Ihmiset ovat käyttäneet maantieteellisiä karttoja muinaisista ajoista lähtien. Ensimmäiset yritykset kuvata Maan pintaa tekivät muinaisessa Kreikassa sellaiset tiedemiehet kuin Eratosthenes ja Hipparkhos. Luonnollisesti kartografia tieteenä on edennyt pitkälle siitä lähtien. Nykyaikaiset kartat luodaan satelliittikuvien ja tietokonetekniikan avulla, mikä tietysti auttaa lisäämään niiden tarkkuutta. Ja silti jokaisessa maantieteellisessä kartassa on joitain vääristymiä, jotka liittyvät maan pinnan luonnollisiin muotoihin, kulmiin tai etäisyyksiin. Näiden vääristymien luonne ja näin ollen kartan tarkkuus riippuu tietyn kartan luomiseen käytettyjen kartografisten projektioiden tyypeistä.
Karttaprojektion käsite
Katsotaanpa tarkemmin, mitä karttaprojektio on ja minkä tyyppisiä niitä käytetään nykyaikaisessa kartografiassa.
Karttaprojektio on kuva maan pinnasta tasossa. Lisäätieteellisesti syvä määritelmä kuulostaa tältä: kartografinen projektio on tapa näyttää pisteitä maan pinnalla tietyllä tasolla, jossa näytettävän ja näytettävän pinnan vastaavien pisteiden koordinaattien välille muodostuu jonkinlainen analyyttinen riippuvuus.
Miten karttaprojektio rakennetaan?
Kaikkien karttaprojektioiden rakentaminen tapahtuu kahdessa vaiheessa.
- Ensinnäkin maan geometrisesti epäsäännöllinen pinta kartoitetaan jollekin matemaattisesti oikealle pinnalle, jota kutsutaan referenssipinnaksi. Tarkimman likiarvon saamiseksi tässä ominaisuudessa käytetään useimmiten geoidia - geometrista kappaletta, jota rajoittaa kaikkien merien ja v altamerten veden pinta, yhdistettynä toisiinsa (merenpinta) ja jolla on yksi vesimassa. Geoidin pinnan jokaisessa kohdassa painovoima vaikuttaa normaalisti. Geoidia, kuten planeetan fyysistä pintaa, ei kuitenkaan myöskään voida ilmaista yhdellä matemaattisella lailla. Siksi geoidin sijasta kiertoellipsoidi otetaan vertailupinnaksi, mikä antaa sille maksimaalisen samank altaisuuden geoidin kanssa käyttämällä puristusastetta ja suuntausta maan rungossa. He kutsuvat tätä kappaletta maaellipsoidiksi tai vertailuellipsoidiksi, ja eri maissa he ottavat erilaisia parametreja.
- Toiseksi otettu vertailupinta (viiteellipsoidi) siirretään tasolle käyttämällä yhtä tai toista analyyttistä riippuvuutta. Tuloksena saadaan tasainen kartografinen projektio maan pinnasta.
Projektiovääristymä
Eiköihmettelin, miksi maanosien ääriviivat eroavat hieman eri kartoilla? Joissakin karttaprojektioissa jotkin maapallon osat näyttävät suurempia tai pienempiä suhteessa joihinkin maamerkkeihin kuin toiset. Kyse on vääristymisestä, jolla Maan projektiot siirtyvät tasaiselle pinnalle.
Mutta miksi karttaprojektiot näkyvät vääristyneinä? Vastaus on melko yksinkertainen. Pallomainen pinta ei ole mahdollista levittää tasossa välttäen taitoksia tai murtumia. Siksi sen kuvaa ei voida näyttää ilman vääristymiä.
Menetelmät ennusteiden saamiseksi
Karttaprojektioita, niiden tyyppejä ja ominaisuuksia tutkiessa on mainittava niiden valmistusmenetelmät. Joten karttaprojektiot saadaan kahdella päämenetelmällä:
- geometrinen;
- analyyttinen.
Geometrinen menetelmä perustuu lineaarisen perspektiivin lakeihin. Planeettamme otetaan ehdollisesti jonkin säteen omaavana pallona ja heijastetaan lieriömäiselle tai kartiomaiselle pinnalle, joka voi joko koskettaa sitä tai leikata sen läpi.
Tällä tavalla saatuja projektioita kutsutaan perspektiiviksi. Havaintopisteen sijainnin mukaan suhteessa maan pintaan perspektiiviprojektiot jaetaan tyyppeihin:
- gnomoninen tai keskus (kun näkökulma on kohdistettu maanpallon keskipisteeseen);
- stereografinen (tässä tapauksessa havaintopiste sijaitseereferenssipinnat);
- ortografinen (kun pintaa tarkastellaan mistä tahansa pisteestä Maan pallon ulkopuolelta; projektio rakennetaan siirtämällä pallon pisteet käyttämällä yhdensuuntaisia viivoja, jotka ovat kohtisuorassa näyttöpintaan).
Analyyttinen menetelmä karttaprojektioiden muodostamiseksi perustuu matemaattisiin lausekkeisiin, jotka yhdistävät vertailualueen ja näyttötason pisteet. Tämä menetelmä on monipuolisempi ja joustavampi, joten voit luoda mieliv altaisia projektioita enn alta määrätyn vääristymän luonteen mukaan.
Maantieteellisten karttaprojektioiden tyypit
Maantieteellisten karttojen luomiseen käytetään monenlaisia maapallon projektioita. Ne luokitellaan eri kriteerien mukaan. Venäjällä käytetään Kavraysky-luokitusta, joka käyttää neljää kriteeriä, jotka määrittävät kartografisten projektioiden päätyypit. Seuraavia käytetään tunnusomaisina luokitusparametreina:
- hahmon vääristyminen;
- normaalin ruudukon koordinaattiviivojen näyttömuoto;
- napapisteen sijainti normaalissa koordinaatistossa;
- miten käyttää.
Joten, minkä tyyppiset karttaprojektiot ovat tämän luokituksen mukaan?
Projektioluokitus
Seuraava on karttaprojektiotyyppien luokittelu esimerkeineen yllä mainittujen pääkriteerien perusteella.
Vääristymän luonteesta johtuen
Kuten edellä mainittiin, vääristymä on itse asiassa minkä tahansa Maan projektion luontainen ominaisuus. Mikä tahansa ominaisuus voi vääristyäpinnat: pituus, pinta-ala tai kulma. Vääristymän tyypin mukaan ne erottavat:
- Conformaaliset tai konformiset projektiot, joissa atsimuutit ja kulmat siirretään ilman vääristymiä. Konformaalisten projektioiden koordinaattiristikko on ortogonaalinen. Tällä tavalla saatuja karttoja suositellaan käytettäväksi etäisyyksien määrittämiseen mihin tahansa suuntaan.
- Ekvivalentit tai vastaavat projektiot, joissa alueiden mittakaava säilyy, mikä on yhtä suuri kuin yksi, eli alueet näytetään vääristymättä. Tällaisia karttoja käytetään alueiden vertailuun.
- Tasa- tai tasaetäisyys projektiot, joiden rakenteessa asteikko säilyy yhdessä pääsuunnassa, joka otetaan yhdeksi.
- Mieliv altaiset projektiot, joissa voi esiintyä kaikenlaisia vääristymiä.
Normaalin ruudukon koordinaattiviivojen näyttömuodon mukaan
Tämä luokitus on visuaalisin ja siksi helpoin ymmärtää. Huomaa kuitenkin, että tämä kriteeri koskee vain projektioita, jotka on suunnattu normaalisti havaintopisteeseen. Joten tämän ominaispiirteen perusteella erotetaan seuraavan tyyppiset kartografiset projektiot:
Ympyrä, jossa yhdensuuntaiset ja meridiaanit ovat ympyröitä ja ekvaattori ja ruudukon keskimääräinen pituuspiiri ovat suoria viivoja. Tällaisia projektioita käytetään kuvaamaan maan pintaa kokonaisuutena. Esimerkkejä ympyräprojektiosta ovat konforminen Lagrange-projektio sekä mieliv altainen Grinten-projektio.
Azimutti. Tässä tapauksessa rinnakkaiset edustavatsamankeskisten ympyröiden muodossa ja meridiaanit säteittäisesti keskustasta poikkeavien suorien viivojen nipun muodossa. Samanlaista projektiota käytetään suorassa asennossa näyttämään Maan navat vierekkäisten alueiden kanssa ja poikittaisasennossa läntisen ja itäisen pallonpuoliskon karttana, joka on tuttu kaikille maantieteen tunneista.
Sylinterimäinen, jossa meridiaaneja ja yhdensuuntaisia kohtia edustavat suorat, jotka leikkaavat normaalisti. Päiväntasaajan vieressä olevat alueet tai tietyillä vakioleveysasteilla sijaitsevat alueet näytetään tässä minimaalisella vääristymällä.
Kartio, joka edustaa kartion sivupinnan kehitystä, jossa yhdensuuntaiset linjat ovat ympyrän kaaria, joiden keskipiste on kartion yläosassa, ja meridiaanit ovat kartion huipulta poikkeavia ohjaimia. Tällaiset projektiot kuvaavat tarkimmin alueita, jotka sijaitsevat keskimmäisillä leveysasteilla.
Pseudokoniset projektiot ovat samanlaisia kuin kartiomaiset projektiot, vain meridiaanit on tässä tapauksessa kuvattu kaarevina viivoina, jotka ovat symmetrisiä ruudukon suoraviivaisen aksiaalisen pituuspiirin suhteen.
Pseudosylinterimäiset projektiot muistuttavat lieriömäisiä, vain, samoin kuin näennäisen kartiomaisissa, meridiaanit on kuvattu kaarevilla viivoilla, jotka ovat symmetrisiä aksiaaliseen suoraviivaiseen pituuspiiriin nähden. Käytetään kuvaamaan koko maapalloa (esim. Mollweiden elliptinen, tasapintainen sinimuotoinenSanson jne.).
Polykoninen, jossa rinnakkaiset on kuvattu ympyröinä, joiden keskipisteet sijaitsevat ruudukon keskipituudella tai sen jatkeella, meridiaanit ovat käyrien muodossa, jotka sijaitsevat symmetrisesti suoraviivaisen aksiaalisen pituuspiirin kanssa.
Napapisteen sijainnin mukaan normaalissa koordinaatistossa
- Polar tai normaali - koordinaattijärjestelmän napa on sama kuin maantieteellinen napa.
- Poikittainen tai poikittainen - normaalin järjestelmän napa on linjassa päiväntasaajan kanssa.
- Viisto tai vino - normaalin koordinaattiruudukon napa voi sijaita missä tahansa pisteessä päiväntasaajan ja maantieteellisen navan välillä.
Levitystavan mukaan
Seuraavat karttaprojektiotyypit eroavat käyttötavan mukaan:
- Kiinteä - koko alueen projektio tasolle suoritetaan yhden lain mukaan.
- Monikaistainen - kartoitettu alue on ehdollisesti jaettu useisiin leveysvyöhykkeisiin, jotka projisoidaan näyttötasolle yhden lain mukaan, mutta kunkin vyöhykkeen parametrien muutoksilla. Esimerkki tällaisesta projektiosta on Muflingin puolisuunnikkaan projektio, jota käytettiin Neuvostoliitossa suuren mittakaavan kartoissa vuoteen 1928 asti
- Monipuolinen - alue on ehdollisesti jaettu useisiin vyöhykkeisiin pituusasteen mukaan, projektio tasolle suoritetaan yhden lain mukaan, mutta eri parametreilla jokaiselle vyöhykkeelle (esimerkiksi Gauss-Kruger projektio).
- Yhdistelmä, kun jokin osa aluettakartoitetaan tasolle yhdellä säännöllisyydellä ja muu alue toisella.
Sekä monikaistaisten että monitahoisten projektioiden etuna on korkea näytön tarkkuus kullakin vyöhykkeellä. Merkittävä haitta on kuitenkin jatkuvan kuvan saamisen mahdottomuus.
Tietenkin jokainen karttaprojektio voidaan luokitella käyttämällä kutakin yllä olevaa kriteeriä. Joten kuuluisa Maan Mercatorin projektio on konforminen (ekvikulmainen) ja poikittais (transversio); Gauss-Kruger-projektio - konforminen poikittainen lieriömäinen jne.
