнее называть их типами слоев тематических карт или методами тематического картографирования , так как они могут комбинироваться друг с другом (образуя двумерную или многомерную карту ), а также с одним или несколькими типами карт. больше справочных слоев карты на одной карте. Например, метод картограммы можно использовать для искажения размеров стран, пропорциональных одной переменной, при этом страны заполняются цветами, представляющими вторую переменную, с использованием метода картограммы.
Картографическая карта показывает статистические данные, агрегированные по заранее определенным регионам, таким как страны или штаты, путем раскрашивания или затенения этих регионов. Например, страны с более высоким уровнем детской смертности могут отображаться на картограмме темнее. [21] [22] Сопоставленная суммарная переменная может быть номинальной или количественной , но обычно представляет собой географическое поле . Визуальные переменные, заполняющие каждый регион, используются для представления каждого совокупного суммарного значения: оттенок обычно используется для качественных переменных, таких как преобладающее землепользование, а яркость чаще всего используется для количественных различий, таких как плотность населения. Карты-картографы являются наиболее популярной формой тематических карт из-за их интуитивно понятного характера, 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 изменяемых единиц площади . [25] [26] [27] Картограммы почти во всех случаях должны использовать нормализованные данные или данные о показателях (например, количество людей на квадратную милю или количество случаев заболевания на 100 000), 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 (высоты, длины, площади или объема) 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, при этом площадь диска будет пропорциональна численности населения города. [30] Этот тип карты полезен для визуализации, когда необработанные данные нельзя рассматривать как соотношение или пропорцию. Хотя круги являются наиболее типичными символами, поскольку они более компактны из-за низкого соотношения 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 общее количество или суммы.
Картограмма — это карта, которая намеренно искажает географическое пространство на основе заданной переменной, обычно путем масштабирования объектов так, чтобы их размер был пропорционален значению переменной. [33] Например, страны мира можно масштабировать пропорционально их населению. Искажаемыми объектами могут быть линии (например, длина линий метро становится пропорциональной времени в пути), но чаще всего масштабируются регионы. Искаженные формы иногда используются в качестве основы для дополнительных методов тематического картографирования, таких как картоплет, и могут использоваться для отображения абсолютных данных, не подходящих для картограмм. [16] : 355 [33]
Изарифмические карты, также известные как контурные карты или карты изолиний, изображают непрерывные количественные поля (иногда картографы концептуализируются как «статистические поверхности»), такие как осадки или высота над уровнем моря, путем разделения пространства на области, каждая из которых содержит согласованный диапазон значений поля. Граница каждого региона, изолиния , таким образом, представляет собой набор мест постоянного значения. Например, на топографической карте каждая контурная линия указывает область на указанной высоте.
Цветохроматическая карта или карта класса площади представляет категориальную или номинальную переменную, распределенную в пространстве (также известную как дискретное поле ), с использованием различных символов площади (обычно цветового оттенка) для представления областей однородного значения. Общие примеры включают карты геологии поверхности , почвы , растительности , землепользования , городского зонирования и типа климата . [34]
На карте распределения точек в заданном пространстве размещаются небольшие точечные символы, обозначающие распространение данного явления. Расположение каждой точки может отражать фактическое местоположение одного экземпляра, как на карте, составленной доктором Сноу во время вспышки холеры на Брод-стрит в 1854 году , где каждая точка обозначала одну смерть от холеры. Альтернативно, агрегированные статистические данные (те же, что используются в картограммах) могут быть отображены путем случайного размещения точек внутри каждой области агрегирования (например, страны, штата, округа), чтобы показать общую плотность экземпляров; эту последнюю форму обычно называют картой плотности точек .
Карты потоков — это карты, на которых используются линейные символы для изображения движения или отношений между двумя или более местами, например, авиаперелеты, денежная помощь или экономическая торговля. Линии могут представлять собой схематические прямые или кривые линии или могут представлять реальный 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.
Дасиметрическая карта является альтернативой картограмме. Как и в случае с картограммой, данные собираются счетными единицами. Но вместо картирования данных таким образом, чтобы регион выглядел однородным, вспомогательная информация используется для оценки более детального распределения явления в пределах каждой счетной единицы. Например, данные о растительном покрове (леса, вода, луга, урбанизация) могут использоваться для уточнения распределения плотности населения на уровне округа. [16] : 271
Хотя тематическая информация является основой тематической карты, в качестве справочной информации могут быть включены и другие географические объекты . 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?»). Общие опорные слои включают государственные административные границы, дороги, города, сетку широты и долготы или даже местность . Эти слои играют второстепенную роль при использовании карты, поэтому их обычно включают скудно и обозначают как низкие в визуальной иерархии , но не настолько блеклые, чтобы их нельзя было использовать. [5] : 64
