Географические карты

     Ни  одна страна, нуждающаяся в оценке своих природных ресурсов, не может  обойтись без топографической съемки, проведение которой в значительной степени облегчается использованием аэрофотоснимков. Тем не менее до сих пор на многие районы земного  шара отсутствуют топографические  карты, столь необходимые для  инженерных целей. Успехи в решении  этой проблемы были достигнуты с помощью  т.н. ортофотокарт. В качестве основы ортофотокарт используются обработанные на компьютере плановые аэрофотоснимки с повышенной яркостью цветов и нанесенными  на них горизонталями, границами, географическими  названиями и пр. Ортофотокарты и космические снимки с поднятыми на них элементами топографической нагрузки гораздо менее трудоемки в изготовлении, чем традиционные топографические карты. Многие тематические крупномасштабные карты – геологические, почвенные, растительности и землепользования – используют топографические карты в качестве основы, на которую наносится специальная нагрузка. Другие специальные крупномасштабные карты, например кадастровые или планы городов, могут и не иметь топографической основы. Обычно на таких картах рельеф либо вовсе не показывается, либо изображается очень схематично. 

     Среднемасштабные  карты. Как крупномасштабные топографические, так и среднемасштабные карты обычно выпускаются комплектами, каждый из которых отвечает определенным требованиям. Большинство среднемасштабных издается для нужд регионального планирования или навигации. Наибольшим территориальным охватом отличаются среднемасштабные Международная карта мира и аэронавигационные карты США. Оба комплекта карт выпускаются в масштабе 1:1 000 000 – наиболее распространенном для среднемасштабных карт. При подготовке Международной карты мира каждая страна на свою территорию выпускает карты, подготовленные в соответствии с заданными общими требованиями. Эта работа координируется ООН, однако многие карты уже устарели, а другие еще не завершены. Содержание Международной карты мира в основном соответствует содержанию топографических карт, но отличается большей генерализацией. То же самое относится и к аэронавигационным картам мира, но на большинство листов этих карт нанесена дополнительная специальная нагрузка. Аэронавигационные карты покрывают всю сушу. В среднем масштабе составляются также некоторые морские или гидрографические карты, на которых особое внимание уделяется изображению водоемов и береговой линии. Некоторые административные и дорожные карты также имеют средний масштаб. 

     Мелкомасштабные, или обзорные, карты. На картах мелкого масштаба показывается вся поверхность земного шара или значительная ее часть. Трудно точно обозначить границу между мелко- и среднемасштабными картами, однако масштаб 1:10 000 000 определенно относится к обзорным картам. Большинство карт атласов имеет мелкий масштаб, причем тематически они могут быть очень разными. Почти все выше обозначенные группы объектов могут быть отражены и на мелкомасштабных картах при условии достаточной генерализации информации. Кроме того, в мелком масштабе составляются карты распространения различных языков, религий, сельскохозяйственных культур, климатические и т.д. В качестве наглядного примера специальных мелкомасштабных карт, хорошо знакомых миллионам людей, можно указать карты погоды. 

     Мультипликационные  и компьютерные карты. Для мультипликационных карт, которые можно проецировать на телеэкран, вводится четвертая координата – время, позволяющая проследить динамику картографируемого объекта. Компьютерная картография достигла сейчас такой ступени развития, что практически все операции могут выполняться в цифровой форме. В результате существенно облегчается внесение всевозможных исправлений и уточнений. Этот метод создания карт любых типов и масштабов, включая карты-мультипликации, обозначается специальным термином «географические информационные системы» (ГИС). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Картографические  проекции.

      Картографическая  проекция – это способ отображения  сферической поверхности земного  шара на плоскости. Связанное с этим преобразование изображения неизбежно  приводит к искажениям. Тем не менее  некоторые характеристики картографической сетки, нанесенной на поверхность глобуса, могут быть сохранены и на карте  за счет других характеристик, которые  подвергнутся искажению.  

      На  глобусе все параллели и меридианы  пересекаются под прямыми углами. Проекция, в которой сохраняется  это свойство, называется конформной, или равноугольной. В этом случае сохраняется форма площадных  объектов, но относительные размеры  меняются от места к месту. При  другом способе преобразования можно  сохранить правильное соотношение  площадей (соответствующее исходной поверхности земного шара), но в  этих случаях наблюдается искажение  углов пересечения меридианов и  параллелей; прямые углы сохраняются  лишь в ограниченной зоне. Проекции, в которых сохраняется правильное соотношение площадей отдельных  ячеек градусной сетки, называются равновеликими; для них характерно большее или меньшее нарушение  подобия фигур. Правильная передача конфигурации объектов, как и правильная передача площадей, имеют большое  значение, особенно если речь идет о  мелкомасштабных обзорных картах. Однако обе эти характеристики не могут  быть совмещены на одной и той  же карте: не существует проекции, которая  была бы одновременно равноугольной  и равновеликой. Кроме того, очень  важен правильный показ расстояний и направлений. До некоторой степени  этого удается достичь при  использовании определенных проекций.  

     Картографические  проекции можно классифицировать по виду вспомогательной геометрической поверхности, которая может быть использована при ее построении. Возьмем  прозрачный глобус с нанесенными  на его поверхность линиями меридианов и параллелей и точечный источник света. Мы можем заключить глобус (с источником света, расположенным  в центре шара) в цилиндр. При этом градусная сетка спроектируется на поверхность цилиндра, который  затем может быть развернут на плоскости. Цилиндр может быть касательным  и соприкасаться с глобусом только по одной линии (например, экватора), а может быть секущим. В последнем случае поверхности шара и цилиндра будут совпадать по двум линиям (например, по 45° с.ш. и по 45° ю.ш.), и только по этим линиям в данной проекции сохраняется правильный масштаб. При изменении положения источника света по отношению к поверхности шара могут быть получены различные проекции картографической сетки на поверхность цилиндра или другой геометрической фигуры. 

ТРИ ОСНОВНЫХ СПОСОБА, позволяющие  представить поверхность  земного шара на плоскости. Помещенный внутри глобуса  источник света позволяет  спроектировать очертания  материков и градусную  сетку на поверхность  цилиндра, конуса или  на плоскость. Большинство  используемых картографических проекций получены с  помощью одного из этих приемов. В каждом случае происходит некоторое  искажение площадей, формы или расстояний.

     Одной из таких фигур, традиционно используемых в картографических проекциях, является конус. Как и в предыдущем случае, конус может касаться шара, а может  рассекать его. Линии, по которым  эти фигуры соприкасаются или  секут одна другую (обычно это определенные параллели), сохраняют правильный масштаб  и являются стандартными параллелями. Для уменьшения искажений можно  использовать вместо одного конуса серию  усеченных конусов; в этом случае будет достигнута правильная передача масштабов по ряду стандартных параллелей. 

     ТРИ АЗИМУТАЛЬНЫЕ ПРОЕКЦИИ

     В рассмотренных случаях необходима развертка на плоскости цилиндра или конуса, но, конечно, возможно и  непосредственное осуществление проекции поверхности шара на плоскость. При  этом плоскость может касаться шара в одной точке или рассекать  его; в последнем случае поверхности  шара и плоскости будут совпадать  по линии окружности. Такое преобразование градусной сетки носит название азимутальной проекции; в ней истинный масштаб сохраняется только в  точке касания или на линии  пересечения плоскости и сферы. Конфигурация получающейся на проекции сетки зависит от положения источника  света.

     В соответствии с геометрическими  фигурами, используемыми при построении рассмотренных проекций, последние  получили название цилиндрических (или  прямоугольных), конических и азимутальных. Помимо указанных, возможны и другие преобразования градусной сетки, не сводимые к этим простым геометрическим формам, но имеющие математическое обоснование; они обычно называются произвольными. В разное время было разработано множество проекций, но лишь немногие из них вошли в  широкое употребление. Задачей картографа является выбор проекции, максимально  соответствующей задачам данной карты.

     Отличительной чертой стереографической проекции является то, что все объекты, представляющие собой круги на земной поверхности, изображаются на карте также в  виде кругов или, в некоторых особых случаях, в виде прямых линий. Именно благодаря этому свойству стереографическая  проекция, изобретенная в глубокой древности, столь широко используется сейчас, например для показа распространения радиоволн и т.д.

Проекция Меркатора  является равноугольной. Любая прямая линия, пересекающая все меридианы  под одинаковым углом на земной поверхности, передается в этой проекции прямой линией, которая называется локсодромией. Это замечательное свойство делает проекцию Меркатора весьма удобной  для навигационных карт. К сожалению, эта проекция часто используется ошибочно для показа ареалов, например глобального размещения населения, сельскохозяйственных культур и  т.п. 

ПРОЕКЦИЯ  МЕРКАТОРА, хотя и  весьма полезная для  морских навигационных  карт, приполярные  области отображает с большими искажениями. Например, на этой карте  сильно преувеличен  размер Гренландии, которая в действительности меньше Аравийского  п-ова.

     В подобных случаях наиболее целесообразен  выбор равновеликих проекций, например синусоидальной. Эта проекция, одна из множества разработанных для  карт мира, имеет определенный дефект – оба полюса на ней располагаются  на выступах, а прилежащие к ним  области оказываются существенно  деформированными. На других картах мира, использующих равновеликие проекции, полюсы изображаются в виде прямой линии различной длины (в цилиндрических проекциях она равна экватору, в проекции Эккерта IV – половине длины экватора, в плоской полярной – трети экватора), или даже в виде дуги (проекция Мольвейде). Характеристика некоторых проекций приведена в таблице (см. ниже). Список помещенных в таблице проекций далеко не полон и не включает, например, полярную равнопромежуточную и полярную равновеликую (и та и другая – азимутальные), а также некоторые проекции, которые позволяют наиболее точно воспроизвести поверхность земного шара, например ортографическую. 

СИНУСОИДАЛЬНАЯ  ПРОЕКЦИЯ правильно  передает соотношение  площадей различных  объектов, но значительно  искажает их форму, особенно вблизи полюсов.

     Одна  из наиболее удобных проекций –  гномоническая – уникальна в  том отношении, что любой большой  круг сферы (и дуга большого круга) изображается в ней прямой линией. Так как  дуги больших кругов являются линиями  кратчайших расстояний на карте, то по карте мелкого масштаба, составленной в такой проекции, можно легко  находить (по линейке) кратчайшие пути между двумя пунктами; однако необходимо иметь в виду, что дуга большого круга не соответствует постоянному  направлению, измеренному по компасу. Как и в других азимутальных проекциях, в гномонической проекции изображение  может быть спроектировано на плоскость, касательную к поверхности шара в любой точке, например на полюсе или на экваторе, однако территориальный  охват таких карт весьма ограничен.

ГНОМОНИЧЕСКАЯ ПРОЕКЦИЯ показывает маршруты, проложенные  по дуге большого круга (соответствующие  кратчайшему расстоянию между двумя точками  на земной поверхности), в виде прямых линий. Мореплаватели часто  переносят проложенные  таким образом  курсы на карты, выполненные  в проекции Меркатора, и подбирают соответствующие  им курсы по компасу.

     Равновеликая  проекция Бонна более подходит для  изображения площадей, вытянутых  в меридиональном направлении. Если же картографируемая территория вытянута по широте, то для нее предпочтительна  равноугольная коническая проекция Ламберта. Поликоническая проекция не является ни равноугольной, ни равновеликой, однако для небольших площадей она  дает незначительные искажения; именно в такой проекции составляются серии  карт, подготовляемых Службой геологии, геодезии и картографии США, а  также (с небольшими изменениями) Международная  карта мира. Еще одна равновеликая проекция, разработанная для обзорных карт, объединяет в себе черты синусоидальной (при передаче экваториальных областей) и псевдоцилиндрической проекции Мольвейде (в приполярных областях). Как  и в ряде других равновеликих проекций, изображение в ней может даваться с разрывами или в сжатой форме. 

     КОМБИНИРОВАННАЯ РАВНОВЕЛИКАЯ ПРОЕКЦИЯ с разрывами, в  которой низкие широты изображаются в синусоидальной проекции, а высокие  – в проекции Мольвейде (псевдоцилиндрической). Часто карты в  такой проекции даются в «сжатой форме», когда области, показанные на рисунке штриховкой, исключены.