Компьтерный дизайн - Южный федеральный университет
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Т.П.НЕЧИПОРОВА КОМПЬЮТЕРНЫЙ ДИЗАЙН В ОФОРМЛЕНИИ КАРТ (учебное пособие) Ростов-на-Дону 2008 Рецензенты: Доцент кафедры месторождений полезных ископаемых Южного федерального университета , кандидат геолого-минералогических наук Грановская Н.В Доцент кафедры общей географии, краеведения и туризма Южного федерального университета, кандидат географических наук Иванов Н.Н. Нечипорова Т.П. Компьютерный дизайн в оформлении карт: Учебное пособие. Ростов-на-Дону, 2008. 137 с. Аннотация Целью учебного пособия является приобретение студентами ряда профессиональных компетенций, включающих знания о научных основах оформления картографических произведений, основных изобразительных средствах и освоение компьютерных технологий графического изготовления оригиналов. Пособие состоит из введения, раздела, посвященного теоретическим основам компьютерного дизайна, шести учебных модулей, списка литературы. Каждый модуль сопровождается тестами рубежного контроля и проектными заданиями. Пособие предназначено для выполнения практических работ студентами экологами и географами при изучении курса «Картография». Оно также может быть также использовано при подготовке бакалавров по направлениям «Экология», «Геология», «География» при написании квалификационных и научно-исследовательских работ. Учебное пособие включает 137 стр. текста, 41 иллюстрацию, 2 таблицы, список литературы из 11 наименований. 2 Содержание Стр. ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….. 4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОФОРМЛЕНИЯ КАРТ И КОМПЬЮТЕРНОГО ДИЗАЙНА …………………………………………… 6 МОДУЛЬ 1. КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ЗНАКИ. КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ ИХ ПОСТРОЕНИЯ …………………………………………… 19 1.1. Картографические знаки, их роль на карте …………………………… 19 1.2. Методы и приемы построения картографических знаков ………... 23 1.3. Компьютерное построение картографических знаков ………….... 28 МОДУЛЬ 2. КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ШРИФТЫ И НАДПИСИ НА КАРТАХ 2.1. Основные виды шрифтов, их графические средства ……………… 43 2.2. Применение шрифтов на картах……………………………………. 45 2.3. Свойства шрифтов…………………………………………………… 48 2.4. Шрифтовая нагрузка карт …………………………………………….. 50 2.5. Размещение надписей на географических картах …………………. 51 2.6. Компьютерное размещение надписей ………………………………. 54 МОДУЛЬ 3. ШТРИХОВОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ОРИГИНАЛОВ КАРТ. 61 МОДУЛЬ 4. ЦВЕТ – ОСНОВНОЕ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО В ОФОРМЛЕНИИ КАРТ …………………………………………………….. 68 4.1. Роль цвета на карте …………………………………………………….. 68 4.2. Компьютерное воспроизведение цветов …………………………….. 73 МОДУЛЬ 5. ИЗОБРАЖЕНИЕ РЕЛЬЕФА НА КАРТАХ С ПОМОЩЬЮ ЦВЕТОВОЙ И СВЕТОТЕНЕВОЙ ПЛАСТИКИ ……………………. 97 5.1. Сущность цветовой пластики. Гипсометрические шкалы …………. 97 5.2. Принципы построения гипсометрических шкал ……………………. 100 5.3. Сущность светотеневой пластики ……………………………………. 103 5.4. Графические и компьютерные приемы светотеневого изображения . 108 МОДУЛЬ 6. ОБЩЕЕ ОФОРМЛЕНИЕ КАРТ…………………………….. 126 Список литературы ………………………………………………………… 137 3 ВВЕДЕНИЕ Подготовка бакалавров по направлению «Экология» предусматривает освоение компьютерных геологических, методов составления геоморфологических, тематических климатических, карт – экологических и других «Компьютерный дизайн в оформлении карт» — является частью курса «Картография», одного из основных в подготовке бакалавров по направлениям «Экология» и «География». Постановка проблемы Необходимость написания настоящего учебного пособия обусловлена тем, что все учебные и методические пособия по данному курсу посвящены вопросам освещения приемам рукописного создания карт с помощью различных чертежных инструментов и приспособлений. Современные методы и практические приемы составления карт и технические способы их издания требуют освоения студентами новых компьютерных технологий дизайна картографических произведений. Практически все учебные и методические пособия посвящены рукописным приемам оформления карт. Исключением является учебник «Оформление карт. Компьютерный дизайн» (авторы А.В.Востокова, С.М.Кошель, Л.А.Ушакова). Учебный материал в нем предназначен для подготовки картографов-профессионалов, включает преимущественно лекционный материал. Данный курс читается студентам Московского государственного университета четыре семестра. Настоящее учебное пособие посвящено в основном компьютерным методам оформления карт, где в сжатой форме излагаются теоретические основы картографического дизайна и рассчитано на один семестр. Цель пособия. Настоящее учебное пособие будет способствовать приобретению студентами ряда профессиональных компетенций, включающих знания о научных основах оформления картографических произведений, основных изобразительных средствах, их свойств, правилами 4 их применения при проектировании различных карт и освоению компьютерных технологий графического изготовления оригиналов. Структура пособия. Учебное пособие состоит из введения, раздела, посвященного теоретическим основам компьютерного дизайна, шести учебных модулей. Каждый модуль сопровождается тестами рубежного контроля и проектными заданиями. В первом модуле рассматриваются типы картографических знаков и компьютерные методы их построения. Второй модуль посвящен знакомству с основными картографическими шрифтами, правилами их размещения и оформления. В третьем модуле дается понятие о штриховом оригинале карт. Четвертый модуль знакомит с основными моделями представления цвета и здесь приводятся методы компьютерного оформления тоновых оригиналов. В пятом модуле рассматриваются технологии цветовой и светотеневой пластики рельефа и компьютерные методы их оформления. Шестой модуль – знакомство с компонентами общего оформления картографических произведений, их функциями и способами оформления. Компетенции студентов Пособие предназначено для выполнения практических работ студентами экологами и географами при изучении курса «Картография». Оно также может быть также использовано при подготовке бакалавров по направлениям «Экология», «Геология», «География» при написании квалификационных и научно-исследовательских работ, поскольку графическим языком всех наук о Земле является карта. Тематика соответствуют и объем учебной материала программе образовательного стандарта. 5 и настоящего требованиям учебного пособия Государственного ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОФОРМЛЕНИЯ КАРТ И КОМПЬЮТЕРНОГО ДИЗАЙНА Сущность и задачи курса Курс «Компьютерный дизайн в оформлении карт» — составная часть картографии. Он изучает и разрабатывает теорию и методы художественного проектирования картографических произведений, научно-методические основы рукописного и компьютерного дизайна. Его главными задачами являются: 1) Характеристика и выбор изобразительных средств для проектирования рациональных и эффективных систем картографических знаков. 2) Применение художественных способов и приемов (цвета, пластики изображений, приемов изобразительного искусства). 3) Разработка дизайна внешнего вида картографических произведений. 4) Использование технологий компьютерного дизайна в создании карт и атласов. Выполнение этих задач предусматривает учет основных факторов: масштаб, назначение, тип карты, размеры картографируемой территории, характер использования, а также технологию издания и полиграфического воспроизведения. Изобразительные средства Изобразительные средства в картографии представляют собой совокупность технической и художественной графики. Графические построения на карте как плоском изображении составляют в большинстве случаев плоские и реже объемные фигуры – различные геометрические формы (в общем виде – точки, линии, площади). Возможны и иллюзорно-трехмерные построения, позволяющие преодолеть двухмерность плоского картографического изображения, способные создавать рельефное представление о предмете, отражать глубину пространства. Кроме 6 того, изобразительные средства включают различные художественные изображения, рисунки, буквенно-цифровые элементы и т.п. Важным изобразительным средством является цвет. Изучение и применение изобразительных зрительным восприятием человека, средств связаны со исходящим из его физической сущности: 1) явления световых излучений (отражение, пропускание, поглощение и т.п.); 2) физиологической – действия излучения на орган зрения, вызывающего ощущение света; 3) психологической – восприятия различий в качестве и количестве света, позволяющего судить о форме, размере, цвете, объеме предметов, глубине пространства и т.п. Все графические элементы карты принято делить на штриховые (к ним же относятся шрифты), выполняемые линиями, штрихами, точками, и фоновые – площади, окрашиваемые различными цветами. Это деление основано на различии функций штриховых и фоновых элементов, их изобразительных исполнения возможностей, (рукописной и восприятия, способов компьютерной), и техники полиграфического воспроизведения. Выделяют также полутоновые элементы, выполняемые цветовым тоном разной яркости (принцип светотени). В соответствии с этим при создании карты изготавливают штриховые оригиналы, включающие штриховые элементы, красочные оригиналы — копии со штриховых оригиналов, раскрашенные в цветах, выбранных для издания рукописно или с использованием компьютерных технологий, и полутоновые оригиналы, представляющие рукописные или компьютерные полутоновые изображения. Роль дизайна в создании карты Полный цикл работ по созданию карты состоит из ряда последовательных этапов: 7 1. Проектирование; 2. Составление; 3. Подготовка карты к изданию; 4. Издание. Различные виды работ, касающиеся непосредственно оформления карты, выполняются практически на всех этапах ее создания. Э т а п с о з д а н и я п р о е к т а ( п р о г р а м м ы ) к а р т ы . При его разработке решается главная задача — выбор изобразительных средств для всех элементов содержания, отображаемых на карте, и последующее проектирование тимальность целостной проекта риментальных системы условных образцах картографических обозначений красочного знаков. проверяется оформления. На Оп- на экспе- этом этапе проектируется также внешнее оформление: рамки, их рисунок, вид и размер шрифта для названия карты, дополнительные элементы содержания (карты-врезки, диаграммы, профили и т.п.). Затем осуществляется общий композиционный строй картографического произведения, т.е. определяется место всех внешних элементов относительно изображения. При этом основная забота дизайнера — проектирование гармоничного облика карты, логичное и экономичное размещение внешних элементов, использование художественных приемов, подчеркивающих картографического произведения. Здесь специфику проявляется широкое стиля поле художественно-конструкторской деятельности картографа, особенно при проектировании крупных произведений (например, комплексных атласов). Э т а п с о с т а в л е н и я к а р т ы состоит в графическом построении оригинала. Это процесс отбора и обобщения элементов содержания, правильной локализации объектов, соблюдение необходимой точности нанесения элементов. Одновременно это и вычерчивание штриховых элементов карты, шрифтов подписей, названия с использованием чертежных инструментов и приспособлений при рукописном исполнении или применении компьютерных средств, позволяющих выполнение работы 8 в соответствии с требуемым качеством и технологией. Важным моментом на этом этапе является графическое построение легенды карты, т.е. размещение условных знаков в определенной системе и последовательности, расчет расстояний между группами и отдельными знаками, определение соотношения размеров шрифтов для заголовков и пояснительных подписей условных обозначений и т. п. П о д г о т о в к а к а р т ы к и з д а н и ю . Выполняется ответственная часть оформительских работ – изготовление оригиналов, специально предназначенных для получения с них печатных форм и последующего печатания карты. Оригиналы карт отличаются высоким качеством, что требует большого опыта, навыков и совершенства в выполнении графических работ. Важная задача оформления состоит в разработке окончательного вида цветовых сочетаний, выборе гармоничных тонов для фоновых элементов, т.е. подготовки красочного оригинала, который дает наглядное представление о будущей карте, ее содержательных и художественных достоинствах. Он служит для разработки графика тонового оформления, подбора цветов для полиграфического воспроизведения. Чтобы найти наилучшее цветовое решение (особенно для сложных карт), нередко выполняют несколько вариантов красочного оформления. Окончательное суждение о внешнем облике карты дает красочная проба – совмещенный оттиск со всех печатных форм: штриховых, фоновых, полутоновых. Красочная проба, выполненная печатью в единичных экземплярах, является эталоном для печати тиража, но, прежде чем она выполнит эти функции, необходима проверка соответствия ее цветового воспроизведения рукописному или компьютерному красочному оригиналу. Даже на этой почти завершающей стадии изготовления карты возникают работы по исправлению, а иногда изменению сочетаний фоновых элементов, усилению или ослаблению цветового тона и т.п. Таким образом, работы по дизайну проходят сквозной нитью через все этапы создания карты. Они имеют разный характер: с одной стороны, 9 глубоко творческий, требующий знания методов картографирования конкретных объектов, отображаемых на карте, опыта картографического дизайна, художественного вкуса и мастерства; с другой стороны, технический, основой которого служит владение исполнительской техникой и методами изготовления оригиналов. Научно-методическое значение дизайна в создании картографических произведений. Географические карты – это средство хранения и передачи пространственно-временной информации, знаний о размещении явлений, их состоянии, пространственных связях, динамике. В этом состоит их коммуникативная функция. Карте как образно-знаковой модели реальной действительности свойственна также познавательная функция – служить средством приобретения новых знаний о реальном мире. Наиболее полному раскрытию всех возможностей географической карты способствует рациональная графическая форма, оптимальная читаемость изображения. Различные явления, процессы отражаются на карте системой картографических знаков, которые выступают как условные заместители объектов и явлений. Отношение знаков к отображаемым объектам, явлениям и процессам проявляется как отношение отражения. Объекты отражения и их носители (картографические знаки) по своему внешнему виду и свойствам могут не иметь ничего общего, но организация картографических знаков, создающих образ, должна находиться в определенной связи с отображаемыми свойствами объектов. Мера субъективных отношений образа и отображаемых объектов и явлений может быть различной, но при всех обстоятельствах образ остается подобием объективной реальности. Рассматривая картографические знаки как носители информации, их проектирование основывают на изучении существа отображаемого явления, его распространения, характера природного рисунка, видимого на местности либо косвенно выражаемого в очертаниях связями с другими явлениями. Знание объектов картографирования, проведение их содержательного анализа 10 обусловливают наиболее удачный выбор изобразительных средств, наилучшим образом раскрывающих природу отображаемого явления. Изучение типичных черт размещения объектов и явлений на местности, пространственного рисунка позволяет учесть специфику в положении знаков, особенности их фиксации на карте. Географический подход в проектировании системы знаков способствует обогащению информативных свойств знаков, повышает их коммуникативные качества. Прочно вошедший в практику создания карт системный принцип, учитывающий целостное отображение содержания, состояния, динамики и функционирования геосистем различного иерархического ранга, обусловливает высокую ступень организации картографических систем знаков. Отображение явлений графическое построение перекрытия и т.п.), реального систем мира знаков основывается на языком (размещение, графики, т.е. комбинации, определенных правилах, обеспечивающих логику и ясность картографического образа, компактность, гармоничность, создающих в совокупности оптимальную читаемость и наглядность изображения. Каждый способ изображения обладает индивидуальными свойствами, обусловливающими различия в локализации знаков, количестве и качестве информации. Так, для ряда способов (значкового и картодиаграммы) возможны одинаковые по виду и рисунку картографические знаки, но положение знаков и их географическое значение будут различаться в зависимости от принятого способа изображения. Характер элементами, построения правилами знаков определенными образования конструктивными логических рядов, их комплексированием в пределах картографического изображения обусловлен масштабом, назначением и типом карты. Техническая сторона оформления карт основана на применении ряда методов и приемов, а также соответствующих материалов, облегчающих 11 графическое исполнение картографических знаков и карт в целом. Технические способы и средства обеспечивают необходимое качество оформления, повышают производительность труда картографа, ускоряют и рационализируют процесс оформления карты на разных этапах ее создания. Высокое качество изготовления оригиналов карт дают компьютерные технологии. Техническое исполнение оригиналов карт строго учитывает технологию на этапах подготовки к изданию и воспроизведения карт полиграфическими средствами. Художественная сторона оформления карт состоит в широком использовании элементов изобразительного искусства. Связь картографии с искусством всегда проявлялась через дизайн, применяющий как техническую, так и художественную графику. На протяжении многих веков картография развивалась в тесном соседстве с изобразительным искусством. Карты отличались высокой художественностью исполнения, особенно их внешний вид. Карты украшались декоративными орнаментальными рамками, специальными шрифтами для названий карт, художественными композициями титульных листов атласов и др. Изобразительные средства современных карт и атласов также используют элементы художественной графики, проявляющиеся как в оформлении картографического изображения, так и внешнего вида в целом. В проектировании систем картографических знаков широко используются художественные приемы перспективные способы цветовой и изображения светотеневой природных пластики, ландшафтов, усиливающие наглядность и объемность восприятия объектов и явлений. На картах специального назначения образность, легкость восприятия и запоминаемость объектов подчеркиваются художественными имеющими натуралистический рисунок (виды знаками, птиц, животных на зоогеографической карте; рисунки, например трактора, автомобиля и др., на карте отраслей промышленности и т.д.). Современные карты и атласы не исключают также (в разумных пределах) художественность в их внешнем 12 виде — декоративность рамок, использование художественных шрифтов для названий, украшение обложек стилизованными рисунками, эмблемами и т.п. Мера ределяется художественности в основном картографических назначением карт, произведений уровнем оп- подготовки потребителей, требованием точности передачи отображаемых явлений. Однако высокие эстетические качества должны быть присущи любому картографическому произведению. Это одно из важных требований при проектировании обеспечивать карты. Выбор гармонию и изобразительных выразительность средств цветовых должен решений, уравновешенность и логичность композиции внешних построений карты. Большая роль принадлежит приемам технической эстетики, которым свойственны простота, экономичность, компактность композиционных графических форм, совершенство общего вида и удобство использования карты в соответствующих сферах деятельности потребителей. Картографический дизайн в конечном счете обеспечивает совершенство картографического произведения. Научная, техническая и художественная стороны оформления тесно взаимосвязаны между автоматизации в собой. вычерчивании В частности, отдельных применение знаков и средств построении картографического изображения в целом влечет разработку новых методов проектирования и конструирования картографических знаков. Взаимосвязь оформления карт и компьютерного дизайна со смежными картографическими дисциплинами и другими науками Оформление карт и компьютерный дизайн как раздел картографии взаимосвязан практически со всеми картографическими дисциплинами. В первую очередь он базируется на к а р т о в е д е н и и – дисциплине, объединяющей теоретические источниковедение, картографии. методы Учение о основы использования карте как 13 картографической карт, особом а также способе науки, историю отображения действительности посредством пространственно-временных образно- знаковых моделей включает ряд частных теорий, среди которых теория знаковых систем и способов изображения находит свою практическую реализацию в предмете картографического дизайна, в основном в его разделе проектирование картографических систем знаков для карт разных типов и назначения. Теория и взаимодействуют практика с проектирования использованием знаковых карт. систем Эта тесно дисциплина разрабатывает теорию и методы применения картографических произведений в различных сферах практической, научной, культурной, образовательной деятельности. Ее основу составляет к а р т о г р а ф и ч е с к и й м е т о д и с с л е д о в а н и я – метод использования карт для познания изображенных на ней явлений. Потребитель получает карту – модель действительности в искусственных условных обозначениях, эффективность чтения которой будет зависеть во многом от совершенства выбранных изобразительных средств. В свою очередь, характер использования карты, способы работы с ней, приемы анализа содержания (визуальный, картометрический и др.) всегда оказывали существенное влияние на проектирование соответствующих систем знаков, художественный вид карты. Это влияние усиливается с расширением спектра применения карт, развитием методов их использования в научной и практической деятельности. И с т о р и я к а р т о г р а ф и и позволяет понять и правильно оценить роль оформления карт в разные периоды развития картографии, связанного с конкретными общественными условиями. Она объясняет потребность возникновения принципиально новых картографических знаков, внешнего оформления карты, во многом отражающего отношение к карте и ее значение для науки и практики. По сути дела, история картографии очень полно раскрывает тенденции изменения оформления как непосредственно картографического изображения, так и внешнего вида карты. История 14 развития картографии дает возможность правильно определить современные задачи и подходы к художественному проектированию картографических произведений, учитывая их коммуникативную и познавательную роль. Оформление карт и компьютерный дизайн связаны с фундаментальной дисциплиной — « П р о е к т и р о в а н и е и составление карт», включающей общую часть, которая дает теоретическое обоснование методов и процессов лабораторного изготовления карт, а также специальные разделы, рассматривающие проектирование и составление общегеографических, тематических карт природных и социально-экономических явлений. Эта дисциплина имеет для оформления карт двойное значение: дает основы для проектирования систем знаков карт разного масштаба, назначения и содержания; обусловливает правильную технологию и последовательность графического изготовления оригиналов карты. Оформление карт дает знания по выбору и применению изобразительных средств, а также способов графического изготовления оригиналов. Это необходимо для проектирования и составления общегеографических и тематических карт. Тесная природные связь и имеется с геоинформатикой, социально-экономические геосистемы изучающей с помощью компьютерного моделирования на основе баз данных и баз знаний. Издание карт завершает цикл работ по созданию карты. Технические методы изготовления оригиналов карт непосредственно связаны с картоиздательскими процессами. Технологические процессы подготовки карты к изданию и ее издание регулируют применение изобразительных средств, особенно цвета, для штриховых и фоновых элементов карты. Изменение технологии издания приводит к необходимости специальной подготовки красочных оригиналов. Вместе с тем компьютерное изготовление красочных оригиналов карт ведет к иным полиграфическим технологиям. Ранее было отмечено большое значение знания объекта картографирования для обоснованного 15 проектирования систем знаков тематических карт и крупных комплексных картографических произведений. Отсюда вытекает взаимосвязь оформления карт и компьютерного дизайна с природными и социально-экономическими отраслями географии и другими науками о Земле. Учитывая, что важным изобразительным средством является цвет, содержание курса широко использует данные ц в е т о в е д е н и я , научную основу которого составляют физика, физиология и психология цвета. Достижения физики и физиологии цвета важны для обоснования природы цветового зрения, его трехкомпонентной теории, спектральных характеристик цвета, законов смешения цветов, возможностей цветового охвата, измерения и систематизации цвета. Роль психологического фактора проявляется при изучении восприятия цвета и его сочетаний. Сведения из цветоведения необходимы также для оформления красочного оригинала, удовлетворяющего основным процессам воспроизведения цветного изображения. С развитием и углублением теоретических представлений о географических картах как о пространственных образно-знаковых моделях действительности, главных средствах познания, с разработкой методов использования карт возникла необходимость более тщательного анализа целесообразности коммуникативных применения свойств изобразительных знаков, т.е. средств, повышения совершенствования языка картографии в целом. Поиск новых путей вызвал необходимость обращения к другим наукам, в частности к с е м и о т и к е , науке о знаковых системах, обоснованной первоначально американским ученым Ч. Моррисом на условных символах естественного (словесного) языка. Далее семиотические методы нашли успешное применение в формализованном языке математики. Наметившееся взаимопроникновение семиотики и картографии побудило к некоторым новым теоретическим обобщениям, а использование 16 методов семиотики в оформлении карт, основанных на общей теории формализованных знаков, их отношений между собой, связях с реальной действительностью, мышлением человека, позволяет в новом аспекте проанализировать, оценить, логически упорядочить, систематизировать имеющийся фонд изобразительных средств. Картография использует лишь основные принципы, на основании которых предпринимаются попытки обоснования картографической семиотики. В свою очередь, достижения картографии с ее многовековой историей развития языка карты, преобразованием и усложнением его свойств и функций дают семиотике плодотворную базу для постановки и решения новых проблем, для ее углубления как науки о знаковых системах. Изучению картографических знаков как средства познания, выявлению их оптимальной доступности для потребителя способствуют связи оформления карт с п с и х о л о г и е й . Учет достижений психологической науки имеет значение для разработки систем знаков, построения легенд карт и в обучении процессам чтения карты, восприятию ее содержания. Методы психологии открывают пути к последовательности чтения элементов географической карты: поиск, обнаружение, различение признаков объектов и явлений, установление их пространственных связей, мысленное выделение конкретного содержания для определенных целей, формирование образа изучаемых сторон действительности. Основная задача состоит в раскрытии психологической природы процессов, приема и переработки информации, в создании формальной модели восприятия, учитывающей главные свойства психической деятельности. При разработке знаков для автоматического создания карт наибольшее значение могут иметь методы и н ж е н е р н о й п с и х о л о г и и . Их развитие связано с внедрением новой техники, средств автоматики в производственную деятельность человека. В инженерной психологии знаковые системы представляют один из 17 центральных объектов исследования при определении психологической структуры деятельности человека-оператора. использования их Знаковые в качестве системы изучаются искусственных языков в процессе и средств взаимодействия человека с управляемыми объектами. Учитывая важность знаковых систем в науке и практике, истает вопрос о создании специального раздела психологии – психологической семиотики, основным предметом которого станет исследование психологических закономерностей разработки и использования знаков различных видов как средств познания и коммуникации. Контрольные вопросы: 1. Определите главную цель курса «Компьютерный дизайн в оформлении карт» . 2. От каких основных факторов зависит выбор изобразительных средств, применение художественных способов и приемов, разработка дизайна внешнего вида картографических произведений? 3. На какие виды принято делить все графические элементы карты? 4. Назовите основные этапы создания карты. 5. Карте как образно-знаковой модели реальной действительности свойственна также познавательная функция – служить средством приобретения новых знаний о реальном мире. Что способствует полному раскрытию всех возможностей географической карты? 6. Почему компьютерное оформление карты, как часть картографии тесно связано с науками о Земле? 18 Модуль 1. КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ЗНАКИ. КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ ИХ ПОСТРОЕНИЯ Комплексная цель модуля – ознакомление с основными типами картографических условных знаков и освоение компьютерных технологий их построения. 1.1. Картографические знаки, их роль на карте Важной особенностью карты в отличие от аэрофотоснимка, картины, рисунка и другого художественного изображения является применение условных знаков для передачи объектов, явлений и процессов реальной действительности. Картографические знаки как специальные графические символы выполняют следующие функции: 1) показывают на карте вид объекта; 2) определяют их пространственное положение и размещение; 3) позволяют интерпретировать знания об объектах и явлениях; 4) являются средством теоретического исследования. Картографические знаки функционируют в рамках знаковой системы. Система знаков – совокупность условных обозначений, применяемых на карте определенного масштаба, назначения, содержания и характера использования. Картографические знаки представляют собой формализованный графический язык карты. Спецификой картографического языка является использование на карте условных обозначений в сочетании с естественным языком слов, которыми могут быть подписи разного вида и размера. Картографический язык имеет свои конструктивные элементы, основные из которых – точка, линия, площадь. В соответствии с характером распространения отображаемых явлений и объектов условные обозначения подразделяются на три группы: 1) т о ч е ч н ы е (значковые) – используют для объектов, локализованных в 19 точках (населенные пункты, отрасли промышленности и др.); 2) л и н е й н ы е – применяют для объектов и явлений, локализованных на линиях (реки, дороги, нефтепроводы, линии электропередач, течения и др.); 3) п л о щ а д н ы е – предназначают для объектов, сохраняющих на карте плановые очертания и размеры. Площади фиксируются контурами с внутренним заполнением, определенным рисунком или цветом. Подписи – слова, дополняющие или заменяющие условные обозначения, выделяются в особую группу картографического языка. Дальнейшая дифференциация знаков обусловливается формой, размером, ориентировкой, внутренней структурой, светлотой и цветом. Форма з н а к о в . Значковые обозначения – это разнообразные построения (рис.1): Рис.1. Картографические знаки, отличающиеся по форме: а) геометрические фигуры – круги, квадраты, прямоугольники, треугольники, пяти- и шестиугольники, трапеции, а также объемные – кубы, шары; б) наглядные знаки – символические, натуралистические; в) форма линейных и площадных знаков определяется плановыми очертаниями объекта, его положением и характером пространственного размещения. 20 Р а з м е р (величина) условных знаков определяется в соответствии с принятым масштабом изображения, назначением и характером использования карты. Необходимо иметь в виду, что размер картографических знаков вызывает противоречие между детальностью изображения и его читаемостью. Уменьшая размер знаков, можно существенно повысить детальность карты, но излишне мелкие знаки затрудняют ее чтение. С другой стороны, крупные, хорошо читаемые знаки требуют существенной генерализации содержания. Поэтому в каждом конкретном случае проектирования знаков необходимо определение их оптимальных размеров. В н у т р е н н я я с т р у к т у р а (рисунок) позволяет строить разнообразные картографические знаки всех видов, например значковые, линейные и площадные обозначения, различающиеся по внутренней структуре (рис. 2). Рис.2. Знаки, различающиеся по внутреннему рисунку 21 Оперируя системой графических средств, синтактика рассматривает приемы их комплексирования в одном знаке, образование знаковых рядов. В построении обозначений наблюдаются наиболее частые сочетания формы и внутреннего рисунка, формы и цвета. Размер сочетается практически со всеми графическими средствами. Комплексирование трех и более признаков позволяет строить сложные (структурные, нарастающие и др.) знаки, при этом графическая форма выражения отличается большим разнообразием (рис. 3). Рис. 3. Знаки, построенные сочетанием графических средств Изучение комбинационных возможностей обозначений связано с важной особенностью языка карты. В отличие от словесного языка, где построение знаков имеет линейное размещение и последовательное сочетание слов, картографический язык предусматривает многообразные комбинации, связи и отношения знаков в их координатной предопределенности. При этом чтение может начинаться в любом месте и направлении. Так, ф о р м о й и ориентировкой целесообразно передавать ка- чественные признаки объектов; с в е т л о т о й и р а з м е р о м — количественные показатели, динамику явлений; в н у т р е н н е й с т р у к т у р о й и ц в е т о м – как качественные, так и количественные данные. 22 Обычно для передачи нескольких признаков объекта производят комплексирование графических средств. Например, знаки, показанные на рис. 3, сочетающие в своем построении форму, структуру и размер, могут означать при локализации в пункте вид и положение пункта (промышленного или какого-либо другого), состав (отраслевая специализация), величину и соотношение (отраслей). Отношения между знаками в системе должны отражать отношения между обозначаемыми объектами. Определенными графическими средствами выделяют главные признаки объекта, упорядочивая тем самым чтение карты и облегчая поиск нужной информации. Отношения знаков к обозначаемым объектам определяются в легенде карты словами естественного языка. Легенда поясняет не только смысловую сторону каждого знака, но показывает их группировки, соподчиненность, то есть раскрывает содержание карты. Смысловое значение картографических знаков имеет несколько уровней: 1. Низший уровень составляют элементарные знаки, например, горизонталь – линия, соединяющая точки с одинаковой абсолютной высотой. 2. Пространственное сочетание знаков, например, система горизонталей, обеспечивает более высокий уровень информации: передачу различных форм рельефа, их высот, крутизну и т.п. 3. Сочетание определенных форм рельефа, изображенных горизонталями, образует новое понятие — тип рельефа. 1.2. Методы и приемы построения картографических знаков Для построения картографических обозначений существуют правила, которые определяются способами изображения. Они взаимосвязаны с характером пространственного отображения явлений. В значковом способе условные обозначения указывают положение конкретного объекта. При использовании геометрических фигур их центр 23 определяет точную локализацию объектов на карте. При наличии в одном пункте нескольких объектов применяют структурные знаки различной формы с локализацией в одной точке. При большой разнородности объектов возможны разнообразные графические приемы их взаимного расположения относительно пунсонов соответствующих пунктов (рис. 4). Рис.4. Графические приемы локализации знаков Локализованные диаграммы, строящиеся по пунктам наблюдения, можно рассматривать как модификацию значкового способа. Эти диаграммы и графики имеют вид геометрических фигур, их графическая форма отличается большим многообразием (рис. 5). Аналогичные значковому способу геометрические знаки применяются в к а р т о д и а г р а м м е . Это – столбиковые диаграммы, площадные (круги, квадраты) и объемные (шары, кубы). Они не передают точного местоположения объекта или явления. В картодиаграмме размещение знаков привязано к сетке административного (или другого территориального) деления (рис.6). 24 Рис. 5. Графический вид локализованных диаграмм и графиков Рис. 6. Расположение знаков внутри картографируемой территории – способ картограмм Линейные обозначения (линии, ленты, стрелки) реализуются и способах л и н и й д в и ж е н и я , л и н е й н ы х з н а к о в , и з о л и н и й и др. Особенности их построения связаны с точностью картографирования (рис. 7). 25 Рис.7. Графические приемы построения линейных обозначений а – точное расположение; б – схематичное. Площадные знаки используются в способах к а ч е с т в е н н о г о и количественного фона, картограмм, ареалов. Картографические знаки, подразделяющие площадь на однородные в качественном отношении участки, строят с использованием цвета и, внутреннего рисунка знаков или штриховок различного вида, ориентировки и цвета. Они должны зрительно показать лишь качественные различия объектов. Площадные знаки, отображающие количественные изменения явлений способами картограммы, количественного фона и другими, строят в основном с использованием таких графических средств, как цвет, рисунок знаков и светлота. Для передачи различий в интенсивности, росте, развитии явлений применяют многообразные виды штриховок различной светлоты или рисунок значков изменяющейся плотности (рис.8). 26 Рис.8. Графический вид картограммы Площадные знаки для оформления ареалов выделяются многообразными графическими средствами. Помимо рисунка знаков, штриховок применяются линии разного рисунка, полосы (цветные или штриховые), буквенные обозначения, натуралистические, художественные знаки (рис. 9). Рис.9. Различные приемы оформления ареалов 1.3. Компьютерное построение картографических знаков Выделяют два способа изготовления картографических знаков – рукописный и компьютерный. 27 В рукописном исполнении условные обозначения строят на бумаге или пластике с использованием простейших чертежных инструментов: ручки с чертежными перьями, рейсфедеры (одинарные и двойные), вращающиеся рейсфедеры отдельных (кривоножки), условных циркули обозначений и кронциркули. производится также Вычерчивание с помощью разнообразных трафаретов (металлических или пластмассовых). Толщина линий определяется по шкале толщин. Штриховки выполняются с применением штриховальных приборов. Метод рукописного выполнения знаков является традиционной технологией создания карт. Он предусматривает изготовление оригиналов двух видов: составительских (первичных) и издательских. Использование компьютерной техники позволяет воспроизводить картографические знаки средствами автоматизации. 1.3.1. Программное обеспечение. Оформление карт на компьютере предполагает использование специального программного о б е с п е ч е н и я , позволяющего работать с векторной графикой. Его можно условно разделить на три группы: 1) векторные графические программы общего назначения (Corel Draw, Adobe Illustrator и др.), которые, как правило, не комплектуются готовыми наборами знаков, однако пользователь имеет возможность сохранять созданные им знаки в виде библиотек символов или в виде обычных файлов используемой программы; 2) картографические блоки геоинформационных систем (ArcInfo, MapInfo, ГеоГраф, WinGIS и др.), имеющие наборы готовых картографических знаков, которые могут быть использованы при оформлении карт стандартного содержания. 3) специализированные картографические программы, входящие в состав программно-аппаратных картоиздательских комплексов, предназначенных для картографических производств. Основное назначение таких программ – создание большого количества карт однотипного содержания (атласы 28 автодорог, административные карты и т.д.) в производственном режиме. Средства для создания новых знаков могут сильно отличаться в |разных программах, даже в пределах одной группы. Так, графические программы общего назначения имеют гораздо больше возможной ей по созданию сложных, нестандартных, художественных картографических знаков. 1.3.2. Способы построения точечных картографических знаков. При создании знаков, локализованных в пунктах, применяются следующие основные приемы: использование в качестве элементов знака базовых (элементарных) графических объектов (круг, многоугольник, ломанная и др.); использование в качестве элементов знака символов некоторых специальных шрифтов (Marlett, Wingdings и др.) использование аффинных преобразований для изменения формы и положения графических объектов; привязка графических объектов к сетке с заданным шагом по горизонтали и вертикали для точного взаимного размещения элементов знака; группировка графических объектов; выравнивание, распределение и упорядочивание графических объектов; использование операций пересечения, объединения и вычитания над множествами; использование встроенных языков программирования или графических библиотек для создания структурных или сложных знаков с помощью программ пользователя. В большинстве программ базовыми графическими являются: – окружность или дуга окружности (рис. 10а); – круг или сектор (рис. 106); 29 объектами – выпуклый многоугольник с заданным числом вершин, в том числе правильный (рис. 10в); – звездчатый многоугольник с заданным числом и длиной лу чей, в том числе правильный (рис. 10г); – ломаная линия, состоящая из прямолинейных сегментов (рис. 10д); – кривая линия, сегментами которой являются параметрические полиномы третьей степени (в машинной графике они называются кривыми Безье) (рис. 10е). Рис. 10. Виды элементарных графических объектов: а – окружность и дуга окружности; б – круг и сектор; в – правильные выпуклые многоугольники; г – правильные звездчатые пятиугольники; д – линия из трех прямолинейных сегментов (ломанная); е – линия из двух сегментов в виде кривых Безье (кривая). В качестве базовых конструктивных элементов или готовых знаков можно также использовать символы некоторых шрифтов, таких как Marlett, Wingdings, или других, специально созданных для этих целей шрифтов в форматах TrueType или PostScript. Л о м а н ы е и к р и в ы е при создании элементов знака используются тогда, когда эти элементы невозможно представить с помощью других базовых графических объектов. В этом случае создание знака практически не отличается от обычного рисования на бумаге, только процесс создания линий с помощью «мыши» на экране дисплея более трудоемок и требует определенных навыков. Для облегчения рисования можно воспользоваться следующим приемом. Сначала создается изображение значка на бумаге (либо берется 30 готовое), затем оно сканируется с нужным разрешением; полученное растровое изображение помещается на отдельный слой графического редактора и используется в качестве подложки при рисовании контура значка. Применение кривых позволяет существенно сократить количество сегментов, необходимых для получения визуально гладкой линии (с плавным изменением кривизны). Применение а ф ф и н н ы х преобразований к графическому объекту позволяет изменить размер, положение и форму этого объекта (рис. 11). Рис.11. Элементарные аффинные преобразования: а – параллельный перенос на вектор; б – растяжение/сжатие вдоль координатных осей; в – поворот на 130º относительно начала координат; г – отражение относительно оси х; д – преобразование сдвига вдоль оси х. 31 Каждое из элементарных преобразований можно выполнить одним из двух способов. В первом из них можно интерактивно изменять параметры преобразования с помощью движения «мыши», непосредственно наблюдая за изменением положения или формы объекта. Преимущество такого способа – его наглядность, а недостаток – невозможность получить точные значения коэффициентов преобразования. Второй способ позволяет сначала задать точные параметры преобразования, а затем применить его к графическому объекту. Для выполнения параллельного переноса необходимо ввести новые координаты точки привязки объекта или задать координаты вектора, на который осуществляется перенос. Поворот относительно произвольного центра задается указанием координат центра поворота и угла поворота (положительное значение угла соответствует вращению против часовой стрелки). Центр поворота по умолчанию обычно находится в центре объекта. Для выполнения растяжения/сжатия вдоль координатных осей можно задать новые размеры объекта (в этом случае коэффициенты растяжения/сжатия будут вычислены автоматически) или непосредственно задать сами коэффициенты. Преобразование сдвига обычно задается не коэффициентом, а углом, на который поворачиваются перпендикулярные направлению сдвига прямые, при этом коэффициент Sх или Sу равен тангенсу этого угла. Операцию группировки графических объектов используют в том случае, когда требуется выполнить некоторое преобразование целой группы объектов, не меняя их взаимного расположения. Привязка положения графических объектов к сетке позволяет значительно облегчить процесс совмещения различных элементов знака, особенно если они имеют вид прямоугольников. С помощью упорядочивания можно установить последовательность отрисовки графических объектов, что позволяет использовать при создании знака такой прием, как перекрытие (наложение). Операция выравнивания 32 позволяет разместить несколько графических объектов таким образом, что их верхние, нижние, левые, правые границы или центры будут расположены на одной вертикальной или горизонтальной линии. Операция распределения позволяет разместить несколько объектов равномерно вдоль равномерностью горизонтальной могут пониматься или вертикальной одинаковые осей. расстояния Под между соответствующими границами объектов, между центрами объектов или равные промежутки между объектами. Применение операций над множествами позволяет создавать из простых графических объектов более сложные, не прибегая при этом к трудоемкому процессу рисования линий. Примеры использования операций пересечения, объединения и вычитания показаны на рис. 12. Рис. 12. Применение операций над множеством (серым цветом показан результат применения операции): а – использование разности кругов для получения серпа; б – использование пересечения двух кругов для получения линзы; в – использование объединения двух прямоугольников для получения креста. Программирование особенно эффективно при создании структурных знаков, где требуется точное соответствие между размером, цветом или формой элементов знака и отображаемыми с их помощью количественными или качественными характеристиками картографируемых объектов. Картографические блоки ГИС обычно снабжаются готовыми средствами для создания структурных знаков нескольких наиболее часто используемых видов (столбиковые, круговые диаграммы и др.), размер и 33 цвет элементов которых непосредственно зависят по тому или иному закону от параметров картографируемого объекта в базе данных. Некоторые графические редакторы общего назначения (Adobe Illustrator) также имеют встроенные средства для создания нескольких стандартных видов диаграмм. При этом значения параметров можно вводить в виде таблицы или импортировать из базы данных. При отсутствии возможностей для построения диаграмм можно использовать средства так называемой «деловой графики» из популярных офисных программ, например Ехсе1, а затем копировать полученные рисунки в графический редактор. Примеры создания знаков с использованием перечисленных выше приемов приведены на рис. 13. Рис. 13. Последовательность действий при создании знака «атом»: а - создание элементарного графического объекта «окружность»; б) получение эллипса путем растяжения копии окружности в три раза вдоль вертикальной оси; в) поворот копии эллипса на угол 60°; г) поворот копии эллипса на угол —60°; д) уменьшение копии окружности в два раза и закраска круга методом градиентной радиальной заливки; е) выравнивание графических объектов. 1.3.3. Способы построения линейных картографических знаков. Возможности создания линейных знаков существенно отличаются в разных программах. Общими, базовыми способами являются: выбор цвета, толщины и шаблона штрихов (для создания штрихпунктирной линии). Цвет линии можно задавать, пользуясь любой из цветовых моделей, предусмотренных программой (RGB, CMYK, HSB и другие). 34 При создании утолщенной линии задается ее толщина, единицы измерения (миллиметры, дюймы, пункты и т.д.) и способ построения. Большинство программ рисует утолщенные линии как площадной объект, т.е. сначала создается некоторый контур вокруг осевой линии, который затем закрашивается. Существует несколько вариантов создания такого контура. Они отличаются формой в концевых точках линии, а также формой соединения во внутренних точках. Наиболее употребителен способ построения с закруглениями в концевых и внутренних точках. Для создания штрихпунктирной линии необходимо задать шаблон штрихов и промежутков. При отображении такой линии штрихи рисуются выбранной толщины и цвета. Многие линейные знаки могут быть получены путем наложения линий, созданных с помощью базовых средств. Знак «дорога» получен путем наложения двух утолщенных линий разного цвета, причем толщина верхней линии меньше (рис. 14а). Знак «железная дорога» (рис. 14б) получен наложением трех базовых типов: двух утолщенных сплошных линий и одной утолщенной штрихпунктирной. Рис. 14. Способы создания сложных линейных знаков а) двойная линия – результат наложения двух линий разной толщины и цвета; б) знак «железная дорога» – наложение трех линий – двух утолщенных и одной штрихпунктирной. С помощью базовых средств, даже используя наложение, можно получить лишь весьма ограниченный набор линейных знаков. Создание сложных знаков произвольного рисунка может быть сопряжено с большими трудностями. 35 Специфические возможности по созданию линейных знаков произвольного рисунка можно рассмотреть на примере инструмента «кисть» (brush) программы Adobe Illustrator (рис. 15). Рис. 15. Создание линейных знаков с помощью инструмента «кисть» в пакете Adobe Illustrator а — исходная линия; б — шаблонная кисть (pattern brush); шаблон состоит из трех элементов (сверху вниз): первая концевая точка, последняя концевая точка, середина линии; в — рассеивающая кисть (scatter brush ); шаблон представляет собой окружность; г — художественная кисть (art brush); шаблоном является трапеция. «Кисть» представляет собой некоторый шаблон (в качестве шаблона может быть использован любой графический объект), размещаемый вдоль линии тем или иным способом. В зависимости от способа размещения различаются три вида инструмента «кисть»: шаблонная кисть (pattern brush) рассеивающая кисть (scatter brush), художественная кисть (art brush). Ш а б л о н н а я к и с т ь последовательно укладывается вдоль линии, изгибаясь в соответствии с ее формой. Шаблон для этого способа может состоять из отдельных элементов для разных частей линии (средняя часть, концевые точки, точки поворотов под прямым углом). На рисунке 15б показано, как с помощью инструмента «шаблонная кисть» можно создать линейный знак «государственная граница». Особенно удобен инструмент «шаблонная кисть» при создании художественных внешних рамок. В способе р а с с е и в а ю щ а я к и с т ь шаблон также укладывается вдоль линии, но, в отличие от предыдущего случая, не изменяет свою форму. Полезна для создания картографических линейных знаков возможность 36 задания промежутков между шаблонами и автоматического поворота шаблона в соответствии с углом наклона касательной к линии (рис.15в). В способе х у д о ж е с т в е н н а я к и с т ь шаблон растягивается вдоль всей линии, трансформируясь в соответствии с ее формой. Этот инструмент очень удобен при создании линейных знаков, изменяющихся по каким-либо правилам в зависимости от расстояния до начала линии, если в качестве шаблона взять трапецию (рис. 15г). Такие линии используют при отображении гидросети на мелкомасштабных картах, где толщина реки плавно увеличивается от истока реки к устью. 1.3.4. Способы построения площадных картографических знаков. Наиболее общие средства создания площадных знаков – это заливка цветом (color fill, uniform fill), заполнение шаблоном (pattern fill, teхture fill, ) и градиентная закраска (gradient fill, fountain fill). З а л и в к а ц в е т о м (рис. 16а) является самым простым способом и имеется во всех программах. Необходимо задать только цвет закраски, пользуясь любой из доступных цветовых моделей. Инструмент «заливка цветом» позволяет создавать площадные знаки, различающиеся по светлоте и цвету. З а п о л н е н и е ш а б л о н о м также встречается практически во всех программах. Шаблон представляет собой растровое или векторное изображение, обычно прямоугольной формы, которое укладывается внутри области наподобие плитки (рис. 16б). Большинство программ, как правило, содержат набор готовых шаблонов. Реализация заполнения шаблоном может существенно отличаться в разных программах. Ряд программ поддерживают только растровые шаблоны, при этом пиксели растрового изображения закрашиваются. Созданный с помощью такого шаблона площадной знак перекрывает все лежащее под ним изображение, что не позволяет его использовать при отображении частично перекрывающихся площадных объектов. Для 37 картографических площадных знаков предпочтительнее способ заполнения векторным шаблоном, в котором закрашивается только векторный рисунок, а остальная часть прямоугольника шаблона, в отличие от растрового, не закрашивается. В этом случае объекты, лежащие снизу, не перекрываются. Часто используется способ ш т р и х о в к и (рис. 16в), но в большинстве программ он не реализован. Для имитации штриховки, как правило, используется способ заполнения шаблоном и готовый набор соответствующих шаблонов входит в стандартную комплектацию программ. При таком подходе все недостатки, свойственные растровому шаблону, характерны и для штриховки. При использовании векторных шаблонов можно получать различные штриховки хорошего качества. Рис. 16. Построение площадных условных знаков, различающихся: а) по светлоте (заливка цветом); б) по внутренней структуре (заполнение шаблоном); в) по светлоте с использованием штриховки. Еще один способ получения штриховки – использование операции пересечения. Для этого нужно сначала создать набор параллельных отрезков с необходимым расстоянием между ними, затем повернуть эти отрезки на угол, соответствующий направлению штриховки и переместить так, чтобы они целиком покрывали площадной объект, который предстоит заштриховать (количество отрезков и их длина должны быть подобраны соответствующим образом). 38 Способ г р а д и е н т н о й з а к р а с к и (рис. 17) представлен в основном в графических программах общего назначения и является модификацией способа заливки цветом, в которой используется не постоянный цвет, а изменяющийся по тому или иному закону. Существует несколько видов градиентной закраски. Рис. 17. Применение градиентной закраски для придания элементам объемности – а) линейной и б) радиальной. Наиболее часто встречаются л и н е й н а я и радиальная. В способе линейной градиентной закраски цвет области плавно изменяется от одного фиксированного значения к другому вдоль заданного направления. В способе радиальной градиентной закраски изменение цвета происходит от некоторой заданной точки во всех направлениях. Количество фиксированных цветов может быть любым. Градиентная закраска с успехом используется при создании художественных знаков и, в частности, для придания элементам знака объемности. Универсальным средством, позволяющим создавать линейные и площадные знаки любой сложности, является создание собственных программных модулей с использованием встроенных языков программирования или графических библиотек. Правда, это средство требует наличия хороших знаний в области программирования и вычислительной геометрии. При выборе программного обеспечения следует руководствоваться возможностями программ по построению картографических знаков для выбранной системы условных обозначений. При необходимости допускается проектирование условных знаков исходя из возможностей 39 конкретной программы, а также возможностей предполагаемого устройства вывода (устройства вывода могут отличаться по своему разрешению и возможностям цветопередачи). В частности, при создании знаков для карт, размещаемых в сети Интернет, устройством вывода является дисплей, имеющий сравнительно низкое разрешение и большие возможности цветопередачи. Очевидно, что система условных обозначений для таких карт должна существенно отличаться от той, которая может быть использована в картах, предназначенных для печати на цветном принтере или полиграфическом оборудовании . Тесты рубежного контроля 1. Главными отличиями карты от аэрофотоснимка или плана являются: 1) Передача картографируемых объектов, такими какие они есть на самом деле. 2) Применение системы условных знаков и различных способов изображения. 3) Картографическая генерализация – отбор и обобщение; 4) Применение картографических проекций. 2. Установите соответствие между условными знаками и их типами: 1) Точечные А. Линии электропередач 2) Линейные Б. Электростанции 3) Площадные В. Болота Г. Магистральные оросительные каналы 3. Количественные показатели и динамику явлений передают с помощью: 1) формы; 2) светлоты и размера; 3) внутренней структуры; 40 4) цветом; 5) надписи. 4.Способ локализованных диаграмм отличается от способа картодиаграмм тем, что: 1) они строятся по пунктам наблюдений; 2) характеризуют усредненные показатели для административных районов; 3) передают точное положение распространения данного явления; 4) не передают точного положение явления; 5. В способах изображения качественного и количественного фона, картограмм, а также ареалов чаще всего применяют условные знаки: 1) точечные; 2) линейные; 3) площадные. Проектное задание 1 Тема: «Выполнение точечных, линейных и площадных картографических знаков компьютерными методами» Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель задания: показать возможности применения компьютерных технологий для построения картографических условных знаков и приобрести навыки в их использовании при построении картографических знаков для карт различных типов. Выполнение задания: 1. Используя векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator, построить картографические знаки по: 41 1) форме – значковые, главным образом, геометрические (включая объемные) и наглядные; линейные; 2) размеру – значковые (геометрические и наглядные), линейные (ленты, линии движения); 3) ориентировке – значковые (определенной геометрической формы); 4) внутреннему рисунку — значковые (геометрические, наглядные, натуралистические), линейные, площадные. 2. Создать систему сложно построенных знаков, учитывающие сочетания двух-трех графических средств, например, форму, размер и внутренний рисунок. Результат работы. 1. Проект разработанных знаков логично и правильно скомпонованных на мониторе и бумаге. 2. Создание библиотеки символов. 42 МОДУЛЬ 2. КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ШРИФТЫ И НАДПИСИ НА КАРТАХ Комплексная цель модуля – ознакомление с основными типами картографических шрифтов и освоение компьютерных технологий их построения и размещения в пределах объектов. 2.1. Основные виды шрифтов, их графические средства Картографические шрифты характеризуются рисунком, толщиной, шириной и высотой отдельных элементов букв и цифр. Знаки шрифтов имеют основные (утолщенные линии) и дополнительные элементы (соединительные штрихи, угловые соединения, концевые штрихи-подсечки, каплеобразные элементы) и внутрибуквенные просветы (рис.18). По сочетанию элементов выделяются различные виды картографических шрифтов. Рис.18. Элементы букв Совокупность буквенных знаков, объединенных общностью построения графических элементов, составляет определенную шрифтовую гарнитуру. Шрифты обладают следующими признаками: Контраст шрифта – отношение толщины основного элемента к дополнительному. Различают контрастные, 43 среднеконтрастные и малоконтрастные шрифты. Хорошо читаемы среднеконтрастные шрифты, имеющие соотношение 2:1 или 3:1. Светлота (жирность) – отношение толщины основного элемента (а) к ширине внутрибуквенного просвета (в). Выделяют остовные, светлые (а < 1/2 в), нормальные (а ~ 1/2 в), полужирные (а = в) и жирные шрифты (а > в). Ширина – отношение ширины буквы (l) к ее высоте (h). По ширине различают узкие (l < 2/З h), нормальные (от l ~ 3/5 h до l ~ 5/6 h) и широкие (l > h ). Выделяют также разновидности шрифтов – суженные, расширенные. Ориентировка – прямые, наклонные вправо и влево. Начертание – курсивные, печатные. В шрифтах курсивного начертания заглавные и строчные буквы в основном разного рисунка, в печатных шрифтах он остается одинаковым для большинства букв. Размер (высота букв) шрифта. Цвет шрифта – важное изобразительное средство, влияющее на читаемость, наглядность и художественные качества шрифтового оформления карт. В основу систематизации картографических шрифтов принят один из основных признаков – контраст шрифта, а также наличие подсечек и характер соединительных элементов. Шрифты подразделяются на шесть основных групп (рис.19. Рис. 19. Основные группы шрифтов – к о н т р а с т н ы е с неплавными соединительными элементами и тонкими длинными подсечками (а); – с р е д н е к о н т р а с т н ы е с плавными соединительными элементами и короткими подсечками (б); 44 – м а л о к о н т р а с т н ы е , среди которых выделяются шрифты с плавными соединительными элементами и прямоугольными подсечками (в); с неплавными, резкими соединениями и прямоугольными подсечками (г); без подсечек (д). Употребляются также различные виды шрифтов, которые по графическим признакам не входят ни в одну из названных групп. Сюда же относятся художественные шрифты (рис. 20е). Дальнейшее разделение шрифтов в группах ведется по гарнитурам, объединяющим шрифты одинакового рисунка, но различающимся по жирности, ширине, начертанию. 2.2. Применение шрифтов на картах При проектировании содержания и оформления карт и атласов шрифты употребляются для: – географических названий и различных пояснительных подписей; – пояснений в легенде карты; – внешнего оформления (название карты или атласа, пояснения диаграмм, графиков и др.); – подписей выходных данных, текстов, дополняющих содержание карт. В содержании карты шрифты выполняют разнообразные функции (рис.20). 1. Служат для подписей географических названий. 2. Усиливают читаемость картографических обозначений (например, подписи рек у истока, в изгибах, около устья), подчеркивают специфику рисунка знака и его величину различием размера шрифта. 3. Расширяют передаваемую знаком характеристику объекта (знак морского пути дополняется указанием направления и расстояния в километрах, Керчь—Ростов, 337 (см.рис.20) 4. Пояснительные подписи даются полным словом, в виде сокращений, отдельных букв и цифр. 45 Рис. 20. Некоторые виды шрифтов («Наставления по составлению и подготовке к изданию топографической карты масштаба 1:1000000», 1971) 46 5. Выступают в роли условных знаков, передавая качественные и количественные характеристики объектов. Качественная сторона отображается видом, ориентировкой и цветом шрифта. На рис. 21 деление населенных пунктов по типу поселения показано сочетанием рисунка, наклоном шрифта и применением заглавных и строчных букв (городской тип – прямой заглавный шрифт, сельский – наклонный, строчный). Использование цвета шрифта дает наибольший эффект на тематических картах. На карте месторождений полезных ископаемых используют надписи трех цветов: черным показывают разрабатываемые месторождения, красным – перспективные; серо-голубым цветом дают надписи элементов гидрографической основы. Размером (нередко в сочетании с жирностью) отображаются величина и относительное значение объектов. Пределы изменения размеров шрифтов в содержании карт обусловлены типом и характером их использования. В л е г е н д е карты применение картографических шрифтов связано с особенностями ее структуры, характером пояснений условных обозначений: подробные или краткие описания знаков; определительные подписи, содержащие классификационные названия разных ранговых категорий; системы индексов, цифровые, буквенные пояснения и т.п. Читаемость легенды находится в прямой зависимости от ее шрифтового оформления. Выбор шрифтов для в н е ш н е г о о ф о р м л е н и я к а р т ы зависит от ее назначения и характера использования. Названия справочных настольных карт даются наборными шрифтами, имеющими четкий рисунок и начертание. Для стенных карт целесообразны художественные шрифты крупных размеров, хорошо читаемые с расстояния. Разнообразны приемы шрифтового оформления атласов (обложек, титульных листов), где важно гармоничное сочетание шрифтов с форматом атласа, декоративными элементами (эмблемы, стилизованные рисунки и т.п.). 47 Для конкретной карты, серии карт, атласа разрабатывается определенная система шрифтов. Число видов шрифтов, применяемых на одной карте, зависит от типа и сложности ее содержания. Большего разнообразия шрифтов требуют общегеографические карты. В инструкциях и наставлениях топографических и обзорно-топографических карт разных масштабов имеются специальные образцы шрифтов для отдельных элементов содержания. На рисунке 20 показаны основные виды шрифтов, применяемые на общегеографической карте масштаба 1:1000000 для подписей населенных пунктов, объектов гидрографии, рельефа и грунтов. Каждому элементу свойствен особый вид или несколько видов шрифтов, дифференцирующих содержание карты. В целом для всех подписей на этой карте принято 11 видов шрифтовых гарнитур, а с учетом дополнительных различий по жирности, ширине, ориентировке, написанию заглавными и строчными буквами общая цифра возрастает до 22 видов. На тематических картах дается ограниченное число шрифтов, а в комплексных атласах оно сводится к трем-четырем видам разного рисунка. 2.3. Свойства шрифтов Аналогично картографическим знакам основные свойства шрифтов состоят в их: читаемости; различимости; компактности; прозрачности (черноте); эстетичности восприятия; четкой воспроизводимости в печати. Конкретное проявление этих свойств зависит от масштаба, тематики и назначения карты, а также целевого применения шрифтов – подписей в содержании карты, легенде или внешнем оформлении. Читаемость – быстрота и легкость восприятия шрифта в процессе чтения карты — выступает как обязательное требование на всех картах. Это требование приобретает особое значение, когда шрифты выполняют роль условных знаков. В этом случае важной является различимость отдельных видов шрифтов по их рисунку, размерам и другим графическим средствам. Улучшению читаемости и различимости шрифтов способствует цвет надписей. Для элементов содержания, воспроизводимых на карте голубым 48 цветом (гидрография) или коричневым (рельеф), их подписи часто дают шрифтами того же цвета. Компактность шрифта зависит от характера его рисунка, ширины букв, толщины основных элементов, расстояния между буквами. Наибольшее влияние оказывают изменение ширины букв шрифта, а также характер рисунка, ибо при одинаковой ширине букв шрифты разного вида будут несколько отличаться по компактности из-за специфики начертания. Степень компактности шрифта характеризуется площадью надписи, занимаемой на карте. Ее значение легко определяется по высоте, средней ширине буквы и длине надписи. Компактность шрифтов особенно важна для справочных карт, где на единице площади карты необходимо поместить значительное число подписей и вместе с тем обеспечить хорошую читаемость. Компактность имеет значение и для многих тематических карт, на которых применение экономичных шрифтов освобождает место для основного содержания карты. На стенных учебных картах, при условии читаемости подписи с расстояния, компактность шрифтов имеет меньшее значение. Прозрачность (чернота) связана с особенностями рисунка букв и жирностью шрифтов. Она определяется площадью всех штрихов основных и дополнительных элементов букв подписи (абсолютная чернота). По экспериментальным данным отечественного картографа И. И. Сухова, оптимальная величина черноты шрифтов на общегеографических картах составляет 20-30%, предельная – около 40%. Шрифты с большим процентом черноты перегружают карту, затрудняют восприятие штриховых элементов. Но излишняя тонкость штрихов вредна для читаемости. Эстетичность – неотъемлемое качество всех картографических шрифтов. Взгляды на эстетику шрифтов изменялись в зависимости от стилистики оформления карт в разные исторические эпохи. Например, на картах XV-XVI вв. преобладали шрифты с разнообразными декоративными деталями; они украшали карты, но порой затрудняли чтение подписи. 49 Один из приемов реализации эстетических требований — это построение шрифтов по принципу «золотого сечения», т.е. когда отношение малой величины (ширины) к большой (высоте) равно отношению большой к их сумме. В цифровом выражении оно составляет 1:1,62. Используются также пропорции египетского треугольника – 3:4:5 (ширина/высота/диагональ). По этому принципу построен академический шрифт. Особую индивидуальность придают шрифтам подсечки разного рисунка и соединительные элементы. Они являются средством стилизации рисунка шрифта. Важное качество шрифта орнаментальность, т.е. сохранение стройности и четкости строки. Свойство техническими Современная качественного приемами техника воспроизведения изготовления изготовления и и шрифтов способами печати связано печати шрифтов с карт. позволяет воспроизводить шрифты любого рисунка, в том числе с контрастными сочетаниями основных и дополнительных элементов, тонкими подсечками и соединениями. 2.4. Шрифтовая нагрузка карт Шрифтовая нагрузка измеряется площадным или числовым показателями. Площадная нагрузка – это площадь, занятая шрифтами подписей в 1 мм2 на 1 см2; числовая нагрузка – число подписей на 1 см2 карты. Общая шрифтовая нагрузка зависит от количества требуемых надписей, их разнородности и характера, густоты размещения. Существенные коррективы в шрифтовую нагрузку вносят выбор rex или иных видов шрифтов, специфика их рисунка, размеры, жирность и т. п. Наибольшая шрифтовая нагрузка – на общегеографических картах (особенно справочных) – 50-70% всей графической нагрузки, причем основная доля приходится на надписи населенных пунктов. На карте масштаба 1:1000000 максимальное число населенных пунктов может достигать 140, минимальное – 60, а оптимальное не более 120 надписей на 1 дм2 . 50 С уменьшением масштаба шрифтовая нагрузка возрастает. Так, на общегеографической карте мира масштаба 1:2 500 000 максимальная густота подписей населенных пунктов составляет около 300, минимальная – 80, оптимальная – 200 подписей на 1 дм2. На мелкомасштабных картах наблюдается изменение характера подписей; исключаются пояснительные подписи, относящиеся к деталям, наносятся названия крупных географических объектов, изображаемых в целом лишь на обзорных картах (подписи орографических районов, названия республик, областей и др.). Надписи таких объектов требуют более крупных размеров и соответственно больших площадей на карте. Зная средние площади подписей разного значения и ранга и их количество, можно рассчитать общую площадную шрифтовую нагрузку всей карты, отдельных элементов, а также районов с разной густотой подписей. 2.5. Размещение надписей на географических картах При первоначальном чтении содержания карты обращаются к географическим названиям. Скорость восприятия элементов содержания зависит от правильного расположения надписей различных географических объектов. Общее требование к размещению надписей состоит в том, что каждая надпись должна четко указывать принадлежность к определенному географическому объекту. Расположение надписей обусловлено характером локализации объектов на карте. Среди явлений, локализованных в пунктах, значительное число подписей имеют населенные пункты, для которых применяют шрифты разного рисунка и размера. Все названия населенных пунктов располагаются вдоль параллелей, на картах с прямоугольной сеткой координат – горизонтально, т.е. параллельно северной и южной рамкам карты. Названия обычно подписывают с правой стороны на свободных местах от штрихового изображения на достаточно близком расстоянии (0,3-0,5 мм) от объекта. 51 При большом скоплении населенных пунктов на небольшой площади размещение подписей справа не всегда представляется возможным. Допускается свободное расположение, иногда даже изогнутое (лекальное), но обеспечивающее четкую принадлежность подписи к соответствующему объекту. При большой загруженности штриховыми элементами отдельных участков карты для надписи выбирается такое положение, при котором она закрывает наименьшую часть штрихового изображения (рис. 21). Рис.21. Размещение надписей населенных пунктов Названия объектов линейного распространения располагаются параллельно знаку объекта или вдоль его оси. Некоторые особенности имеют подписи речной сети, где их расположение идет по плавной кривой, отражающей изгибы русла реки (рис. 22). Эти названия обычно подписывают наклонным шрифтом, причем наклон каждой буквы ориентируют по нормали к кривой. При подписи прямыми шрифтами ось каждой буквы располагается, перпендикулярно к кривой. Надписи рек размещают на любой стороне знака без учета направления течения. Для крупных рек используют разные размеры шрифтов, причем подписи дают у истока, на участках с резким изменением направления течения, ниже впадения крупных притоков и в приустьевой 52 Рис.22. Размещение надписей рек на картах части реки; при этом размеры шрифта постепенно увеличиваются от ее верхнего течения к устью. Для рек, ширина которых изображается в масштабе карты, названия подписывают по средней оси знака. В размещении названий площадных объектов используют различные приемы, связанные с характером протяженности, формой и величиной площади объекта. На рисунке 23 показан ряд способов размещения названий озер и морей. Для площадей, имеющих сложную конфигурацию с изменением направления главной оси, надпись располагается в разрядку вдоль вытянутой оси контура. Рис. 23. Размещение надписей площадных объектов 53 Объекты, занимающие на карте большие площади и протяженность (например, горные хребты, низменности и др.), подписывают вдоль всего объекта, указывая тем самым пределы его распространения. В некоторых случаях границы размещения объекта на карте указывает только лишь надпись без применения других обозначений, при этом расположение надписи должно точно соответствовать местоположению и протяженности объекта. Названия крупных по площади объектов (материки, государства, океаны) размещаются также по всей площади, иногда в две-три строки, причем применяются шрифты крупных размеров. Конкретные указания по выбору и расположению шрифтов на многолистных картах содержатся в инструкциях и наставлениях по составлению этих карт с приложением образцов оформления. 2.6. Компьютерное размещение надписей Большинство программ поддерживают два основных способа размещения надписей: 1) надпись, отнесенная к точке; 2) надпись, отнесенная к линии. Надпись, отнесенная к т о ч к е , может быть расположена слева, справа или по центру относительно точки привязки (горизонтальное выравнивание). Базовая линия текста при этом является прямой. Некоторые программы, в основном картографические блоки ГИС, позволяют делать и вертикальное выравнивание, т.е. размещать надпись сверху, снизу и по центру относительно точки привязки в вертикальном направлении. Использование выравнивания позволяет сохранять взаимное расположение надписи и подписываемого объекта при изменении параметров шрифта. Как известно, созданную надпись можно трансформировать с помощью аффинных преобразований. Выравнивание относительно точки привязки сохраняется и после поворота, только горизонтальное выравнивание делается вдоль базовой линии текста, а вертикальное – в перпендикулярном направлении. Поскольку буквы рисуются как площадные 54 графические объекты, то можно выбрать цвет заливки буквы, а также цвет и толщину линии, образующей ее границу. По умолчанию граница обычно не рисуется, а для заливки используется черный цвет. Некоторые программы позволяют применять к буквам и другие способы построения площадных знаков (заполнение шаблоном, градиентная закраска). Графические программы общего назначения позволяют также преобразовывать буквы в контуры, с которыми можно работать как с обычными графическими объектами. В н а д п и с и , о т н е с е н н о й к л и н и и , точка привязки каждой буквы надписи расположена на опорной линии, а направление базовой линии буквы совпадает с направлением касательной к опорной линии. Это позволяет создавать подписи, расположенные по кривой, например, подписи речной сети, озер, морей, населенных пунктов при большом скоплении надписей на небольшой площади (лекальное расположение). Для надписи, отнесенной к линии, существует аналог горизонтального и вертикального выравнивания. В первом случае текст прижимают к началу, либо к концу опорной линии, либо располагают в ее середине. В некоторых программах существует еще один способ выравнивания, при котором надпись автоматически растягивается вдоль всей опорной линии за счет увеличения промежутков между буквами. При отсутствии такой возможности надпись вдоль линии можно растягивать за счет подбора величины промежутков между буквами вручную через диалог выбора параметров шрифта. Аналогом вертикального выравнивания является размещение текста над опорной линией, под ней или так, чтобы опорная линия проходила через середину букв. Очень полезна при создании надписей возможность использования шрифтовых стилей (это понятие существует и в текстовых редакторах). Стиль включает в себя гарнитуру шрифта и все его параметры. Набор стилей создается один раз. Для каждой надписи указывается шрифтовой стиль, которым она должна быть выполнена. При необходимости исправить 55 какой-либо из параметров шрифта, достаточно внести изменения в параметры стиля и все надписи, выполненные им, будут изменены. В некоторых ГИС существуют дополнительные модули, позволяющие автоматически размещать надписи на карте. Для их работы необходимо, чтобы в базе данных содержались названия картографируемых объектов. Такие модули могут размещать подписи населенных пунктов по касательной к параллелям, создавать криволинейные подписи для объектов гидрографии, учитывать наложение надписей на другие объекты и многое другое. Лучшие из таких программ позволяют создавать шрифтовое оформление карты, практически не требующее дополнительного редактирования. В любом случае автоматическое размещение надписей может быть использовано в качестве предварительного этапа, который позволяет существенно сократить время на шрифтовое оформление карты. Надписи, выполняемые картографическими шрифтами, изготавливаются разными способами в зависимости от требований к качеству исполнения. На составительских рукописно оригиналах определенными надписи выполняют обычно картографическими шрифтами, преду- смотренными для карт в соответствующих инструкциях, наставлениях или специальных программах. Техника рукописного исполнения и правила вычерчивания основных видов картографических шрифтов, отдельных букв и их элементов достаточно подробно показаны в учебнике «Топографическое черчение» (1986). Надписи на составительском оригинале вычерчивают с соблюдением определенных размеров, начертания и цвета, соответствующих шрифтам для каждого элемента содержания. Главной задачей при рукописном вычерчивании надписей является их правильное расположение относительно соответствующих объектов, с учетом других штриховых элементов. На издательских оригиналах изготовление надписей требует высокого графического исполнения, что связано с последующими технологическими процессами подготовки карты к 56 изданию, т.е. с получением высококачественных копий с издательского оригинала фоторепродуцированием или светокопированием. При сложном содержании карты изготавливают отдельный оригинал надписей. Рукописное вычерчивание шрифтов заменяется более совершенными способами с использованием компьютерных технологий, позволяющих воспроизводить многообразные виды картографических шрифтов разного рисунка и размера. При изготовлении надписей все программы могут использовать шрифты, установленные в операционной системе. В настоящее время имеется множество качественных шрифтов различных видов (счет идет на тысячи), в том числе и картографических. Наиболее популярны шрифты в форматах TrueType или PostScript (Type I). Эти шрифты состоят из математического описания кривых и областей для каждого символа, что позволяет получать качественное изображение букв при любом их размере и на любом устройстве вывода. Кроме того, к символам можно применять любые аффинные преобразования для изменения их формы и расположения без потери качества. В частности, это позволяет воспроизводить надписи, повернутые под любым углом. В операционной системе могут быть установлены также растровые (bitmap) шрифты, но они предназначены в основном для быстрого вывода текста на дисплей, и их использование для создания надписей на картах не рекомендуется. В диалоге выбора гарнитуры шрифта для создаваемой надписи обычно рядом с названием шрифта указывается и его формат в виде специального знака. Наборы готовых шрифтов различных видов выпускаются на компактдисках. Поиск нужных видов шрифтов облегчает то, что при создании компьютерных вариантов шрифтов полностью соблюдена преемственность в их названиях. Шрифт выбирается по названию гарнитуры (typeface). Для выбранной гарнитуры можно установить размер шрифта, начертание, жирность, промежутки между буквами. 57 Тесты рубежного контроля 1. Шрифтовой гарнитурой принято называть: 1) жирность шрифта; 2) размеры шрифта; 3) наличие дополнительных элементов (штрихов, подсечек и др.); 4) совокупность буквенных знаков, объединенных общностью построения графических элементов. 2. Шрифты на географических картах употребляются для: 1) внешнего оформления карты; 2) обозначения названий географических объектов; 3) пояснений в легенде карты; 4) все варианты верные. 3. Известно, что шрифты могут выступать в качестве условных знаков. Качественная сторона явления отображается: 1) размером шрифта; 2) контрастностью шрифта; 3) видом и цветом шрифта; 4) рисунком шрифта. 4. Шрифтовая нагрузка карты зависит (расположите факторы по степени значимости) от: 1) назначения; 2) масштаба; 3) генерализации объектов и явлений; 4) типа шрифтов. 5. Расположение надписей обусловлено характером локализации объектов, главным образом, для подписи: 1) морей и океанов; 2) населенных пунктов; 3) горных хребтов; 4) рек. 58 Проектное задание 2 Тема: «Выбор шрифтов и выполнение надписей на картах с помощью компьютерных технологий» Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель задания: Освоить правила размещения надписей различных элементов общегеографических, геологических, различных экологических карт. Выполнение задания: 1. На штриховом оригинале общегеографической карты (или специально подготовленной бланковой основе) составить проект размещения надписей, имеющихся на карте, с использованием выбранных картографических шрифтов для каждого элемента содержания. 1.1. В соответствии с правилами размещения надписей населенных пунктов определить для них рациональное местоположение и нанести надписи на оригинал. 1.2. Установить конкретные размеры надписей рек разной величины и значения возле устья; у впадения крупных притоков; на крутых поворотах; у истока. 1.3. Для надписей площадных элементов (озер, морей, возвышенностей, низменностей, горных хребтов и др.) определить: ♦ ширину шрифта (широкий, нормальный, узкий); ♦ расстановку букв подписи в зависимости от протяженности oбъекта и конфигурации его очертаний; ♦ длину всей подписи для каждого объекта, характер се расположения (по прямой, изогнутой линии). 2. Составленный проект надписей всех элементов карты проанализировать в отношении их читаемости, рациональности размещения, и эстетического общего вида. 59 Результат работы. Графический проект надписей всех элементов общегеографической карты, выполненный и бумаге. 60 МОДУЛЬ 3. ШТРИХОВОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ОРИГИНАЛОВ КАРТ Комплексная цель модуля – дать представления о содержании работ по штриховому оформлению карт. Штриховой оригинал служит основой для изготовления других оригиналов (фонового, полутонового), поэтому оформляется в первую очередь. Оформление штрихового оригинала карты предусматривает: ♦ выполнение всех штриховых элементов в принятых условных обозначениях с соблюдением правильности рисунка и размеров знаков; ♦ размещение и исполнение шрифтовой нагрузки (надписей); ♦ компоновку, размещение и графическое построение легенды; ♦ оформление заголовка, рамок и всего содержания, помещаемого на свободных местах карты (графики, схемы, профили и т.п.). Оформление условных обозначений, шрифтовой нагрузки, внешних элементов государственных многолистных карт (топографических и обзорнотопографических) производится в соответствии с инструкциями, руководствами и наставлениями по составлению и оформлению этих карт. Оформление штрихового оригинала мелкомасштабной карты выполняется в соответствии с программой, включающей: 1) систему картографических знаков; 2) конкретные виды шрифтов надписей; 3) графическое построение легенды; 4) макет компоновки; 5) образцы внешнего оформления; 6) редакционные указания по штриховых элементов. 61 составлению и оформлению Основными способами оформления штриховых оригиналов являются рукописный (черчение, гравирование) и компьютерный. Черчение штриховых элементов оригиналов карт производится на бумаге и прозрачных пластиках обычными чертежными инструментами и принадлежностями. Для оформления используется бумага высшего качества. Она должна обладать определенными свойствами. Главные из них: белый цвет, светоустойчивость, химическая стойкость, прочность на разрыв и перегиб, способность не пропускать тушь, краску, стойкость к неоднократным исправлениям рисунка, небольшая шероховатость, К высшим сортам относится также картографическая бумага, используемая для печати карт. Ее свойства аналогичны чертежной бумаге, но она еще обладает и гладкой поверхностью, необходимой для лучшего восприятия красок с печатных форм. Прозрачной основой для черчения штриховых элементов карты служат пластические материалы, представляющие собой сложные химические соединения различного состава. Прозрачность пластиков позволяет широко использовать шаблоны, трафареты условных знаков, палетки и т.п. Малая деформация и прозрачность пластиков обеспечивают легкий контроль взаимного расположения и совмещения штриховых элементов, выполненных на разных оригиналах, проведение сводок, выявление неточностей и ошибок. В целях лучшего закрепления штриховых элементов разрабатывают специальные сорта туши, в которые вводят растворители пластиков и клеящие вещества. Для черчения на бумаге и пластике широко применяется обычная концентрированная тушь (черная и цветная), тушь «колибри», несмываемая, «пеликан» (ФРГ) и др. Тушь используется для черчения на пластиках, чертежной бумаге, фотобумаге; включает в наборе 12 цветовых тонов. Гравирование позволяет получать оригиналы с высоким качеством рисунка и служит для подготовки издательских оригиналов карт. При этом 62 способе прозрачная основа (пластик) покрывается специальным эластичным гравировальным слоем в виде тончайшей неактиничной пленки толщиной 0,01—0,02 мм. Составленный ранее оригинал карты копируется на пластик, и штриховой рисунок прорезается специальными иглами или резцами гравировальных инструментов. В результате на пластике получается прозрачный рисунок (негативное изображение) элементов содержания карты, с которого контактным копированием изготавливается позитивное изображение. В картографическом производстве применяются различные способы гравирования: механический, химический, фотохимический, лазерный. Наибольшее практическое применение получило м е х а н и ч е с к о е г р а в и р о в а н и е многообразными инструментами и приспособлениями. Для гравирования прямых, кривых линий, условных знаков служат гравировальные ручки с прямым или наклонным креплением игл. Создано более 30 видов гравировальных приборов для гравирования точечных знаков (кружков) разного диаметра, прямых и извилистых линий разной толщины, площадных знаков и др. Сущность х и м и ч е с к о г о способа гравирования состоит в растворении и полном удалении гравировального слоя химическими средствами. Он применяется для снятия гравировального покрытия с участков с фоновым оформлением (выделы леса, водоемы, адми- нистративные районы и т.п.). Фотохимическое гравирование состоит в том, что на прозрачную основу наносится светочувствительный гравировальный слой, на который экспонируется штриховое изображение, а затем производится травление (гравирование) слоя специальными растворами. В результате получается оригинал (фотогравюра) с негативным или позитивным изображением. Этот способ применяется для внесения изменений элементов содержания при обновлении 63 Л а з е р н ы й с п о с о б гравирования позволяет выполнять не только штриховые, изображения но и полутоновые производится оригиналы. выжиганием Гравирование лазерным лучом. любого Лазерная гравировальная машина обеспечивает гравирование изображения, как в масштабе оригинала, так и в других масштабах. Оформление штриховых элементов производится на одной основе – совмещенном черчении (гравировании) либо на разных основах, разделенных по цветам издания, – раздельном черчении (гравировании). Изготовление штриховых оригиналов принято обычно начинать с вычерчивания (гравирования) элементов гидрографии, затем контуров других элементов содержания и рельефа. Такая последовательность обусловливается тем, что гидрография является основой для привязки и согласования других элементов содержания карты. При раздельном черчении оригинал гидрографии служит контрольной основой других штриховых оригиналов. Оформление контурной нагрузки начинают с вычерчивания (гравирования) внутренней рамки, линий координатной сетки, пунктов геодезической сети – элементов, необходимых для сводки и монтажа смежных листов. Площадные знаки (солончаки, пески и др.), надписи, стандартное зарамочное содержание наклеиваются или копируются в рабочие диапозитивы. Конечный этап изготовления карты – ее полиграфическое размножение требует оформления штриховых оригиналов с учетом технологических процессов издания. В настоящее время применяется плоская офсетная печать, широко использующая репродукционную фотографию и светокопирование. Эти процессы являются промежуточными при переходе от оригинала карты к последующим этапам, до получения печатных форм. Изготовление высококачественных фото- или светокопий с оригинала карты связано с определенными требованиями к его графическому оформлению. 64 Учет требований полиграфического воспроизведения проявляется на разных этапах подготовки штрихового оригинала. Штриховые элементы составительского оригинала оформляют в цветах, предусмотренных в легенде карты. Площадные элементы, отображаемые цветным фоном (водные пространства, леса и др.), на составительском оригинале не показывают совсем, вычерчивая лишь их контуры. Ряд штриховых однородных обозначений, занимающих большие площади (знаки лугов, виноградников, солончаков), которые при чистовом оформлении на издательском оригинале выполняются по шаблонам трафаретам или с использованием наклеек, на составительском оригинале не вычерчиваются, а обозначаются лишь их контуры. Оформление составительского оригинала производится на бумаге или пластике, как правило, в масштабе издания карты, которого затем готовятся копии голубого цвета для чистового оформления оригиналов. Иногда для карт со сложным содержанием большой нагрузкой допускают оформление штриховых элементов составительского оригинала в более крупном масштабе, чем установленном для издания. В этом случае при фотографировании получают копию лучшего качества. При использовании прозрачных пластиков штриховые элемента вычерчиваются на одной или нескольких основах, разделенных по цветам издания (цветоделенные оригиналы). Повышению качества и производительности оформления штрихового оригинала способствует многоцветного изготовление совмещенного на штрихового гравировальных изображения. основах Выполнение гравирования по таким оригиналам облегчает распознавание необходимого для гравирования элемента, упрощает корректуру гравюр. В этом отношении удобно фотолюминесцентное цветоделение. Для получения гравировальных многоцветного основах необходимо 65 штрихового оформление изображения на составительского оригинала люминесцирующей тушью, т.е. вычерчивание контура обычной черной тушью, а элементов гидрографии и рельефа соответственно люминесцирующей тушью зеленого и коричневого цветов. С такого оригинала с применением светофильтров изготовляют цветоделенные негативы, с которых получают совмещенные цветные копии на гравировальных основах. Тесты рубежного контроля 1. Штриховой оригинал является основой для изготовления фоновых и полутоновых оригиналов и выполняется в первую очередь, поэтому при его оформлении предусматривается выполнение (выбрать правильное): 1) цветовое оформление; 2) послойная окраска; 3) штриховка граней рельефа; 4) графическое построение легенды; 5) размещение шрифтовой нагрузки; 6) компоновка карты; 7) образец внешнего оформления; 8) система картографических знаков. 2. Правильно определите последовательность изготовления штрихового оригинала: 1) вычерчивание контуров рельефа; 2) оформление элементов гидрографической сети; 3) лини координатной сетки, пунктов геодезической сети; 4) размещение легенды. 3. В штриховом оригинале площадные условные знаки показывают 1) цветом; 2) только контуром; 3) штрихами; 4) надписями. 66 4. При компьютерном исполнении штрихового оригинала: 1) сохраняется последовательность выполнения; 2) сначала формируется внешнее оформление карты; 3) картографические знаки; 4) надписи. 67 МОДУЛЬ 4. ЦВЕТ – ОСНОВНОЕ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО В ОФОРМЛЕНИИ КАРТ Комплексная цель модуля – познакомить со способами использования цвета для передачи качественных и количественных характеристик объектов и явлений на различных типах карт 4.1. Роль цвета на карте Цвет на карте расширяет изобразительные возможности значковых, линейных и площадных обозначений. Цвет позволяет использовать приемы изобразительной символики, эффекты цветовой и светотеневой пластики. Он находит широкое применение в штриховом, фоновом и полутоновом изображениях. Цвет на карте выполняет следующие функции: – облегчает различимость объектов; – улучшает читаемость и наглядность; – помогает выявлять пространственные сочетания и взаимосвязи явлений; – украшает картографическое произведение; – повышает эстетические качества карт; – увеличивает информативность карты Использование цвета на карте имеет условный и символический смысл. Как условное обозначение цвет воспринимается в зависимости от конкретных отображаемых явлений. Например, на общегеографической карте зеленый цвет ассоциируется с пространствами, занятыми лесом, голубой (синий) – с элементами гидрографии, коричневый – с рельефом местности. Выбор указанных цветов для конкретных объектов не является случайным, в нем учтен принцип природного сходства цветового восприятия в реальной действительности. 68 Цвет наглядно передает качественные и количественные характеристики объектов. Качественная сторона реализуется в способах цветного фона, ареалов, линий движет и др.; количественная – особенно ярко проявляется в способах цветового оформления картограммы, количественного фона, применяемых для отображения многообразных явлений тематических карт. На некоторых тематических картах (геологических, почвенных и др.) цвета унифицированы. На почвенных картах коричневый цвет указывает на размещение черноземов. На геологических (стратиграфических) картах всем породам определенного возраста присвоен свой цвет (для юрской системы – голубой, меловой – зеленый и т.п.). Проектирование цветового оформления начинается с разработки цветовых шкал. Принципы их построения связаны с сущностью отображаемого явления, характером его размещения, показателями, которые необходимо передать на карте. Цветовой строй любой шкалы основан на комбинациях главных цветовых характеристик – цветового тона, насыщенности (чистоты) и светлоты (яркости), законах их восприятия. В зависимости от изменения цветовых характеристик шкалы можно подразделить на две основные группы: однородных и смешанных (сложных) цветовых рядов. Шкалы о д н о р о д н ы х цветовых рядов строят по принципу изменения одной цветовой характеристики, т.е. по цветовому тону, светлоте или насыщенности. Шкалы с м е ш а н н ы х (сложных) цветовых рядов изменения двух или трех цветовых строят путем параметров. Различная последовательность и закономерность изменения цветовых характеристик позволяют получать многообразные цветовые ряды. Однородные цветовые ряды применяются в оформлении тематических карт несложного содержания, включающего один или два показателя. 69 (карты политико-административного деления, национального состава населения, сельскохозяйственных культур). В отображении качественных характеристик, требующих определенных ассоциаций с действительностью, принимают цветовые сочетания, близкие к природным. Например, для выделения природных зон (широтная зональность) или физико-географических районов эффективны сочетания холодных и теплых спектральных цветов; для зоны тундры рекомендуют серо-голубые, серо-лиловые цвета, лесной зоны – зеленые, лесостепной – зеленовато-желтые, степной – желтые, зоны пустынь – желтооранжевые цвета. Свою специфику имеет цветовой строй шкал однородных рядов, реализуемых в геометрических значках, линиях, лентах. Для их оптимальной читаемости максимально увеличивают контрастность и насыщенность цветовых тонов шкалы. Однородные цветовые шкалы, изменяющиеся по насыщенности или светлоте одно го цвета, используются для оформления количественных показателей: средних температур воздуха, величины солнечного сияния, плотности населения, процента пахотных земель в общей площади землепользовании и др. При проектировании сложных картографических обозначений выбор цветовых сочетаний основывается на определенных изменениях всех трех цветовых характеристик. При этом возможно построение информативных шкал, отображающих одновременно количественную сторону за счет различий в светлоте и насыщенности. Ц в е т – наглядное изобразительное средство динамики явлений. Для явлений, локализованных по пунктам или на линиях, их динамику целесообразно передавать в основном насыщенностью цвета в сочетании с размером знака. Например, рост населения городов в разные годы показывают размером геометрического знака (кружка, обеспечивают цветом нарастающей насыщенности. 70 квадрата), наглядность Многообразные изменения цветов по тону, светлоте и насыщенности дают возможность проектировать цветовое оформление сложных карт, отображать логические взаимосвязи и соподчиненность категорий. Цвет в данном случае определяет смысловой строй легенды карты, закономерности его изменения обусловливают логичность в чтении содержания карты, позволяют быстро выделить главные иерархические ступени и исключить частые обращения к легенде карты. Множественность классификационных категорий разного ранга особенно характерна для типологических карт: геологических, почвенных, ландшафтных и др. Цветовые шкалы таких карт выступают как особые знаковые системы, отражающие сложную теоретическую конструкцию, классификацию, модель структуры. Типологические карты со сложной многоступенчатой класси- фикационной структурой требуют большого количества цветов и их оттенков. Например, карты природы научно-справочного типа — почвенная СССР 1:4 000 000 для высших учебных заведений использует 145 цветовых различий, геологическая – 87 цветов, карта растительности – 132 цвета. Особую группу составляют карты геологической тематики, где цветовая гамма должна точно соответствовать системе цветов, принятой Международным геологическим конгрессом в качестве международной для всех карт этой тематики. Широкие возможности воспроизведения сложных цветовых шкал дают компьютерные технологии. Оптическое смешение четырех цветов в разных процентных соотношениях позволяет воспроизвести неограниченное количество цветов, достаточное для построения сложных цветовых шкал тематических карт. Практически выбор цветов с использованием компьютера для шкал тематических карт производится путем экспериментального смешения трех (или четырех) цветов в определенных процентных насыщенности (чистоты) и светлоты (яркости). 71 соотношениях Содержание многоцветных карт, особенно научно-справочных, обычно включает несколько взаимосвязанных показателей. Как правило, одни элементы являются основными, другие лишь дополняют содержание карты. Основные элементы, определяющие замысел и содержание, четко выделяются на карте; их размещение, качественные и количественные различия должны восприниматься при беглом взгляде на карту; второстепенные объекты могут читаться лишь при детальном ее изучении. Дифференциация зрительного восприятия элементов содержания по их значению достигается разнообразными графическими приемами, среди которых цвет обладает наибольшей выразительностью. В соответствии с особенностями зрительного восприятия цвета для главного содержания предпочтительны цветовые тона большой насыщенности и высокой светлоты. При большом числе отображаемых показателей (качественных и количественных) на карте совмещают фоновые, штриховые и шрифтовые цветовые обозначения разного графического вида. Особенно они многообразны и сложны на тематических картах. Это могут быть штриховые и фоновые площадные знаки, системы изолиний, границы ареалов, геометрические знаки (чаще всего структурные), линии движения (стрелки, ленты), подписи различного цвета и др. Необходимо удачное сочетание цвета фоновых и штриховых обозначений, обеспечивающих хорошую читаемость и наглядность показателей. Штриховые элементы, как правило, отличаются небольшими размерами по ширине в угловом выражении. Как показывает практика, контрастность штриховых элементов по отношению к фону должна превышать пороговую величину контрастной различимости в 15—30 раз. Поэтому наряду с изобразительными возможностями цвета необходимо использовать графические средства штриховых знаков: форму, размер, рисунок, ориентировку. Комбинации знаков по ряду признаков (не менее двух) дают достаточную различаемость и возможность изолированного чтения знаков. 72 Достижение хорошей читаемости и наглядности в изображении нескольких показателей, передаваемых цветным фоном и цветными штриховыми знаками, требует тщательного учета свойств цветового зрения и особенностей восприятия цвета, в частности явлений контрастов, иллюзий выступания и отступания цвета, законов цветовой пластики и др. В оформлении сложных тематических карт (например, ландшафтных) на цветном фоне средней насыщенности, возможно перекрытие пяти-шести цветовых полей, при условии, что цветовой и штриховой рисунки будут отличаться по двум графическим средствам. Примерами удачного сочетания фоновых и штриховых обозначений являются экономические карты в школьном Атласе 10 класса (2000). На рисунке 24 показан фрагмент карты «Хозяйство», где использован большой арсенал изобразительных средств: фоновых, штриховых (черно-белых и цветных) знаков. Представлена логичная система штриховых знаков, составляющая первый план (основное содержание) карты. При этом использована комбинация графических средств по форме, размеру, внутреннему рисунку, цвету; разработаны художественные знаки для сельского хозяйства, туризма и др. Это позволило создать стройную, хорошо читаемую структуру легенды, также четкое восприятие и наглядность знаков на слабом цветном фоне. Использование технологии воспроизведения многоцветных карт с помощью электронного цветоделения открывает возможности комбинаций фоновых и штриховых обозначений: сочетания светлых штриховых знаков и цветных полос на темных фонах, использование знаков белого цвета (гидрографии, дорожной сети, границ и др.), контрастирующих с цветным фоном и т.п. Примеры цветового оформления, основанные на этих принципах, встречаются на ряде отечественных, швейцарских, канадских и шведских тематических карт. 4.2. Компьютерное воспроизведение цветов 4.2.1. Модели представления цвета. Графические программы или графические пакеты, такие как CorelDraw, Corel Photo-Paint, Adobe Illustrator, 73 Рис. 24. Фрагмент карты «Хозяйство США» (Атлас «Экономическая и социальная география мира», 2000) 74 Adobe Photoshop, Quark Press, Page Maker и др., используются для широкого круга задач, в том числе работают с цветными изображениями (хроматическими или ахроматическими). Использование цвета при создании и редактировании изображений – один из самых важных разделов компьютерной графики. Для формирования качественного цветного изображения необходимо выражение цвета в численном виде. В настоящее время не существует технологии, которая могла бы передать все цвета и оттенки, различаемые человеческим глазом. Цвета изображения на экране или бумаге почти всегда отличаются от оригинальных. Один и тот же цветной рисунок, схема, карта по-разному могут выглядеть на экране монитора, при выводе на цветной принтер и в полиграфии. Каждое устройство воспроизводит изображение по-своему, так как использует свойственные ему технологии и способы кодирования цвета. Очень важна правильная передача цвета на всех этапах получения цветного изображения. Для корректной цветопередачи необходимы объективные способы описания цвета. Любой цвет в графической программе задается в цветовой модели (color model), которая определяет аналитические выражения для вычисления цветовой составляющей пиксела в различных цветовых пространствах (базисах) и для перехода от одного базиса к другому. Цветовые модели различаются по принципам описания цветового пространства, существующего в реальном мире. С помощью цветовой модели можно моделировать цвет на экране или принтере. Диапазон цветов, который может восприниматься (устройствами ввода) или цветовым воспроизводиться охватом, или (устройствами цветовой вывода), называется гаммой устройства. Назначение цветовой модели состоит в том, чтобы дать возможность удобным образом описывать цвета в пределах некоторого цветового охвата. Устройство моделей одинаково: в каждой из них принято несколько б а з о в ы х к о м п о н е н т о в , и каждый базовый компонент вносит вклад в 75 создание конкретного цвета. Все модели имеют различное цветовое пространство. Цвет может получаться как в процессе излучения света активным источником, например, таким, как экран монитора, так и в результате отражения света от какого-либо предмета, например, листа цветной бумаги. Этим процессам в компьютерной графике соответствуют две системы представления цвета: аддитивная и субтрактивная. При аддитивном (слагательном) способе смешения цветов три основных излучения направляются на сетчатку глаза, которая воспринимает их как единый цвет (рис.25). Разновидностью аддитивного синтеза является пространственное смешение цветов. При определенном расстоянии глаз не может различать близко расположенные отдельные мелкие штрихи или точки, а воспринимает их как единый фон. Пространственное смешение цветов широко применяется в картоиздательском производстве. Р а с т р ы (мелкая гравированная на стекле сетка непрозрачных линий) различной линиатуры (65, 54, 48 лин/см и др.) строятся на этом принципе. Рис.25 Схемы смешения цветов (а – аддитивного, б – субтрактивного) При способе субтрактивном образование нового смешении цвета (вычитательном) происходит избирательным поглощением излучений определенной длины волны (светофильтрами или красочными слоями) из излучения, содержащего три основных цвета (см. рис. 25). Если на пути прохождения лучей белого цвета поставить 76 светофильтр (или красочный слой) желтого цвета, поглощающий лучи синей и пропускающий лучи красной и зеленой частей спектра, то последние, суммарно действуя на глаз, производят впечатление желтого цвета. Далее, если продолжить вычитание цветов светофильтром пурпурного цвета, который поглощает лучи зеленой зоны и пропускает лучи красной части спектра, можно получить оранжево-красный цвет. Если же поставить на пути оранжево-красного цвета голубой светофильтр, то все лучи падающего света будут поглощены, и в результате получится ахроматический цвет. Таким образом, комбинацией смешения трех цветов (или красочных слоев) можно воспроизвести все цвета спектра, а наложение всех трех цветов вместе дает белый цвет. В сущности, субтрактивный способ является разновидностью аддитивного. Их различие состоит в технике выделения и регулирования количеств основных цветов. Впервые способ аддитивного смешения цветов был применен в практике воспроизведения цветных изображений английским физиком Д. К. Максвеллом в середине XIX в. при изготовлении цветной фотографии. Освоение цветной печати в производственных условиях, основанное на методах трехцветного воспроизведения, началось в середине 30-х годов XX века. Технология воспроизведения любого цвета при печати многоцветных карт с применением триады красок является основной. Субтрактивное смешение цветов нашло широкое практическое применение в полиграфической печати, цветном кино, телевидении и др. Цветовые модели, используемые в графических программах (CorelDraw, Corel Photo-Paint, Adobe Illustrator, Adobe Photoshop и др.) основаны или на сложении (аддитивные цветовые модели), или на вычитании основных цветов (субтрактивные цветовые модели). Модели обоих типов содержат цвета, рассчитываемые по математическим формулам. Эти 77 формулы составляют основу измерений цвета в соответствии с цветовыми стандартами. Все графические программы поддерживают, как правило, несколько цветовых моделей, а в дополнение к ним – модель оттенков серого цвета. К самым известным аддитивным цветовым моделям, поддерживаемым различными графическими программами, относятся модели RGB, HSB, HLS, LAB. Различия этих моделей обусловлены главным образом тем, что они разрабатывались разными компаниями, и каждый из разработчиков пользовался своим набором формул. Модель RGB В аддитивных цветовых моделях, основанных на сложении цветов, для их воспроизведения используются определенные световые излучения. Модель RGB основана на смешении (лучей) красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) цветов и передает практически все воспринимаемые человеческим глазом цвета. Чем больше насыщенность цвета, тем ближе он к полному спектральному цвету, а чем меньше, тем ближе он к черному цвету. Если сложить все три основных цвета с максимальной насыщенностью, равной единице, то получится белый цвет. В RGB-изображении каждый из трех основных цветов и серая шкала имеют 256 градаций (оттенков). RGB-модель ближе всего к физической сущности монитора. В ней цвет определяется количеством красного, зеленого и синего, что может быть непосредственно переведено в мощность электронного луча, необходимого для каждого элемента экрана. Монитор компьютера воспроизводит все цвета спектра именно на основе сложения трех перечисленных (RGB) цветов. Излучаемый трубкой монитора свет проступает сквозь точки красного, зеленого и синего цвета фосфорного покрытия экрана, создавая цветовые лучи, которые совместно воспринимаются глазом человека. Для получения различных цветов и оттенков на экране монитора достаточно «зажечь» (пропустить свет) и «потушить» (не пропустить свет) определенное 78 количество точек разного цвета. Например, свечение точек красного и зеленого цвета при отсутствии синих точек позволит получить желтый цвет, а сочетание только зеленого и синего — голубой и т.д. Модель RGB идеально подходит для представления цвета в системе, где свет излучается экраном монитора, но не подходит для устройств печати, где передача цвета построена на отраженном свете. Цветовые модели HSB и HLS Модель HSB, основанная на использовании характеристик цвета – цветового тона, насыщенности (чистоты) и яркости (Hue, Saturation, Brightness), – является другим способом представления основных цветов модели Модель RGB. соответствует HSB наиболее естественному представлению цвета, с точки зрения восприятия его человеческим глазом. Спектральные цвета или цветовые тона (Hue), которые определяются длиной световой волны отраженной от непрозрачного объекта или прошедшей через прозрачный объект. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью (чистотой). Следующий параметр – насыщенность (чистота) цвета (Saturation). Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым, поэтому работу с параметром насыщенности (чистоты) можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белого цвета. Параметр – яркость цвета (Brightness), которая определяет освещенность или затемненность цвета. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение. Поэтому работу с параметром яркости можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски. Любой цвет получается из спектрального цвета добавлением определенного процента белого и черного цветов. Эта модель гораздо ближе к традиционному пониманию работы картографа с цветом. Можно 79 определять сначала цветовой тон (Hue), а затем насыщенность (чистоту) (Saturation) и яркость (Brightness). Модель HLS – цветовой тон, яркость (светлота) и насыщенность (чистота) (Hue-Lightness-Saturation) – является вариантом модели HSB, Цветовая модель Lab Цветовая модель Lab была создана Международной комиссией по освещенности (CIE); это успешная попытка создания аппаратно-независимой модели цвета. Модель основана на восприятии цвета человеческим глазом. Любой цвет в Lab определяется яркостью (Lightness) и двумя хроматическими компонентами: параметрами а и b, которые изменяются в разных диапазонах. Первый – от зеленого до красного, а второй – от синего до желтого. Яркость в модели Lab независима от спектральных цветов. Это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения. Модель Lab является трехканальной. Цветовая гамма Lab включает цветовое пространство всех других цветовых моделей, используемых в полиграфическом процессе. Модель Lab является независимой от типа устройства. Ее можно применять при просмотре на мониторе и печати на принтере. Ее также часто используют в качестве модели-посредника при любом конвертировании из модели в модель. Субтрактивные (разностные) модели CMY и CMYK Когда созданное на экране компьютера изображение нужно распечатать на принтере, на помощь приходит субтрактивная система цвета, которая используется в полиграфии. Субтрактивной цветовой моделью является модель CMY, название которой строится по первым буквам полиграфической триады – Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый). Модель CMY описывает отраженные цвета (краски), которые образуются в результате вычитания части спектра из общего падающего луча света. 80 Предполагается, что, смешав голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow) цвета на чистом листе бумаги, можно получить абсолютно черный цвет. В действительности, вследствие неточного нанесения цветов устройствами печати на бумагу, при смешении голубого, пурпурного и желтого цветов, не обеспечивается чисто черный цвет. Поэтому мы имеем дело с четырехцветной печатью, которая существовала задолго до появления компьютеров. Для получения более качественного результата печати модель CMY дополняется черным цветом и в таком составе носит название CMYK. К – это Black (черный), т.е. от слова взята не первая, а последняя буква (есть и другая версия: от английского слова Key (color) – «контурный (цвет)»). Хотя модели RGB и CMYK связаны друг с другом, их взаимное конвертирование не происходит без потерь, поскольку цветовой охват у них разный. 4.2.2. Выбор и преобразование цветовых моделей. Если созданный рисунок, карта или схема должны быть представлены только на экране компьютера, то можно выбрать систему цветов RGB, HSB или HLS. Если предполагается распечатывать работу на цветном принтере, то нужно уметь представить иллюстрацию в системе цветов CMY или CMYK. При использовании моделей RGB, HSB, HLS, графические программы при печати преобразуют цвета в CMYK-эквиваленты. Преобразование будет только приблизительным, так как данные модели создают цвет принципиально другим способом, чем модель CMYK. В таблице 1 перечислены семь типов доступных для использования моделей воспроизведения цвета, базовые цвета и предпочтительные области применения каждой из моделей. Любой цвет можно получить путем изменения значения его цветовых составляющих в выбранной цветовой модели. Как правило, измерение цветовых составляющих выполняется в относительных единицах измерения и диапазон их значений находится от нуля до 100%. Например, чтобы получить красный цвет, необходимо 81 Таблица 1 Модели воспроизведения цвета и области их применения в картографическом дизайне Цветовая модель CMY CMYK Базовые цвета модели Область применения Голубой (Cyan), пурпурный Четырехслойная (Magenta), желтый (Yellow) многослойная печать Голубой (Cyan), пурпурный Четырехслойная (Magenta), желтый (Yellow), многослойная печать черный (Black) RGB Красный (Red), зеленый Электронные карты, (Green), синий (Blue) экранные презентации, Web-графика и слайды HSB Цветовой тон (Hue), Электронные карты, насыщенность (чистота) экранные презентации, (Lightness), яркость Web-графика и слайды (Brightness) HLS Цветовой тон (Hue), яркость Электронные карты, (светлота) (Lightness) экранные презентации, насыщенность (чистота) Web-графика и слайды (Saturation), LAB Яркость (L), и отношение Многослойная чистоты зеленого к красному четырехцветная печать (A) и синего к желтому (B) оттенков Grayscale 256 градаций серого цвета 82 Черно-белая печать установить следующие значения составляющих: для RGB – R = 100%, G = 0%, В = 0%; для CMYK – С = 0%, М = 100%, Y = 100% и К = 0%. Графические программы, как векторной, так и растровой графики, позволяют работать с множеством цветовых моделей в рамках одной программы. Переключение из одной модели цвета в другую происходит через соответствующие окна диалога. Выполнение таких переключений обеспечивает сложная программа визуализации цветного изображения, реализованная в каждом современном графическом пакете. Она преобразует выбранные пользователем модели представления цвета в систему RGBцветов – если он работает с изображением на экране монитора, и в систему CMYK-цветов – если надо распечатать изображение на цветном принтере. Выбрав для представления цвета на экране модель CMYK, пользователь заставляет графическую программу заменять цвета CMYK цветами RGB. В результате преобразования системы цветов появляются неточности и требуется корректировка черного цвета на выводимом изображении. Преобразование цвета RGB в цвет CMYдостаточно простая операция: преобразование следует сделать с помощью инверсии, но на деле надо получить не три, а четыре цвета. Разные графические программы используют различные алгоритмы такого преобразования, основанные на разных математических методах. Воспроизведение цвета на экране монитора зависит от качества люминофора (фосфорного покрытия), системы управления электронным лучом, а также от того, как падает дневной свет или свет от ламп на монитор, и от того, используется ли защитный экран. При работе в графических программах следует учитывать, что количество действительно доступных цветов зависит от числа бит адаптера цветного монитора, т.е. от количества двоичных разрядов (битов), используемых для определения оттенка или цвета каждого пиксела изображения на устройстве вывода. Например, черно-белое изображение имеет 1 разряд (двоичное значение единица и нуль). Количество цветов, 83 которое можно воспроизвести на дисплее, равно двум в степени, соответствующей количеству двоичных разрядов: 1 разряд – 2 цвета (черный и белый) 4 разряда – 16 цветов 8 разрядов, оттенки серого – 256 оттенков серого 8 разрядов, в цвете – 256 цветов 24 разряда – 16,7 млн. цветов 32 разряда – 6,8 млрд. цветов Существуют и другие разрядности представления цвета пиксела. Воспроизведение цвета на бумаге зависит от качества самой бумаги: насколько она впитывает краски, ее собственный цвет, а также от химического состава красок, от их свежести (свежие, высохшие, выцветшие). Цветное изображение (например, снимок, карта или рисунок), проходя по всем этапам обработки, начиная с ввода с помощью сканера или цифровой камеры, обработки и отображения на экране монитора и заканчивая выводом на печатных устройствах, претерпевает разнообразные изменения в связи с неизбежным конвертированием цветовых моделей. Графические программы имеют, как правило, Системы управления цветом (Color Management System, CMS), которые позволяют управлять цветом на всем протяжении технологической цепочки (от сканирования до печати) и позволяют достичь хорошей точности передачи цвета. 4.2.3. Предпечатная подготовка. Печать представляет собой процесс наложения краски на бумагу или другой носитель. Подбор цветов в предпечатной подготовке проводится по специально разработанным для этих целей спецификациям, т.е. документу, представленному в виде таблицы, который определяет состав возможных цветовых комбинаций. Спецификация содержит тысячи образцов цветов в том виде, в каком они будут напечатаны на различных сортах бумаги. Как и в случае с цветовыми моделями, графические программы поддерживают множество спецификаций заранее разработанных образцов цвета. Это позволяет разработчикам и 84 пользователям графических программ работать с одинаковыми цветами, а также ускоряет процесс предпечатной подготовки и позволяет избежать погрешностей при цветной печати. В системе подбора цвета PANTONE® различают два основных типа спецификаций: process color – триадный цвет и spot color – плашечный цвет. Process color – сплошной, или триадный, цвет получаемый путем постепенного смешения голубого, пурпурного, желтого и дополнительного черного красителей различной тональности в процессе печати. Spot color – плашечный цвет. В отличие от сплошных цветов системы CMYK, получаемых в процессе печати путем смешения четырех красителей, каждый плашечный цвет готовится заранее по спецификации уникального красителя системы цветов PANTONE Matching System. В процессе печати готовая краска наносится на отдельные области изображения. Никакого смешения красителей не происходит. В соответствии с этим, сколько плашечных цветов будет использовано на карте, столько пленок и форм при печати изображения будет выполнено. 4.2.4. Цветовые палитры. Рассмотренные модели цветов способны воспроизвести миллионы оттенков. Но для большинства пользователей графических программ достаточно иметь в своем распоряжении ограниченный набор, называемый п а л и т р о й ц в е т о в . Электронная цветовая палитра подобна палитре художника за исключением того, что вмещает гораздо больше готовых оттенков, чем может разместить на своей палитре художник. Электронная палитра состоит из множества цветовых ячеек, и каждая из них представляет отдельный стандартный цвет. Основное различие между цветовой моделью и цветовой палитрой состоит в том, что модель позволяет создать любой требуемый цвет, а палитра позволяет выбирать любой цвет из готовой совокупности стандартных цветов. Цветовые палитры включают отдельные оттенки цвета, которые либо получаются путем смешения цветов той или иной цветовой модели, либо 85 предоставляются фирмой-поставщиком. Лучшим примером цветовых палитр, поставляемых в частном порядке, являются палитры цветов плашечной и многослойной печати торговой марки PANTONE®. В программе CorelDRAW имеются четыре базовые цветовые палитры RGB, семь палитр цветов плашечной печати и одна основная палитра цветов CMYK. Палитра цветов модели Lab составляет отдельную категорию, поскольку она объединяет цвета RGB и CMYK. Графическая программа Adobe Illustrator дает возможность работать со многими цветовыми библиотеками, которые широко используют в полиграфии. Ниже в таблице 2 описаны так называемые фиксированные цветовые палитры (Fixed Palettes), поставляемые с графическими программами CorelDraw и Adobe Illustrator. 4.2.5. Выбор палитры и создание цветовых шкал для карт разных типов. Перед тем как решить, какую из палитр применить, следует точно знать, как предполагают в дальнейшем использовать создаваемую карту или схему. При этом желательно разработать собственный сборник образцов на основе выбранной цветовой модели или исходной стандартной палитры из этой модели. Разработанный сборник образцов обычно представляет собой лист бумаги с некоторым числом небольших квадратиков (по одному для каждого цвета), заполненных одним из цветов избираемой палитры, используемой для подготовки конкретных карт. Если потребуется использовать несколько палитр, нужно создать несколько сборников образцов. Под каждым квадратиком печатаются значения цветовых компонентов CMYK, образующих соответствующий оттенок. Графические программы позволяют выбирать и создавать цвета, как для заполнения объекта, так и для окраски его контура. Заполнение объекта (на карте, схеме, рисунке и др.) сплошным цветом называется в графических 86 Таблица 2 Некоторые фиксированные цветовые палитры, применяемые в картографическом дизайне (по Ю.С.Ковтанюку) Наименование PANTONE MATCHING SYSTEM (фирма PANTONE, Carlstadt, New Jersey, USA PANTONE Process color System PANTONE Hexachrome PANTONE Metalic Colors PANTONE Pastel Colors Uniform Colors HKS Colors Web-safe Colors TRUMATCH Colors (фирма TRUMATCH, New York, USA) Состав и назначение Палитра плашечных цветов, доступных в системе PANTONE Matching System Палитра цветов, доступных в системе триадных цветов PANTONE, основанной на цветовой модели CMYK. Первые 2000 цветов образованы смешением двух цветов, остальные – трех и четырех. Новый стандарт Hexachrome, основанной на цветовой модели CMYK. В системе Hexachrome для создания полноцветных изображений используются шесть различных красителей (голубой, пурпурный, желтый, черный, оранжевый и зеленый) Палитра системы цветов PANTONE, содержащая цвета металлического оттенка без примесей лака (неблестящие), –Unvarnished Палитра системы цветов PANTONE, содержащая цвета приглушенного тона – пастельные цвета Базовая независимая палитра (не базирующаяся на системе подбора цветов изображения), предлагающая 256 цветов, однородно распределенных между красным, зеленым и синим цветами Палитра, содержащая фиксированный набор плашечных цветов Палитра, применяемая для создания Webстраниц и обеспечивающая согласование цветов в случае просмотра этих страниц на разных системах Система TRUMATCH, предлагающая более 2000 цветов, входящих в цветовой охват модели CMYK. При этом каждый цвет имеет до 40 оттенков (от красного к фиолетовому), насыщенность (от сильной до слабой) и яркость (от низкой до высокой) 87 FOCOLTONE Colors (фирма FOCOLTONE, Stafford, UK) Spectral Master Colors TOYO COLOR FINDER (фирма Toyo Ink manufacturing Co., Tokyo, Japan DIC Colors Lab Colors Цветовая система, обеспечивающая диапазон плашечных цветов, создаваемых при помощи основных цветов – голубого, пурпурного, желтого и черного. Эти цвета организованы так, что их можно выбрать только в случае, если цвет FOCOLTONE сдержит не менее 10% основного цвета, общего с другим цветом FOCOLTONE. Это снижает частоту перекрытия цветов и делает эту палитру более пригодной для цветоделения. Стандартная система подбора цветов для выбора цветов и красок фирмы Du Pont.Используя образцы и библиотеки Spectral Master Solid Color Library, можно точно указать и выделить 10 типов красок (используемых во всем мире).Используется в высокопроизводительных графопостроителях. Палитра, состоящая из 1000 цветов, основанных на стандартах японской полиграфии. Эти цвета определяются в пространстве цветов модели Lab и преобразуются в цвета RGB – для вывода на экран и в цвета CMYK – для печати. Широко используется в телевидении. Палитра, содержащая цвета, доступные через DIC Color Guide, DIC Color Guide Part ΙΙ и DIC Traditional Colors of Japan.Цвета в этих палитрах создаются путем смешения цветов марки DIC. Широко используются в анимации при помощи цветовых переходов в системе CMYK. Эта палитра цветов популярна в Японии. Палитра, содержащая цвета, основанные на модели Lab. 88 Программах однородной заливкой. Цвета для такой заливки можно создавать с помощью цветовых моделей или выбирать из цветовых палитр, рассмотренных выше. Все элементы интерфейса работы с цветом организованы в соответствующих окнах диалога, имеющих строку заголовка, которую можно активизировать «мышью» и перетащить в другое удобное место экрана. В правом конце строки заголовка (для Windows-варианта) есть кнопка закрытия окна, а в некоторых программах — кнопка автоматического изменения размера. Иногда окна диалога снабжены кнопкой ручного изменения размера, которая находится в нижнем правом углу окна и позволяет перетаскивать этот угол для достижения желаемого размера. На рисунке 26 показаны примеры окон диалога работы с цветом в графических программах Corel DRAW и Adobe Illustrator. Рис.26. Примеры окон диалога работы с цветом: а – окно диалога Uniform Fill (однородная заливка) графического редактора б – окно диалога Color графического редактора Adobe Illustrator 89 CorelDraw; 4.2.6. Выбор цвета для объектов и их контуров. Выбор цветов из специального диалога позволяет получать доступ к любому цвету любой цветовой модели. Самый простой метод изменить цвет заливки объектов – это выделить объект и щелкнуть левой кнопкой «мыши» на нужном цвете в имеющейся готовой палитре цветов. Каждый цвет в готовых палитрах, как правило, имеет имя, которое тут же отображается во всплывающей подсказке, если к нему подвести курсор. Многие графические программы позволяют через соответствующий инструментарий изменять цвет заливки объекта и контура без его выделения. Как правило, можно «перетащить» цвет из экранной палитры, и цвет заливки объекта поменяется на выбранный цвет. При создании собственных цветов, можно присваивать им имена и добавлять их в готовые палитры. Можно также удалять цвета и менять их порядок в цветовой палитре. После окончания работы желательно сохранить палитру под новым именем и автоматически загружать ее перед началом работы. Умение изготавливать палитры особенно полезно при создании карты, в которой используется много цветов. Под з а л и в к о й объектов в графических программах понимается не только сплошной цвет внутри замкнутого объекта. Обычно такие программы имеют обширный набор заливок, включая плашечные и составные цвета, градиентные заливки, узоры и текстуры. Для каждого типа заливки существуют настройки, которые позволяют модифицировать заранее определенные заливки, присутствующие в программе. В узорах, например, могут быть изменены размеры и используемые цвета. Возможно создание собственных узоров с помощью любых графических изображений. Кроме плашечных и составных цветов применяются другие типы заливок, которые представляют собой графически более сложные заливки, чем просто цветовые. Однако в использовании они также просты, как и обычное присвоение цветовых параметров. 90 Более сложна г р а д и е н т н а я з а л и в к а – это плавный переход между выбранными цветами. Она является средством «украшения» многих картографических и некартографических компьютерных изображений. В градиентных заливках смешивают два или более цветов или их оттенков, при этом создается плавный переход от одного цвета к другому. Градиентные заливки создаются с использованием диалога «Градиентная заливка» (Fountain Fill). Цвета для градиентной растяжки могут быть созданы в моделях CMYK, RGB, используются и плашечные цвета. Каждый градиент может иметь столько отдельных цветов, сколько пожелает картографдизайнер, и это число ограничено только объемом оперативной памяти компьютера. Можно создавать следующие типы градиентной заливки: линейный, конический, радиальный и квадратный (рис. 27). а б в г Рис. 27. Градиентная заливка: а – линейная; б – радиальная; в – коническая; г – квадратная Линейная градиентная заливка меняет цвет в одном заранее выбранном направлении, в то время как радиальная градиентная заливка изменяет цвет концентрическими кругами от центра к краям объекта. Коническая градиентная заливка меняет цвет в конических формах от начального к конечному цвету в направлении против или по часовой стрелке. 91 Квадратная градиентная заливка изменяет цвет в квадратных формах от центра к краям объекта. При выборе типа градиентной заливки, в поле предварительного просмотра можно увидеть ее образец. Можно регулировать угол линейной, конической и квадратной градиентной заливок в интерактивном режиме, а также смещать центры радиальных, конических и квадратных градиентных заливок. Многие графические программы позволяют интерактивно переразмещать промежуточные цвета, что дает возможность очень быстро создавать заливки для моделирования бликов и объема. Графические программы дают возможность заполнять замкнутые объекты узорами. При этом узоры покрывают внутреннюю область объекта. Различают двухцветные, многоцветные узоры и произвольные растровые изображения (рис. 28). Рис. 28. Примеры узоров: а – двухцветный узор; б – многоцветный узор; в – растровое изображение. Разница между двумя последними типами заполнителей весьма условна, хотя работа со всеми типами узоров практически одинакова. Как правило, существует некоторое количество готовых образцов узоров, которые используют для заливки объектов через специальные окна диалога. Можно создать свой собственный узор с помощью инструментов рисования и затем сохранить его. Многие графические программы предлагают для заливки так называемые процедурные текстуры. Процедурные 92 текстуры напоминают некоторые природные явления, такие как облака, камни, минералы, рябь на воде, участки земли, покрытые растительностью, или имеют фантастический вид (рис. 29.). Рис.29. Примеры текстур Заливку объектов текстурами также выполняют через специальные окна диалога, которые дают доступ к так называемым «Библиотекам текстур». Названия текстур из выбранной библиотеки отображаются в списке, и выбранная текстура может отображаться в поле предварительного просмотра окна диалога в соответствии с параметрами и цветами, заданными по умолчанию. У текстур существует множество изменяемых параметров, таких как цвет, контрастность, плотность, мягкость, яркость, цвет тени, цвет бликов, размер волн, размер капель и т.п. При этом каждая текстура обладает собственным набором параметров. Их число достаточно велико и систематизировать их довольно трудно, да и вряд ли это необходимо. Использование заливки текстурой значительно увеличивает размер файла и время, необходимое для его печати. Поэтому не следует слишком часто использовать эти заливки, особенно для крупных объектов. Тесты рубежного контроля 1. Унифицированные цвета применяются при оформлении … карт: 1) политических; 93 2) геологических; 3) климатических; 4) природных зон. 2. Выбрать неверный ответ. Однородные цветовые шкалы в отличие от смешанных цветовых рядов строятся по принципу: 1) изменения одной цветовой характеристики; 2) изменения нескольких цветовых параметров; 3) изменения цветового ряда по светлоте; 4) изменения цветового ряда по насыщенности. 3. Цветовая модель RGB характеризуется (выбрать неверный ответ): 1) смешением красного, синего и зеленого цветов; 2) если сложить все три цвета – получится черный цвет; 3) модель идеально подходит для представления цвета на экране монитора компьютера; 4) при печати проектируемые цвета не всегда сохраняются. 4. Для получения более качественного результата печати используется модель CMYK , для которой характерно (выбрать правильные ответы): 1) представляет собой четырехцветную печать; 2) в отличие от модели CMY, которая представляет собой отраженные цвета голубого, пурпурного и желтого цветов, модель CMYK дополняется зеленым цветом; 3) в отличие от модели CMY, которая представляет собой отраженные цвета голубого, пурпурного и желтого цветов, модель CMYK дополняется черным цветом; 4) цветовой охват моделей RGB и CMYK разный. 5. Для экранных презентаций более качественное цветовое изображение получают с помощью цветовых моделей: 1) RGB; 2) HLS; 3) HSB; 94 4) CMYK. Проектное задание 3. Тема: «Построение цветовых шкал, различающихся по основным цветовым характеристикам». Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель задания. Приобрести навыки по использованию цветовых характеристик: цветового тона, насыщенности и светлоты для передачи на картах качественных, количественных показателей и их сочетаний. Выполнение задания: 1. Построение цветовой шкалы для качественной характеристики почв России (карта масштаба 1:25 000000). Построить шкалу из 8-10 ступеней, различающуюся по цветовому тону одинаковой насыщенности и светлоты. Цветовые тона образовать путем смешения 2-х или 3-х цветов. Используя варианты конкретных качественных характеристик гамму, почв, отражающую передаваемых специфику на картах, тематического выбрать цветовую содержания. Учесть реалистичность, природное сходство цветовых тонов с отображаемым явлением. 2. Построение цветовой шкалы для характеристики распределения температур воздуха холодного периода на территории России (масштаб 1:45000000) 3. Построение шкалы смешанных цветовых рядов для передачи нескольких характеристик явления – «Карта новейших тектонических движений», характеристика деформаций земной коры (поднятия, опускания, в м) по двум или трем цветовым характеристикам (например, цветовому тону и насыщенности или цветовому тону и светлоте) для одного из вариантов тематического содержания. Цветовой фон должен отражать качественную характеристику явления (поднятия или опускания). Изменяя 95 насыщенность (или светлоту) соответствующих цветов, показать количественную сторону явления (скорости поднятий или опусканий). Результат работы. Представить три шкалы, отражающие: 1) цветовым тоном качественную характеристику явления, 2) насыщенностью — количественные показатели, 3) сочетанием цветовых характеристик – несколько показателей раз личных явлений. 96 МОДУЛЬ 5. ИЗОБРАЖЕНИЕ РЕЛЬЕФА НА КАРТАХ С ПОМОЩЬЮ ЦВЕТОВОЙ И СВЕТОТЕНЕВОЙ ПЛАСТИКИ Комплексная цель модуля – ознакомить студентов с основными способами цветовой и светотеневой пластики изображения рельефа на общегеографических и тематических картах. Освоение компьютерных технологий цветовой и светотеневой пластики. 5.1. Сущность цветовой пластики. Гипсометрические шкалы Приемы оформления, зрительно создающие восприятие объемности, трехмерности и глубины пространства, относятся к пластическим способам изображения. Применение этого художественного приема особенно эффективно при оформлении рельефа на географических картах, когда создается зрительное восприятие объемности положительных и отрицательных форм рельефа. Задача оформления рельефа – получение на карте выразительного представления о формах и типах рельефа, расчлененности поверхности, вертикальной зональности и т.п. Предпосылками подхода к графическому выражению рельефа являются географические знания общих законов строения рельефа и изучение конкретной гипсометрической изображаемой карты территории. определенного При масштаба и создании назначения разрабатывают шкалу ступеней высот и глубин с постоянными или переменными интервалами сечения рельефа – г и п с о м е т р и ч е с к у ю ш к а л у . Ее наглядность, пластический эффект обеспечивается применением цветовой пластики, на основе которой строят цветовую шкалу послойной окраски по ступеням высот и глубин. Цветовые гипсометрические шкалы должны удовлетворять оп- ределенным условиям. Главные из них: 1) логическая последовательность изменения цветовых характеристик по ступеням высот; 97 2) постепенность перехода цвета в ступенях; 3) более четкое выделение цветом качественных рубежей в рельефе (высотных зон суши или зон глубин океана); 4) общая цветовая гармония шкалы, создающая впечатление цельности, единой поверхности рельефа; Построение цветовых шкал рельефа, создание в них пластичности восприятия, объемности, впечатления глубины и возрастания высоты ступеней во многом зависят от правильного использования и учета взаимодействия основных характеристик цвета. Закономерно построенные цветовые ряды шкал, обеспечивающие плавность переходов ступеней и одновременно их четкую различимость между собой, подчинены влиянию психофизического закона зрительного восприятия. Выбор цветовой гаммы гипсометрических шкал конкретных карт зависит от: масштаба; назначения и типа карт; особенностей рельефа территории; площади ее охвата; характера использования карт. Детальность гипсометрической шкалы (число интервалов сечения, применение шкал с постоянной или переменной высотой сечения, характер изменения цветовых параметров) связаны с масштабом, назначением и типом карты. На общегеографических картах, предназначенных для средней школы, интервалы сечения обычно разрежены, а на общегеографических картах научно-справочного назначения шкалы сечения рельефа строят более подробными, но для обеспечения наглядности послойной окраски число цветовых ступеней по сравнению с общим количеством ступеней в шкале принимается значительно меньшим (табл. 3). На выбор цветовых шкал влияют особенности рельефа территории и площадь ее охвата. Цветовая шкала, построенная по принципу увеличения светлоты с высотой, наиболее эффективная для рельефа горных районов (рис. 30а). Для районов с равнинным и среднегорным рельефом, а также территорий значительного охвата с большим разнообразием высотных зон 98 Таблица 3 Соотношение общего числа интервалов сечения рельефа и цветовых ступеней гипсометрических шкал Масштабы Число интервалов Число цветовых гипсометрических шкал сечения шкалы ступеней 1: 1 000 000 32 15 1: 2 500 000 40 16 1: 5 000 000 13 7 1: 10 000 000 16 9 Рис. 30. Гипсометрические шкалы: а– зелено-коричневая; б – возрастающей насыщенности и теплоты цвета с высотой; в – осветляющая с высотой; г – шкала глубин 99 целесообразны шкалы, строящиеся по принципу возрастания насыщенности и теплоты цвета с высотой (рис. 30б). Характер использования карты (настольная или стенная, де- монстрационная) определяет специфику оформления цветовой шкалы: яркие и насыщенные тона применяются для стенных карт и, наоборот, мягкие цветовые переходы оттенков одного цвета для настольных карт. 5.2. Принципы построения гипсометрических шкал Развитие гипсометрического метода изображения рельефа, создание мелкомасштабных гипсометрических карт повлекли разработку многообразных цветовых шкал, основанных на различных принципах их построения. Гипсометрическая построенный по шкала определенным представляет принципам. собой Все цветовой цветовые ряд, шкалы подразделяются на шкалы однородных и смешанных рядов. Шкалы о д н о р о д н ы х цветовых рядов строят по цветовому тону и светлоте. Построение шкалы п о ц в е т о в о м у т о н у – переход от холодных цветов к теплым при постоянной светлоте и насыщенности в ступенях. Впервые такая шкала была разработана в конце XIX в. для венского издательства «Фрейтаг». Ее цветовой строй – мало насыщенный ряд голубовато-зеленых, охристо-желтых, оранжевых и красных цветов. Шкала отличается высокой светлотой и хорошо сочетается со светотеневым оформлением рельефа. В этой шкале в начале XX в. издавались карты во многих странах. Шкалы, изменяющиеся п о с в е т л о т е , строят по принципам постепенного понижения светлоты с высотой (чем выше, тем темнее) и, наоборот, осветления с высотой (чем выше, тем светлее) без увеличения насыщенности. 100 Применением утемняющейся с высотой шкалы, состоящей из желтокоричневого, коричневого и темно-коричневого цветов, было положено начало научно обоснованного оформления рельефа послойной окраской. Осветляющиеся шкалы строят по принципу осветления ступеней с высотой при постоянной насыщенности. Шкалы с м е ш а н н ы х ц в е т о в ы х р я д о в строят изменением двух или трех цветовых параметров. При этом можно получить весьма разнообразные гипсометрические шкалы. Наиболее распространенными и часто применяемыми на отечественных и зарубежных картах являются следующие типы шкал. З е л е н о - к о р и ч н е в ы е ш к а л ы (см. рис. 30) использовалась во многих картографических произведениях, в частности на Гипсометрической карте СССР масштаба 1: 5 000 000 (1938), гипсометрических картах Большого Советского атласа мира (1937), ряде учебных стенных карт, изданных в 30-е годы и др. С п е к т р а л ь н ы е ш к а л ы . Слабый пластический эффект традиционных зелено-коричневых шкал побудил к замене темно-коричневого цвета в верхних ступенях шкалы оранжево-красными и красными. При этом применение достаточно чистых желтых и светлых коричневых тонов обеспечили хорошую пластичность в изображении рельефа (см. рис. 30б). В отображении низменностей насыщенный зеленый цвет заменен более мягкими осветленными зелеными тонами. Такая шкала, которую условно можно назвать спектральной, получила широкое применение в оформлении рельефа многих современных карт на Гипсометрической карте СССР масштаба 1:2 500 000 (1959), Атласе мира (1967, 1999), атласе «Природа и ресурсы мира» (1999), Атласе России (1998), многих учебных картах и атласах. Многоцветные осветляющиеся ш к а л ы (см. рис. 30в). В группе многоцветных шкал заслуживают внимания шкалы увеличивающейся кверху светлоты с постоянной или изменяющейся 101 насыщенностью. Правильно построенная по принципу осветления шкала при совмещении с отмывкой дает хорошие результаты по своей живописности, пластике, отображению типов и расчлененности рельефа (рис. 31). Эти шкалы широко применялись в оформлении рельефа на учебных школьных картах. Осветляющиеся шкалы особенно целесообразны для географических районов с горным рельефом. В различной цветовой гамме они были применены в сочетании с отмывкой на картах высших учебных заведений горных районов, в частности на карте «Памир и Тянь-Шань», Армянской ССР и др. Рис. 31. Цветная аналитическая отмывка горного рельефа Построение многоцветных шкал возможно с осветлением цветов к обоим концам шкалы. Такой принцип построения использован Скворцовым на большой мозаичной карте СССР, находящейся в Эрмитаже (г. СанктПетербург). Выразительны и наглядны по своей пластике шкалы с двойным переломом по насыщенности и светлоте: нижние ступени (равнины) даются традиционным зеленым цветом с осветлением вверх, средние (возвышенности, низкие и средние горы) – увеличением насыщенности цвета с высотой, а верхние ступени (высокие горы) – вновь резким осветлением цвета (см. рис. 30в). Этот способ впервые был применен на картах рельефа 102 Атласа СССР (1934). Шкалы с таким принципом построения применяются и на современных картах. Б а т и м е т р и ч е с к и е ш к а л ы (см. рис. 30г). Для показа рельефа морского дна применяются традиционные одноцветные шкалы голубого цвета возрастающей с глубиной насыщенности и понижением светлоты. Возросшая изученность рельефа дна океана, издание новейших карт и атласов океанов с подробным изображением типов и форм рельефа побудили к разработке и применению многоцветных шкал, наглядно и пластично отображающих характерные зоны глубин и их специфические формы. Экспериментальные работы в этом направлении начаты в связи с созданием новых серий карт для высших учебных заведений. Впервые многоцветная шкала рельефа морского дна принята на стенной Орографической карте мира масштаба 1:15000000 (1983). Для всей гаммы в целом характерно общее понижение светлоты с глубиной. Использование многоцветной шкалы в оформлении рельефа дна океана значительно усиливает наглядность и выразительность карты, что особенно важно при чтении карты с расстояния, т.е. ее использовании как стенной, демонстрационной. Современная изученность рельефа дна океанов делает возможным создание единой многоцветной взаимосвязанной шкалы суши и моря. 5.3. Сущность светотеневой пластики К способам, позволяющим создать объемное, пространственное изображение рельефа на плоскости, относится также и светотеневая пластика. Получение объемного изображения основано на принципах изобразительного искусства. Светотень – система тональных переходов от светлого к темному. Степень светлоты, плавность или резкость границ светотени зависят от особенностей рельефа местности. Элементы светотени: свет, собственная тень, падающая тень, полутень, тени в углублениях, рефлекс, блик (рис. 32). 103 Рис. 32. Элементы светотени: а – свет (1), собственная тень(2), падающая тень (3); б – рассеивание и отражение света в углублениях; в – схема рефлекса в вертикальной плоскости. Свет – участок, освещенный источником и максимально отражающий свет в сторону наблюдателя. Собственная тень – неосвещенная часть предмета, контур тени во многом передает форму объекта. Падающая тень – тень, отбрасываемая предметом на соседние объекты. Падающая тень может в разной степени закрывать освещенные поверхности. Контуры ее определяются направлением лучей света, формой предмета, отбрасывающего тень, и положением поверхности, на которую падает тень. В рельефе падающая тень создает ощущение отступания формы. Полутень – участок, где свет падает под большим углом. Тени в углублениях – темные места, где свет теряется из-за многократных его 104 отражений; в результате ослабления света в отрицательных формах рельефа тени становятся интенсивнее. Рефлекс – освещение отраженными лучами соседних предметов. Отраженный свет всегда слабее направленного вследствие поглощения. Изобразительные свойства рефлекса состоят в том, что он передает объемность форм, закрытых собственной тенью, и создает общий эффект объемности изображаемого рельефа. Блик – направленное отражение света от гладкой поверхности. Особенности светотеневого изображения, характер распределения элементов светотени в рельефе связаны с направлением света и условиями освещения. Наиболее эффективным является направление света, не совпадающее с лучом зрения наблюдателя; при этом на формах четко проявляются все элементы светотени. В практике светотеневого изображения применяют отвесное освещение, при котором источник света направлен под углом 90° к горизонтальной плоскости, и косое (боковое), где источник света занимает промежуточное положение между отвесным и горизонтальным (рис. 33). Рис. 33. Схема освещенности поверхностей: а – отвесное; б – косое (боковое) освещение При отвесном освещении распределение света и тени зависит от крутизны склонов, т.е. чем больше угол наклона поверхности к горизонту, тем меньше угол падения луча света и, соответственно, ее освещенность. При 105 угле наклона 90° поверхности полностью закрыты тенью. Здесь действует принцип: «чем круче, тем темнее». На рисунке 33 видно, что при отвесном освещении большая часть поверхности является полуосвещенной (за исключением горизонтальной). При этом наблюдается слишком слабая контрастность света и тени и это не создает отчетливого восприятия специфики форм горного рельефа. Применение отвесного освещения дает хорошие результаты для изображения холмисто-эрозионного рельефа. При косом освещении в практике оформления карт наибольшее применение получило светотеневое изображение рельефа. Косое освещение дает резкие контрасты света и тени, подчеркивая тем самым направление крупных орографических структур и их расчлененность. Но этот метод не дает правильного отображения крутизны склонов; увеличение тени с высотой носит условный характер. Интенсивность светотени и ее объективное распределение на поверхности могут быть определены через освещенность, пропорциональную косинусу угла между направлением светового луча и нормалями к поверхности. Получив значения освещенности в разных точках поверхности, построив изофоты (линии равной освещенности), можно дать правильное распределение светотеней на различных элементах рельефа. Но трудоемкость подобной работы автоматизации делает позволяет ее малореальной. разработать более Использование средств рациональные методы выполнения светотеневого изображения рельефа на географических картах. При использовании косого (бокового) освещения необходимо определить азимутальное направление света, учитывая, что источник света, подобно солнцу, меняет не только высоту, но и положение относительно сторон горизонта. На рисунке 34 рельеф морского дна показан при юговосточном освещении. 106 Рис. 34. Изображение рельефа дна Атлантического океана перспективным способом в сочетании со светотенью (Национальное географическое общество США, 1968) Однако в картографической практике принято северо-западное освещение. Это связано с традиционным и наиболее удобным положением источника света при чтении, черчении и т.п., когда свет падает слева (или сверху). Такое постоянство направления световых лучей упрощает нанесение теней. Наибольшая пластичность при северо-западном освещении достигается при высоте источника света около 30°. Комбинированное освещение сочетает в себе принципы отвесного и косого освещений, а также воздушной перспективы. Суть последнего состоит в изменении цвета, понижении четкости и контрастности предмета с его удалением от глаза наблюдателя под влиянием воздушной дымки (мутные среды). 107 Широкий диапазон изменения направления света при комбинированном освещении позволяет сохранить большее географическое подобие рельефа. Но в практике оформления комбинированное освещение используется редко ввиду сложности учета всех светотеневых изменений отвесного и косого освещения на многообразных формах рельефа. 5.4. Графические и компьютерные приемы светотеневого изображения Для получения светотеневого изображения используют различные графические приемы: штрихи, тушевку, отмывку, фоторельеф (фотография с рельефной модели), освещенные горизонтали. Их применение обусловлено развитием техники картоиздания. До середины XIX в. единственным способом печатания карт была гравюра, которая допускала лишь воспроизведение штрихового рисунка. Использовались два принципа построения штрихов: 1) штрихи крутизны строились по принципу отвесного освещения поверхности земли. Вычерчивание штрихов производилось, по правилу «чем круче, тем темнее». 2) теневые штрихи строились по принципу косого (бокового) освещения. Самый известный опыт использования теневых штриховых – «Топографическая карта Швейцарии» масштаба 1:100 000, которая до сих пор является шедевром художественного исполнения рельефа. С введением литографии (в середине XIX в.) освоен в печати способ светотеневого изображения рельефа – отмывка кистью или тушевка карандашом. Он является наиболее распространенным способом в оформлении рельефа на современных картах. Т у ш е в к а – средство художественного непрерывного полутонового изображения.. Совершенствование технологии создания карт, использование прозрачных пластиков в составительских работах при изготовлении полутоновых оригиналов значительно расширило применение тушевки в картографическом производстве. Практика воспроизведения рельефа в 108 печати, изготовленного этим способом, показала хорошее качество и подтвердила его рациональность. О т м ы в к а – наиболее выразительный прием светотеневого изображения карт. Изображение может быть ахроматическим и цветным. На географических картах отмывка используется как самостоятельный способ изображения рельефа в основном на мелкомасштабных картах (общегеографических и тематических), а также на туристских картах разных масштабов. Для повышения точности и пластичности изображения рельефа применяют сочетание отмывки с горизонталями и послойной окраской, что особенно эффективно на общегеографических картах горных территорий (рис. 35). При этом читаемость рельефа во многом зависит от выбора цветовой шкалы послойной окраски. Рис. 35. Аналитическая отмывка горного рельефа в сочетании с послойной окраской (в осветляющей шкале) Шкалы, построенные по принципу: «чем круче, тем темнее» в сочетании с отмывкой, дают небольшой пластический эффект и, кроме того, 109 из-за низкой светлоты в верхних ступенях снижают читаемость других элементов содержания карты. Поэтому для совместного применения с отмывкой разрабатывают цветовые шкалы с постоянной светлотой, обеспечивая прозрачность цветов во всей шкале. Светотеневое изображение рельефа на карте можно получить фотографированием рельефной модели местности – фоторельефом. Фоторельеф может быть основным содержанием карты с незначительным нанесением других элементов. В других случаях фотография с рельефной модели впечатывается в карту с тематическим содержанием и служит его основой. При пластическом оформлении рельефа при отображении его горизонталями (изобатами) используют два приема: 1) изменение толщины линий горизонталей на освещенных и затененных склонах (тонкие линии на освещенных, утолщенные – на затененных). Линии разной толщины создают эффект распределения света и тени, усиливают наглядность изображения. 2) оформление горизонталей в два цвета по принципу косого освещения: белый — на освещенных склонах, черный – на затененных с плавным изменением толщины линий в зависимости от направления светового луча. Этот способ получил название – освещенные горизонтали (изобаты). Впервые его применил японский картограф И. Танака для отображения рельефа дна Тихого океана. Оформление белым цветом освещенных и синим – затененных участков рельефа на голубом фоне окраски моря создает наилучший пластический эффект и отражает реалистическую картину многообразия форм и типов рельефа морского дна. Способ освещенных изобат нашел широкое применение на многих современных картах рельефа дна Мирового океана и Атласов океанов. К другим художественным приемам относится перспективное изображение рельефа, применяемое ранее на старинных картах и вновь 110 появившееся на современных в виде наглядных перспективных изображений типов рельефа (рис. 36). Рис. 36. Перспективные знаки морфологических ландшафтов 1 – ледники (глетчеры); 2 – высокогорье; 3 – высокогорья альпийские; 4 – среднегорья; 5 – холмистые области; 6- омоложенные горы; 7 – остаточная равнина (пенеплен); 8 – остаточная равнина, подвергшаяся омоложению; 9 – лессовые области; 10 – моренный ландшафт; 11 – друмлины; 12 – фьорды; 13 – аллювиальная подгорно-веерная равнина; 14 – куэсты; 15 – плато, омоложенные в аридных условиях; 16 – вулканы. Перспективный способ используется также на современных картах для оформления рельефа морского дна, где он в сочетании со светотенью создает хорошую пластичность и наглядность в передаче крупных структур и отдельных форм рельефа. 5.4.1. Географические принципы светотеневого изображения рельефа. Отмывка как один из методов изображения рельефа должна отвечать общим требованиям, предъявляемым к его отображению на географических картах. Эти требования базируются на научно разработанных методах и приемах составления рельефа, основанных на глубоких географических знаниях территории, в частности структуры земной коры, рельефообразующих факторов, характера развития рельефа и т.п. Важным этапом являются подготовительные работы, цель которых состоит в географическом изучении 111 картографируемой территории, выявлении главных орографических направлений, общей картины рельефа, особенностей морфологии его типов и отдельных форм. Основной результат подготовительных работ – составление орографической схемы в масштабе будущего оригинала карты с кратким описанием. Содержание орографической схемы зависит от характера рельефа территории. Такая схема особенно важна для выполнения отмывки горных районов, где рельеф имеет сложное строение. Орографическая схема (рис. 37а) обеспечивает: 1) сохранение географического правдоподобия рельефа на карте (направление горных хребтов, их протяженность, степень расчленения, относительные высоты); 2) правильное отображение типа рельефа и его крупных форм; 3) выявление закономерностей и характера распределения светотени (резкость границ света и тени, плавность переходов, интенсивность тени и т.д.) для отображения характерных черт рельефа территории. Светотеневой способ изображения рельефа используется главным образом на мелкомасштабных картах (мельче масштаба 1:1000000). Исключение составляют обзорно-топографическая карта масштаба 1:500000, где рельеф показан сочетанием горизонталей, послойной окраски и отмывки, некоторые зарубежные топографические карты, а также туристские, где рельеф дается с большим обобщением. На картах мелкого масштаба ставится задача отображения крупных типов и форм рельефа. Их можно объединить в два комплекса: равнинный и рельеф гор и плоскогорий. Наибольшую сложность представляет отмывка г о р н о г о р е л ь е ф а , имеющего большее разнообразие типов, структуры и характера расчленения. Многие типы горного рельефа (например, горные хребты, нагорья, плоскогорья, горноостанцовый рельеф, куэсты), вулканический рельеф требуют различного подхода в их оформлении отмывкой, когда светотенью передаются массивность и монолитность крупных орографических единиц. 112 Рис. 37. Орографическая схема, составленная для отмывки рельефа (а), Наиболее интенсивные тени даются у гребней (рис. 37б), острые скалистые гребни показывают линией зубчатого рисунка при резком разграничении света и тени. направление структурных линий хребтов: 1 – главные, 2 – средние, 3 – небольшие, 4 – хребты с острыми гребнями, 5 – хребты с 113 асимметричными склонами, 6 – глубоко врезанные долины с крутыми склонами. Отмывка рельефа того же района (б). Вулканический рельеф близок к форме конических поверхностей. При северо-западном освещении наибольший контраст света и тени создается у вершины вулкана. Подножие освещенного склона обычно подтеняется за счет влияния воздушной перспективы, а подножие теневого склона соответственно слегка осветляется. Куэсты представляют собой асимметричные гряды наклонной моноклинальной структуры, у которых один склон крутой, другой – пологий. Интенсивностью светотени подчеркивается асимметрия гряд и характерная для них параллельность. При сильном поперечном расчленении куэст важно сохранить наглядность направления основных структурных линий. Резкой сменой света и тени передается большая крутизна скалистых участков и обрывов. Равнинный рельеф в изображении отмывкой не представляет трудности. Для равнинно-эрозионного рельефа более целесообразно, например, использование отвесного освещения, при этом тени дают лишь в эрозионных формах (овраги, балки; долины), подчеркивая расчленения, а остальные формы не показывают (рис. 38). Рис.38. Отмывка эрозионного рельефа равнин 114 степень Плоскогорья с плосковершинным характером поверхности при их изображении отмывкой должны сохранить свою специфику. При этом необходимо отобразить расчлененность поверхности (трещины, разломы, уступы) и характер склонов. В этом случае применяется дополнительно отвесное освещение. Отмывку моренно-холмистого рельефа производят при, косом освещении, причем светотенью передают все формы (склоны террас, овраги – интенсивной тенью, холмы – мягкими полутонами, обрисовывающими их округлую форму). Такой прием отмывки эффективен для карт крупного масштаба, позволяющий в деталях выразить особенности поверхности, тип рельефа. 5.4.2. Компьютерные технологии светотеневой пластики. С внедрением средств автоматизации в картографическое производство стали развиваться цифровые методы светотеневого оформления рельефа, получившие название а н а л и т и ч е с к о й о т м ы в к и . Основой для создания аналитической отмывки является цифровая модель рельефа (ЦМР). В ГИС приняты две основные формы хранения ЦМР: триангуляционная (TIN) и сеточная (GRID). Триангуляционная модель представляет собой набор произвольно расположенных точек со значениями высот в них вместе со структурой триангуляции, построенной по этим точкам (как правило, это триангуляция Делоне). Поверхность в этой модели представляется в виде многогранника, т.е. на каждом треугольнике это линейная функция, которая, как известно, определяется однозначно по трем точкам в пространстве. Областью определения триангуляционной модели является выпуклая оболочка множества исходных точек. С е т о ч н а я м о д е л ь представляет собой матрицу значений высот в узлах регулярной прямоугольной сетки на плоскости. Областью определения такой модели является прямоугольник. Расстояния между узлами сетки по горизонтали и вертикали называют шагом сетки. 115 Для создания цифровых моделей рельефа используется специализированное программное обеспечение, которое может быть самостоятельным или входить отдельным модулем в какую-либо ГИС. Исходными данными для моделирования служат значения высот в отдельных точках, полученные путем полевых измерений или фотограмметрическими методами, либо горизонтали, оцифрованные с топографических карт. Для цифрового графического представления аналитической отмывки используется растровое изображение в черно-белой шкале. Стандартным является формат, в котором используется 8 бит (1 байт) для кодировки цвета в одном пикселе, что позволяет отобразить 256 оттенков серого цвета. Как правило, размер результирующего растрового изображения может быть выбран пользователем произвольно, исходя из предполагаемого устройства вывода (дисплей или печатающее устройство), хотя некоторые программы, работающие с сеточными ЦМР, позволяют создавать изображение только того же размера, что и цифровая модель. Существующие на настоящий момент методы аналитической отмывки можно разделить на четыре основных класса, пронумерованных по возрастанию сложности реализующих их алгоритмов с: 1) единственным постоянным источником освещения; 2) несколькими постоянными источниками освещения разной интенсивности; 3) несколькими постоянными источниками освещения, интенсивность которых для каждой точки поверхности меняется в зависимости от экспозиции склона в этой точке; 4) единственным источником освещения, положение которого локально изменяется согласно карте структурных линий (хребтов и тальвегов). В большинстве ГИС и программ для автоматизированного картографирования используется только 116 простейший первый метод, представляющий собой непосредственную реализацию модели освещенности Ламберта. Параметром здесь является вектор направления на источник освещения, который задается, как правило, с помощью горизонтального (азимут) и вертикального углов. Азимут может отсчитываться либо от направления на север по часовой стрелке (как принято в геодезии), либо от направления на восток против часовой стрелки (как принято в математике). В дальнейшем при указании значений азимута будет использоваться математический способ. Вертикальный угол принимает значения от 0° до 90°. Значение вертикального угла 90° соответствует отвесному освещению. Чаще всего используют значения 135° для азимута и 45° – для вертикального угла. На рисунке 39а приведен пример аналитической отмывки с этими параметрами, а на рисунке 39б – при отвесном освещении. Процесс создания аналитической отмывки выглядит следующим образом. Вначале вычисляют вектор нормали к поверхности для каждой точки растра, затем направление на источник света и определяют косинус угла между ними. Следует заметить, что для всех точек направление на источник света остается постоянным, а положение нормали меняется. Построение для обеих форм представления ЦМР проводится одинаково, за исключением вычисления вектора нормали, где требуется найти частные производные от функции, задающей поверхность. Метод с одним постоянным источником освещения позволяет хорошо отражать крупные формы рельефа, однако он имеет существенные недостатки. Хребты и тальвеги, простирающиеся вдоль направления на источник, слабо подчеркнуты тенью, в то время как те же элементы, простирающиеся в перпендикулярном направлении, оттенены слишком сильно. Устранить или уменьшить эти недостатки можно простейшим способом – использовать в модели не один, а несколько постоянных источников освещения. Сначала значения интенсивности отраженного света подсчитываются для каждого источника отдельно, а итоговое значение 117 Рис. 39. Аналитическая отмывка рельефа а – косое освещение с одним постоянным источником; азимут 135º, вертикальный угол 45º; б – отвесное освещение с одним постоянным источником; в – косое освещение с тремя постоянными источниками; азимуты 210º, 135º, 60º; вертикальные углы 45º; веса 1, 2, 1; г – комбинация косого (а) и отвесного (б) освещения с весами 2 и 1. 118 интенсивности получается как их взвешенная сумма. Это соответствует тому, как если бы источники освещения имели разную интенсивность (мощность). На рис. 39в приведен пример аналитической отмывки с тремя источниками освещения. Основной источник расположен по азимуту 135° и имеет вес (или мощность) два. Другие два источника расположены по обе стороны от основного на угловом расстоянии 75°, т.е. по азимутам 210° и 60°, и имеют вес единица. Вертикальные углы всех источников равны 45°. Неплохие результаты обычно дает комбинация косого и отвесного освещения, когда один источник имеет азимут 135°, вертикальный угол 45° и вес два, а второй имеет вертикальный угол 90°, азимут произвольный и вес единица. Второй источник в такой комбинации подчеркивает крутые склоны вне зависимости от их экспозиции. Пример аналитической отмывки с такими параметрами приведен на рис. 39г. При использовании модели с несколькими источниками необходимо учитывать, что из-за вычисления взвешенных средних контрастность изображения может существенно уменьшиться. Существует метод, позволяющий улучшить качество отмывки за счет использования при вычислении окончательной интенсивности не постоянных, а переменных весов, которые зависят от экспозиции склона в каждой точке. В оригинальном варианте этого метода используется четыре источника освещения с азимутами 225°, 180°, 135°, 90° и вертикальным углом 30°. Веса источников определяются по формуле w(i) = sin2(a – t(i)), a – экспозиция склона, t(i) – азимут (i)-го источника, где угол w(i) – вес (i)-го источника. Метод с использованием локальной вариации весов позволяет хорошо отразить мелкие формы рельефа. Крупные формы при таком подходе выражены менее четко, чем в предыдущих методах. Наиболее сложным является метод, в котором положение единственного источника освещения изменяется согласно карте структурных линий рельефа (хребтов и тальвегов). В этом методе делается 119 попытка непосредственно применить методы ручной отмывки, описанные ранее. В отличие от предыдущих способов, где процесс аналитической отмывки выполняется автоматически и участие картографа сводится только к подбору параметров, способ локальной вариации азимута источника освещения требует от картографа создания карты структурных линий. Этот этап также может быть автоматизирован, благодаря разработке программ, позволяющих строить структурные линии по цифровой модели рельефа. В дополнение к описанным четырем методам, при создании аналитической отмывки используют еще некоторые дополнительные эффекты. Эффект создания воздушной эффекта преобразование воздушной вычисленных п е р с п е к т и в ы . Простейшим способом перспективы тем или иным является методом нелинейное значений интенсивности как функции высоты. Для регионов с малыми высотами контрастность изображения уменьшается, а для регионов с большими высотами – увеличивается. Цветная аналитическая о т м ы в к а . Для создания этого эффекта три матрицы интенсивности, рассчитанные для разных постоянных источников освещения, рассматриваются как интенсивности трех цветовых компонент – красной, зеленой и синей, в результате чего получается цветное растровое изображение. Цветная аналитическая отмывка хорошо отражает мелкие формы рельефа. У в е л и ч е н и е к о н т р а с т н о с т и . Такой эффект может быть достигнут как за счет увеличения вертикального масштаба при вычислении нормали к поверхности, так и с помощью любых программ для обработки растровых изображений, например Adobe Photoshop. При создании аналитической отмывки метод и параметры следует подбирать индивидуально для каждого конкретного участка. Для улучшения качества можно использовать комбинации перечисленных методов и дополнительные эффекты. 120 Изображение аналитической отмывки в серых тонах может быть совмещено цифровым способом с цветовым фоном карты, и в частности, с послойной окраской. Значения в пикселах растра трактуются при этом как коэффициенты уменьшения яркости в соответствующих точках цветового фона. Тесты рубежного контроля 1. Для создания зрительного восприятия объемности положительных и отрицательных форм рельефа применяются способы: 1) светотеневой пластики; 2) картографических знаков; 3) цветовой пластики рельефа; 4) ареалов. 2. Наиболее распространенные гипсометрические шкалы смешанных цветовых рядов: 1) зелено-коричневые; 2) спектральные; 3) многоцветные осветляющие; 4) батиметрические. 3. Выберите правильные приемы построения гипсометрических шкал: 1) низменности, изображаются зеленым цветом – чем ниже низменность по абсолютным отметкам, тем она темнее на картах; 2) возвышенности, плоскогорья, горы, показываются на картах в коричневых тонах. Принцип построения – чем выше, тем темнее; 3) при изображении рельефа дна океанов применяются оттенки синего цвета, принцип построения шкалы – чем глубже, тем темнее. 4) возвышенности показываются на картах в коричневых тонах. Принцип построения – чем выше, тем светлее. 121 4. Найдите ошибку в перечислении способов получения светотеневого изображения рельефа: 1) тушевка; 2) отмывка; 3) фотографирование рельефной модели местности; 4) изолинии. 5. Компьютерные методы аналитической отмывки рельефа расположите по возрастанию сложности реализующих их алгоритмов с: 1) несколькими постоянными источниками освещения разной интенсивности; 2) единственным постоянным источником освещения; 3) несколькими постоянными источниками освещения, интенсивность которых для каждой точки поверхности меняется в зависимости от экспозиции склона в этой точке; 4) единственным источником освещения, положение которого локально изменяется согласно карте структурных линий (хребтов и тальвегов). Проектное задание 4 Тема: «Оформление фрагмента гипсометрической карты для различных типов рельефа». Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель задания. Освоить и развить практические навыки по применению цветовой пластики для оформления гипсометрических карт в компьютерном варианте. Выполнение задания: 1. Изучить по синему оттиску с горизонталями особенности и тип изображенного на нем рельефа. 2. Наметить основные высотные ступени суши: низменности (0-200 м), возвышенности и плоскогорья (200-500 м), низкие горы (500-1000 122 м), средние горы (1000-2000 м), высокие горы (выше 2000 м). 3. Руководствуясь интервалами сечения рельефа, выделить в пределах высотных ступеней гипсометрические слои. 4. Построить схему гипсометрической шкалы. 5. Разработать цветовую гамму для шкалы в соответствии с выбранным принципом ее построения (увеличение насыщенности и теплоты с высотой, осветляющиеся шкалы и т.п.). 6. Используя синий оттиск с горизонталями, оформить фрагмент гипсометрической карты. 7. На основе рукописного фрагмента подготовить его аналог на компьютере: 7.1. Оцифровать основу: систему горизонталей и речную сеть. 7.2. Загрузить цифровую основу в программу Corel DRAW. 7.3. Разделить элементы цифровой основы на отдельные слои, используя окно диалога «Менеджер слоев» (Layer Manager). 7.4. Используя окно диалога «Однородная заливка» (Uniform Fill), выбрать модель CMYK кодирования цвета. 7.5. Составить цветовую шкалу своей карты на основе рукописного фрагмента, подобрав соответствующие значения голубой (Cyan), пурпурной (Magenta) и желтой (Yellow) составляющих. 7.6. Выполнить оформление фрагмента гипсометрической карты в соответствии с подобранной шкалой. Результаты работы: Компьютерный красочный оригинал, выведенный на цветном принтере. Проектное задание 5 Тема: «Оформление рельефа светотеневой пластикой». Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. 123 Цель задания: Изучить и освоить методику выполнения светотеневой пластики способами тушевки и отмывки. Выполнение задания: 1. Изучить по синему оттиску с горизонталями тип изображенного на нем рельефа (горный, вулканический, равнинно-эрозионный и т.п.). 2. Построить орографическую схему: выделить направления структурных линий хребтов, их протяженность, показать различия в высотах, степень расчленения, асимметрию склонов, характер долин и т.п. 3. Руководствуясь основой с горизонталями и орографической схемой на первом этапе, нанести собственные тени, отчленяющие крупные формы, направления главных структур. 4. На втором этапе выделить светотенью детали форм, показать расчлененность рельефа, специфические черты морфологии. 5. На конечном этапе усилить тени и полутени в соответствии с высотами форм рельефа, наглядно показать интенсивностью светотени различия в относительных высотах и крутизне склонов. Результат работы: Фрагмент отмывки горного типа рельефа. Проектное задание 6 Тема: «Освоение технологии аналитической отмывки рельефа на компьютере». Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель задания: Изучить способы аналитической отмывки рельефа, выявить особенности передачи мелких и крупных форм рельефа при различных параметрах, изучить принципы выбора числовой и цветовой шкалы для совмещения послойной окраски и аналитической отмывки. Выполнение задания: 1. Загрузить в программу цифровую модель рельефа (ЦМР). Изучить параметры модели (размер участка, диапазон высот), определить тип 124 рельефа и приблизительный масштаб изображения. 2. Установить параметры аналитической отмывки (вертикальный масштаб, количество источников освещения, их расположение, цвет и интенсивность) и размер изображения. 3. Подобрать числовую и цветовую шкалу для выполнения послойной окраски. 4. Выполнить аналитическую отмывку и изучить полученное изображение. Изменить параметры и повторить вычисления в отдельном окне. Проанализировать отличия и выбрать наилучший вариант для данного типа рельефа. Результат работы: Изображение аналитической отмывки на экране дисплея или распечатанное на принтере. 125 МОДУЛЬ 6. ОБЩЕЕ ОФОРМЛЕНИЕ КАРТ Комплексная цель модуля – знакомство с компонентами общего оформления картографических произведений, их функциями и способами оформления. Общее оформление картографических произведений включает: 1) картографическое изображение; 2) легенду; 3) дополнительные элементы (карты-врезки, графики, диаграммы, фотографии и др.);. 4) вспомогательное оснащение (название, справочные сведения, схемы изученности и др.). Картографическое изображение, элементы дополнительного содержания и вспомогательные элементы взаимосвязаны и согласованы между собой, и в целом составляют единое произведение – географическую карту. Возможности картографического дизайна всегда связаны с уровнем развития изобразительных средств и техническими условиями и средствами их воспроизведения в разные периоды развития картографии. На современном этапе с развитием тематического и комплексного картографирования, компьютерных технологий общее оформление приобрело новые функции. Сохраняя свою эстетическую значимость, оно становится предметом дополнения, обогащения содержания карты; внутреннее и внешнее содержание представляет единое целое. Внешний вид карт должен способствовать тесному контакту с ее потребителем, обеспечивать удобство работы с картой, быть рациональным и экономичным. Как и прежде, на возможности общего оформления оказывает влияние техника воспроизведения карт. Внедрение компьютерного дизайна позволило существенно усовершенствовать красочное воспроизведение карт и атласов. Ряд изданных 126 карт и атласов (отечественных и зарубежных) являются образцами высокой изобразительной культуры компьютерного исполнения. Назначение и характер использования картографического произведения определяют наибольшие различия в применении изобразительных средств, приемах композиции для создания определенного стиля оформления. В классификации карт по назначению К. А. Салищев (1982) выделяет две основные группы: 1) карты для народного хозяйства и управления и карты для просвещения, художественное науки и культуры. оформление, а В них точность главным и является четкость не построения изображения; 2) карты имеют более широкий круг потребителей (от научных работников, специалистов высокой квалификации до школьников начальных классов) различной подготовки в работе с ними, что обусловливает разнообразие художественно-композиционных приемов. Отдельные группы карт (учебные для начальной, средней, высшей школы, научно-справочные, культурно-просветительные, туристские и др.) имеют свою специфику и особый стиль общего оформления. Тематика картографических произведений влияет на специфику общего оформления. Оно различно для тематических и общегеографических карт. Общегеографические карты крупных и средних масштабов (топографические и обзорно-топографические) унифицированы во внешнем оформлении, наставлениями. большую закрепленном соответствующими Мелкомасштабные свободу в инструкциями общегеографические композиционных приемах карты и и имеют применении изобразительных средств, но набор элементов внешнего оформления для этих карт невелик по сравнению с тематическими картами. Элементы общего оформления общегеографических карт, как правило, стандартны – это название, рамка, несложная легенда, короткие пояснительные подписи (указание масштаба, выходные данные). 127 Тематические карты более многообразны, а некоторые и сложны в композиционном построении и применении изобразительных средств в общем оформлении. Дополнительные элементы современных тематических карт включают большое число разнообразных диаграмм, графиков, картврезок, фотографий, рисунков и других иллюстраций. К основным элементам общего оформления карт относятся: 1) название карты; 2) рамки (внешние и внутренние); 3) легенда карты; 4) дополнительные карты (карты-врезки); 5) диаграммы, графики, профили, фотографии, и др.; 6) пояснительные тексты (указание масштаба, выходные данные); 7) поля карты. Композицию элементов общего оформления карт предопределяют размер и конфигурация картографируемого региона. В частности, при картографировании территории России ее конфигурация обусловливает расположение легенды карты под южной границей контура. Контур региона занимает центральное положение в пределах листа. Н а з в а н и е к а р т ы – элемент вспомогательного содержания, на который обращается внимание в первую очередь. Поэтому тип шрифта, его размер и рисунок, а также характер расположения названия должны обладать четкостью, наглядностью и эстетичностью восприятия. Название карты располагается над верхней рамкой симметрично или в левом углу, а также внутри общей рамки (рис. 40). Иногда оно усиливается специальной дополнительной рамкой или для контраста дается на белом фоне при общем цветовом фоне. Выбор шрифта связан в основном с характером использования карты. Обычно для настольных карт применяют шрифты академического стиля с достаточно тонким и прозрачным рисунком. Размеры названий на разных настольных картах колеблются при среднем формате листа карты от 2 до 5 мм. На стенных картах применяют 128 художественные шрифты крупных размеров. Их рисунок и стиль разнообразны (рис. 41). Рис.40. Варианты размещения названия карты Рис.41. Использование художественных шрифтов для названий карт 129 Размер шрифтов согласуется с форматом карты и условиями читаемости на расстоянии. Обычно на стенных картах высота шрифта составляет 3-5 см. Рамки ограничивают картографическое изображение и другие дополнительные элементы карты. Форма рамок может быть прямоугольной, иметь вид окружности, овала, трапеции и др. Различают рамки внутренние и внешние. Внутренние рамки ограничивают картографическое изображение. При сложных компоновках карт широко применяют внутренние разделительные рамки для выделения карт-врезок, легенды основной карты или другого дополнительного содержания. Разделительные рамки подчеркивают общую композиционную структуру листа, служат для разграничения нескольких карт, помещаемых на одном листе. Они разнообразны по своему виду: прямоугольные, состоящие из ломаных линий, плавных (лекальных) кривых и т.п. Внешние рамки отделяют карту от свободного поля листа, выполняя в основном декоративные функции. Их оформление весьма различно. Для настольных карт справочного типа целесообразны внешние рамки геометрического рисунка в одну или две линии. В оформлении стенных карт допускают, как геометрические рамки в несколько линий разной толщины, так и художественные с орнаментальным и другим рисунком. Художественное оформление рамок часто согласуется с рисунком шрифтов названий карт с целью создания единого гармоничного восприятия. Л е г е н д а к а р т ы – главный элемент компоновки. Ее место в общей композиции определяется в первую очередь. Различные типы географических карт обусловливают разнообразие легенд по их графическому виду, объему, сложности построения. Рациональные приемы оформления – размещение знаков в определенной последовательности, выбор шрифтов для заголовков различных ранговых групп, расчет расстояний между таксономическими категориями и т.п., 130 облегчающие наглядность и понимание общей структуры легенды, касаются непосредственно ее внутренней композиции, но в то же время влияют на компоновку карты в целом. Легенды элементарных карт просты и не занимают больших площадей на листе карты. На отраслевых экономических картах легенды могут ограничиваться весьма коротким пояснением: «одна точка – 2500 га» – для карты посевных площадей. На многих климатических картах, использующих способ изолиний, легенда представляет несложную цветовую шкалу, состоящую из нескольких ступеней. Но при наличии на этих картах большого числа дополнительного содержания (карт-врезок, диаграмм, профилей) важно, чтобы легенда основной карты ясно выделялась и не была оторвана от картографического изображения. Легенды тематических количественных карт, содержащие ряд характеристик, построение. Нередко при имеют громоздкости качественных и более сложное графическое легенд возникают трудности расположения в одном месте. Поэтому возможно расчленение легенды и размещение в различных местах свободного поля листа, но при сохранении последовательности чтения взаимосвязанных показателей «слева направо» и «сверху вниз». В этом случае легенды создают определенную свободу в композиции листа карты, облегчают получение уравновешенности и стройности ее общего вида. Проектирование общего оформления... При громоздкости легенд (особенно ландшафтных карт) их располагают на отдельных страницах, например на развороте листа, где левая сторона занята картой, а правая – легендой. Худший вариант для работы с картой, когда легенда помещается на обратной стороне ее листа. К а р т ы - в р е з к и обогащают содержание основной карты и тесно с ней взаимосвязаны. Общие рекомендации по расположению карт-врезок предусматривают: заполнение врезками не более трех углов листа; 131 уравновешенность компоновки с учетом размеров и красочного оформления врезок; их ограничение простейшими рамками с минимальным числом изломов. Д о п о л н и т е л ь н ы е к а р т ы имеют свои легенды, которые целесо- образно компоновать вместе с картой, объединяя их одной рамкой. Диаграммы, графики, профили, художественные р и с у н к и и др. располагаются в зависимости от их значения и наличия для них свободного места в пределах листа. П о я с н и т е л ь н ы е т е к с т ы разнообразны, они включают указание масштаба, выходные сведения, статистические таблицы, текстовые пояснения, содержащие природные, экономические, исторические и другие сведения, дополняющие содержание карты. Особое значение тексты имеют на туристических картах и в комплексных атласах. П о л я к а р т ы (полоса между внешней рамкой и линией обреза листа) служат для размещения названия, подписи масштаба, выходных данных, а также выполняют декоративную функцию. Размеры полей обычно не превышают 2-3 см на настольных и 3-5 см на стенных картах. При размещении названия карты за рамкой целесообразно увеличивать ширину верхнего поля. Тесты рубежного контроля 1. Общее оформление картографических произведений включает (выбрать правильные варианты): 1) картографическое изображение; 2) легенду; 3) дополнительные элементы (карты-врезки, графики, диаграммы, фотографии и др.);. 4) вспомогательное оснащение (название, справочные сведения, схемы изученности и др.). 2. На общее оформление карт оказывают влияние (найти ошибку): 1) характер картографического произведения (карта, серия карт, 132 атлас); 2) назначение карт; 3) тематика картографического произведения; 4) величина условных знаков. 3. Главным элементом компоновки карт является: 1) название карты; 2) рамки; 3) легенда; 4) пояснительные тексты. 4. Название карты не может располагаться: 1) в верхнем правом углу карты; 2) в верхнем левом углу карты; 3) в нижнем правом углу карты; 4) в нижнем левом углу карты. Проектное задание 7. Тема: «Разработка проекта красочного оформления тематической карты» (в рукописном и компьютерном вариантах). Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель задания 1.Освоить и приобрести навыки в проектировании картографических знаков для карт разной тематики систем определенного назначения (по выбору студента). 2. Разработать и выполнить красочное оформление оригинала (штриховое, фоновое) выбранной карты. 3. Освоить последовательность технического изготовления красочного оригинала. Выполнение задания: I. Проектирование систем знаков. 1.1.Используя карты комплексных 133 атласов, выбрать одну из тематических карт, содержащую не менее четырех-пяти разных показателей (набор показателей возможен из ряда карт). 1.2.Определить для выбранной системы показателей способы картографического изображения. 1.3. Для каждого способа изображения предложить изобразительные средства (штриховые, фоновые) и разработать проект системы знаков для полного содержания карты. 1.4. Выделить графическими средствами главные и второстепенные элементы содержания. Учесть назначение и характер использования карты, употребляя абстрактные, символические, художественные знаки, ассоциативные моменты в цвете и рисунке знаков и т.п. 1.5.Представить проект знаков в виде графической легенды, используя систему шрифтов (виды, размеры) для пояснительных надписей, наглядной передачи иерархии и соподчиненности групп знаков. II. Оформление красочного оригинала. 2.1 Составить проект общей композиции листа карты: ♦разместить картографическое изображение; ♦определить место легенды (в одном или нескольких местах) и расположить группы знаков в рациональной последовательности; ♦выполнить композицию (компоновку) дополнительных карт, диаграмм, графиков, рисунков и т.п. в соответствии с их значением; ♦выбрать вид и размер шрифта для названия карты и его место; ♦при выполнении проекта общей композиции учесть экономичность в размещении отдельных элементов; установить определенный стиль: наличие внешних рамок, внутренних разделительных рамок или их отсутствие; применение цветовых подложек, полей и т.п. 2.2.В соответствии со спецификой содержания карты предложить оформление географической основы (одноцветное, двухцветное), при необходимости используя художественные приемы, например, отмывку для оформления рельефа. 134 2.3.Апробировать красочное оформление оригинала на небольших образцах и выполнить окончательный оптимальный вариант красочного оформления оригинала тематической карты. III. Последовательность изготовления рукописного красочного оригинала. 3.1.Вычертить элементы географической основы. 3.2.Вычертить все штриховые элементы карты (контуры, значки, линейные знаки, штриховки и др.) в соответствии с проектом системы картографических знаков. 3.3.Выбрать и разместить шрифты подписей общегеографических элементов и тематического содержания 3.4.Выполнить фоновую окраску площадных контуров в соответствии с разработанной цветовой шкалой, строго сохраняя идентичность цветов на карте и в ее легенде. 3.5.Вычертить рамки (внешние и внутренние), если они предусмотрены в проекте. Проектное задание 8 Тема: «Разработка проекта красочного оформления тематической карты в компьютерном варианте» Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator. Цель проекта – приобрести навыки выполнения компьютерного варианта красочного оформления тематических карт Оформление красочного оригинала в компьютерном варианте аналогично рукописному. Оно производится на специально подготовленной (оцифрованной) основе. Выполнение задания. 1.Загрузить в программу цифровую основу. 2.Изучить состав слоев цифровой основы, используя окно диалога «Менеджер слоев» (Layer Manager), если нужно, то ввести новые слои. 135 3.Оформить площадные объекты цифровой основы, включая подбор цветов и типы штриховок. 3.1.Выбрать модель CMYK кодирования цвета в открывающемся списке окна диалога «Однородная заливка» (Uniform Fill). 3.2.Составить цветовую палитру своей карты, подобрав соответствующие значения голубой (Cyan), пурпурной (Magenta), желтой (Yellow) и черной (Black) составляющих. 3.3.Выполнить закрашивание площадных объектов в соответствии с составленной палитрой. 3.4.Подобрать цвет и тип штриховки для площадных объектов, используя инструменты рисования или окно диалога «Заливка узором» (Pattern). Заполнить соответствующие объекты выбранным типом штриховок. 4.Оформить линейные объекты цифровой основы, включая подбор цветов, типов и толщин линий, типов границ объектов с помощью окна диалога «Атрибуты абриса» (Outline Pen). 5.Создать систему условных знаков для выполняемой карты, используя инструменты рисования и готовые библиотеки символов графической программы. 6.Подобрать тип, размер и цвет шрифтов и поместить подписи у соответствующих объектов. 7.Оформить легенду карты. 8.Составить общую композицию карты, разместив картографическое изображение, легенду, заголовок, дополнительные карты-врезки, рисунки и т.п. Результаты работы. 1.Красочный оригинал тематической карты (рукописный). 2.Компьютерный красочный оригинал карты на экране компьютера и выведенный на цветном принтере. 136 Список литературы Учебники и учебные пособия 1. Берлянт А. М. Картография//Учебник для вузов. – М.: Аспектпресс, 2002. 2. Востокова А.В Кошель С.М., Ушакова Л.А. Оформление карт. Компьтерный дизайн: Учебник. – М.: Аспект Пресс, 2002. 3. Востокова А. В., Сваткова Т. Г. Практикум по картографии и картографическому черчению: Математическая основа карт. Изобразительные средства. Способы изображения. Картографические источники//Учебно-методическое пособие. М.: Изд-во Московского ун-та, 1991. 4. Салищев К. А. Проектирование и составление карт//Учебник. 2-е изд. – М.: Изд-во Московского ун-та, 1987. 5. Салищев К. А. Картоведение// Учебник. 3-е изд. – М.: Изд-во Московского ун-та , 1990. 6. Топографическое черчение /Под ред. Н. Н. Лосякова. //Учебник для вузов. – М.: Изд-во Московского ун-та, 1986. Монографии 7. Берлянт А. М. Образ пространства: карта и информация. – М: Изд-во Московского ун-та, 1986. 8. Бочаров М. К. Основы теории проектирования систем картографических знаков. М., 1966. 9. Кобурн П., Маккормик П. Эффективная работа с CorelDRAW – СП6.: Питер, 2000. 10.Ковтанюк Ю. С. CorelDRAW 10 для дизайнера//К.: Юниор, Диасофт, 2001. 11.Пономаренко С. И. Adobe Illustrator 9.0 – СП6.: БХВ-Петербург, 2001. 137
