Generalizacja map statystycznych, Paweł Cebrykow, Wydawnictwo UMCS, Lublin Wstęp. Wstęp

Transkrypt

1 Generalizacja map statystycznych, Paweł Cebrykow, Wydawnictwo UMCS, Lublin Generalizacja kartograficzna jest procesem dotyczącym wszystkich map. Towarzyszy mapom ogólnogeograficznym i tematycznym od chwili, kiedy rozpoczęto je opracowywać. Początkowo proces generalizacji nie był definiowany, a wynikało to z faktu, iż większym problemem był nie tyle nadmiar, co niedostatek informacji. Z czasem powiększał się zasób wiedzy o otaczającej nas przestrzeni geograficznej. W konsekwencji pojawiła się potrzeba selekcji faktów i upraszczania ich rysunku na mapach. Ta pierwotna generalizacja bazowała na wiedzy, doświadczeniu i intuicji kartografa, ale nadal nie postrzegano jej jako odrębnego procesu. Przełomem w podejściu do zmiany postrzegania generalizacji był opublikowany w 1866 roku artykuł Emila von Sydowa zatytułowany Drei Kartenklippen. Autor określił w nim trzy główne problemy kartografii, znane w literaturze polskiej jako rafy kartografii. Obok problemu odwzorowania powierzchni kuli na płaszczyznę oraz prezentacji rzeźby terenu na mapie Sydow jako trzecią rafę wskazał generalizację kartograficzną. W odniesieniu do dwóch pierwszych problemów możemy stwierdzić, że w znacznej mierze zostały rozwiązane. Trzeci z nich generalizacja nadal jawi się jako aktualny kierunek badań. Sydow zarysował problem i zainspirował innych badaczy do podjęcia próby zdefiniowania generalizacji i opracowania jej teoretycznych podstaw. Szerszy opis tego zagadnienia jako pierwszy zamieścił Maks Eckert w dziele Kartenwissenschaft, wydanym w 1921 roku. W tym czasie problemy generalizacji były postrzegane głównie w kontekście praktycznym, ponieważ geografowie zajmowali się kształtowaniem modelu mapy ogólnogeograficznej, w szczególności topograficznej. Okres ten trwał do połowy XX wieku, kiedy ten nurt badawczy w dużej mierze został wyczerpany i rozpoczęto poszukiwania nowych obszarów badań. Podjęto problemy związane z wykonywaniem i wykorzystywaniem map tematycznych. W wyniku tego opublikowano prace dotyczące metodyki prezentacji, pojemności informacyjnej mapy i semiotyki graficznej, w których również analizowano generalizację kartograficzną (np. Bertin 1973; Ratajski 1977). W drugiej połowie XX wieku generalizacja kartograficzna była jednym z ważniejszych problemów badawczych. Znaczący wkład mieli w tym zakresie również

2 8 polscy kartografowie. Wiele uwagi poświęcił temu zagadnieniu Lech Ratajski. Zwieńczeniem jego rozważań była zaproponowana pod koniec lat 60. XX wieku teoria progów generalizacyjnych (Ratajski 1973). Zbiegło się to w czasie z pierwszymi próbami wykorzystania komputerów do wykonywania automatycznej generalizacji. Ten kierunek badań był rozwijany w związku z upowszechnianiem się wykorzystania komputerów w pracy kartografa. W ostatnich dekadach XX wieku stał się dominującym kierunkiem w rozwiązywaniu problemów generalizacji, dążącym do jej obiektywizacji i automatyzacji. Z przeglądu literatury kartograficzno-geodezyjnej wynika, że polscy kartografowie od początku włączali się w ten nurt badawczy. Wśród kartografów angażujących się w pracę nad lepszym zrozumieniem i wyjaśnieniem procesu generalizacji należy wskazać L. Ratajskiego (1967, 1971, 1973a, 1973b, 1989), W. Pawlaka (1971, 1972, 1988, 2001), M. Sirkę (1988), W. Ostrowskiego (2001, 2003), a także przedstawicieli pracujących nad cyfryzacją i automatyzacją tego procesu: T. Chrobaka (1999, 2007), R. Olszewskiego (2006, 2009, 2012) oraz I. Karsznię (2009, 2011, 2015). Cechą charakterystyczną prób wprowadzenia automatycznej generalizacji do procesu redagowania map jest podejście analityczne, w którym dąży się na przykład do wypracowania metod upraszczania linii lub doboru obiektów na mapach w malejącym ciągu skalowym. Znamienne jest to, że uwaga badaczy skierowana jest na wykonywanie map ogólnogeograficznych, a w szczególności topograficznych, na podstawie danych zgromadzonych w bazach danych (np. Nyangweso, Njoroge, Siriba 2016; Xiao, Yang, Zhang 2014). Zachętą do podejmowania tego kierunku badań są ustalenia z 2007 roku zawarte w Programie badawczym Międzynarodowej Asocjacji Kartograficznej w zakresie kartografii i nauki o informacji geograficznej, w którym możemy przeczytać: Efektywna generalizacja map, podobnie jak organizacja w bazach danych przedstawień wielokrotnych, może zracjonalizować produkcję map topograficznych i pomagać w aktualizacji baz danych. Taka generalizacja wymaga znaczących rozważań nad koncepcją schematu bazy, właściwości geometrycznych i przestrzennych oraz postaci graficznej (Virrantaus, Fairbairn 2008). Badania nad efektywną generalizacją map mają istotny pierwiastek aplikacyjny. Przykładem może być generalizacja prowadzona w czasie rzeczywistym, kiedy pojawia się potrzeba wygenerowania mapy na ekranie urządzenia mobilnego (Gotlib 2011). Prace te niosą jednak pewne zagrożenia dla kartografii, rozumianej nie tylko jako rzemiosło, ale również jako sztuka. Na uboczu głównego nurtu badań pozostaje teoria kartografii, a w szczególności zasady generalizacji na mapach statystycznych. Potwierdzeniem tego stanu rzeczy jest m.in. zawartość najnowszych

3 9 podręczników z zakresu kartografii i geoinformacji. Na przykład w podręczniku autorstwa M.-J. Kraaka i F. Ormelinga (2010) generalizacji poświęcono osobny podrozdział, w którym głównym zagadnieniem jest generalizacja w odniesieniu do map ogólnogeograficznych. W polskich podręcznikach autorzy skupiają się głównie na teoretycznych podstawach generalizacji. W opracowaniu Wprowadzenie do kartografii i topografii [Pasławski (red.) 2006], które obecnie jest najpopularniejszym podręcznikiem akademickim w Polsce, zamieszczono podrozdział dotyczący generalizacji autorstwa W. Ostrowskiego i P. Kowalskiego, który zawiera lakoniczne uwagi odnoszące się do map statystycznych. Podobnie zagadnienie generalizacji potraktowali autorzy najnowszego podręcznika Kartografia tematyczna (Żyszkowska, Spallek, Borowicz 2012) oraz Podstawy wizualizacji kartograficznej (Głażewski, Kałamucki, Kowalski, Stankiewicz 2015). Jedynie w dobrze znanych dawniejszych podręcznikach, Metodyka prezentacji społeczno-ekonomicznej L. Ratajskiego (1973) oraz polskim tłumaczeniu Podstaw kartografii A. H. Robinsona i współautorów (1988), można znaleźć szersze omówienie niektórych aspektów upraszczania map statystycznych. Ze wstępnej oceny problemu generalizacji map statystycznych wynika, że w odniesieniu do tego rodzaju map nie przeprowadzono kompleksowej analizy i nie opisano możliwości generalizacji ich treści oraz konsekwencji jej stosowania. W dodatku kierunek głównego nurtu badań nad generalizacją oddala tę perspektywę. Owszem, dotychczas pojawiały się zalecenia dotyczące możliwości uzyskania uogólnionego obrazu przestrzennych rozkładów wartości. Były to jednak rozważania towarzyszące analizie możliwości ilustracyjnych poszczególnych metod kartograficznej prezentacji ilościowej. Co więcej, jeszcze niedawno nie łączono generalizacji z wykonywaniem jej na mapach statystycznych, zgodnie z tradycyjnie uznawaną zasadą, że generalizować można tylko mapę już istniejącą. W wypadku interesujących nas map uproszczenie jest wykonywane w trakcie powstawania pierwotnej mapy, tzn. dokonuje się głównie w umyśle redaktora, tj. poza mapą (Pasławski 1992). Poglądy na generalizację map statystycznych zostały zrewidowane pod wpływem znanej publikacji G. F. Jenksa zatytułowanej Generalization in statistical mapping. Ukazała się ona w 1963 roku i dała początek szerszemu rozumieniu pojęcia generalizacji, obejmującemu również mapy statystyczne. Zdaniem J. Pasławskiego (1992) udana próba rozszerzenia pojęcia generalizacji była świadomą i przemyślaną operacją autora. Została ona zaakceptowana przez geografów i kartografów, w czym niebagatelną rolę odegrało doświadczenie kartograficzne i szacunek, jakim cieszył się w branżowym środowisku autor tej propozycji.

4 10 W przedstawionym stanie badań nad generalizacją zarysowuje się duża luka, uzasadniająca podjęcie próby ujęcia problemu w sposób całościowy, co umożliwi zdefiniowanie poglądu na temat zasad i szczegółów generalizacji w opracowaniu map statystycznych. Głównym celem niniejszej pracy jest określenie i zestawienie wszystkich sposobów generalizacji map statystycznych w obszarze poziomu i stopnia generalizacji, podanie związków i zależności pomiędzy nimi, a także określenie miejsca, jakie w generalizacji zajmują metody ilościowej prezentacji kartograficznej. To wszystko prowadzi do opracowania modelowej konstrukcji, która w syntetyczny sposób przedstawi generalizację jako kontinuum kartograficznego wizualizowania otaczającego nas świata. Kolejnym ważnym celem jest wyszczególnienie operatorów generalizacyjnych. Operatory generalizacyjne, zdefiniowanie w kontekście map statystycznych, pozwolą na łatwiejsze wykorzystanie już istniejących algorytmów, opracowanych z myślą o generalizacji elementów ogólnogeograficznych mapy, do cyfrowego upraszczania map. Przegląd tych operatorów jest również cenny z racji możliwości wyboru spośród całego ich zbioru z pełną świadomością istnienia innych opcji. W związku z tym będziemy mogli podnieść jakość prowadzonych działań generalizacyjnych. Duże znaczenie ma również propozycja algorytmu wspomagającego wybór poziomu generalizacji, jaki chcemy uzyskać na mapie. Wiąże się to przede wszystkim z wyborem poziomu uogólnienia, co bezpośrednio odnosi się do sposobu ujęcia zjawiska oraz wyboru metody kartograficznej prezentacji. Algorytm ten wpływa również na podejmowanie decyzji o stopniu generalizacji, który jest realizowany w obrębie założonego poziomu generalizacji. Oprócz wymienionych powyżej celów postawiono jeszcze jeden, polegający na sformułowaniu odpowiedzi na pytanie, jak należy poprawnie przygotować podkład mapy statystycznej, w jaki sposób przeprowadzić jego generalizację i jaki poziom tej generalizacji będzie optymalny do prezentacji treści tematycznej. Jest to ważny cel, bowiem jego realizacja pozwoli zwrócić uwagę na fakt, że podkład nie ogranicza się tylko do funkcji lokalizacyjnej. Odpowiedni dobór jego treści może wzbogacać mapę o możliwość powiązania analizy treści tematycznej z warunkami przyrodniczymi lub infrastrukturalnymi mającymi związek z prezentowanym zjawiskiem. Założone cele składają się również na pewien efekt towarzyszący, który polega na zwróceniu uwagi kartografów na metodyczne aspekty generalizacji map statystycznych. Niewątpliwie jest to kierunek perspektywiczny, zwłaszcza że dotyka on również opracowywania map w środowisku GIS.

5 11 Cel główny został osiągnięty przez opracowanie modelu generalizacji map statystycznych, który w sposób kompleksowy ujmuje możliwości, charakter i konsekwencje generalizacji w odniesieniu do map przedstawiających wskaźniki i zjawiska ilościowe. Model został ujęty w postaci graficznej, ułatwiającej wykazanie powiązań, hierarchii generalizacyjnej i innych cech. Kolejne wymienione cele są zrealizowane w postaci monograficznego ujęcia tematu, popartego przykładami kartograficznego ich wykorzystania. Realizacja celu głównego, czyli opracowanie modelu generalizacji na mapach statystycznych, zdaniem autora jest największym osiągnięciem naukowym przedstawionym na kartach przedkładanej monografii. Monografia Generalizacja map statystycznych jest adresowana zarówno do kartografów, jak i do szerszego kręgu odbiorców geografów, geoinformatyków, statystyków oraz innych użytkowników i kreatorów ilościowej informacji przestrzennej prezentowanej w postaci map. Treści przedstawione w monografii ułatwiają poprawne opracowanie map statystycznych poprzez wyjaśnienie i uświadomienie, jak ważny jest dobór metody i wskaźnika opisującego wybrane do prezentacji zagadnienie. Podniesienie jakości opracowań wiąże się również z uwzględnieniem potencjalnego odbiorcy mapy i sposobu jej wykorzystania. Propagowanie wiedzy o generalizacji powinno również pozytywnie wpłynąć na podniesienie wiarygodności analiz kartograficznych, w których wykorzystywana jest kartograficzna metoda badań polegająca na porównywaniu map. Przewidywane efekty składają się na równie ważny cel, tym razem praktyczny.