Точность электронных атласов исторических карт: постановка проблемы

Топографические межевые карты и атласы Менде (наряду с военно-топографической трехверстной картой) - одни из наиболее широко представленных в Сети геопривязанных карт. Известно как минимум несколько интернет-проектов, которые в последние годы занимались обработкой и размещением имеющихся доступных архивных данных.

Из наиболее крупных и проработанных проектов следует в первую очередь упомянуть работы В.Г.Щекотилова (Глобус-Т, boxpis.ru) как первопроходца в этой области, который предложил оригинальную методику привязки имеющихся на тот момент в Сети растровых данных, включая "сборку" цельных листов карт из разрозненных сканированных фрагментов [1]. По-видимому, основные работы по карте Тверской губернии были закончены уже к 2007 году[ 2], в дальнейшем шло совершенствование методики и расширение проекта на другие губернии Российской империи.

Существенно позднее (в 2014 году) привязанная карта Тверской губернии появилась на сайтах проектов "ЭтоМесто" и "Старые карты России и зарубежья", при этом на первом сайте в виде, доступном для скачивания, а несколько позднее - и в виде онлайн-карты.

Здесь мы не будем останавливаться на деталях методик привязки; там, где нам это потребуется для дальнейших рассуждений, мы вернемся к этому вопросу. Сейчас же мы обратим свое внимание на то, что можно назвать неточностями и ошибками в обсуждаемых проектах.

Предварительно нужно сделать следующее замечание. В картографии имеется понятие "предельной точности масштаба карты". Обычно точность самого бумажного листа полагают равной 0,1 мм для современной карты, напечатанной типографским способом. Тогда, умножая эту величину на масштаб карты, мы и получим предельную точность масштаба, то есть то расстояние на местности, меньше которого мы ничего изобразить уже на нашей карте не сможем, не сможем также различить две соседние точки ближе этого расстояния. Величину в 0,1-0,2 мм (примерная толщина линии острозаточенного карандаша) постулировали для топографических карт практически в течение всего XX века [3,4]. Таким образом, если для примера рассмотреть современную карту-"километровку" (в 1 см 1 км), то для предельной точности масштаба мы получим 10-20 м на местности.

Понятно, что все сказанное выше относится к полностью идеальному случаю идеального бумажного листа и идеально отсканированному изображению[ 5]. Тем более не стоит ждать точности в 0.1 мм для отсканированной карты XIX века. Однако вполне разумным будет предположить самую верхнюю границу точности в 0,5 мм для таких карт. Если же в результате каких-то действий мы получаем отклонения, превышающие эти величины, то несомненно их стоит отнести либо на фактические ошибки на самой карте, либо на ошибки, связанные с обработкой изображения или его привязкой.

Таким образом, оперируя масштабами обсуждаемых карт Менде, в качестве самой верхней границы точности мы должны были бы получить примерно 20 м для карт одноверстного масштаба (0.5мм*42000=21м) и около 40 м для двухверсток (0,5мм*84000=42м). Возможно, предельная точность масштаба может быть и лучше, но мы ограничимся этими величинами "с запасом" [6].

Рассмотрим теперь реальную ситуацию. Как же на самом деле выглядят привязанные карты от разных проектов в сравнении?

На рисунке ниже отображены две привязанные и наложенные друг на друга карты Менде от проекта "ЭтоМесто" - Тверской и Владимирской губерний (вторая в режиме полупрозрачности). По границам губерний видно, что вторая карта смещена относительно первой в одних местах к югу, а в других - к востоку.

Иная картина наблюдается для проекта "Старые карты..." в той же фиксированной области экрана (экстенте). Здесь смещение карты Владимирской губернии относительно Тверской происходит в основном на северо-восток.

Подобный эффект можно наблюдать и для проекта В.Г. Щекотилова boxpis.ru, хотя авторы в своей усовершенствованной методике предпринимали специальные вычисления для "минимизации функционала невязок" для границ губерний [7]. На рисунке ниже приведен фрагмент пограничной области между Тверской и Ярославской губерниями, поскольку карта Владимирской губернии на момент написания статьи оказалась недоступной [8].

На анимации ниже - один и тот же экстент двухверстной карты Менде Тверской губернии, представленной во всех трех проектах. Видно, что смещение одной карты относительно другой может достигать нескольких сотен метров.

Сотни метров погрешности согласно рассуждениям выше - это не просто много, а много катастрофически. Достаточно уверенно можно сделать вывод о том, что погрешности привязок в каждом из проектов выходят далеко за рамки предельной точности масштаба.

Здесь мы сразу должны подчеркнуть: на этом этапе мы не делаем никаких выводов о том, какой из рассматриваемых проектов "лучше" или "точнее". Вообще, если существует какое-то "правильное" решение, то оно должно быть единственным (в рамках заданной точности), а значит, как минимум, в двух примерах из трех решение "неправильное" (неточное). Впрочем, точно так же может оказаться, что и все три решения неверные. И даже нельзя заранее исключать и тот вариант, что правильного решения вообще не существует, то есть нельзя добиться точности близкой к предельной точности масштаба ни при каких обстоятельствах (например, если исходные карты (или изготовленные из них растры) содержат некоторые внутренние неустранимые ошибки). Тогда окажется, что в равной степени правы (или не правы) все три проекта. В любом случае мы приходим к выводу о том, что необходим некий внешний, независимый от конкретного проекта критерий. Желательно числовой.

Таким образом, представляется актуальной задача создание и отработка объективной количественной методики контроля точности привязки массива карт XIX века, а также возможного использования этой методики для вновь привязываемых растровых карт или исправления уже существующих.

Это и будет одним из направлений дальнейшей нашей работы.

1. Методы обработки и совместного представления архивных и современных карт. Параллель Менде: Статьи и материалы. /Под ред. Щекотилова В.Г., – Тверь: Изд-во М.Батасовой, 2010, 160 с.

2. Щекотилов В. Г., Лазарев О. Е., Щекотилов А. В. Информационная модель растровой географической карты для электронных атласов и ГИС // Вест. Твер. гос. ун-та. Сер. «География и геоэкология». – 2007. – № 19 (47). – С. 139–147.

3. В. Витковский. Топография // СПб, тип. Ю.Н.Эрлих, 1904, С. 24.

4. Говорухин А.М, Куприн А.М, Камезо М.В. Справочник по военной топографии // М., Воениздат, 1973, С. 13.

5. Все сказанное про бумажную карту полностью относится и растровому изображению, полученному в результате сканирования. Никакое сканирование (или, тем более, фотографирование не в силах улучшить точность, а может лишь ее ухудшить. Увеличивая изображение карты на экране мы никак не увеличиваем ее "внутреннюю" точность.

6. В дальнейшем мы не будем возвращаться к обсуждению вопроса исторической динамики величины "предельной точности масштаба", а везде, где это возможно, будем считать для нее диапазон в 0,2-0,5 мм на карте, и так и будем писать, сразу же подразумевая учет масштаба на местности: " точность 8-20 метров" для карты масштаба 1 верста в дюйме (420 м в 1 см).

7. Щекотилов В.Г., Шалаева М.В. Формирование комплекса информационных ресурсов по архивным картам поволжских губерний съемки А.И. Менде // Труды 16-й Всероссийской научной конференции «Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции» — RCDL-2014, Дубна, Россия, 13–16 октября 2014 г., С. 267-274.

8. На сегодняшний день первоначальный проект на сайте boxpis.ru выглядит окончательно закрытым, впрочем существует его копия на сайте Российского государственного архива древних актов (РГАДА) по адресу http://rgada.info/mende/rgada_svg.php с частично сохраненной функциональностью. Этими материалами мы пока и пользуемся.