Классификация геоизображений

Для того чтобы ориентироваться во всем многообразии гео­изображений, необходимы их упорядочение и группировка, по­зволяющие найти место для простых, производных и комбиниро­ванных вариантов. Кроме того, важно, чтобы система классифика­ции оставляла возможность для пополнения и расширения ее по мере появления новых видов геоизображений, что происходит постоянно.

Классификация геоизображений должна не только группиро­вать и содержать наиболее полный перечень их, но, главное, пред­сказывать возможность появления новых видов и типов геоизоб-

19*

292 Глава XVI. Геоизображения

Классификация геоизображений 293

ражений с теми или иными свойствами. В этом состоит важная программирующая роль всякой классификации и систематизации. Здесь во многом следует опереться на опыт картографических клас­сификаций, поскольку именно они разработаны наиболее под­робно (см. разд. 1.4-1.6 и гл. VIII).

Возможны разные подходы к классификации геоизображений, поскольку они обладают многими общими свойствами и одновре­менно существенными различиями. Прежде всего, геоизображе­ния подразделяют по способу их получения:

♦ съемки — комплекс натурных инструментальных наблюде­ний и регистрации (наземных, подземных, водных, подвод­ных, аэро- и космических) с целью получения первичных геоизображений;

♦ лабораторное создание — операции по обработке и преобра­зованию (коррекция, обобщение, монтирование и т.п.) пер­вичных съемочных материалов для получения производных геоизображений;

♦ конструирование — выполнение аналитических, фотомехани­ческих или компьютерных процедур для создания реальных или абстрактных геоизображений с заданными свойствами.

Можно подразделять все геоизображения по тематике или со­держанию, как это принято для карт, но тогда перечень оказыва­ется практически неисчерпаемым, ведь карты и снимки отражают все явления природы и многие социально-экономические сюже­ты, а снимки в инфракрасном и радиоволновом диапазонах спо­собны передать даже те физические свойства объектов, которые не видны или не воспринимаемы человеком. Поэтому от класси­фикации геоизображений по содержанию придется отказаться ввиду невозможности объять необъятное.

Есть и другие основания для классификации. Например, по уровню генерализованное™ изображений, по длительности их использования (скажем, долговременные, оперативные, мгновен­ные и т.д.). Космические снимки различают по технологии получе­ния, спектральному разрешению, масштабу, обзорности, повто­ряемости съемки, а кроме того, применяют многопараметричес­кую классификацию по комплексу показателей.

Ниже приводится одна из классификаций геоизображений по двум важным признакам: статичности-динамичности и раз­мерности.

Таблица 16.1 Классификация геоизображений

Статические	Динамические
2-мерные	3-мерные	4-мерные
Плоские	Объемные	Плоские	Объемные
Карты, снимки, планы, фотокарты, электронные карты, синтези­рованные изображения	Анаглифы, блок-диаграммы, рельефные модели, голограммы	Кинофильмы, анимации, слайд-фильмы, ЭВМ-фильмы, многовременные снимки, метахронные блок-диаграммы, киноатласы	Стереофильмы, стереоанимации, кино­голограммы, динамические блок-диаграммы, динамические голограммы, виртуальные изображения

Есть еще одна классификация, которая подразделяет геоизоб­ражения на типы: аналитический, комплексный и синтетический (см. разд. 8.1—8.3), включая и комбинированные варианты — ана-литико-синтетический и комплексно-синтетический.

Аналитические геоизображения избирательно характеризуют какое-либо явление или процесс, отдельные их свойства вне связи с другими явлениями или свойствами. Таковы, например, анали­тические карты, отличающиеся высокой избирательностью, и снимки, полученные в узких зональных диапазонах, хотя степень аналитичности (избирательности) снимков существенно иная.

Комплексные геоизображения совмещают показ нескольких эле­ментов или явлений близкой тематики. Одновременное изображе­ние двух, а иной раз трех—четырех показателей позволяет читате­лю самому их сопоставить и оценить закономерности размещения одного явления относительно другого. Примером могут служить электронные навигационные карты: на них совмещают батимет­рическое изображение, данные навигационной обстановки и те­кущей радиолокации.

Синтетические геоизображения отражают сложные явления вместе с их свойствами и взаимосвязями как единое целое. Они не содержат поэлементных характеристик, зато дают представление

294 Глава XVI. Геоизображения

Система геоизображений

о геосистемах в целом. Имеется определенная весьма значитель­ная аналогия между синтетическими картами и синтезированны­ми снимками, когда два, три или более негативов одной и той же местности, каждый из которых получен в достаточно узкой зоне спектра, интегрируются с целью получения синтезированного цветного изображения. Подбирая светофильтры и комбинируя ис­ходные негативы, исследователь вмешивается в процесс синтеза, меняет оттенки, повышает «вес» какой-либо составляющей, добиваясь четкого выделения интересующих его объектов, ска­жем, смешанных лесов, увлажненных ландшафтов или застроен­ных территорий. Существуют еще и комбинированные аналитико-синтетические и комплексно-синтетические изображения. Все фотокарты, космофотокарты, космофотогеологические и другие геоизображения, совмещающие фотографическое изображение ме­стности со знаковыми обозначениями отдельных ее элементов, можно рассматривать как комплексные или комплексно-синтети­ческие модели.

Появление все новых иновых видов и типов геоизображений, их почти безграничное разнообразие позволяет в каждом конкрет­ном случае выбирать оптимальные сочетания так, чтобы свойства разных пространственно-временных моделей дополняли друг дру­га. Множественность геоизображений обеспечивает всестороннее изучение сложных многомерных геосистем, выявление их структу­ры, иерархии, динамики.

Система геоизображений

Анализ свойств геоизображений показывает, что между раз­ными видами их часто нет резких границ, они как бы образуют единый ряд. Например, нет принципиальных различий между обыч­ными и электронными картами, хотя на последних могут переме­щаться знаки и изменяться цвета. А от электронных карт уже один шаг до анимаций. Точно так же существует плавный переход от карт и фотокарт к снимкам. При этом постепенно как бы ослабева­ют одни свойства ипоявляются другие. Например, при переходе от карт к снимкам нарастают свойства «копийности» или «сним-ковости». А при переходе от снимков к стереомоделям, фотоблок-диаграммам и потом к рельефным картам появляется трехмерность и объемность геоизображений.

Рис. 16.1.Схематическое представление системы геоизображений.

Условно систему геоизображений можно представить в виде круговой диаграммы, которая передает достаточно плавные изме­нения свойств, постепенные взаимные переходы. На рис. 16.1 по­казаны, конечно, далеко не все сектора-лепестки. Так, между кар­тами и снимками можно разместить еще перспективные карты, фотопланы и фотопортреты местности. Плоский график не спосо­бен передать все многообразие взаимных переходов и комбина­ций, это лишь одна из возможных моделей системы геоизображе­ний' отражающая постепенность изменения форм и свойств гра­фической визуализации. Центральную часть диаграммы занимают наиболее сложные графические модели, в разной степени синте­зирующие свойства карт, снимков, объемных и динамических изоб­ражений. Это упоминавшиеся выше гипергеоизображения. С разви-

296 Глава XVI. Геоизображения

Графические образы 297

тием компьютерных технологий становится вполне реальным де­лом конструирование гипергеоизображений с заданными свойства­ми, например с заранее рассчитанным освещением и распределе­нием теней и т.п.

Ярким примером гипергеоизображений служат модели, полу­чаемые в процессе глобального мониторинга. Полосы космичес­кой съемки, виток за витком покрывающей земной шар, соединя­ют («сшивают»), проводят их яркостную и геометрическую кор­рекцию, затем трансформируют в заданную проекцию для карт мира, окрашивают в условные цвета и придают им свойства сте-роскопичности. В итоге полученная модель обладает точностью кар­ты, подробностью снимка и наглядностью стереомодели. К тому же такая электронная карта-снимок программно управляема и по мере поступления новых данных обновляется в режиме реального времени, т.е. приобретает черты компьютерной анимации.

Прогресс в области совершенствования системы геоизображе­ний так же бесконечен, как и в любой другой сфере творческого поиска. Возникают новые задачи, связанные с выбором оптималь­ных диапазонов космической съемки, наиболее выгодных картог­рафических проекций, новых изобразительных средств, способов генерализации, с учетом особенностей зрительного восприятия динамических изображений и т.п.

Графические образы

Графический образ — это то, что роднит все геоизображения и объединяет их в систему. Этот хорошо известный, хотя и трудно­определимый, феномен является эффективным средством моде­лирования и коммуникации, он легко постигается человеком в чувственном опыте, но чрезвычайно сложен для формализации.

В философии и гносеологии образ понимается как результат отражательной (познавательной) деятельности человека. При чув­ственном познании образ дается в ощущениях, представлениях, а в процессе мышления — в форме понятий, суждений, умозаклю­чений. Материальной же формой воплощения образа служат раз­личные знаковые и копийные модели. В русском языке слово «об­раз» означает не только идеальную форму отражения объектов в человеческом сознании («идеальный образ» в философской трак­товке), но еще и вид, облик, наглядное представление об объек­те, его внешность, фигуру, очертание, подобие объекта и его

изображение. В такой трактовке «образ» почти синонимичен «изоб­ражению», более того, в русском языке это однокоренные слова, а в английском и французском — понятия «образ», «изображе­ние», «отображение» вообще обозначаются одним словом — image.

Вматематике образом некого элемента а считается элемент Ь, в который данный элемент а отображается. При этом а называют прообразом элемента Ь. Иногда функции многих переменных тоже интерпретируются как образ «-мерного пространства. В задачах рас­познавания образов речь идет о выделении некоторой обобщен­ной характеристики, о группировке совокупности объектов в за­данный класс-образ.

Математический подход дает ключ к пониманию графического образа как некоторого характерного рисунка, конфигурации, струк­туры, запечатлевшей реально существующие природные или со­циально-экономические объекты. Впрочем, рисунок геоизображе­ния может передавать и абстрактные структуры, теоретические построения, концептуальные модели.

Иначе говоря, графический образ на геоизображении— это

структура, которая отображает реальную или абстрактную гео­структуру (геосистему), являющуюся ее прообразом. Это мо­дель (знаковая или иконическая), дающая вид, очертание, подо­бие геосистемы, изображение ее.

Географы, геологи, почвоведы и другие специалисты в облас­ти наук о Земле подчеркивают, что форма, морфология геосисте­мы непосредственно связаны с ее генезисом, а сама структура гра­фического образа отражает качественные и количественные ха­рактеристики объекта. Графический образ заключает в себе такую пространственную информацию, которую трудно адекватно вос­произвести в вербальной или цифровой форме.

Изучение роли графических образов в мышлении, и особенно в формировании пространственных знаний и представлений, ста­ло предметом многих психологических и психофизических иссле­дований в картографии. Картографический образ трактуется как пространственная знаковая структура (комбинация, композиция), воспринимаемая читателем или читающим устройством.

Картографические образы создаются известными графическими средствами: формой знаков, их размерами, ориентировкой, цветом, оттенками цвета, внутренней структурой. Аналогично этому на сним­ках графический (фотографический) образ создается за счет фор­мы, структуры, текстуры изображения, его цвета и тона. Но не только

298 Глава XVI. Геоизображения

Понятие о распознавании графических образов 299

знаки и графические изобразительные средства формируют гра­фический образ, огромную роль играет пространственная комби­нация знаков, их взаимное расположение, размещение их в про­странстве, взаимная упорядоченность, объединение или взаимное наложение и другие отношения. По словам А. Ф. Асланикашвили, функцию отображения пространства картографический знак вы­полняет своей «игрой», своим пространственным «поведением». Без этой «игры» знак ничего не отображает, кроме самого себя.

Всякий графический образ обладает свойствами (рисунком), отличными от свойств (рисунка) сформировавших его отдельных знаков. Читатели карт, снимков и производных от них геоизобра­жений сравнительно легко ориентируются в тысячах образов, уме­ло выбирая из множества знаковых комбинаций именно те, кото­рые наполнены нужным содержанием, и отбрасывая и исключая из рассмотрения заведомо пустые, бессмысленные комбинации.

Важно отметить, что все графические образы, существующие на картах и других геоизображениях, не есть нечто абстрактное или умозрительное. Пространственные графические комбинации можно оценить картометрически и представить в количественном выражении, указав направления, расстояния, площади, объемы и т.п. Это, в частности, обеспечивает возможность математическо­го моделирования геоизображений, а на более высоком уровне — автоматического распознавания графических образов.

Представления о графических образах получили наибольшее развитие в картографии. Она оказалась наиболее продвинутой в этом отношении, поскольку картосоставление всегда нацелено именно на оптимизацию картографических образов, а использо­вание карт — на их выявление (распознавание, преобразование) и анализ. С этим непосредственно связано понимание сущности кар­тографической информации. Теоретические исследования показа­ли, что картографическая информация есть результат взаимодей­ствия картографических образов и читателя карты.

Таким образом, картографическая информация — это не на­грузка карты, не количество знаков, не вероятность их появления или степень разнообразия, а результат восприятия картографичес­ких образов. Более того, информация возникает лишь в системе «карта — читатель карты» или «карта — распознающее устройство». Это можно представить в виде выражения: КЗ —> КО -> КИ, т.е. картографические знаки (КЗ) формируют пространственные кар­тографические образы (КО), а те, в свою очередь, служат источ­ником картографической информации (КИ).