Дасимметричная карта
Дасиметрическая карта (от греческого δασύς dasýs «плотный» и μέτρο métro «мера») — это тип тематической карты , в которой используются площадные символы для визуализации географического поля путем уточнения картограммы вспомогательной информацией о распределении переменной. Название относится к тому факту, что наиболее распространенной переменной, отображаемой с помощью этого метода, обычно является плотность населения . Дасиметрическая карта — это гибридный продукт, сочетающий в себе сильные и слабые стороны картоплетов и изарифмических карт. [1] : 271
Дасимметричные карты используются вместо картограмм, поскольку они более точно представляют распределение основных данных. Картограммы и дасимметричные карты различаются по трем основным признакам. Во-первых, дасимметричные зоны генерируются с использованием вспомогательных данных, тогда как границы на картограммах используют единицы, используемые для более общих целей (например, границы округов США). Во-вторых, зоны картоплетов имеют разные уровни внутренней однородности, в то время как дазиметрические карты спроектированы так, чтобы быть внутренне однородными. [2] Наконец, методы картографирования стандартизированы, а дасимметричные методы находятся в стадии исследования. [3]
История
[ редактировать ]
Самые ранние карты, использующие такой подход, включают карту плотности населения мира 1833 года, составленную Джорджем Джулиусом Пулеттом Скроупом. [4] и карта плотности населения Ирландии 1838 года, составленная Генри Друри Харнессом , хотя методы, использованные для создания этих карт, никогда не были задокументированы. [5] [6]
Термин «дасиметрия» был придуман в 1911 году Беньямином Семёновым-Тян-Шанским, который первым полностью разработал и задокументировал этот метод, определив их как карты, «на которых плотность населения, независимо от каких-либо административных границ, показана так, как она распределяется в действительности. , т. е. естественными пятнами концентрации и разрежения». [7] Он предложил несколько методов улучшения картограмм, некоторые из которых правильнее назвать изарифмическими картами , но дасимметричный метод, который он наиболее полно разработал и применил, все еще используется сегодня, хотя и с использованием цифровых данных и таких инструментов, как ГИС . [8]
За пределами России эту технику популяризировал в 1930-х годах Дж. К. Райт , которому иногда ошибочно приписывали ее изобретение. [9] Уолдо Р. Тоблер представил один из первых компьютерных алгоритмов дасимметричного картографирования, который он назвал пикнофилактической интерполяцией (от греческого πυκνός puknós «плотный, компактный» и φυλάττω phylátto «охранять, сохранять»); очевидно, не знающий о более ранних работах; он цитирует только литературу по чистому изарифмическому отображению. [10] С тех пор в большинстве других методов для построения дасимметричной карты использовались вычислительные алгоритмы или программное обеспечение ГИС.
Как и другие формы тематического картирования, дасиметрический метод был создан и исторически использовался из-за необходимости в точных методах визуализации данных о народонаселении. Дасимметричные карты не получили широкого распространения из-за отсутствия стандартизированных методов дасимметричного картирования, доступных для общественности. Это приводит к использованию весьма субъективных методов с противоречивыми критериями. [11] Хотя такие области, как общественное здравоохранение, по-прежнему полагаются на картограммы, дасимметричные карты становятся все более распространенными в развивающихся областях, таких как воздушная интерполяция и оценка численности населения с использованием дистанционного зондирования. [11]
Методы
[ редактировать ]Дасиметрический метод начинается с агрегирования выбранной переменной по заранее определенным географическим районам, как на картографической карте. Затем включается вспомогательная информация для корректировки границ этих районов. Третий шаг — скорректировать переменную по мере необходимости в соответствии с новыми границами либо в виде точного расчета, либо в виде интерполированной оценки.
Наиболее распространенным типом вспомогательных данных для этого является растительный покров , переклассифицированный в порядковые степени заселенности человека от необитаемой дикой природы до городской застройки. [3] [12] Другим вариантом являются кадастровые данные, включая небольшие административные территории (например, национальные парки, заповедники) или крупные участки. [13]
Самый простой и наиболее распространенный метод — это бинарный метод , в котором используются регионы, которые, как известно, необитаемы, такие как водоемы и земли, находящиеся в государственной собственности, и вырезаются эти регионы из картографических районов, чтобы на окончательной карте они выглядели пустыми. Если отображаемая переменная зависит от площади (например, плотность населения), значения необходимо пересчитать в соответствии с площадями уточняемых районов. [14]
Было разработано несколько методов, которые представляют собой попытку более сложной интерполяции, используя вспомогательные данные для перераспределения отдельных лиц (и, следовательно, совокупных сумм) между областями, которые считаются более и менее плотными, аналогично оригинальному методу Тянь-Шанского. Первоначально сумма для перераспределения населения по различным вспомогательным зонам (например, насколько плотной должна быть «сельскохозяйственная земля»?) определялась здравым смыслом, но современные автоматизированные методы используют статистический анализ для оценки «наилучшего соответствия» картоплета. данные во вспомогательные зоны. [11] [12]
Бинарный метод также можно применять к картам плотности точек , в которых заранее определенные районы (те же исходные данные, что и картограмма) заполняются количеством точек, пропорциональным общему количеству переменной. Поскольку точки обычно располагаются случайным образом, они могут создавать впечатление внутренней однородности, почти такое же сильное, как постоянный цвет картограммы. Дасиметрический метод применяется путем включения вспомогательного слоя, который представляет собой территорию, имеющую, как известно, значение 0 (в случае плотности населения — необитаемую территорию), который используется в качестве маски, чтобы предотвратить попадание точек для каждого исходного района. размещаются в области перекрытия, заставляя их быть более сконцентрированными в незамаскированном пространстве (где в реальности люди, вероятно, более плотные). В результате получается более точное распределение точек, которое более точно отражает реальную плотность. [15]
Алгоритм пикнофилактической интерполяции Тоблера был основан на предположении, что географическое поле , моделируемое исходной картограммой, имеет высокую степень пространственной автокорреляции ; то есть реальные пространственные изменения плотности населения должны быть постепенными, а не резкими на границах округов. Используя концепцию полей «статистической поверхности», которая была распространена в картографии того времени, его алгоритм использует дифференциальные уравнения для построения гладкой «поверхности» из «ступенчатой поверхности» хороплета, гарантируя при этом общий объем поверхности (т. е. , общая численность населения) остается постоянной. [10] Поскольку он напрямую не включает вспомогательную информацию, некоторые считают, что технически это не форма дасимметричного картографирования, а связанный с ним метод «площадной интерполяции». Разработаны алгоритмы, гибридизирующие дазиметрический и пикнофилактический методы. [16]
Сравнение с картоплетами и изарифмическими картами
[ редактировать ]Дасиметрическая карта обладает некоторыми свойствами как картограмм , так и изарифмических карт . Все три метода могут представлять одни и те же переменные поля , такие как плотность населения . Как и картограмма, на основе которой была составлена дасимметричная карта, отображаемая переменная представляет собой совокупную статистическую сводку по району; до сих пор не предоставлена информация о степени внутреннего изменения переменной, что сохраняет опасность проблем интерпретации, таких как экологическая ошибка и проблема модифицируемых единиц площади . Каждая скорректированная граница округа, хотя бы в некоторой степени совмещенная с предполагаемыми местами изменения переменной, приближается к изолинии. Это должно привести к уменьшению внутренней вариации переменной в скорректированных округах, но их нельзя считать однородными.
Дасиметрическая карта отличается от обеих альтернатив тем, что она представляет собой производный продукт, полученный путем интерполяции. Таким образом, значения в каждом округе представляют собой оценки, которые потенциально более точны, но определенно менее надежны, чем исходные данные. Большинство данных картограмм представляют собой прямую сводную статистику необработанных данных об отдельных лицах с лишь эпизодической оценкой, что делает их в значительной степени надежными. Большинство изарифмических карт представляют собой интерполяции, часто на основе набора местоположений точек выборки, что делает их производным продуктом, но в меньшей степени, чем дасимметричная карта.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Т. Слокум, Р. Макмастер, Ф. Кесслер, Х. Ховард (2009). Тематическая картография и геовизуализация, Третье издание, стр. 252. Пирсон Прентис Холл: Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси.
- ^ Меннис, Джереми (2003). «Создание поверхностных моделей населения с использованием дасимметричного картирования» . Профессиональный географ . 55 : 31–42. дои : 10.1111/0033-0124.10042 . S2CID 35635180 .
- ^ Jump up to: а б Эйхер, Кори; Брюэр, Синтия А. (2001). «Дасимметричное картографирование и площадная интерполяция: реализация и оценка». Картография и географическая информатика . 28 (2): 125–138. дои : 10.1559/152304001782173727 . S2CID 129852229 .
- ^ Скроп, Джордж Юлиус Пулетт (1833). Принципы политической экономии, выведенные из естественных законов общественного благосостояния и примененные к нынешнему состоянию Британии . Лонгман, Рис, Орм, Браун, Грин, Лонгман.
- ^ Харнесс, Генри Д. (1838). Атлас к второму отчету комиссаров железных дорог Ирландии . HMSO, Дублин.
- ^ Робинсон, Артур Х. (1955). «Карты Генри Друри Харнесса 1837 года» (PDF) . Географический журнал . Том. 121, нет. 4. С. 440–450.
- ^ Петров, Андрей (2012). «Сто лет дасимметричного картирования: возвращение к истокам». Картографический журнал . 49 (3): 256–264. дои : 10.1179/1743277412Y.0000000001 . S2CID 129011437 .
- ^ Петров, А. «Установим истину: о российском происхождении дасимметричного картирования». Картографика , 2008, 44(2)
- ^ Райт Дж. К. (1936). «Метод картирования плотности населения», Geographical Review , 26, стр. 103–110.
- ^ Jump up to: а б Тоблер, Уолдо Р. (сентябрь 1979 г.). «Гладкая пикнофилактическая интерполяция для географических регионов». Журнал Американской статистической ассоциации . 74 (367): 519–530. CiteSeerX 10.1.1.88.2539 . дои : 10.2307/2286968 . JSTOR 2286968 . ПМИД 12310706 .
- ^ Jump up to: а б с Львин, К.К. (март 2010 г.). «Разработка ГИС-инструмента для дасимметричного картографирования» . Международный журнал геоинформатики . 6 : 11–18.
- ^ Jump up to: а б Меннис, Джереми; Халтгрен, Т. (2006). «Интеллектуальное дасимметричное картографирование и его применение для площадной интерполяции». Картография и географическая информатика . 33 (3): 179–194. дои : 10.1559/152304006779077309 . S2CID 53635603 .
- ^ Маантай, Джулиана Аструд; Марокко, Эндрю Р.; Херрманн, Кристофер (1 января 2007 г.). «Картирование распределения населения в городской среде: кадастровая экспертная дасимметричная система (CEDS)». Картография и географическая информатика . 34 (2): 77–102. дои : 10.1559/152304007781002190 . ISSN 1523-0406 . S2CID 10649009 .
- ^ Грейзер, Анита (18 ноября 2012 г.). «Улучшение карт плотности населения с помощью дасимметричного картирования» . Бесплатные ГИС с открытым исходным кодом . Проверено 8 ноября 2020 г.
- ^ Дент, Борден Д.; Торгюсон, Джеффри С.; Ходлер, Томас В. (2009). Картография: Дизайн тематических карт . МакГроу-Хилл. п. 147. ИСБН 978-0-07-294382-5 .
- ^ Ким, Хвахван; Яо, Сяобай (2010). «Возвращение к пикнофилактической интерполяции: интеграция с методом дасимметричного картирования». Международный журнал дистанционного зондирования . 31 (21): 5657–5671. Бибкод : 2010IJRS...31.5657K . дои : 10.1080/01431161.2010.496805 . S2CID 129689092 .