کارتوگرام  و GIS: بصری سازی حرفه ای در نقشه های هوشمند 

1. تعاریف
2. معرفی کارتوگرام ها
3. انواع کارتوگرام
4. انتقاد و محدودیت
5. دستورالعمل های آینده

 

1. تعاریف

کارتوگرام : یک نوع نقشه نموداری که ناحیه نقشه‌برداری شده را با تحریف هندسه خود ویژگی نشان می‌دهد.

کارتوگرام غیر پیوسته : مجاورت ها با کوچک شدن یا بزرگ شدن نواحی در معرض خطر قرار می گیرند. اشکال منطقه فردی حفظ می شوند اما از نقشه کلی جدا می شوند

کارتوگرام پیوسته : مجاورت ها حفظ می شوند اما شکل برای سازگاری با متغیر نگاشت شده تحریف می شود

کارتوگرام گرافیکی : شکل، توپولوژی یا مکان را حفظ نمی کند. به جای استفاده از اشکال هندسی غیر همپوشانی (مثلا دایره یا مربع) برای نشان دادن متغیر نگاشت شده

کارتوگرام شبکه‌ای : از شکل‌های تکراری با اندازه یکسان یا متفاوت برای ایجاد نمایشی از متغیر نقشه‌برداری شده استفاده می‌کند.

توپولوژی : روابط فضایی غیر متریک که تحت دگرگونی پیوسته حفظ می شوند، به عنوان مثال مجاورت

 

2. معرفی کارتوگرام ها

2.1 مورد برای کارتوگرام

ممکن است متناقض به نظر برسد، اما جغرافیا می تواند مانع ایجاد یک نقشه موضوعی خوب شود. اساس اکثر نقشه های موضوعی ارائه نقشه ای به خواننده است که مقایسه ها از آن واضح و قابل تشخیص باشد. این امر ممکن است به روش‌های مختلفی از جمله از طریق عادی‌سازی مقادیر مطلق توسط یک مخرج مشترک برای یک نقشه کروپلث، برای در نظر گرفتن تفاوت‌های ذاتی در اندازه هر ناحیه به دست آید. به جای تغییر داده ها و حفظ جغرافیا، یک جایگزین، حفظ مقادیر داده اما تغییر جغرافیا است. سیستم انتخاباتی ایالات متحده را در نظر بگیرید که در آن ایالت هایی با جمعیت بیشتر، آرای انتخاباتی بیشتری کسب می کنند. هنوز، ایالت‌های پرجمعیت‌تر لزوماً با بزرگترین ایالت‌های منطقه یکی نیستند، بنابراین نقشه‌ای که نتیجه غالب را قرمز یا آبی در معنای جغرافیایی نشان می‌دهد، ناگزیر درک ما را منحرف می‌کند. ما در نهایت با یک نقشه دقیق، هرچند تا حدی گمراه کننده، مواجه می شویم زیرا ایالت های پرجمعیت نسبتا کوچک هستند و بالعکس. مردم به سادگی نمی توانند داده هایی را که تکنیک نقشه ارائه می دهد از طریق دید واسطه ای ببینند. در حالی که می توان با استفاده از رویکردهای مختلف طراحی برای نمادشناسی، چنین مسائلی را تطبیق داد، جایگزین آن تغییر شکل خود جغرافیا است. این مبنایی برای الف است در حالی که می توان با استفاده از رویکردهای مختلف طراحی برای نمادشناسی، چنین مسائلی را تطبیق داد، جایگزین آن تغییر شکل خود جغرافیا است. این مبنایی برای الف است در حالی که می توان با استفاده از رویکردهای مختلف طراحی برای نمادشناسی، چنین مسائلی را تطبیق داد، جایگزین آن تغییر شکل خود جغرافیا است. این مبنایی برای الف استکارتوگرام – شکل نموداری از نقشه که برای غلبه بر برخی از مشکلات واقعیت ناهمگن، جغرافیا را تحریف می کند.

یکی از معایب کارتوگرام این است که به طور اجتناب ناپذیری نمایش بصری جغرافیا را تغییر می دهد. این پیامدهایی دارد زیرا نقشه تلاش می کند تا دقت آماری، دقت جغرافیایی و دقت توپولوژیکی را متعادل کند. از برخی جهات، هر کارتوگرام را می توان به عنوان یک طرح نقشه منحصر به فرد در نظر گرفت – نقشه ای که توسط متغیر داده ای که نقشه برداری می شود اصلاح می شود. مانند هر طرح ریزی نقشه ای که سعی می کند فضای سه بعدی را روی یک سطح دو بعدی بچرخاند، برخی اعوجاج اجتناب ناپذیر است. بنابراین، کارتوگرام ها حاوی تحریفات ذاتی هستند زیرا تلاش می کنند تا تحریفات طبیعی ناشی از درک ما از جغرافیای واقعی را به حداقل برسانند.

1.2 برخی از پیشینه کارتوگرام ها

مهندس فرانسوی چارلز مینارد تا حد زیادی به عنوان اولین کسی که اصطلاح کارتوگرام را به کار برد شناخته می شود (فریس، 1974). مینارد از پیشگامان نمودارها و نمودارهای آماری در اواسط دهه 1800 بود. او احتمالاً بیشتر به خاطر نقشه‌ای که برای ترسیم راهپیمایی فاجعه‌بار ارتش ناپلئون در مسکو ایجاد کرد شناخته می‌شود، اما او با موفقیت نمودارها را با نقشه‌ها به طرق دیگر ادغام کرد. بسیاری از نقشه های آماری اولیه نیز به عنوان کارتوگرام نامیده می شدند و این اصطلاح تا اوایل دهه 1900 به جای بسیاری از اشکال نقشه موضوعی استفاده می شد. در حالی که نقشه‌ها و اطلس‌ها شروع به استفاده از کارتوگرام‌هایی از انواع مختلف کرده بودند، شاید اولین نمونه استفاده از آن در یک نشریه عمومی انگلیسی‌زبان در واشنگتن پست در سال 1929 بود. جوزف آر. گراندی از یک کارتوگرام برای نشان دادن این باور خود استفاده کرد که مبتنی بر دولت است. قدرت های رای گیری ناعادلانه بود، زیرا همه آنها دارای جمعیت های متفاوتی بودند. از این رو، قدرت رای گیری نیز متفاوت خواهد بود و نقشه تلاشی برای نشان دادن اندازه هر ایالت بر اساس جمعیت و مالیات های فدرال بود. یک نشریه 1903 از آلمان (Kartogramm zur Reichstagswahl: zwei Wahlkarten des Deutschen Reiches in alter und neuer Darstellung mit politisch-statistischen Begleitworten und kartographischen Erläuterungen توسط H. Haack und H. G. Wiecheltogram) این به طور علنی در روزنامه‌فروشی‌های آلمان با هدف مخاطبان عمومی به فروش می‌رسید و شامل یک کارتوگرام انتخاباتی بسیار دقیق از انتخابات عمومی در امپراتوری آلمان در آن زمان است. zwei Wahlkarten des Deutschen Reiches in alter und neuer Darstellung mit politisch-statistischen Begleitworten und kartographischen Erläuterungen اثر H. Haack und H. Wiechel) پیش از کارتوگرام گروندی است. این به طور علنی در روزنامه‌فروشی‌های آلمان با هدف مخاطبان عمومی به فروش می‌رسید و شامل یک کارتوگرام انتخاباتی بسیار دقیق از انتخابات عمومی در امپراتوری آلمان در آن زمان است. zwei Wahlkarten des Deutschen Reiches in alter und neuer Darstellung mit politisch-statistischen Begleitworten und kartographischen Erläuterungen اثر H. Haack und H. Wiechel) پیش از کارتوگرام گروندی است. این به طور علنی در روزنامه‌فروشی‌های آلمان با هدف مخاطبان عمومی به فروش می‌رسید و شامل یک کارتوگرام انتخاباتی بسیار دقیق از انتخابات عمومی در امپراتوری آلمان در آن زمان است.

در اوایل دهه 1930، Raisz همچنین به مشکل در تعریف دقیق کارتوگرام به دلیل استفاده از آن به عنوان یک اصطلاح کلی برای بسیاری از نقشه های موضوعی اشاره کرد. او همچنین کتاب های درسی خود را با نمونه هایی از کارتوگرام مساحت مساحت زمین به تصویر کشید. او از مستطیل هایی استفاده کرد که نشان دهنده تقسیمات جغرافیایی سرشماری و ایالات متناسب با جمعیت آنها بود. این کارتوگرام‌های ارزش به ناحیه از طریق گنجاندن آنها در کتاب‌های درسی توسط دنت (2008) و اسلوکام (2008) نسبتاً به خوبی تعریف شدند. دهه 1990 همچنین شاهد پیشرفت بیشتر از طریق کار دنی دورلینگ بود که کارتوگرام‌های انتزاعی غیرمرتبط به روشی محبوب برای نشان دادن داده‌ها از طریق دور انداختن قید و بندها از جغرافیا تبدیل شد. مایکل گاستنر و مارک نیومن الگوریتمی ایجاد کردند که دو هدف به ظاهر غیرممکن از تاب برداشتن جغرافیا را توسط یک متغیر داده مدیریت کرد و در عین حال توانست شکل را تا حد معقولی حفظ کند (گاستنر و نیومن، 2004). روش کارتوگرام پیوسته تساوی چگالی آنها راهی برای حفظ اصل توپولوژیکی مجاورت در حالی که برخی از شکل نواحی واحد اصلی را حفظ می کند، ارائه کرد.

کارتوگرام‌های پیوسته ارتباط بین مناطق جغرافیایی مجاور را حفظ می‌کنند، اما تمایل به تغییر شکل چشمگیر دارند. شاید پرکاربردترین کارتوگرام گاستنر-نیومن باشد (که به عنوان کارتوگرام یکسان کننده تراکم جمعیت شناخته می‌شود؛ گاستنر و نیومن، 2004) که در حفظ برخی از ویژگی‌های شکل کلی مناطق منفرد کار بسیار خوبی انجام می‌دهد (شکل 2). با این حال، درجه اعوجاج اغلب به دلیل کنار گذاشتن آشنایی، تفسیر نقشه را دشوار می کند. البته، آنها توجه را جلب می کنند و در صورت استفاده در نقشه وب، داده ها همچنان می توانند از طریق شناور یا پنجره بازیابی بازیابی شوند که می تواند با اختلالات بصری مقابله کند.

شکل 2. نتایج انتخابات ریاست جمهوری ایالات متحده در سال 2012 به عنوان کارتوگرام یکسان کننده تراکم جمعیت

3.3 کارتوگرام های گرافیکی

کارتوگرام های گرافیکی نوع سومی هستند که به طور موثر نمادهای متناسبی را برای مقادیر داده ایجاد می کنند و سپس آنها را به نوعی سازماندهی می کنند. کارتوگرام دورلینگ شاید شناخته شده ترین کارتوگرام باشد که از دایره های متناسبی استفاده می کند که برای ارائه بهترین مجاورت ممکن است (شکل 3؛ دورلینگ، 1996). یک جایگزین کارتوگرام Demers است که از مربع ها به جای دایره استفاده می کند و در نتیجه شکاف بین اشکال را کاهش می دهد (شکل 4؛ Bortins و همکاران، 2002). با این حال، در حالی که کارتوگرام دورلینگ تلاش می کند فاصله موقعیت نهایی هر جسم را از موقعیت اصلی خود محدود کند، Demers فاصله را قربانی می کند تا تا آنجا که ممکن است مجاورت را حفظ کند.

شکل 3. نتایج انتخابات ریاست جمهوری ایالات متحده در سال 2012 به عنوان کارتوگرام دورلینگ.

شکل 4. نتایج انتخابات ریاست جمهوری ایالات متحده به عنوان کارتوگرام Demers.

3.4 کارتوگرام های شبکه ای

کارتوگرام شبکه‌ای (یا موزاییک تسلیح‌شده) .یک کارتوگرام سازشی است که شکل جغرافیایی را نادیده می گیرد اما تلاش می کند توپولوژی یکنواخت تری را حفظ کند که افراد را قادر می سازد مکان های آشنا را بدون نیاز به نگهداری کامل مجاورت ها پیدا کنند (کانو و همکاران، 2015). مربع ها و شش ضلعی ها معمولاً شکل ترجیحی برای کارتوگرام های شبکه ای هستند. در یک کارتوگرام شبکه‌ای، هر ناحیه بدون توجه به واقعیت جغرافیایی با یک شکل هم‌اندازه نشان داده می‌شود. پرکردن نمادهای مختلف را می توان برای نشان دادن مقادیر بالاتر یا پایین تر متغیر داده ای که نگاشت می شود، با استفاده از فرآیندهای مشابه برای طبقه بندی و نمادسازی به عنوان نقشه choropleth استفاده کرد (شکل های 5 و 6). از آنجایی که اشکال استفاده شده از نظر اندازه یکنواخت هستند، می توانند چارچوبی برای ترکیب نمودارها برای ایجاد کارتوگرام شبکه ای از مضرب های کوچک فراهم کنند (شکل 7).

شکل 5. نتایج کالج انتخاباتی ریاست جمهوری ایالات متحده در سال 2016 به عنوان یک کارتوگرام شش ضلعی شبکه ای (فلاناگان، 2016).

شکل 6. نتایج کالج انتخاباتی ریاست جمهوری ایالات متحده در سال 2016 به عنوان یک کارتوگرام الماس شکل مشبک (واشنگتن پست: گامیو و کامرون، 2016).

شکل 7. کارتوگرام شبکه ای وافل مانند سهم آرای دموکرات/جمهوری خواه در ایالت 1916-2012.

 

4. انتقادات و محدودیت ها

5. مسیرهای آینده