CC BY
41
УДК 528.1: 631.4 И.О. Надыров СГГА, Новосибирск
ОТРАЖЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ ВРЕМЕНИ НА АНИМИРОВАННЫХ КАРТАХ
В докладе приводится обзор точек зрений ведущих картографов на отражение концепции времени на анимированных картах, даются варианты классификаций типов географического времени и методика представления времени на анимированных картах.
I.O. Nadirov
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
TEMPORAL CONCEPTION ON ANIMATED MAPS
In article is considered review points of view of leading cartographers about temporal conception on animated maps, considered versions of classification types of geographic time and the methods time presentation on animated maps.
Исследование выполнено при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013 годы» ГК №02.740.11.0735).
Карты всегда отображали время. Еще в 30-е годы картографы экспериментировали с добавлением величины времени, чтобы адекватно представить динамику географических процессов на анимированных картах. Проблема состояла в том, что время зачастую не было ни явной, ни главной целью карт. В результате, картографы относились ко времени как к атрибуту, а не как к изменяющемуся параметру. Другими словами, многие статические карты, если и делали упоминание о времени, то приводили его просто как дату или как простую временную отметку событий (например, битва произошла здесь в таком-то году). Важно отметить, что время, не структурированное измерение наравне с пространством, а атрибут, прикрепленный к местоположению [1].
Карты без изображения времени проблематичны, потому что они изображают мир в «вечном настоящем» и исключают концепцию процесса. Langran предположил, что исторически картографы активно избегали задач, связанных со временем, отражая на картах, главным образом, статические задачи, «тем самым избегая бремени решения временных явлений используемых карт» [2]. Будучи ограниченными статическими изобразительными технологиями (например, бумагой), большинство западных карт традиционно предпочитали пространство времени и, таким образом, чаще
представляли состояния, чем процессы. Однако с развитием географической визуализации (для экспертов) и интерактивных web-карт (для публики), представление времени стало обычным для картографов. Активная группа исследователей призвала эмпирически проверить теорию и практику о понятии времени на картах, после чего дать правильное понимание термина «временная картография».
С приходом географической визуализации и основанных на компьютерных технологиях анимированных карт, а также (совсем недавно) интерактивных карт, основанных на сетевых технологиях, время стало легче и представлять, и, что важнее, производить при картосоставлении.
Анимированные карты становятся популярными в последние годы, потому что они гармонично сочетают время с изменением дисплейной графики (или на картах), они потенциально лучше подходят к этой задаче [3].
Хороший пример того, как анимированные карты стимулируют новые знания, предоставили Dorling and Openshaw [5]. В результате их обследования темпов распространения лейкемии в северной Англии на анимированных картах появились области (локализованные в пространстве и времени), ранее не признаваемые активными. Активные области распространения рака в специфических районах проявлялись только несколько лет и были пропущены в предыдущих (статических) исследованиях, потому что компонента данных, изображающих время, была свернута, таким образом, получилась грубая размытость ситуаций за счет объединения лет с низкой заболеваемостью с годами активности [5]. Анимации также выявили вторичные неожиданные процессы, которые они описали как «специфические колебания», выявив, что случаи лейкемии в Манчестере и Ньюкасле встречались с периодичностью приблизительно в пять лет. Выводы, подобные этим, предоставляют полезную стартовую позицию для других официальных пространственнотерриториальных исследований.
Wood [6] ругает картографов за попытку убрать время из карты и утверждает, что «время остается скрытым аспектом» в картографии. Но карта кодирует время в той же степени, в какой она кодирует пространство и это
г
вызывает необходимость временной? составляющей, которая расширяет
г
возможности карты благодаря временным измерениям.
Типы географического времени
Время и изменение являются широкими понятиями, и как существуют различные типы установленных данных (например, качественные и количественные данные), так существуют и различные типы времени. Еще важнее, что существуют различные графические «правила» для различных типов пространственных данных (например, качественные цветовые схемы категорий данных). Это повод поверить, что различные типы времени требуют различные графические подходы, хотя требуется в будущем работа в данной области, чтобы выяснить какими они должны быть.
Картографы различают различные типы географических примитивов: точки, линии, поверхности, объемы. Существуют различные уровни измерения дат: номинальные, порядковые, интервалы и соотношения. Например, погода
может быть «теплой» (качественная безусловная оценка) или она может быть охарактеризована, как 35° С (количественная числовая оценка). Также можно констатировать, что существуют различные типы времени. Ниже приведены некоторые классификации.
Isard [7] охарактеризовал четыре типа времени:
- «универсальное время», которое абсолютно и линейно;
- «циклическое время», такое как дневные модели;
- «порядковое время», которое регистрирует приведение событий в порядок;
- «время как дистанция», в котором для представления времени используется пространственное измерение.
Frank [8] идентифицирует три основных типа времени: линейное, циклическое и разветвляющееся.
Линейное время зависит от шкалы измерения. Линейное время, измеряемое по обычной шкале, представляет последовательность событий, в то время как линейное время, измеренное численно, представляет длительность. Длительность может быть непрерывной и прерывающейся.
Циклическое время выражает идею повторяемости или периодичности в последовательности событий, которые могут происходить в целом в регулируемом и нерегулируемом виде.
Разветвляющееся время используется для описания будущих возможностей. Чем дальше будущее уходит, тем больше число возможных временных путей.
Haggett [9] описывает четыре типа временных измерений в географии: константы, тенденции, циклы и сдвиги.
Константы (т.е. длинные периоды без изменения) и тенденции (т.е. линейные изменения) относятся к долговременным изменениям.
Циклы описывают периодические модели, и сдвиги описывают внезапные изменения (не обязательно периодические).
Представление времени на анимационных картах
Одна из основных причин, по которым создаются анимационные карты, -необходимость показать, как что-то изменяется во времени. Анимационные карты отражают изменяющийся мир. Мир не «заморожен», как статическая карта, он очень динамичен, и когда на карту наносится что-то вроде изменения уровня безработицы или изменения климата, на карте оказываются изображёнными комплексные процессы, происходящие в пространстве и времени. Это создаёт впечатление, что есть смысл использовать анимационные карты, чтобы фиксировать и совмещать природу динамических процессов со временем на картах.
Статические карты представляют всю информацию единовременно, анимационные карты представляют информацию во времени. Так, анимационные карты имеют дополнительный репрезентативный объём, который может быть использован для представления информацию.
С течением времени анимации нарастает общий объём показываемой информации, но это чревато для пользователя. Чем дольше длится анимация, тем труднее запоминание каждого кадра.
Другими словами, хотя объём данных, который может быть представлен анимацией, не ограничен виртуально, он ограничивается тем, как долго пользователь может извлекать суть из анимации и хранить её в кратковременной визуальной памяти. От чрезмерного объёма информации пользователю будет больше вреда, чем пользы. Поэтому большинство анимационных карт коротки и длятся не дольше минуты.
В то время как статические карты имеют пространственную шкалу (т.е. 1
г
сантиметр = 1 километр), временные анимационные карты имеют временную
шкалу Это соотношение между реальным мировым временем и временем
г
движения. Другой важный аспект анимационных карт - это временное модулирование/разбиение (конечная единица времени) и темп (объём данных в единицу времени).
Выше приведены три основных вида временных легенд: цифровые часы, циклическая и линейная. Хорошая временная легенда связана с тремя факторами:
1. Каков текущий момент (т.е. 10 июня);
2. Какова тотальная протяжённость времени анимации (т.е. 1 - 22 июня);
3. Где тот момент в отношении анимации как в целом (т.е. Около половины пути).
И циклическая, и линейная легенды могут объединять все эти факторы и послужить хорошим вариантом. Цифровые часы могут представлять только первый из них (каков текущий момент) и это не лучший выбор для большинства анимаций, хотя он хорошо сочетается с двумя другими.
Линейная временная легенда подчёркивает продвижение событий во времени, в то время как циклическая временная легенда - хороший выбор при циклической повторяемости данных (т.е. делается акцент на ежедневности или сезонности). Из-за этого часто предполагаемые виды легенд поддерживают разные задачи прочтения карт, и картографы часто включают больше одной
г
легенды в одну карту. Временные легенды должны быть включены в любую
анимационную карту временных данных, и если есть сомнения, можно добавить ещё одну.
Объединение данных, используемое для изменения длительности времени представления каждого кадра анимации, также известно как временнйя
г
грануляция. Это даёт возможность наблюдателям создавать временные доли различной толщины, так что мельчайшие моменты, которые можно видеть в анимации, могут быть изменены от часов до дней или месяцев. Многие
г г
анимационные карты используют временную интерполяцию для «временной
г
замены» отсутствующих временных периодов или для создания более полной
анимации. Нечасто можно увидеть карты, в которых интерполируемые данные
превосходят численно «реальные» данные в отношении 10:1. В то же время,
интерполяция - трудоёмкое занятие [10].
Выводы
В обозримой перспективе многие авторы годами поощряли необходимость
г
временной интерполяции для создания более полной анимации, что, по их мнению, может быть более привлекательно и более понятно. Однако, при всей
г
популярности временной интерполяции, ее познавательная эффективность только частично изучена и результаты наводят на мысль, что предпочтительнее карты с интерполяцией, хотя это не упрощает задачи прочтения карты.
Однако непомерная временнáя интерполяция может создать обманчивые и вводящие в заблуждение изображения, такие как скачкообразные изменения на изображённой местности, неточно показывая постепенный пространственный переход из точки А в точку В. Особенно это может происходить в тех случаях, когда отсутствует глубокое понимание того, как развиваются процессы, и вид
г
пространственно временных модулей, которые можно ожидать увидеть.
Большое преимущество статических изображений времени в том, что они
г
имеют тенденцию быть целостными и могут изобразить все временные
периоды одновременно, позволяя читателю проверить и сравнить моменты (и пространственные образцы). Типичная анимационная карта представляет единственный момент мимолётно, и пользователь должен наблюдать и, что более ответственно, запоминать, а потом совмещать в своей голове каждый кадр анимации, чтобы увидеть все данные.
Ясно, что вопрос требует дальнейшего изучения. Одним из удачных способов решения проблемы является совмещение статической и динамической информации на одной карте, то есть создание интерактивной карты: статическая карта дает понятие о явлении в целом, а запускаемая пользователем анимация раскрывает различные аспекты явления, плохо изображаемые на статической карте.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Harro wer, Mark The Role of Map Animation for Geographic Visualization/ Mark Harro wer// Cartography 2.0 Axis Maps LLC - University of Wisconsin. -2009.
2. Langran, G. Time in Geographic Information Systems/ G. Langran11 The Cartographic Journal. - 1992. - 29 - P. 101-108.
3. Campbell, C. S. Animated cartography: thirty years of scratching the surface / C.S. Campbell, S. L. Egbert// Cartographica. - 1990.
4. DiBiase, D. Animation and the role of map design in scientific visualization/ D. DiBiase, A. M. MacEachren, J. B. Krygier, C. Reeves// Cartography and Geographic Information Systems. - 1992.
5. Dorling, D. Using computer animation to visualize space-time patterns. Environment and Planning/ D. Dorling, S. Openshaw// Planning and Design. - 1992.
6. Wood, D. The Power of Maps/ D. Wood// London: Guilford Press. - 1992.
7. Isard, W. On notions of models of time/ W. Isard// Papers of the Regional Science Association - 1970.
8. Frank, A. Different types of ‘times’ in GIS. In Spatial and Temporal Reasoning in Geographic Information Systems/ A. Frank. - 1994.
9. Haggett, P. The Geographer’s Art / P. Haggett // MA, Basil Blackwell. -Cambridge: - 1990.
10. Tobler, W.R. A computer movie simulating urban growth in the Detroit region / W.R. Tobler// Economic Geography 46. 1970. - C. 234-240.
© И.О. Надыров, 2011
