Въведение

Съвременното общество е свидетел на промени, динамика и иновации, развиващи се с много висока скорост. Почти няма област от науката, която да не се възползва от предимствата на информационните технологии. Картографията не прави изключение и става все по-технологична, интердисциплинарна и иновативна.

Развитието на геопространствените технологии допринесе за нейното технологично развитие и днес процесът по оформяне на крайния продукт – било то класическа хартиена карта или друг вид визуализация на геопространствени данни, е всъщност част от един много по-дълъг и сложен процес на събиране, съхранение, обработка и визуализация на географски данни. В съвременния свят картографите и експертите по визуализация на данни работят с много динамични и иновативни софтуерни продукти, езици за програмиране и технологични решения. Тази ежедневна работа с данни изисква непрекъснато поддържане на високо ниво на знания и умения. Възникват нови предизвикателства и възможности, свързани с огромното и разнообразно поле на изява на съвременната визуализация на данни.

Определението, дадено от Международната картографска асоциация, за науката КАРТОГРАФИЯ гласи:

„Дисциплина, занимаваща се с изкуството, науката и технологията на създаване и използване на карти.“ (International Cartographic Association, 2003).

В стратегическия документ са посочени и най-съвременните разбирания за някои от основните понятия, свързани с картографията като наука:

• Картата е определена като използващо условни знаци визуализиране на географската реалност, представящо избрани характеристики или характеристики, произтичащи от творческите усилия на нейния автор при вземането на решения за изобразяването, и е предназначена за използване, когато пространствените отношения са от първостепенно значение.

(в оригинал: „A map is a symbolised representation of geographical reality, representing selected features or characteristics, resulting from the creative effort of its author’s execution of choices, and is designed for use when spatial relationships are of primary relevance.“)

• Картографията е дисциплина, занимаваща се с изкуството, науката и технологията на създаване и използване на карти.

(в оригинал: „Cartography is the discipline dealing with the art, science and technology of making and using maps.“)

• Географската информационна наука се отнася до научния контекст на обработката и управлението на пространствена информация, вкл. свързаните с това технологии, както и търговските, социални и екологични последици. Обработката и управлението на географска информация включват анализ и трансформации на данни, управление на данни и визуализация на информация.

(в оригинал: „Geographic Information Science (GIScience) refers to the scientific context of spatial information processing and management, including associated technology as well as commercial, social and environmental implications. Information processing and management include data analysis and transformations, data management and information visualisation.“)

Дефиницията за картографията въвежда трите основни елемента, съставящи нейното единство през XXI в. – наука, изкуство и технология. Днес не би било възможно картографията да съществува без научната си база, да се отрича връзката ѝ с дизайна и изкуството, както и да съществува без помощта на технологиите.

Картите винаги са били и ще продължават да бъдат средства за визуална комуникация. Изработването на карти още от древността отразява в себе си множество културни, социални и политически измерения. Освен това картографските продукти се влияят от различни течения в изкуството. В контекста на съвременните дигитални картографски продукти, онлайн услуги и мобилни приложения, използването на хартиени карти за ориентиране е силно ограничено. В същото време наличието на разнообразни възможности и софтуерни продукти за дизайн позволяват създаването на различни по стил карти, които да служат за декорация като произведения на изкуството.

Интердисциплинарният характер на съвременната визуализация на данни е друг важен аспект, който трябва да се спомене – днес повечето хора, които правят визуализации на данни, не заемат длъжности или в наименованията на длъжностите им не се споменават думи като „картография“ или „картограф“1. Сътрудничеството между картографи, специалисти по данни и дизайнери става все по-важно при разработването на ефективни и въздействащи визуализации на разнообразни данни, като това важи особено при работа с големи данни (big data).

Някои от най-характерните черти на промените в обществото днес са свързани с постоянния „обстрел“ с информация от различни комуникационни канали, възможността всеки един човек да играе ролята на медия чрез социалните мрежи и все по-оценяваното качество на професионалистите да притежават умения от разнообразни сфери. В такава среда е изключително важно занимаващите се с изработване на картографски визуализации хора постоянно да следят новостите в науката и да отсяват информацията, която е важна, ценна и не на последно място – вярна, да притежават разнообразни интердисциплинарни знания и, разбира се, умения за работа с геопространствени технологии. Те са мощен инструмент, който обаче не може да бъде пълноценно използван, ако потребителят не притежава знания по тематиката, свързана с изработваната визуализация. Затова и често в работата си съвременните картографи и специалисти по геопространствени технологии работят в интердисциплинарни екипи.

Технологиите, свързани с изготвянето на географски карти и визуализации с годините стават все повече, по-комплексни и по-иновативни. След появата си Географските информационни системи (ГИС) дълги години бяха водещата технология, свързана с картографията. За последните няколко десетилетия обаче, като част от процеса по създаване, обработване и визуализиране на геопространствени данни, към ГИС се добавиха още технологии, които станаха неразделна част от портфолиото на специалистите по създаване на карти – това са научните и технологични направления на Дистанционните изследвания на Земята, Глобалните навигационни сателитни системи (ГНСС), Безпилотните летателни апарати (БЛА), както и самите обикновени хора, чрез т.нар. краудсорсинг.

Интегрирането на изкуствения интелект (AI) и машинното обучение (ML), потенциалът на сложните пространствени анализи, ролята на техниките, свързани с разказване на истории (т.нар. сторителинг) и комуникацията на комплексни проблеми са свързани със споменатата вече интердисциплинарност на картографската наука в днешно време.

Географската карта

Географските карти са пространствени модели на реалния свят, които имат определено ниво на детайлност, мащаб и картографска проекция. Думата карта има древногръцки произход - χάρτης (khártēs) и буквално се превежда папирус, хартия. В латинските езици коренът на думата идва от mappa (кърпичка, парче плат). Именно поради тази причина често можем да видим заглавия на карти от различни исторически периоди като Mapemounde, Mappa Mundi (от mappa – карта, mundus - свят) и др. Според Попов (2012) за думата „карта“ в научната литература има стотици определения. Факт е обаче, че наличието на изобразявана част от земната повърхност или друго небесно тяло, мащаб и картографска проекция са допирни точки в повечето дефиниции.

Чолеев (1996) дава следното определение за географските карти: „Умалени, математически определени, обобщени образно-знакови изображения на земната повърхност върху плоскост, показващи разположението, състоянието и връзките на различните природни и обществени явления, подбрани и оформени в съответствие с предназначението им.“

Според дефиницията картите притежават следните свойства:

• те са умалени, защото притежават конкретен мащаб;

• те са математически определени, защото имат картографска проекция;

• те са обобщени, защото на тях се изобразяват само най-важните, съществени обекти, процеси или явления от реалния свят;

• те са образно-знакови, защото се изработват чрез използване на системи от условни знаци.

Два значими научни проекта, насочени към разработването на структурен модел на научните полета на геопространствените технологии, картографията, визуализацията на данни и всички други научни и технологични области, имащи отношение към това, са GIS&T Body of Knowledge2, разработен от Университетския консорциум за географска информационна наука, и подобното на него, но разработено в Европа от проекта EO4GEO Body of Knowledge3. Документите Body of Knowledge (BoK) служат като изчерпателни ресурси, обикновено под формата на документи, в които са описани основните научни постановки и най-добри практики, осигуряващи основа за професионално развитие, образование и индустриални стандарти в съответната сфера. Тъй като технологиите продължават да се развиват с бързи темпове, BoK документите играят решаваща роля в събирането, организирането и разпространението на основни знания, осигурявайки растежа и напредъка на ИТ индустрията. Съществуват такива BoK за стандартизация на управлението на проекти (PMBoK4), бизнес анализ (BABoK5) и много други.

Разделът за картография и визуализация на GIS&T Body of Knowledge на САЩ обхваща набор от компетенции, свързани с проектирането и използването на карти и технологии за картографиране. Той разглежда фундаментални аспекти на дизайна на общогеографски и тематични карти, като същевременно включва нововъзникващи области като, дизайн за уеб карти и дизайн за мобилни карти. Неговата европейска алтернатива, BoK на EO4GEO дефинира отделен елемент от GIS&T – картография и визуализация.

Kraak & Ormeling (2021) използват термина „интерфейс“, за да опишат думата карта в подзаглавието на първата глава от тяхната книга. Картите се описват като средство за визуализиране на геопространствени данни, а една от най-значимите промени, настъпили в областта, според авторите, е смяната на носителя – от хартия към уеб. Това довежда до промени в някои от видовете визуализации, които потребителят може да направи или използва, но все пак, както заявяват авторите, „основните правила за картографски дизайн все още се прилагат в новата интерактивна визуализация на геопространствени данни за интернет“.

Видове карти

Географските карти се класифицират най-често по съдържание, мащаб, обхват на изобразената територия, и по предназначение.

Според своето съдържание картите се поделят на общогеографски и тематични. Общогеографските карти са тези, при които всички елементи от съдържанието са равностойно представени, нито един от тях не е с по-голяма визуална тежест и не се откроява от останалите. При тематичните карти винаги съществуват един или няколко елемента от картографското изображение, които са водещи, с по-голяма роля и ясно разграничими като основни.

Най-лесният начин, по който може да се направи разграничение между двата вида карти, е като се анализира заглавието – тематичните карти винаги имат специфично заглавие, дефиниращо специалното съдържание (напр. Население на България, 2014 г.; Почви в Европа; Политическа карта на света и др.). При общогеографските карти най-често заглавието дефинира територията (напр. България; Европа; Балкански полуостров и др.).

Според мащаба картите се делят на:

• Планове – М под 1:10 000

• Едромащабни – от 1:10 000 до 1:200 000

• Средномащабни – от 1:200 000 до 1: 1 000 000

• Дребномащабни – М над 1:1 000 000

Мащабът на всяка карта трябва да бъде съобразяван с нейното предназначение, обхват на изобразяваната територия и редица други фактори. Според териториалния обхват на картографираната площ може да се отделят карти на света, карти на отделните континенти, карти на страни, региони, градски карти и т.н.

Предназначението на картите има отношение към всички техни характеристики и затова е много важно то да бъде ясно дефинирано в началото на процеса по изработване. По този показател можем да разделим картите на учебни, туристически, природни, пътни карти и др.

Хартиени и дигитални карти

Преди да съществува компютърната картография процесът по създаване на карти бе дълъг и сложен. Днес картите са много по-достъпни, авторите им могат да използват разнообразни софтуерни инструменти за работа, а потребителите на картографски услуги са много повече, благодарение най-вече на разпространението на интернет и мобилните устройства.

Сред основните разлики между хартиените и дигиталните карти са (фиг. 0.1.):

• Концепцията за мащаб

• Възможността за търсене

• Промените по картата

• Настройките

Фиг. 0.1. Хартиена (вляво) и уеб карта (в дясно), изобразяващи една и съща територия. За тази фигура свалих две нови снимки – топографската карта е в оригинал в папката; в дясно – скрийншот от OpenStreetmap, пак в папката, нека са двете една до друга, без стрелката и тези търсене, промени и т.н. надписи, няма смисъл от тях.

Търсенето при хартиените карти се извършва ръчно или чрез списък на обекти, таблица или друг тип спомагателна информация, ако такава е налична на самата карта. При дигиталните карти търсенето най-често се осъществява чрез въвеждане на конкретна ключова дума (име на населено място, конкретен адрес и др.) за търсене в специално поле. При изпълняване на командата софтуерът, чрез който е създадена картата, извършва търсене в базата данни и при наличие на съвпадение извежда на потребителя резултатите от търсенето, обикновено под формата на списък с резултати.

Промените при дигиталните карти могат да се случват без дори потребителите да са наясно с това, като по този начин те могат да бъдат актуализирани на сравнително чести периоди. Мащабът на дигиталните карти може да бъде статичен (например в стандартен .pdf, .png или .jpeg файл) или динамичен, когато потребителите имат пълен контрол над него, за да могат да разглеждат картата така, както им е удобно и да се приближават или отдалечават към конкретна част от картографираната територия. Настройките на уеб картите са функция, която ги прави много удобни за работа. В зависимост от картата и нейния издател, може да са налични разнообразни варианти за настройки, като например включване и изключване на слоеве, смяна на подложката на картата и т.н.

Други съвременни пространствени модели, базирани на визуализация на геопространствени данни

Освен класическите хартиени географски карти, днес както специалистите, така и обикновените хора се явяват потребители, а дори и „производители“ на данни за разнообразни видове картографски продукти, резултат от различни технологични съвременни решения – мобилни приложения, уеб картографски услуги, портали с онлайн услуги за граждани и много други. Към източниците на данни за изработване на картографски визуализации могат да бъдат добавени дори обикновените хора, които генерират огромни масиви от пространствени данни чрез своите мобилни устройства.

Сложни данни, информация и анализи могат да бъдат комуникирани не само чрез географски карти, но и с използване на различни съвременни средства за визуализация на пространствени данни, като виртуални глобуси (фиг. 0.2.), инфографики и други. Виртуалните глобуси позволяват визуализацията да се случва в триизмерна среда, позволявайки на потребителите да изследват геопространствените данни интерактивно.

Фиг. 0.2. Виртуални глобуси – earth.nullschool.net (горе вляво); Google Earth – настолна версия (горе в дясно); WebGL Earth (долу вляво) и уеб версията на Google Earth (долу в дясно).

Инфографските комбинират текст, изображения и различни визуализации на данни, съчетани с тематичен графичен дизайн, чрез който може по лесен начин за масовата аудитория да се комуникира статистическа информация, тенденции или идеи.

Интегрирането на технологиите за изкуствен интелект (AI) и машинно обучение (ML) в областта на визуализацията на данни навлиза с бързи темпове в последните няколко години. Задвижваните от AI алгоритми могат бързо да анализират големи масиви от данни и да разкриват скрити модели и корелации, което позволява на изследователите да правят заключения, да виждат скрити връзки, тенденции или процеси. Алгоритмите за ML могат да адаптират и оптимизират техниките за визуализация на данни, като автоматизират доскоро изцяло ръчни процеси в обработката на данни.

Най-важното от темата

• Картографията е изключително динамична, иновативна и технологична наука, занимаваща се със създаването на визуализации на географски (геопространствени) данни. Работата с такива данни изисква комплексни познания и умения за работа с разнообразен софтуер.

• Съществуват различни международни организации, които се занимават със създаването и поддържането на „знанието“ по темите, свързани с картографията и геопространствените технологии. В ИТ индустрията вече е стандарт поддържането на документи, наречени Body of Knowledge (BoK), в които непрекъснато да се обновяват и допълват най-важните теоретични и практически данни за съответната наука / технология.

• Освен класическите хартиени географски карти, днес се създават разнообразни по вид визуализации на геопространствени данни, като например уеб и мобилни карти, виртуални глобуси, инфографики и др.

Основни понятия от темата:

• Карта

• Общогеографска карта

• Тематична карта

• Body of Knowledge (BoK)

• Визуална тежест

• Виртуален глобус

• Инфографика