Все географические карты лгут

Рис. 11.17. Две пары переменных с идентичными диаграммами рассеивания, коэффициентом корреляции (r = 0,93) и границами категорий, но с разными картографическими картинами

Корреляции, независимо от того, выражены ли они в числовом виде или в виде карт, основывающиеся на данных, агрегированных по широким, не разделенным между собой территориям, подвержены экологическим ошибкам, тогда как взаимосвязи в одном уровне районной агрегации – скажем, в рамках округа – считаются адекватными и для других единиц (например штатов), равно как и на индивидуальном уровне. Независимо от своих размеров конкретные административно-территориальные единицы считаются экологическими единицами. Например, если в каких-то районах обнаруживается, что более чем среднему количеству лет образования обычно соответствуют более чем средние доходы, то это вовсе не означает, что все люди со степенью магистра обязательно получают высокую зарплату – вспомните случаи аспирантов, обучающихся в докторантурах.

Географические пункты, время и малые числа

Районированные данные могут составить особенно проблемную картину, когда на хороплетных картах отображаются какие-то нечасто встречающиеся темы, например уровень смертности населения от редких форм рака. Тем не менее карты распространения болезней, составленные на основании небольших статистических данных, являются обычным инструментом в работе эпидемиологов, которые используют картографию для изучения возможного воздействия на здоровье человека богатых радоном почв, заводов по переработке мусора, мест захоронений химических отходов, а также питьевой воды, подаваемой в дома по свинцовым трубам. Но, когда карта показывает какой-то тренд или группу явлений, сразу возникает вопрос, является ли эта картина подлинной.

Проблема здесь состоит в малых числах. Пандемии в природе редки, и так же редки случаи прямой связи между заболеваниями и экологическими причинами, которые являются настолько тяжелыми, что такая связь оказывается легко обнаруживаемой и бесспорной. Групповые случаи смерти или диагностированных заболеваний обычно бывают немногочисленными и малозаметными, – например, это может быть три случая на город или два случая на какую-то прилегающую местность. Эпидемиологи обозначают такие случаи как точками для того, чтобы понять картину явления, так и пространственными символами для того, чтобы сравнить различия в количестве людей в группах риска по ареалам их проживания. Ведь в конечном счете район, в котором отмечена половина случаев определенных заболеваний, возникших во всем регионе, совсем нельзя назвать исключительным, если в нем проживает и половина населения района. А что можно сказать о небольшом районе, в котором отмечено два-три случая заболеваний, но их соотношение к численности населения в несколько раз выше, чем на национальном или региональном уровне? Сделает ли здесь число заболеваний, меньшее на один-два случая, картину такой, что данный район уже не будет считаться горячей точкой? А если еще один случай возникнет в каком-то другом районе, будет ли в нем тоже высокий показатель заболеваемости? В какой степени эта картина высокого уровня заболеваемости отражает произвольно установленные в прошлом веке границы, которые были проведены для совершенствования местного самоуправления, или границы, обозначенные несколько десятилетий назад для того, чтобы ускорить доставку почты? Может ли другое административное деление региона значительно улучшить картину? Может ли другой уровень агрегации – в более крупные или мелкие административные единицы – способствовать изменению этой картины? Не приводит ли применяемый картографический метод к раздуванию значения отдельных кластеров? И не происходит ли из-за него затушевывание других?

Рассмотрите внимательно, например, рис. 11.18. Вверху изображена реконструкция карты Джона Сноу, показывающей, что случаи смерти от холеры концентрируются вокруг водозаборной колонки на лондонской улице Брод-стрит[30]. Сноу был врачом и работал в Лондоне в период эпидемии холеры в 1854 году. Именно он заподозрил, что источником инфекции является питьевая вода. В то время системы централизованного водоснабжения в Лондоне не было, и люди разносили воду по домам от колонки. Согласно легенде, составленная Сноу карта подтвердила, что заболевание распространялось через воду. После того как власти убрали ручку колонки, количество заболеваний в этом районе города резко сократилось. Следует отдать должное истине: эпидемия все равно продолжилась, а эту карту Сноу составил спустя месяцы, когда писал свою книгу о холере.

Однако что же могло случиться в том случае, если бы Сноу не работал с точечными данными? Три карты в нижней части рис. 11.18 показывают, как различные варианты агрегации в районе могли бы «разредить» кластер точек, образовавшийся на Брод-стрит. Если можно было установить адрес проживания умерших (а он указан в свидетельствах о смерти), то агрегация до уровня переписных районов или других местных административных единиц, превосходящих по размерам городской квартал, увеличивала бы риск пропустить очень небольшие места с наивысшим количеством умерших.

Агрегация включает в себя не только административные единицы или их части, но еще и время возникновения заболеваний, их тип, а также демографические данные. Одно из решений поставленного выше вопроса о важности того или иного кластера заключается в сборе дополнительной информации, которая покрывает более длительный промежуток времени. Если объединять вместе сведения за несколько лет или даже за несколько десятилетий, то этим можно снизить влияние возможных случайных явлений или событий, но при этом возрастает риск включения в наблюдения более широкого спектра причинных факторов. Длительная агрегация может, например, закамуфлировать важные временные тренды, уменьшить эффект как от новых, так и от застарелых экологических опасностей или включить в процесс трудноизмеримый эффект мобильности населения. Вместе с тем объединение нескольких категорий болезней или смертности в нескольких группах населения увеличивает надежность и важность данных, расширяя количество случаев и набор причин их возникновения.

Рис. 11.18. Вверху – реконструкция знаменитой точечной карты врача Джона Сноу, показывающей распространение смертей от холеры в Лондоне в районе Брод-стрит (ныне Бродвик-стрит). Внизу – три хороплетные карты этой части Лондона, составленные на основании разных способов агрегации района

Понятно, что одной карты обычно бывает недостаточно, хотя одна хорошая карта может подать сигнал о необходимости более глубокого изучения ситуации. В этой связи в дело должны вступить разные ученые, которые будут изучать воздействие географических и экологических факторов, отслеживая вопросы занятости и проживания местных жителей, исследуя их жилье и окружение, а также факторы наследственности. Ученым необходимо внимательно изучить различные уровни пространственной, временной и демографической агрегации; им нужно проверить устойчивость выявленных кластеров с помощью компьютерной симуляции и определить устойчивость новых кластеров с помощью автоматического распознавания моделей. Им необходимо проводить клинические и лабораторные исследования. Хотя карты, несомненно, и могут лгать, они способны содержать жизненно важные ключи для расследований медицинских детективов.

Индексы, темпы развития и скорость перемен

Еще одна опасность, что какое-то решение зависит только от одной карты, заключается в выборе такого набора измерений, который обеспечивает либо неоправданно позитивную, либо неоправданно негативную картину. Зачастую автор карты вынашивает в голове одну тему и пользуется лишь несколькими переменными для осуществления выбора из них. Обычно какие-то переменные по своим величинам и значению создают более оптимистическую картину, чем другие. И наименования этих переменных в индексе отбрасывают благоприятный или неблагоприятный свет на название карты в целом. Например, «индекс занятости рабочей силы» звучит оптимистично, тогда как «потеря рабочих мест» звучит пессимистично. До соответствующей степени броское название карты создает хорошую возможность для некоторого завышения экономического процветания какого-то региона или затушевывания имеющихся у местных производителей проблем.

Если подлинная картина является более блеклой или более яркой, чем это нужно для вашей тактики, используйте скорее такой показатель, как скорость перемен, чем просто темпы развития. В конечном счете небольшие экономические спады часто вклиниваются в череду успешных лет, а рецессии не длятся вечно. Если уровень безработицы высок в настоящее время, но все же чуть ниже, чем был год или полгода назад, руководитель-оптимист захочет иметь под рукой карту, на которой отмечено значительное количество районов с уменьшающимся числом безработных. И наоборот, пессимист, который по каким-то причинам лишился власти, предпочтет такую карту, на которой ситуация будет изображена по крайней мере такой плохой, какой она была до того, как нынешние «негодяи» пришли к руководству административной единицей. Тот временной интервал, который начался, когда пропорционально меньше людей стали терять работу, станет важным аргументом оппозиционных партий, особенно в том случае, если при этом безработица все же выросла в больших, визуально заметных на карте и преимущественно сельских районах.

Выгодным индексом для оптимиста является тот, который имеет относительно низкий показатель – например, уровень безработицы в тот период, когда экономическая ситуация улучшилась. Или, наоборот, растущий индекс, как, например, уровень занятости при ухудшении в целом экономического положения. Например, снижение безработицы всего на 1 % при существующем уровне в 4 % означает улучшение ситуации на целых 25 %! В то же время с оптимистической точки зрения существенное увеличение числа безработных с 4 до 6 % может рассматриваться как уменьшение занятости с 96 до 94 % – всего лишь двухпроцентный спад занятости.

Рис. 11.19. Данные по безработице для гипотетического региона (внизу в центре) позволяют составить разные карты. Одна (внизу слева) исходит из оптимистических, а вторая – из пессимистических оценок новейших тенденций

Точечные символы и их количество могут быть даже полезнее различных индексов. Если экономика растет во всех регионах, действующее правительство заинтересовано в подготовке карты с градуированными кружками или столбцами, показывающими актуальные значения под надписью «рост занятости». Если страна находится в упадке, затронувшем многие ее части, оппозиция будет использовать такие же точечные символы с надписью «потеря новых рабочих мест».

Картограф-пропагандист очень внимателен к визуальному ряду своих карт. Выгодные ему символы должны быть большими и заметными, а невыгодные – маленькими и плохо различимыми. Таким образом, оптимист может представить данные по безработице так, как это сделано на нижней карте слева на рис. 11.19, с целью привлечь внимание пользователя к улучшившейся ситуации в крупных районах. Одновременно пессимист предпочтет карту, помещенную внизу справа, чтобы подчеркнуть наличие значительно большего числа безработных в более урбанизированных районах. Обратите внимание на то, как названия и ключи легенды карт усиливают картографические манипуляции.

Рис. 11.20. Карты общего уровня смертности (вверху) и скорректированного по возрасту уровня смертности (внизу) могут представлять собой заметно различающиеся географические модели смертности

Экономисты, занимающиеся вопросами труда и занятости и корректирующие данные по безработице по сезонным факторам, как правило, неодобрительно относятся к манипуляциям с временными интервалами. Ведь все знают, что в начале лета больше людей ищут работу в связи с тем, что на рынок труда впервые выходят выпускники школ и колледжей. А в ноябре и декабре многие ищут по крайней мере временную работу в связи с наступлением пика сезона распродаж. Корректировки необходимы и с учетом местных сезонных эффектов, которые связаны с туризмом или сельскохозяйственными и заготовительными работами.

Смертность, рождаемость и некоторые другие явления, не затрагивающие в данный момент все население региона, вносят свои коррективы в картографию. На рис. 11.20 приведены сравнения между смертностью населения Соединенных Штатов по возрасту с общей смертностью среди жителей страны. Помещенные здесь карты иллюстрируют глубокий смысл составления карт на основании демографически скорректированных уровней смертности. Верхняя карта представляет собой общий уровень смертности в США, который не учитывает, например, высокий возраст жителей штата Мэн. Когда категории верхней карты скорректированы по возрасту, Индиана и некоторые юго-восточные штаты попадают в категорию высокого уровня смертности, тогда как штаты северо-востока Америки – в категорию более низкой смертности. Корректировка смертности по возрастам позволяет на нижней карте продемонстрировать влияние относительно высокого качества медицинского обслуживания и более благоприятной социально-экономической ситуации в штатах Новой Англии, Средней Атлантики и северной части Центрального региона страны и, наоборот, бо́льшую бедность и меньшую доступность качественного медицинского обслуживания на юге США.

Относитесь скептически к картам, основанным только на числовых показателях. Поскольку одна переменная может быть отображена на множестве различных карт, не позволяйте затыкать себе рот тем аргументом, что наличие более одной карты может породить ненужную путаницу. Вы можете попросить предоставить вам возможность изучения нескольких карт или экспериментирования с категориями и символами в режиме онлайн или с использованием компьютерных программ. Остерегайтесь не только известных вам картографов-манипуляторов, но и невнимательных составителей карт, незнакомых с эффектами агрегации и классификации. Кроме того, всегда ставьте под вопрос определения, измерения, сокращения и мотивировку государственного учреждения, исследовательского института или институтов опроса общественного мнения, которые щедро делятся с вами своими данными: даже самые благие картографические намерения могут быть сведены на нет ошибочной или искаженной информацией.

12. Ортокарты: создай свою картинку

Ортографические карты – это картинки, очень похожие на цифровые фотографии. Они появились с возникновением аэрофотосъемки, в которой расположенная на высоте и движущаяся камера ловила изображения участков местности на светочувствительном стекле или пленке. Добавление линий и символов делает аэрофотоснимок подобием нормальной карты, а его обработка с помощью электронных программ добавляет снимку точности по мере того, как сканер конвертирует изображение в сетку пикселей, или малейших элементов картинки, каждый из которых имеет свой цифровой код, описывающий малейший участок поверхности. Цифровые карты могут воспроизводиться на мониторе компьютера или другого электронного устройства, проецироваться на экран, распечатываться на принтерах, увеличиваться при помощи электронных программ для подчеркивания контрастов или выделения определенных объектов, они могут также трансформироваться геометрически (ортотрансформация) для ликвидации такого явления, как смещение рельефа (см. главу 3). Цифровые карты часто включают в себя изображения исторических памятников, которые с готовностью сканируются коллекционерами, горящими желанием поделиться ими онлайн, цифровые картинки, снятые со спутников, а также снимки метеорологической обстановки.

В этой главе коротко рассматриваются структура, содержание и направления использования ортокарт; рассказывается о том, чем они отличаются от других карт, как они совершенствуются и как они могут и открыть, и исказить то, что обычно принимается за истину. Будучи неправильно расшифрованными и интерпретированными, такие карты могут даже стать причиной войн.

Сетки, сенсоры и платформы

Ортокарты составляются, хранятся, обрабатываются и демонстрируются в качестве растровых данных. Этот термин инженеры-электронщики заимствовали из латинского слова, обозначающего мотыгу (raster), для описания параллельных линий, возникающих в катодной лучевой трубке. Растровые данные обычно организуются в матрицы чисел или пикселей, располагающихся по строкам и столбцам, в противоположность векторным данным, в которых объекты карты представлены точками, описываемыми прямоугольными координатами (X, Y). Растровые данные идеально подходят для описания всех частей обширных регионов. В них каждому пикселю соответствует одно или несколько чисел. Векторные же данные больше соответствуют задачам отображения отдельных объектов карты, таких как дороги, административные границы и т. п.

На илл. 12 на вклейке показано принципиальное различие между векторными и растровыми координатами. Оба изображения здесь покрывают один и тот же район в городе Бат, штат Мэн, расположенный вдоль реки Кеннебек-Ривер. Слева находится обычная топографическая линейная карта, называемая так, поскольку ее символами являются в основном контуры рельефа и линии, показывающие дороги, водные потоки, берега и административные границы, а также периметры застроенных территорий (светло-красный цвет) и лесистой местности (зеленый цвет). Справа представлена ортокарта того же района, скорректированная на предмет исключения смещения рельефа. Она дает более детальное и менее интерпретированное изображение местности и предоставляет гораздо более информативную картину для тех, кто интересуется крупным судостроительным предприятием Bath Iron Works, расположенным на западном берегу реки, сразу к югу от моста. Если вы посмотрите внимательно, то увидите несколько военных кораблей, находящихся в стадии строительства или зашедших для ремонта. Одновременно на этой ортокарте вы можете обнаружить границы отдельных участков и другие элементы межевания в районе, которых нет на топографической карте. Зато последняя значительно четче отображает ратушу, школы, церкви и другие заметные сооружения города. Как видно из этого примера, линейные карты и ортокарты не только отличаются, но и дополняют друг друга.

Как и все другие карты, ортокарта имеет все картографические признаки: масштаб, проекцию и символы, которые отображают общий уровень ее подробности, а также степень растяжения или сжатия, которые нужны для того, чтобы трансформировать искривленную поверхность нашей Земли в изображение на плоском листе бумаги или экране. На ортокартах также применяются оттенки серого цвета для отображения пространственных характеристик. Не менее важна разрешающая способность карты, которая обычно измеряется проекцией на Земле длины одной стороны квадрата пикселя. Хотя, как правило, чем меньше эта единица, тем лучше, все же излишне громоздкая сетка ячеек, покрывающих гигантское число квадратов на Земле, может представить излишне жесткие требования к электронной памяти и компьютерной обработке данных. Какой объем этих данных является оптимальным, зависит от цели анализа и от отображаемых картой явлений: наземные ячейки со стороной 10 см нужны для военной разведки, тогда как такие же ячейки со стороной 10 метров вполне подходят для оценки лесных угодий в районе примыкания нескольких штатов друг к другу. С самого начала спутникового изучения поверхности Земли в качестве стандарта была принята метрическая система. Военный офицер-аналитик должен отличить на снимке гражданскую автомашину от военного грузовика и танка, тогда как ученому, занимающемуся вопросами охраны окружающей среды, достаточно видеть только значительные массивы деревьев. Поскольку интерактивные возможности позволяют наблюдателю увеличивать или уменьшать изображение, масштаб картинки на экране играет меньшую роль, чем действительное разрешение составляющего ее снимка местности, которое ограничивает размеры наименьшего объекта, который может «захватить» сенсор.

То, что отображается на бумаге или экране, – это трансформация в свет, краску или тонер одного или более измерений, записанных для ячейки разрешения на земле. Когда ортокарта является обычным черно-белым аэрофотоснимком, на пикселе записывается то количество света, которое отражается от Земли в видимой части электромагнитного спектра, как это показано в левой части рис. 5.1. Поскольку более короткие волны в синей части видимого спектра легко рассеиваются в атмосфере, обычно их фильтруют, с тем чтобы получить менее смазанный снимок, – хотя панхроматическое изображение в принципе отображает все частоты видимого света, для обеспечения резкости изображения требуется уклон в сторону зеленого, желтого, оранжевого и красного цветов.

Черно-белые ортокарты весьма разнообразны: некоторые снимаются и воспроизводятся с применением только фоточувствительных эмульсий; другие переводятся в цифровой вид с помощью обычных сканеров; а третьи «рождаются цифровыми» благодаря цифровым камерам или инструментам, известным как радиометры, которые могут фиксировать разность в отраженном излучении вне видимого спектра (длина волн 0,4–0,7 µm). Особенно важна чувствительность эмульсии или радиометра к энергии в отражаемой части инфракрасного излучения (примерно 0,7–2,5 µm), то есть чуть ниже того, что человеческий глаз воспринимает как красный цвет. Такая чувствительность важна, потому что значительная часть покрытия поверхности Земли, например растительность, испускает много близкого к инфракрасному излучения, которое оно получает от Солнца, тогда как другие объекты, например камуфляжные сетки, использовавшиеся во Второй мировой войне для сокрытия артиллерии и другого боевого снаряжения от самолетов-разведчиков, такого излучения дают значительно меньше. Разработанные военными специалистами пленки, специально предназначенные для обнаружения маскировки, показывали настоящую растительность в более светлых тонах, а искусственную – как более темную поверхность, мертвое пространство, несмотря на то что невооруженному взгляду открывались фальшивые деревья и кустарники.

Рис. 12.1. Спектральные показатели для голой почвы, растительности и воды в видимой и близкой к инфракрасной части электромагнитного излучения

Пленки для обнаружения маскировки и электронное фотографирование в конечном счете привели к созданию мультиспектральных сканеров, которые могут различать растительность, голую почву, снег и водные пространства с помощью четких «спектральных анализаторов», как показано на рис 12.1.

Поскольку мультиспектральные сканеры отражают энергию в довольно узких частях спектра, здоровая растительность, которая выглядит зеленой только в видимой части электромагнитного излучения, хорошо отражается в близкой к инфракрасной зоне с длиной волн от 0,7 до 1,1 µm. Хотя черно-белые снимки могут быть сделаны с использованием сенсоров, которые ловят излучение только в ближнем инфракрасном диапазоне, ученые разработали и такой вид снимков, которые называются «цветными инфракрасными» (CIR). Неофициально их прозвали «фальшиво цветными», поскольку три базовых цвета на мониторах (красный, зеленый и синий) принадлежат, соответственно, к ближней инфракрасной, красной и зеленой частям спектра. Такой спектральный сдвиг делает растительность на снимках ярко-красной, поскольку ее ближнее инфракрасное излучение подавляет красный и зеленый цвета от деревьев и сельскохозяйственных растений. Напротив, городские и пригородные районы, в которых излучение исходит от покрытых асфальтом площадей и крыш, так же как и от деревьев и травы, обычно выглядят на ортоснимках серыми или голубовато-серыми; водные пространства, которые отражают сравнительно немного зеленого и красного цветов, а также инфракрасного излучения, выглядят почти черными; снег и кучевые облака, появляющиеся на изображениях, выглядят белыми, потому что они отражают все цветовые диапазоны.

Эти контрасты очень отчетливо видны на илл. 13 на вклейке, спутниковом снимке, отображающем последствия торнадо, пронесшегося над городами Тускалуса и Бирмингем, штат Алабама, 27 апреля 2011 года, когда стихия вырывала с корнями деревья и срывала с фундаментов дома. Бежевая полоска, протянувшаяся от левого нижнего угла снимка к правому верхнему, является тем путем, по которому, согласно наземным наблюдениям, и несся вихрь. В некоторых местах эта полоса достигает 2 км в ширину. Разбросанные белые прямоугольники – это, скорее всего, сорванные металлические крыши домов, которые дают мощное излучение во всех волновых спектрах.

Попытки измерить относительную силу света, отраженного с поверхности Земли в разных частях электромагнитного спектра, увенчались созданием сложной технологии, известной теперь как дистанционное зондирование. Еще до того, как в 1972 году был запущен первый геодезический спутник из серии Landsat, специалисты по дистанционному зондированию проводили эксперименты с рабочими диапазонами длин волн, принимаемых сенсорами, для того чтобы оптимизировать различение конкретных видов земной поверхности, например диких пастбищ, лиственных и хвойных лесов, различных травяных поверхностей и полей, занятых сельскохозяйственными растениями. При этом речь шла об определении увлажненности почв, их геологической структуре, а также жизнеспособности деревьев и урожайных культур. Ученые работали над совершенствованием этих технологий, что касалось других сигналов, которые можно было оставить без внимания, объединить с другими или связать в общую картину. Осуществлялась работа над программным обеспечением по обработке изображений видов поверхности Земли, в том числе повышения их контрастности, четкости границ, сравнения различных излучений и классификации земных поверхностей путем сравнения пикселей с теми значениями «на Земле», которые представляли определенные категории земной поверхности.

Дистанционное зондирование включает в себя как съемочную аппаратуру, так и расположенную на большой высоте платформу, в качестве которой может выступать самолет, дрон или спутник. Обычно самолеты осуществляют съемку поверхности Земли с относительно небольших высот, двигаясь по встречным курсам над целевой территорией и обеспечивая ее «захват» полосами, которые перекрывают друг друга. Спутники же работают с гораздо бо́льших высот, повторно фотографируя большие территории с меньшим разрешением поверхности. Спутник с японской системой ASTER (Современный спутниковый радиометр для измерения теплового излучения Земли), с которого снято изображение, помещенное на илл. 13 на вклейке, сканирует на земной поверхности полосу в 60 км и пересекает экватор в 10:30 местного времени всегда с севера на юг по солнечно-синхронной орбите, наклоненной по отношению к экватору под углом 98,3°. Это объясняет то обстоятельство, что по левому и правому краю снимка видны черные участки. Они образовались из-за того, что сенсоры системы не полностью перпендикулярны поверхности Земли. Спутник находится на удалении 705 км от Земли и делает полный оборот вокруг нее за 98,88 минуты. Этого достаточно для того, чтобы уравновесить силы, тормозящие спутник и способные «прижать» к Земле более медленный аппарат или «выбросить» в космос более быстрый спутник. В дополнение к сканерам, которые направлены строго перпендикулярно вниз и назад, спутник имеет телескоп, способный поворачиваться в стороны и снимать отдельные участки чаще, чем позволяет 16-дневный цикл, по которому фотографируют 60-километровую полосу Земли штатные сенсоры. Эти многочисленные сенсоры работают в различных диапазонах электромагнитного спектра с разрешением по Земле в 15, 30 и 90 метров. Большие пиксели имеются у термочувствительного сканера, который весьма полезен для мониторинга засух, загрязнений воздуха и метеорологических явлений.

Большие зоны покрытия территории Земли характерны для геостационарных спутников, которые смотрят на нашу планету с высоты 35 786 км и расположены в одной и той же точке над экватором, совершая вместе с Землей один полный оборот вокруг ее оси за 24 часа. Эти спутники хорошо подходят для того, чтобы один раз в пятнадцать минут делать снимки облачности и осадков над почти третью поверхности Земли. Их аппаратура приспособлена для отслеживания ураганов, зарождающихся лесных пожаров и оценки влияния климатических изменений на планете. Спутники, находящиеся на гораздо более низких околополярных орбитах, собирают актуальную информацию о ледовом покрытии, океанах и верхних слоях атмосферы. Ортокарты, отображающие такие физические характеристики, как влажность почвы, потерю Землей тепловой радиации и отражение света в различных частях электромагнитного спектра, сделали дистанционное зондирование одной из трех выдающихся картографических революций XX века.

Размывание изображений и неправильное использование надписей

Ортокарты редко показывают подлинные наземные измерения. Например, ряд спутниковых снимков, имеющих вид асимметричных, перекрывающих друг друга и почти круглых «точек на Земле», обычно переформатируются так, чтобы подходить под универсальную «решетку» квадратных пикселей. Специалисты по ортоснимкам потом работают над тем, чтобы унифицировать контрастность снимков, сделанных различными сенсорами, чтобы выделить определенный вид покрытия на Земле. Цветные ортокарты, основой которых служат снимки, сделанные с высотных платформ тремя и более сенсорами, работающими в разных диапазонах, в значительной степени превращаются в авторскую картину ландшафта и иногда напоминают произведения абстракционистов.

Возможности для добропорядочного или умышленно обманчивого отображения ортоснимков на ортокартах весьма велики, так как специалисты располагают таким цифровым инструментарием, который очень похож на программы, с помощью которых фотографы в XXI веке исправляют крючковатые носы, «отбеливают» пожелтевшие зубы или вообще «вставляют» недостающие, убирают морщины, следы от угрей и старческие пятна. Министерства обороны могут оправдывать размывание или стирание со снимков военных целей наподобие расположенных на крышах домов ракет «земля – воздух», а соображения тайны личной жизни требуют затушевывания изображений нудистов на пляжах или парочек, занимающихся любовью на открытом воздухе, на онлайн-картах с очень высоким разрешением. Поскольку размывание или затушевывание изображений является весьма красноречивым признаком, требующим дальнейшего изучения, при подготовке карты к печати необходимо ее тщательное редактирование, чтобы сохранить в ней убедительное ощущение достоверности. Хотя неискушенные в анализе карт пользователи могут легко стать объектом обмана, подготовленный исследователь, скептически относящийся к доказательствам в виде снимков, легко обнаружит манипуляции на правом ортоснимке города Бат, штат Мэн, с которого я «стер» мост и ратушу, а также передвинул корабль к северу от того места, где находилась западная оконечность моста, и превратил автопарковку в лесистый участок. Чтобы не стать жертвой большого обмана, осторожные пользователи, скорее всего, захотят сравнить несколько фотографий, сделанных в разное время.

Рис. 12.2. Ортофотокарта города Бат, штат Мэн (см. илл. 12 на вклейке) до (слева) и после (справа) частичной корректировки с помощью программы Photoshop

Поскольку нетренированный глаз часто не замечает на ортокартах объекты особого интереса, аналитики часто сопровождают их авторитетными пояснениями, которым пользователи обычно склонны верить, если только у них нет какой-то негативной информации в отношении них или они не проявляют повышенного осторожного скептицизма. Когда в отношении мотивации источника каких-то данных возникают сомнения, активное «проталкивание» такой информации представителями властей, которым в целом доверяют, может только усилить имеющиеся у публики подозрения. Так случилось 5 февраля 2003 года, когда госсекретарь США Колин Пауэлл свидетельствовал перед Советом Безопасности ООН о том, что тогдашний президент Ирака Саддам Хусейн производил и накапливал оружие массового поражения (ОМУ) и спрятал его перед визитом инспекторов ООН. Пауэлл проиллюстрировал свои заявления с помощью спутниковых снимков с высоким разрешением. Один из слайдов (илл. 14 на вклейке) изображал «завод по производству и хранению вооружений… в городе Таджи», где «в многочисленных бункерах хранились снаряды с химическими поражающими веществами». Укрупненный снимок вверху слева «имеет очевидные признаки того, что в хранилищах находятся артиллерийские снаряды». Небольшой объект, помеченный как охрана, «является неотъемлемой составляющей такого рода бункеров». В нем размещаются «специальные охранники и специальное оборудование для мониторинга возможных утечек веществ». Другой «неотъемлемой составляющей» является «специальная дегазационная машина, которая может быть применена в случае какого-то происшествия». На снимке справа, сделанном шесть недель спустя, когда на место прибыла группа инспекторов ООН, показан «бункер, подвергнутый санитарной обработке», рядом с которым уже нет пресловутой дегазационной машины. «Когда ооновские инспекторы прибыли на место, то бункеры были уже пусты, и ооновские чиновники ничего не нашли».

Пауэлл верил ортоснимкам с надписями, которые ему вручили. Перед их демонстрацией в качестве свидетельств он сделал некое допущение: «Те фотографии, которые я вам сейчас покажу, зачастую трудно расшифровать простым людям, и мне тоже». Пауэлл доверял «экспертам, за плечами которых имелся многолетний опыт» и которые «провели многие часы над анализом этих снимков на специальных столах». Его презентация была достаточно убедительной, но последовавшее вторжение, поддержанное ООН и американским Конгрессом, не обнаружило никакого оружия массового уничтожения, что позволяет сделать вывод о том, что интерпретация спутниковых снимков страдала серьезными ошибками, скорее всего из-за того, что американские и британские власти были «зациклены» на свержении диктатора. Иракская война, иногда называемая Второй войной в Персидском заливе, продолжалась до 2011 года, значительно дольше, чем ожидалось изначально. Она привела к падению режима Саддама Хусейна, но дестабилизировала ситуацию на Ближнем Востоке, стоила десятков тысяч жизней и миллиарды долларов, вызвала массовый исход беженцев из региона и продемонстрировала, что спутниковые карты можно слишком легко «украшать» такими надписями, которые подтверждают то, во что хотят верить лидеры.

Надписи на слайдах PowerPoint, с которыми выступил в ООН Пауэлл, отображают интерпретацию ситуации, а не истинное ее знание. А ошибочная интерпретация может радикально изменить весь смысл при других обстоятельствах совершенно обычного ортоснимка. Приведенная в нижней левой части илл. 15 на вклейке забавная интерпретация объектов, предложенная художником Даниэлем Муни, служит едким предупреждением о том, что спутниковые снимки легко могут получить ошибочные пояснения, составленные пристрастными аналитиками. Здесь важно понимать мотивы: мы можем с легкостью поверить в то, что «ратуша» на топографической карте – это действительно здание, в котором расположены муниципальные службы, потому что мы доверяем составителю, но слишком многое оказывается на кону, если неряшливое редактирование карты Геологической службы поощрит футбольных фанатов Мичигана или других подобных «любителей приключений» на неправовые действия (см. рис. 4.4).

13. Запретительная картография: когда карты говорят «Нет!»

У карт за плечами длительная история того, что они говорят человеку: «Остерегайся этого места!», «Не ходи туда!» или «Не делай этого!». Классические примеры – это государственные границы, которые охраняют страну от захватчиков, или кадастровые линии частной собственности, которые защищают ее от нарушителей. Хотя линии на картах являются всего лишь символами, содержащаяся в них угроза военных или юридических действий придает им серьезное значение. Люди научились уважать границы государств на политических картах и границы частной собственности на картах административных, а поскольку в XX веке организующая и контрольная функция правительств усилилась, запретительные карты стали более многочисленными и разнообразными. И с возросшим уровнем доверия к ним они стали готовы к обману.

Запретительная картография действует в разных масштабах. Мелкомасштабные и покрывающие большие территории карты концентрируют свое внимание на международных границах, которые покинули сушу и вышли на морские просторы задолго до 1982 года, когда Конвенция ООН по морскому праву наделила государства правом устанавливать свою юрисдикцию на зоны рыбного промысла, подводную добычу полезных ископаемых и охрану морских ресурсов при помощи исключительных экономических зон, которые простираются на расстояние до 200 морских миль (370,4 км) от их соответствующей береговой линии. Карты, которые делили между государствами значительные участки открытого моря, продемонстрировали громадную силу островных территорий, которая породила такие драматические последствия, как морская граница между Японией и Соединенными Штатами, которые получили Северные Марианские острова в качестве «подмандатной территории» после Второй мировой войны (рис. 13.1). В Госдепартаменте США имеется небольшое, но важное картографическое подразделение, которое несет ответственность за точную делимитацию границ и территориальных притязаний. Картографические свидетельства используются для объявления, оспаривания и урегулирования территориальных претензий. Сегодня они представляют собой список географических координат (широту и долготу) так называемых поворотных точек, в которых встречаются прямые сегменты пограничных линий. В прибрежной зоне территориальные воды[31] (территориальное море), когда-то составлявшие 3 морские мили (5,55 км), в настоящее время распространяются на расстояние 12 морских миль (22,2 км) от берега, при этом большинство стран претендуют также еще на 12 морских миль «прилежащей зоны».

Рис. 13.1. Исключительные экономические зоны, установленные в западной части Тихого океана Соединенными Штатами (темно-серый цвет) и другими странами (белый цвет), подчеркивают важность сравнительно небольших островов, к которым «привязана» большая часть этих морских пространств

В широком спектре карт недвижимой собственности имеются и более подробные, более крупномасштабные карты недвижимости и карты зонирования, которые часто имеют тот дефект, что содержат исключения, не отраженные при картографическом обследовании участков. Например, хотя обычно карты недвижимой собственности отображают местные границы, улицы, подъездные пути к домам и сами строения, иногда они опускают дорожки, дающие легальный доступ на соседние участки, полосы проведения воздушных электролиний на чужой земле, а также проложенные по чужим участкам трубы и кабели. Сюда же относятся террасы, которые вторгаются на территорию соседа: они были построены много лет назад в нарушение границ участков. В некоторых штатах Америки существует понятие «нерадивое владение», которое предоставляет вашему соседу постоянное право на занятие части вашего участка, если такое вторжение было открытым и вы не заявили возражений. Одним из ограничений прав собственности является местная база данных, которая ведет учет скрытых объектов инфраструктуры: любой человек, захотевший установить вокруг своего участка забор, сделать на территории каменное, плиточное или другое покрытие, преобразовать лужайку или устроить стационарный бассейн, должен уведомить местные власти, которые направят к нему инженера, в обязанности которого входит разметка всех проходящих по участку линий водоснабжения, канализации, газа, телекоммуникаций и электричества. Если запланированные земляные работы могут затронуть эти подземные сети, вы должны скорректировать свои планы применительно к этому, прежде чем вам будет позволено осуществить задуманное.

Карты зонирования (рис. 7.1 и илл. 5 на вклейке) накладывают дополнительные ограничения на тех собственников недвижимости, которые ценят свободу от шума и транспортных заторов, которую им может предоставить зона R-1, предназначенная исключительно для жилого строительства и характеризующаяся низкой плотностью населения, и в которой запрещена активная торговая и промышленная деятельность, а также строительство многоэтажных жилых домов и многосемейного жилья. Зонирование землепользования обычно устанавливает в соответствующих зонах целый «букет» ограничений, под которые подпадают высота зданий, минимальное расстояние от фасада дома до улицы, границы задней стороны участка, виды и число животных, которых могут держать жители, а также количество и типы средств передвижения, которые можно оставлять припаркованными на подъездных дорожках. Хотя карты зонирования обычно придают человеку уверенность – ведь, в конце концов, никто не хочет жить рядом со спекулянтом, торгующим старыми колымагами, или владельцем частного зоопарка, – категория зонирования, распространяющаяся на соседний участок, может позволить его хозяину заниматься каким-то конкретным мелким бизнесом или содержать пансион. Например, действующие правила могут разрешить врачу заниматься медицинской или стоматологической практикой у себя дома или позволить групповое проживание лицам, имеющим отклонения в развитии или инвалидность, и их опекунам. Законы зонирования обычно разрешают некоторое смягчение стандартных требований или исключений после того, как заявленные варианты доведены до сведения ближайших соседей, обсуждены на публичных слушаниях и одобрены бюро по апелляциям комитета зонирования[32]. Карты зонирования важны не только с точки зрения того, что они ограничивают, но и с точки зрения разных исключений, которые может разрешить закон.

Запретительные карты очень важны для сохранения исторических районов, которые становятся своеобразными заповедниками для ревнителей духовной культуры, в том числе жителей, которые желают защитить свои инвестиции в архитектурные памятники и городской ландшафт от происков коммерсантов и бездумных модификаций. Подпадание какого-то района под категорию исторического наследия накладывает ограничения на выбор типов оконных рам, дверных коробок и фасадных покрытий. В этом случае значительные перестройки зданий разрешаются только за пределами района. Если правила требуют от владельца дома покрытия стен белой обшивочной доской и установки черных жалюзи, то любое другое решение может навлечь на него серьезный судебный иск. Вне границ исторического района вы можете делать все, что вам угодно. Внутри границ вы ограничены в своих действиях, с чем вы можете вполне смириться, если это отвечает вашим интересам.

Другой тип запретительных карт очерчивает те сельскохозяйственные районы, в которых фермеры будут защищены от жалоб новых соседей относительно неприятных видов, звуков или запахов. Выделенные на картах сельскохозяйственные районы не только гарантируют владельцам земли возможность «свободно заниматься сельским хозяйством», но и защищают их от более высоких налогов на собственность, рассчитанных по рыночной стоимости угодий. Ведь собственникам иногда приходится отказываться от права на застройку, а следовательно, пожертвовать существенными доходами за много десятилетий, если какой-то предприниматель вдруг захочет купить землю для строительства торгового центра или нового жилья.

Запретительная картография часто является спутником множества законов и правил по охране окружающей среды, которые призваны в конечном счете защитить среду обитания или покупателей новых домов (см. илл. 9 на вклейке). Примерами могут служить карты охраняемых водно-болотных угодий; карты, указывающие, где лицензированные охотники могут охотиться на оленей в разрешенные периоды, а также карты зон вероятных наводнений, указывающие места, в которых строительство запрещено, а также те местности, где собственники земли должны покупать страховку от наводнений. Все три вида этих карт очень непостоянны, в значительной степени зависят от капризов природы, но не только от этого. На картах водно-болотных угодий производится официальное разграничение соответствующих районов по федеральным регламентам или нормам данного штата. Причем законы штата действуют только в том случае, если данные угодья не являются частью «водных ресурсов Соединенных Штатов». Срок разграничения может окончиться, и возникнет необходимость в новом разграничении, особенно в период засух. В разных штатах водно-болотные угодья определяются по-разному, и иногда застройщик может создать им замену в другом месте, если данная площадка имеет особое значение для большого строительного проекта. Те ведомства штата, которые занимаются сохранением дикой природы, могут корректировать продолжительность и географические координаты участков охоты на оленей в зависимости от размеров стада и необходимости его выбраковки.

Особенно проблематичными выступают зоны, часто подверженные наводнениям. Карты наводнений, которые основываются преимущественно на данных по расходу воды в данной местности, собирающихся маленькими и немногочисленными измерительными станциями, а также на данных по рельефу, которые часто неточны, во многих случаях подвергаются критике за ненадежность местными жителями, не желающими приобретать страховку от наводнений, которую у них требует арендодатель. Хотя легенды к таким картам, как правило, бывают сложными и даже запутанными (см. рис. 13.2), они пытаются объяснить, что «одно наводнение в столетие», то есть вероятность наводнения в каждом текущем году, равная 1 %, вовсе не означает, что все остальные 99 лет из этого века лишены риска такого чрезвычайного события. Более того, если вверх по течению реки осуществлена массовая застройка, то карты наводнений могут существенно недооценить отрицательный эффект от больших потоков воды, стекающих с крыш, дорог и других водонепроницаемых поверхностей.

Рис. 13.2. Верхняя часть типовой легенды иллюстрирует всю сложность карт наводнений с расценками по страхованию соответствующих участков. Такие карты используются для ограничения хозяйственного использования и определения сумм страхования земель, находящихся в зонах возможных наводнений

Особенно опасной для человечества угрозой является ускоряющееся повышение уровня Мирового океана, обусловленное изменениями климата, которое чревато более частыми и сильными морскими штормами и возможным затоплением низко лежащих прибрежных территорий по всему миру. Поскольку такой подъем уровня морских вод – явление не быстрое, для которого предсказание вероятности легче, чем предсказание конкретного времени, ученые-климатологи дают по этому вопросу осторожные прогнозы. Не будучи в состоянии игнорировать опасные последствия этих рисков, исследователи приводят сдержанные оценки в картах возможных затоплений береговой линии, на которых отмечаются территории, которые, скорее всего, уйдут под воду в том случае, если уровень Мирового океана поднимется на 1,5 метра к концу нынешнего или следующего столетия. Такие карты вызывают самую разную реакцию: скептики-любители осуждают их как бессмысленную глупость; оптимисты надеются на то, что более четкое осознание человечеством этой угрозы будет содействовать активизации международного сотрудничества в борьбе с парниковым эффектом; а пессимисты призывают к обязательным ограничениям в использовании побережья и к массированному уходу с него людей. Для составителей карт борьба с такой неопределенностью стала серьезной проблемой.

Пожалуй, квинтэссенцией запретительных карт в настоящее время являются аэронавигационные карты, которые одновременно и создают воздушное пространство, и регулируют его. Запретные зоны над районами испытаний оружейных систем предупреждают пилотов об исходящей снизу опасности; такие зоны защищают Белый дом, атомные электростанции и Диснейленд от трагических происшествий, которые могут унести жизни тысяч людей и серьезно навредить духовному здоровью нации. Полетные карты движения самолетов помогают авиадиспетчерам предупреждать возможные столкновения летательных аппаратов в воздухе. Средства регулирования воздушного пространства включают в себя и карты временных полетных ограничений, которые помещаются в онлайн-системы для того, чтобы информировать о пролетах важных правительственных чиновников, отводить самолеты от опасных зон наподобие территорий лесных пожаров или извержения вулканов и обеспечивать безопасность больших открытых музыкальных мероприятий, протестов защитников окружающей среды и другие массовые собрания людей.

Среди картографически объявляемых ограничений были и запретные воздушные зоны над Боснией и Герцеговиной (1993–1995) и Ираком (1991–2003). Военные запретные зоны обычно увязаны с картами зон боевых действий или национальными картами серьезными ограничениями, которые представляют собой нечто большее, чем пустые угрозы. Это политический аналог серьезной взбучки, которую родитель, предпочитающий все убеждения ремню, может задать своему чаду. В 2010-х годах появились местные невоенные бесполетные зоны, связанные с развитием беспилотных летательных аппаратов. Запретительные карты, которые не порождают немедленной агрессивной реакции, тем не менее могут быть полезными в контролировании плохого поведения. Природа государства предполагает воспитание своих граждан, и картография может помочь в этом процессе.

Запретительная картография может оказать значительно более негативное влияние на граждан при авторитарном режиме, способном устанавливать и обеспечивать работу «запретных зон» при помощи систем наблюдения на основе GPS, а также виртуального огораживания с помощью электронных облав – программа будет контролировать соответствие поведения, сравнивая актуальное местоположение объекта с сохраненным в ее памяти периметром. Поскольку такие системы виртуального огораживания увеличивают способность карт умело управлять поведением людей, здоровый скептицизм здесь представляется более разумным, чем немедленное отрицание со стороны социологов, которые начинают кричать о «государстве тотальной слежки».

14. Быстрые карты: анимационные, интерактивные и мобильные

В начале XXI века карты попали в интернет. Перемена эта была массовой, как и вся цифровая революция, захлестнувшая мир новостей, развлечений и политики. Любопытно, что все эти сферы сегодня выглядят объединенными. Ученые и эксперты утверждают, что карты стали сегодня повсеместными. Возможно, в этом утверждении и есть некоторое преувеличение, но оно не так уж далеко от истины. Гораздо более важно то обстоятельство, что карты в наше время стали создаваться и распространяться значительно быстрее. Эти процессы приобрели такую удивительную скорость, что электронные карты XXI века заслужили название быстрых. В значительной степени это вызвано тем, что никакой другой общий термин не может адекватно отобразить скорость их возникновения и их разнообразие. Эти карты могут обманывать теми же традиционными способами, которые мы обсуждали на протяжении этой книги, но они же порождают и уникальные проблемы, которые никогда не возникают со статическими или бумажными картами.

После краткого рассмотрения вопроса о многообразии быстрых карт и технологиях их производства, которые заставили картографические компании изменить свои бизнес-модели, а также используемые топонимы и термины, данная глава суммирует преимущества и сложности, возникшие на пути этого нового способа составления, опубликования и использования таких карт.

Многообразие интерактивности

Быстрые карты – очень разнообразный продукт. Многие из них, если не все, могут быть отнесены к категории интерактивных вследствие того, что пользователь может по своему желанию изменять их содержание, символику и уровень детализации. Некоторые интерактивные карты указывают направление движения; другие выступают важной составной частью графических программ, используемых аналитиками для изучения влияния географических условий на различные природные явления. Такие карты обеспечивают доступ к интерактивным индексам, классифицирующим «залежи» географических сведений, аккумулированных для самых разных приложений – тех, которые указывают местоположение торговых розничных магазинов, предсказывают результаты выборов, помогают понять явления, связанные с изменением климата, или облегчают планирование туристических и деловых путешествий. Для решения этих задач интерактивные карты предстают в качестве вполне адекватных устройств в рамках модели общения «человек – машина». Картографическая интерактивность может быть и пассивной, как это происходит, когда спутниковая навигационная система или мобильное устройство безостановочно отслеживает движение пользователя по хайвеям, через поле или по зданиям, и соответствующие графические символы проходят чередой через точку «вы находитесь здесь», которая постоянно присутствует в центре экрана. Следует, конечно, признать, что в интерактивной картографии есть своя главная проблема – ограничения, связанные с малыми размерами экрана электронных устройств. Но и она решается преимущественно за счет программного обеспечения, которое позволяет увеличивать и уменьшать изображение, а также осуществлять его панорамирование.

Не все динамические карты интерактивные. Анимации, созданные для демонстрации какого-то процесса или исторического события, не нуждаются или даже не терпят участия в них пользователя. Даже если это участие допускается, оно ограничивается возможностью для пользователя только выбрать интересующие его область, содержание или временные рамки. Так происходит, например, с анимированными метеорологическими картами, которые показывают прошлые или прогнозируемые передвижения штормовых фронтов. Другие быстрые карты долгое время пребывают нудными и однообразными по своему содержанию и виду, но бывают по-настоящему «скорыми на перемены», когда своевременное или провокационное содержание или оригинальный дизайн быстро завоевывает им обширную аудиторию. Статические веб-карты, быстро расходящиеся по социальным сетям, могут внушить обществу какое-то мнение, поставить в трудное положение политического оппонента или возбудить общественное недовольство раскрытием случаев чудовищной несправедливости в оценке собственности, приданием широкой гласности любовным похождениям известных личностей, или их подозрительным сделкам с недвижимостью, или обнародованием шокирующих данных об изнасилованиях или убийствах.

Картографические разоблачения привлекают внимание людей. Раскрытие информации о преступности, владении недвижимостью или ситуаций с регистрацией оружия предоставляет возможность поиска подозреваемых в преступлениях или данных о наличии у населения оружия. Вполне вероятно, что это может привести к неожиданным последствиям. После того как сотрудники одной газеты в пригороде Нью-Йорка использовали Закон о свободе информации для того, чтобы получить адреса владельцев пистолетов в двух округах, они разместили в интернете интерактивную карту (поддающуюся увеличению и уменьшению), на которой можно увидеть, кто из соседей имеет личное огнестрельное оружие (илл. 16 на вклейке). Разъяренные владельцы пожаловались на то, что опубликованные данные не только проигнорировали лиц, имеющих на руках штурмовые винтовки и дробовики, но еще и сделали обладателей разрешений, которые могли оружия и не приобретать, уязвимыми перед отпетыми грабителями. Несмотря на аплодисменты, которыми эту публикацию встретили сторонники ужесточения контроля над оборотом оружия, газета сняла карту со своего сайта и даже наняла вооруженную охрану для защиты своего персонала и собственности.

Краудсорсинг, секреты карт и проекция Меркатора в интернете

Быстрые карты впитали в себя целый ряд современных инноваций, прежде всего цифровые технологии, все более быстрые микропроцессоры, экраны с высоким разрешением, дешевые и удобные устройства памяти, спутниковой навигации, беспроводной связи, интернет и его подмножество – Всемирную паутину. Картография в интернете не только позволяет получать изображения карт и направлений, но и поддерживает географическую информацию, собираемую волонтерами. Этот процесс носит название краудсорсинга. Примерами является сервис OpenStreetMap («Открытая улица»), который пополняется пользователями, сообщающими о новых улицах и дорогах, а также местные автонавигационные системы, которые используют не определяемые другими средства замедления скорости движения транспорта для идентификации и отправления сообщений о пробках. Некоторые автомобильные навигационные системы реагируют на эти сообщения, не только предлагая альтернативные маршруты, но и информируя водителей о возникновении и снятии полицейскими постов контроля скорости движения. Возможно, с этической точки зрения это и не лучшее использование современных технологий, но оно хотя бы заставляет автолюбителей сбрасывать скорость в опасных местах. Использование систем GPS и расширенных баз координат на хайвеях позволяет заблаговременно предупреждать автолюбителей о значительном превышении установленных ограничений скорости или о приближающейся опасности в виде слишком малой для данного грузовика высоты туннеля или пролета моста. Такой упреждающий (профилактический) режим совершенно необходим для использования беспилотных автомобилей, которые могут существенно повысить пропускную способность дорожной сети, равно как и лишить процесс вождения машины всякой привлекательности.

Интернет-картография сильно зависит от действенности системы хранения и изъятия информации, известной под названием мозаичного размещения, которая делит электронную карту мира на огромное множество маленьких прямоугольников, известных как плитки (тайлы). На рис. 14.1 эта система представлена как последовательный ряд увеличения изображений поверхности Земли, который начинается с общей панорамы планеты на самом верхнем уровне пирамиды и движется в сторону более детального изображения за счет все большего количества плиток, каждая из которых покрывает меньшую территорию с большей степенью подробности. Для того чтобы обеспечить быстрое увеличение изображений на интернет-картах, наборы плиток должны быть генерализированы и сохранены на 22 уровнях детализации. Пользователь, осуществляющий на карте поиск определенного объекта или адреса, получает изображение, которое отстоит от последнего, наиболее подробного, уровня на несколько ступеней вверх. При этом происходит и «скачок» в присутствии на карте названий или символов, когда наименования улиц или промышленных объектов появляются или исчезают в зависимости от увеличения или уменьшения карты, как это показано на илл. 17 на вклейке. На интернет-карте границы между плитками (тайлами) никогда не бывают видимыми, а их количество не всегда увеличивается кратно числу 4, что можно предположить из рис. 14.1.

Для каждого уровня увеличения линейные объекты (дороги или границы) выбираются и смещаются так, чтобы не допустить их наслоения друг на друга. Однако их изображения на лежащих рядом плитках наносятся таким образом, что никаких следов сшивок не обнаруживается. Когда пользователь прокручивает карту на экране, браузер сохраняет изображение на нескольких предыдущих плитках и добавляет новое изображение на новых плитках по пути движения карты. Быстродействующие микропроцессоры обеспечивают кажущуюся «бесшовность» горизонтальной прокрутки карты, гладко скользящей по экрану. Поэтому «плиточные» интернет-карты называют иногда «скользкими».

Рис. 14.1. Увеличиваемые интернет-карты разделяют плитки на более мелкие тогда, когда пользователь хочет получить более близкое и детальное изображение земной поверхности

Одним из малозаметных последствий плиточной (мозаичной) структуры сетевых карт является возродившееся в них использование проекции Меркатора, которую широко порицали за ее пространственные искажения на мелкомасштабных картах мира, но считали совершенно необходимым инструментом морской навигации и полевой артиллерии (см. главу 8). Карта Меркатора хорошо подходит для мозаичной графики, поскольку она не искажает углы. Это ее математическое свойство, называемое конформностью, допускает только минимальное, практически незаметное искажение локальных ландшафтов и расстояний на каждой отдельно взятой плитке при более подробном уровне увеличения. Карта Меркатора характеризуется прямоугольной сеткой параллелей и меридианов, которая хорошо «вписывается» в прямоугольные экраны ноутбуков, планшетов и других мобильных устройств, а также подходит для хранения огромной массы плиток, которые быстро подаются в доступ тогда, когда пользователь прокручивает карту или увеличивает изображение для получения максимального количества деталей. Такая единая проекция обеспечивает приемлемо гладкий переход с одного уровня увеличения на другой.

Картографы, привыкшие к математическим деталям этой картографической проекции, признают, что проекция Меркатора, используемая в интернет-картах, не совсем та меркаторская проекция, которая применяется в крупномасштабных топографических картах, которые строятся скорее на основе эллипсоида, чем на основе шара. Эллипсоиды, которые обеспечивают более точную геометрическую модель для военных и научных целей, представляют собой сферы, сильно сжатые с полюсов для того, чтобы более точно передать истинную форму Земли. Для получения наивысшей точности измерений требуются разные эллипсоиды для разных континентов, однако эта точность пропадает на интернет-картах, которые вполне нормально существуют, исходя из менее точно вычисленной сферической формы нашей планеты. Ревнители картографической чистоты называют это приближение «интернет-проекцией Меркатора» и указывают на использование в ней различных математических упрощений, которые ничего не значат для большинства пользователей.