Более "взвешенный" взгляд на карту содержится в рабочем определении, принятом 10-й ассамблеей Международной картографической ассоциации: знаковое изображение географической реальности, отображающее отдельные ее особенности или характеристики как результат творческого авторского отбора и предназначенное для использования в тех случаях, когда пространственные отношения имеют первостепенное значение. В этом определении зафиксированы следующие важные моменты:

• знаковость (символьность) картографического изображения;
• отображение географической реальности;
• субъективный творческий характер этого отображения;
• приоритет пространственных отношений.

В то же время, как указывает А.М.Берлянт [2], в этом определении отсутствуют упоминания о том, что карта:

• построена по особому математическому закону;
• может отображать не только географическую реальность, но и абстракции, мысленные и даже фиктивные объекты;
• способна представлять не только пространственные, но и динамические ситуации, их изменения во времени.

Дальнейшая абстракция от реальности приводит нас к мысли, что пространственные отношения не обязательно должны иметь географический смысл, а евклидовы координаты x-y являются лишь одними из многих возможных осей математического многомерного пространства признаков. Живой пример "неправильных" карт – подробно описываемые ниже самоорганизующиеся карты Т.Кохонена, визуализирующие степень близости произвольных объектов.

Тезис о "математической определенности" географических карт, возник из целенаправленного стремления авторов [1,3] объединить понятия прикладной картографии и геоинформатики. Поскольку четкого определения геоинформатики нет, будем понимать под ней совокупность компьютерных и телекоммуникационных технологий обработки данных для решения задач анализа геосистем.

В сближении понятий картографии и геоинформатики много подводных камней. Прежде всего, в очень разном стиле и нацеленности карты и геоинформационной модели. Например, картограф (создавая карту как нематематическую модель действительности) отобразит рельеф изучаемой местности одним из известных способов: изолиниями, тональной отмывкой и иногда - цифрами в "командных точках". А в геоинформатике та же карта представляется цифровой, структурно-цифровой, структурно-каркасной, структурно-лингвистической моделями. Обе модели имеют несколько разный смысл. Картограф, используя язык карты, стремится прежде всего визуализировать информацию, чтобы сделать ее читаемой, не задумываясь над некой ее "математической определенностью". Основным же продуктом геоинформационной технологии является генерирование новой информации путем алгоритмически целенаправленного "пережевывания" и "переваривания" имеющегося массива данных.

Более 35 лет назад началась разработка геоинформационных систем (ГИС). Быстро пройдя этапы создания упрощенных картосхем и грубых имитаций бумажных атласов, современные программно-аппаратные комплексы последовательно обобщили достижения традиционного картосоставления и научились изготавливать произведения самого высокого качества. Электронные карты, полученные с помощью таких продуктов ГИС-индустрии, как Arcview, MapInfo и т.д., стали точнее обычных ручных в геометрическом отношении, более разнообразны по цветовому, штриховому, полутоновому оформлению, по яркому дизайну. Одновременно с усвоением традиционного опыта геоинформационное картографирование постепенно вышло на новый уровень. Сегодня картографы-геоинформатики все чаще задумываются о создании панорамных художественных произведений, в корне отличающихся от традиционных карт и атласов. Например, трехмерное цифровое моделирование позволяет строить объемные изображения, а анимации придают картам так необходимый им динамический аспект.

Но с какой целью затрачиваются столь существенные усилия на реализацию функций чисто “офисного” характера, обеспечивающих максимальный сервис визуализации, географическую эстетику и координатную точность? Разве лишь только для того, чтобы воспроизвести топографическую карту с помощью компьютерной системы взамен существующей традиционной топокарты? Оказать впечатление на неподготовленного зрителя грандиозными эффектами визуализации, напоминающими голливудские фильмы-блокбастеры? Полагаем, что вовсе нет. Более привлекательна, например, перспектива построения оценочных и прогнозных пространственных моделей за счет систематизации, определенной группировки, преобразования больших массивов многомерной информации, чтобы вести контроль геоситуации и решать оптимизационные задачи, иногда вообще не прибегая к визуализации.

Геоинформатика поражает и покоряет немыслимыми массивами данных, которыми она играючи оперирует, однозначностью и воспроизводимостью результата. Однако генерирование новой информации, свойственное ГИС-технологиям, содержательно интересно только тогда, когда кто-то извне, представитель иной сферы знания или же целая другая наука вложили в уста геоинформатики содержательное понимание определенной задачи. В этом смысле геоинформатика тесно смыкается с экоинформатикой.

Картографический метод для изучения пространственного распределения земной биосферы на видовом и ценотическом уровнях стал использоваться задолго до того, как была сформирована экология как наука и осознана миссия человечества как одного из важнейших условий устойчивого развития планеты. Первые попытки оценить и представить в визуально обозримой форме биоразнообразие Земли предпринимались в XVIII–XIX веках на схемах ботанико-географического и зоогеографического разделения поверхности планеты по степени своеобразия флоры и фауны. Среди них выделяется исследование Д.Скоу (1823, цит по [4]), который, используя метод статистического изучения видового состава растительного покрова, предложенный Р.Броуном и А.Гумбольдтом (1807),. одним из первых выделил естественные флористические подразделения на основе количественных характеристик флоры и с учетом природных особенностей территории.

Постепенно выделилась самостоятельная область науки, которая стала заниматься пространственным анализом природных систем - ландшафтная экология. Термин “ландшафтная экология” был, видимо, впервые употреблен К.Троллем (Troll, 1939, цит. по [5]) и стал использоваться для обозначения науки, изучающей экологический эффект мозаичности природных систем в широком диапазоне пространственных масштабов (Turner 1989). Фактически, ландшафтная экология сфокусирована на изучении трех основных характеристик природных комплексов (Forman, Godron, 1986):

• структуры - пространственных связей между отдельными экосистемами или элементами (в простейшем понимании – пространственного распределения энергии, вещества и видов);
• функций - взаимодействия пространственных элементов, т.е. потоков энергии, вещества и видов между компонентами экосистем;
• изменений структуры и функций экологической мозаики во времени.

Кратко говоря, ландшафтная экология рассматривает развитие и динамику пространственной неоднородности и ее влияние на экологические процессы, а также управление пространственной неоднородностью (Risser et al., 1984).

Углублением понятий о пространственной структуре экосистем явилось формулировка концепций экологической ниши. Д.Хатчинсон (Hutchinson, 1957) определяет фундаментальную нишу как область в абстрактном многомерном гиперпространстве, осями которого являются не только географические координаты местообитаний, но и переменные условий среды. Это - по сути первый опыт, когда изначально трехмерное географическое пространство с фиксированным смыслом осей x-y трансформировалось в многомерное, причем появилась возможность сформировать различные низкоразмерные отображения (т.е. частные карты экосистем), оси которых имели смысл , например, различных факторов среды ( топоклины встали в один ряд с экоклинами, хроноклинами и проч.).

Большой вклад в развитие картографирования биосферных элементов внесен под влиянием системной парадигмы Б. Сочавы. Разработанный им (1979) структурно-динамический подход позволил отражать на картах не только пространственную, но и пространственно-временную организацию экосистем. На основе концепции эпитаксонов, где растительные сообщества комплексно диагностируются по динамическому состоянию, степени устойчивости и "сукцессионной продвинутости", построен, например, мелкомасштабный атлас растительности Европейской части СССР.

Картографическое обеспечение такой сложной и многоплановой проблемы, как структурный анализ экосистем, должно создаваться на основе комплексного подхода. Картографический банк данных территории формируется из карт разной тематики и степени пространственно-временной интеграции информации, разного масштаба и назначения. В него, кроме карт видового или ценотического биоразнообразия, включаются также карты землепользования и землевладений с выделением особо охраняемых природных территорий, карты экологически важных параметров среды (климата, рельефа, литологии и др.), сведения о рекреационной нагрузке, заболеваемости населения и проч. При этом сколько-нибудь осмысленный анализ информации невозможен без привлечения статистических и мониторинговых данных о реальной и прогнозируемой антропогенной нагрузке: сведений об объеме и местах локализации атмосферных выбросов, вывоза твердых отходов, сброса сточных вод, характере и условиях распространения поллютантов в природной среде, результатов натурных химико-аналитических измерений.

Традиционным методом комплексного анализа в геоинформатике является построение синтетических оценочных картограмм. Терминологически этот процесс трактуется следующим образом[1]:

Картограмма (choropleth map, cartogram, chorogram, chorisogram) - 1. карта, показывающая распределение относительных показателей (плотность, интенсивность какого-либо явления, удельные величины и т. п.) по определенным территориальным единицам, чаще всего – административным; - 2. один из способов картографического изображения, применяемый для показа относительных статистических данных путем заполнения контуров территориального деления (обычно, административных единиц) цветовыми заливками (solid) разного тона, штриховками (cross-hatch line pattern) разной плотности в соответствии с принятыми интервальными шкалами. Средства автоматизации позволяют строить К. в т. н. непрерывных, или безинтервальных шкалах (choropleth maps without class intervals, continuous-tone cartogram), когда плотность ставится в точное соответствие величине картографируемого показателя."

Синтетические показатели создаются обычно путем обобщения (в простейшем случае – суммирования) достаточно большого числа исходных показателей, численно распределенных по координатной сети анализируемой территории [6-7]. Сколько-нибудь серьезный математический аппарат, необходимый для формирования комплексных оценочных карт, в ГИСах стандартной комплектации отсутствует: так пакет Arcview 3.1 располагает лишь простейшими оверлейными операциями по совмещению пространственно-распределенных тематических слоев (одновременное открытие с наложением). Типовых ГИС, предназначенных для целенаправленной ситуационной обработки фактографической и картографической информации об экологическом состоянии природно-хозяйственных территорий, в настоящее время не существует [8].

Сегодня мы находимся на этапе, когда программное обеспечение ГИС производится уже достаточно широко, но все еще не является предметом потребления для широкого круга пользователей персональных компьютеров. Другие продукты информационных технологий (текстовые редакторы и электронные таблицы, бухгалтерские и торговые системы) стали обыденными предметами потребления. ГИС-индустрия в целом до такого положения вещей не дошла. Она все еще занимается адаптацией приложений к потребностям индивидуальных заказчиков (в первую очередь - традиционных географов). Но эта ситуация уже в корне изменяется, потому что начинают появляться разработки малых и средних производителей ГИС с простым, зачастую тривиальным ГИС-оформлением, которые решают задачи конечных пользователей пространственных данных - экологов, управленцев, пользователей систем учета и анализа, а не специфические задачи географов. При этом возникающие решения занимают пустующие ниши на рынке универсальных ГИС, которые не вписываются в инструментарий и/или доступную массовому пользователю общую стоимость изделия (напомним, что цена традиционной ГИС колеблется от 1,5 до 5 тыс. долларов США).

Безусловно, ряд ортодоксальных экспертов геоинформатики относится к таким "облегченным" программам крайне настороженно, но если крупные поставщики ГИС не выработают своих собственных аналогов подобных пакетов, то в будущем их наверняка ждет вытеснение с рынка. Суть заключается в том, что пользователям нравится простой продукт с интуитивным интерфейсом, который делает именно то, что от него хотят. При этом такое решение часто стоит на порядки дешевле своих "старших братьев" и обладает открытой архитектурой, что позволяет его наращивать и развивать в контексте возникающих в процессе эксплуатации новых требований.

Существующий диссонанс между элитарным характером геоинформационных технологий и реальными потребностями специалистов-аналитиков является одним из тормозов в развитии общих концепций синтетического картографирования в области практической экологии и рационального природопользования. До настоящего времени не существует типовой унифицированной система - рубрикатора базы данных исходных индивидуальных признаков и результирующих эколого-экономических критериев (критериев “оптимальности”), т.е. комплексных показателей количественного и качественного состояния наземных территорий и акваторий, характеризующих их уязвимость или экологическое благополучие. Не разработан непротиворечивый и математически корректный формализм "свертки" исходного пространства признаков в отображаемые синтетические показатели ("индексы"). В связи с этим, несмотря на существование ряда региональных атласов территорий, нет общепринятой методологии оценочного или прогнозного картографирования эколого-экономических комплексов, основанной на системном синтетическом подходе.

Литература

1. Баранов Ю.Б., Берлянт А.М., Капралов Е.Г., и др. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999.-204 с.
2. Берлянт А.М. Виртуальные геоизображения. М., 2001
3. Тикунов В.С. Моделирование в картографии. М.: Изд-во МГУ, 1997. 408 с.
4. Лебедева Н.В., Криволуцкий Д.А., Пузаченко Ю.Г. География и мониторинг биоразнообразия. М.:Изд-во НУМЦ, 2002. 432 с.
5. Савельев А.А. Моделирование пространственной структуры растительного покрова (геоинформационный подход. Казань: Изд-во Казанского гос. Университета. 2004. 244 с.
6. Новиков М.А. Оценочное эколого-рыбохозяйственное районирование морских акваторий // Водные ресурсы. 2004, т.31, № 2, с.199-208.
7. Исаченко А.Г. К методике прикладных ландшафтных исследований // Изв. ВГО. 1972. Т. 104. № 6. С. 417-429.
8. Жуков В.Т., Новаковский БА., Чумаченко А.И. Компьютерное геоэкологическое картографирование. М.: Науч. мир. 1999. 128 с.