Кратко: выбор проекции, степень генерализации и требуемая точность формируют «назначение» карты. Для навигации (крупный масштаб) приоритет — локальная метрическая/угловая точность и читабельность маршрутов; для планирования территории (мелкий масштаб) — сохранение площадей/отношений, обзорная семантика и статистическая корректность. Ниже — конкретно по трём параметрам, их влиянию и допустимым компромиссам.
1) Проекция — что выбирать и почему
- Навигация (крупный масштаб, например $1:5,000$ — $1:50,000$):
- Приоритет: минимальные локальные искажения углов/форм и стабильные расстояния по коротким участкам.
- Часто: поперечный Меркатор/UTM или Ламберт поперечный (Transverse Mercator) для узких зон; для морской навигации — Меркатор (прямые локсодромы).
- Обоснование: корректные курсы, точные измерения расстояний в локальной сети.
- Планирование территории (мелкий масштаб, например $1:250,000$ — $1:1,000,000$ и мельче):
- Приоритет: сохранение площадей и плотностей, корректные статистические выводы.
- Часто: равновеликая проекция (Albers, Lambert Azimuthal Equal-Area, Mollweide) или региональная проекция, минимизирующая систематические искажения для всей области.
- Обоснование: корректные расчёты земельных участков, оценка ресурсов, плотностей населения.
- Компромисс: для очень больших областей выбирают проекцию, минимизирующую композитную ошибку (между углом и площадью) или используют разные проекции для разных задач (оперативная навигация — локальная, планирование — глобальная).
2) Генерализация — какие операции и зачем
- Методы: выбор (selection), упрощение (Douglas–Peucker), сглаживание, агрегация/конденсация, типизация (символизация множества объектов как один), смещение (для предотвращения наложений), уплотнение/удаление мелких деталей.
- Навигация (крупный масштаб):
- Минимизировать удаление релевантных объектов (дороги, препятствия, ориентиры).
- Сохранять топологию маршрутов и узловую структуру.
- Применять топологически-осведомлённое упрощение, чтобы не ломать сетевую связность.
- Планирование (мелкий масштаб):
- Акцент на агрегировании и типизации: много мелких участков превращают в крупные категории; мелкие дороги могут быть объединены в классификационные линии.
- Сохранять точность площадей и пропорциональность тематических слоёв.
- Компромисс: допустимо удалять мелкие объекты и детали формы при условии сохранения топологии и статистической корректности; но нельзя жёстко упрощать сети, где требуются точные маршруты.
3) Точность данных (позиционная, атрибутная, вертикальная, временная)
- Навигация:
- Горизонтальная точность: обычно требуются десятки сантиметров — несколько метров. Примеры: GNSS-навигация в городской среде — $<1\mathrm{m}$ для карт высокой точности; общая автомобильная навигация — $1\text{–}5\mathrm{m}$.
- Вертикальная точность: для инженерной навигации — сантиметры; для обычной навигации — метры.
- Временная актуальность: высокая (частые обновления дорожных и препятствий).
- Планирование:
- Горизонтальная точность: метр — сотни метров в зависимости от масштаба и задачи; допустимо RMS-погрешность $10\text{–}100\mathrm{m}$ при масштабах $1:250,000$ и мельче.
- Вертикальная точность: зависит от задач (оценка стока/ризиков требует лучше метровой точности, общая планировка — грубее).
- Атрибутная точность: для расчётов площади/ресурсов критична корректность атрибутов и единиц измерения.
- Компромисс: для мелкомасштабных карт можно пожертвовать позиционной точностью отдельных объектов в пользу корректности агрегированных показателей; для крупномасштабных карт нельзя терять метрическую точность даже при увеличении объёма данных.
4) Влияние на целевое применение и допустимые компромиссы
- Навигация требует:
- Местная проекция с минимальными искажениями углов/расстояний.
- Низкая степень генерализации, сохранение топологии и деталей.
- Частые обновления и высокую позиционную точность.
- Допустимо: уплотнить (simplify) неглавные декоративные элементы, но не элементы сетей.
- Планирование требует:
- Равновеликость/региональная проекция для корректных площадей.
- Сильная генерализация геометрии, но строгая агрегация/выверка атрибутов.
- Более редкие обновления, акцент на статистической корректности.
- Допустимо: потеря мелких геометрических деталей и точной локальной формы ради компактности и читаемости.
- Универсальное решение — мультимасштабный подход:
- Хранить исходные высокоточные данные и генерировать слои для разных масштабов с прозрачной передачей метаданных об ошибках и методах генерализации.
- Использовать топологически-осведомлённые алгоритмы упрощения и разные проекции для разных продуктов.
5) Практические рекомендации (коротко)
- Для навигации: локальная/конформная проекция, минимальная генерализация, горизонтальная точность $<1\text{–}5\mathrm{m}$ в зависимости от назначения, частые обновления.
- Для планирования: равновеликая/региональная проекция, агрегация и типизация объектов, контроль за площадями и тематикой, допустимая позиционная ошибка зависит от масштаба ($10\text{–}100\mathrm{m}$).
- Документировать: проекцию, уровни генерализации, RMS-погрешности, дату обновления.
- Использовать многомасштабные картографические модели (распределённые репрезентации, MGL/CARTO/tiling) для избежания компромиссов в критичных задачах.
Итог: выбор проекции и степень генерализации должны согласовываться с целями карты: навигация требует локальной метрической и топологической точности; планирование — корректности площадей и агрегированных показателей. Допустимые компромиссы — снижение деталей и позиционной точности на мелком масштабе, но не нарушение топологии и тематической корректности; решение — мультимасштабный рабочий процесс и прозрачная метадата.