Что обозначает географическая карта
Географическая карта
Имеющие общий замысел карты могут объединяться в атлас.
Общие определения карты пространства (местности):
Карта — это построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на ней объекты или явления в определенной системе условных знаков.
Карта — математически определённая образно-знаковая модель действительности.
Содержание
Классификация
Географические карты подразделяются на следующие категории:
По территориальному охвату
По масштабу
Отличные по масштабу карты имеют разную точность и детальность изображения, степень генерализации и разное назначение.
По назначению
По содержанию
Создание карт
Созданием картографических произведений занимается раздел картографии картоведение. Создание карт выполняется с помощью картографических проекций — способа перехода от реальной, геометрически сложной земной поверхности к плоскости карты. Для этого сначала переходят к математически правильной фигурe эллипсоида или пули, а затем проектируют изображение на плоскость с помощью математических зависимостей. При этом используют различные вспомогательные поверхности: цилиндр, конус, плоскость.
Искажения карт
На любых географических картах существуют искажения длин, углов, форм и площадей. Эти искажения разных видов, а их величина зависит от вида проекции, масштаба карты и охвата проектируемой территории. Обнаружить на карте искажения длин вдоль меридианов можно, сравнив отрезки меридианов между двумя соседними параллелями — если они находятся на одном уровне, то искажений длины нет. Об искажении расстояний на параллелях свидетельствует соотношение длин отрезков экватора и параллели 60°-й широты между соседними меридианами. Если искажения отсутствуют, то отрезок экватора ровно в два раза больше, чем отрезок 60°-й параллели.
О характерном для большинства карт искажении углов можно сделать вывод в том случае, когда параллели и меридианы не образуют между собой прямых углов.
Различить искажения формы можно сравнив длину и ширину какого-либо географического объекта на карте и глобусе — если соотношения форм пропорциональны, то искажения по данному критерию нет. Ещё проще различить искажения формы можно сравнив ячейки сетки на одной широте: если они одинаковы, то это свидетельствует об отсутствии искажений формы на данной географической карте.
В зависимости от назначения карт, для них подбирают такие проекции, на которых один из видов искажений может отсутствовать, или быть пренебрежимо малым. По характеру искажений картографические проекции делятся на
Зачем нужны географические карты?
Древнегреческий ученый Птолемей в своем знаменитом «Руководстве по географии» учил, что карта «С помощью математики дает нам возможность обозреть всю Землю в одной картине». Сориентироваться на местности, наметить маршрут, увидеть мир за горизонтом — сделать все это помогает карта. Карта — это маленькая модель мира, а моделирование является одним из главных методов познания окружающего мира. Сейчас с трудом можно найти какую-либо область знания, где не пригодилась бы картография: на карту наносят результаты исследований, с ее помощью их анализируют, обобщают, ищут закономерности, проверяют гипотезы, составляют прогнозы. Картография дала наукам о Земле универсальный язык, единый метод познания.
Легенды карт
Со временем выработались определенные нормы, правила и традиции в выборе условных знаков и способов изображения для карт разного назначения. Но поскольку эти правила не слишком строги, то, чтобы не было разночтений, каждая карта обязательно должна быть снабжена легендой, разъясняющей значение всех имеющихся на ней условных знаков.
Картографические условные знаки
Какие существуют способы картографического изображение?
Поскольку объекты, явления и процессы, которые наносят на карты, различны по своим свойствам, то существует целая система способов картографического изображения. Например, перемещения атмосферных масс, направления морских течений, пути миграций животных обозначают определенными знаками движения. Изолинии соединяют точки с одинаковыми значениями атмосферного давления, температуры, высоты над уровнем моря и т. п. На картах могут присутствовать графики (диаграммы), описывающие динамику какого-нибудь процесса, и наглядные значки (пиктограммы), напоминающие изображаемый объект, например самолетик, обозначающий аэродром. Главное, как сказал немецкий философ и математик Лейбниц, «следует заботиться о том, чтобы обозначения были удобны для открытий».
На островах Полинезии, в Океании, до сих пор у местных жителей в ходу карты, созданные из ракушек, прутиков и черешков пальмовых листьев. Ракушки обозначают острова, а по расположению веточек можно определить расстояния между ними и направления течений.
Что такое масштаб карты?
Карта — это уменьшенное изображение участка земной поверхности. Во сколько раз оно уменьшено, указывает масштаб — число, равное отношению длины линий на карте к их действительной длине. Например, если указано, что карта сделана в масштабе 1 : 20 000 000, то это означает, что 1 см на карте соответствует 200 км (т. е. 20 000 000 см) на местности. Способ изображения масштаба в виде дроби называется численным. Масштаб можно изобразить в виде линейки, разделенной на единицы длины (сантиметры, миллиметры), соответствующие метрам или километрам на местности, — такой способ называется линейным. А можно написать: в 1 см 1 м, указав таким образом именованный масштаб. По своему масштабу карты бывают мелкомасштабными, среднемасштабными, крупномасштабными. Как правило, чем масштаб крупнее, тем подробнее карта.
Картографическая генерализация
Даже на крупномасштабной карте невозможно изобразить все подробности местности, да этого и не требуется. Картограф должен отобрать существенные для данной карты детали, какие-то объекты обобщить, какие-то — не указывать. Это и называется генерализацией. Если сравнить крупномасштабную и мелкомасштабную карту одной территории, то видно, что изображение на мелкомасштабной карте не просто уменьшено, а генерализовано — с карты исчезли некоторые детали, она приняла обобщенный вид. Генерализации требует и тематика карт. Например, на политических и экономических картах обычно не изображен рельеф, у рек отмечены только крупные притоки, зато подробно нанесены населенные пункты.
Что за сеть нанесена на карты и глобусы?
Это градусная сеть, состоящая из условных линий — параллелей и меридианов. Систему координат первым нанес на карты греческий ученый Эратосфен. Его последователь Гиппарх разбил круг на 360 частей (градусов), через которые провел линии, накинув градусную сеть на всю поверхность Земли. Все меридианы — полуокружности равной длины. Линии сечения параллельно экватору — параллели. Экватор — самая длинная параллель, ближе к полюсам параллели короче.
С помощью градусной сети можно точно разместить географические объекты на карте («привязать» их, как говорят картографы), и каждый объект получает свой географический «адрес» (координаты) — долготу (ее определяют по меридиану, на котором расположен объект) и широту (ее определяют по параллели). Меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию в Англии, делит Землю на Западное и Восточное полушария. Это так называемый нулевой меридиан, с него ведут отсчет долгот: в Восточном полушарии — восточных, в Западном — западных. А отсчет широт начинают от экватора: к северу — северных, к югу — южных. m
Как изобразить на плоском листе поверхность земного шара?
Поскольку форма Земли близка к шарообразной, то самой точной моделью Земли является глобус. Но маленький глобус содержит мало информации, а большой хорош лишь для кабинетов, а не для дальних странствий. Другое дело — лист карты. Поэтому перед картографией встала сложная проблема — спроецировать поверхность сферы (или эллипсоида) на плоскость. Для этого придумали картографические проекции. Все эти способы основаны на математических расчетах, но их можно представить и как перенос поверхности глобуса на воображаемую вспомогательную поверхность, которую можно развернуть в плоский лист карты.
Методы картографирования
Карты составлялись с целью познания мира и отражали господствовавшие в разное время концепции в философии и географии. Сейчас они представляют собой важные источники информации. Может показаться, что всё давно зафиксировано, обозначено и уже не осталось terra incognita, но на самом деле эта кропотливая работа никогда не заканчивается.
Мир в целом и солнечная система в частности, несомненно, представляют обширный простор для картографирования. Использование методов, основанных на спутниковой съёмке, сделало возможным уточнение многих неточностей в отображении океанов и континентов в труднодоступных областях. Кроме географических данных карты наглядно демонстрируют многие специфические аспекты, приводящие к более широкому пониманию окружающего мира:
Ключевым вопросом при разработке карт является ясность графического изображения без ущерба для точности, поскольку детали должны легко читаться и соответствовать заявленному содержанию.
Карты составляются с помощью следующих методов:
Любое изображение имеет несколько уровней информации, выраженных в нанесённых объектах с указанием масштаба, цветовой шкалы, условных обозначений. В соответствии с Международной картографической ассоциацией оно отражает обычное представление о конкретных или абстрактных явлениях, расположенных на Земле или в любой части Вселенной.
Виды проекций
Изображение земной поверхности на плоскости без искажений геометрически невозможно. В картографии эта проблема решается с помощью проекций, которые выражают соответствие между точками земной поверхности и их переносом на плоскость. Они также не исключают некоторые искажения, которые могут влиять на форму, площадь, расстояния или углы представленных элементов. С целью минимализации деформаций и в зависимости от назначения используются разные виды проекций:
Кроме того, проекции изображают разные виды поверхности при переносе выпуклых форм на плоскость. Их классифицируют следующим образом:
Общая классификация
Все карты можно разделить на основе согласованных критериев. К последним относятся содержание, размер отображаемой области, целевое назначение, масштаб и т. д. Например, по содержанию они бывают:
По назначению деление происходит на туристические, навигационные, контурные, справочные, научные, учебные. Они используются в различных областях человеческой деятельности — от схем маршрутов городского транспорта до карты Вселенной.
Также их можно сгруппировать в соответствии с количеством листов:
С геодезической точки зрения они делятся на крупномасштабные (топографические), среднемасштабные (отдельные страны и регионы) и мелкомасштабные (мир в целом или стороны света). По отображаемой области могут быть карты:
История развития
Древнейшими картами, известными науке, считаются схемы на глиняных дощечках, сделанные в Вавилоне около 5 тыс. лет назад. Первые изображения на научной основе появились в Греции. Они основаны на сводной информации, предоставленной побывавшими в странствиях путешественниками, и представлениях об устройстве мира. Например, древнегреческий философ и математик Фалес Милетский изготовил карту, где обитаемая суша изображена в виде плавающего в воде диска.
Древний период
Первые древние карты рисовали на камнях и стенах пещер. Они были примитивными и состояли из петроглифов, изображающих детали местности и дороги. Старейший из подобных артефактов обнаружен в Италии. Полинезийцы с Маршалловых островов с незапамятных времён и до середины прошлого века пользовались нанесёнными на дерево схемами, представляющими собой направление ветра и волн. Найденный в Египте папирус царя Мина содержит условные обозначения и топонимы, он считается образцом одной из старейших топографических карт.
Знаменитый Аристотель в IV в. до н. э. был первым, кто предположил сферичность Земли, измерил угол наклона по отношению к экватору и даже предугадал существование тропиков и полюсов.
Птолемей (II в. н. э.) собрал все знания своих предшественников и представил первую полную картину прогресса в картографии того времени. Он предложил метод определения координат на основе параллелей и меридианов. Его работы позволили посмотреть на мир посредством карт. С тех пор в течение многих столетий ощутимых подвижек в этой области не наблюдалось. Моряки и путешественники вплоть до изобретения компаса передвигались, используя звёзды и самодельные изображения.
Средние века и Новое время
Значительный прогресс наступил только в эпоху Великих географических открытий. Морские перевозки стали приобретать огромное значение. На момент прибытия европейцев в Америку большой популярностью пользовались карты Диего Мендеса, Себастьяна Кабота, Хуана де ла Коса и др. Кстати, Америго Веспуччи, именем которого были названы два континента, на самом деле не был первооткрывателем Америки. Просто редактор, занимавшийся публикацией первых карт новых территорий, в 1507 г. обозначил эти территории как «земли Америко». Таким путём имя необратимо вошло в историю.
Веспуччи был штурманом на кораблях Португалии и Кастилии. Он считается первым европейцем, который понял, что открытые Христофором Колумбом земли являются новым континентом, и чётко разделил Азию, Северную и Южную Америки.
В XVI веке многие картографы создавали карты, включая в них обширную информацию, поступавшую от навигаторов и первооткрывателей. Фламандский учёный Авраам Ортелиус до смены вида деятельности был известным математиком. В 1570 году он опубликовал первый в современном понимании атлас, который имел большой коммерческий успех и содержал 70 карт:
Для издания он выбрал лучшие доступные карты, унифицировал, отредактировал и расположил их в логическом порядке. Атлас был опубликован на нескольких языках и обновлялся до 1612 г. Благодаря статусу географа Филиппа II Ортелиус получил доступ к знаниям, накопленным португальскими и испанскими исследователями.
Ещё одним выдающимся картографом того времени был уроженец Нидерландов Герхард Кремер (в латинской транскрипции — Герхардус Меркатор). В 1564 г. он приобрёл всемирную известность за создание большой карты Европы, а на изображении мира (1569) использовал проекцию, которая впоследствии была названа его именем. В современной классификации она называется цилиндрической, а Меркатор, будучи автором понятия проекции и её свойств, считается величайшим картографом своего времени.
В последующие годы совершенствованиями в этой области занимались отдельные энтузиасты. Они исправляли многочисленные ошибки и неточности, допущенные предыдущими авторами, улучшали методы и инструменты. Только в конце XVIII в. многие европейские страны начали проводить топографические исследования на государственном уровне. Полное подробное изображение Франции появилось в 1793 году, а в 1891 г. Международный географический конгресс предложил создать мировую карту в масштабе 1:1000000.
Современное состояние
В XX веке в науку были привнесены технические новшества. Фотография, получившая широкое распространение после Первой мировой войны, нашла своё применение для аэрофотосъёмки во время Второй мировой. Соединённые Штаты в 1966 году запустили PAGEOS, позже дополненный ещё тремя спутниками, которые проводили комплексное геодезическое обследование поверхности Земли с помощью аппаратуры высокого разрешения.
К началу прошлого века во всех подробностях было изучено около 5% поверхности планеты. После того благодаря развитию технологий и космической съёмки этот показатель значительно вырос. Дешифрование с помощью стереоскопического зрения и фотограмметрии обеспечивает высокий уровень детализации, что делает возможным составление карт для любых областей науки и природопользования.
Появление географических информационных систем (ГИС) позволило связывать пространственные элементы с базами данных. Этот инструмент даёт возможность быстро и эффективно анализировать сведения и интерпретировать изображение посредством цифровой фотографии. Теперь картирование стало сложной работой, в которой принимают участие специалисты более 50 различных дисциплин: географы, программисты, геодезисты, математики, почвоведы, гидрологи и т. д.
Многим кажется, что необходимость в картографии пропадёт, когда появятся самые подробные и всевозможные отображения. Тем не менее каждое новое открытие даёт шанс осознать, что в мире остаётся много неисследованного. Когда-то карты были способом узнать Землю, а в будущем будут служить для того, чтобы перенести границы познания за пределы родной планеты.
Географическая карта
Имеющие общий замысел карты могут объединяться в атлас.
Общие определения карты пространства (местности):
Карта — это построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщённое изображение поверхности Земли, другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на ней объекты или явления в определённой системе условных знаков.
Карта — математически определённая образно-знаковая модель действительности.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Картография — наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества, является неотъемлемой частью человеческой жизни и истории. Начиная с наскальных рисунков, карты древнего Вавилона, карт Греции и Азии, через Эпоху великих географических открытий и по сегодняшний день, люди создавали, создают и используют карты для облегчения определения своего местоположения и продолжения своего пути по миру. По мнению некоторых.
В этом списке картографические проекции рассортированы по виду поверхности проектирования. Традиционно выделяют три категории проекций: цилиндрические, конические и азимутальные. Некоторые проекции трудно отнести к какой-либо из этих трёх категорий. С другой стороны, проекции можно классифицировать по характеристикам поверхности, которые они оставляют неизменными: направления, локальную форму, площадь и расстояние.
Геодези́ческой (эллипсоида́льной) высото́й некоторой точки физической поверхности земли называется отрезок нормали к эллипсоиду от его поверхности до данной точки. Вместе с геодезическими широтой и долготой (B и L соответственно) она определяет положение точки относительно заданного эллипсоида. Физически эллипсоида не существует, следовательно геодезическая высота не может быть непосредственно измерена наземными методами. Определить её возможно с помощью спутниковых измерений, а также посредством.
В релятивистской физике координатами Риндлера называется важная и полезная координатная система, представляющая часть плоского пространства-времени, также называемого пространством Минковского. Координаты Риндлера были введены Вольфгангом Риндлером для описания пространства-времени равномерно ускоренного наблюдателя.
Метод теневых карт (англ. Shadow mapping) или карт теней — способ моделирования теней в трёхмерной компьютерной графике. Этот способ используется при создании как пререндеренных, так и анимируемых в реальном времени трехмерных сцен и широко применяется в киноиндустрии и компьютерных играх. Концепция теневых карт была введена американским специалистом по компьютерной графике Лэнсом Уильямсом в 1978 году в статье под названием «Отбрасывание изогнутых теней на изогнутые поверхности» (англ. «Casting.
Картография
Лекция по 1-й теме
Общие сведения о картографии и географических картах
1 Определение картографии, ее структура и место в системе наук
1а. Определение картографии. В стандарте государственных терминов картографией называют область науки, техники и производства, охватывающую создание, изучение и использование картографических произведений. Таким образом, современная картография существует в трех формах:
– как наука об отображении и познании явлений природы и общества посредством карт;
– как область техники и технологии создания и использования картографических произведений;
– как отрасль производства, выпускающего картографическую продукцию (а именно карты, атласы, глобусы и др.).
В других странах (в частности, англо- и франкоязычных) приняты иные толкования. Так, например, картографию отождествляют наряду с наукой, техникой и производством, еще и с искусством. Это имеет свой резон, т.к. картографические произведения должны не только соответствовать научно-технологическим и производственным нормативам, но и удовлетворять требованиям художественного дизайна, гармонического оформления и эстетического вкуса. Но, так или иначе, во всех определениях подчеркивается, что в ведении картографии находятся законы отображения и исследования явлений природы и общества посредством картографических изображений, как особых пространственных образно-знаковых моделей действительности, а также способы создания этих изображений.
1б. Структура картографии. Современная картография представляет собой разветвленную систему научных дисциплин и производственно-технических отраслей, одни из которых имеют многовековую историю, другие сформировались сравнительно недавно, а третьи находятся еще в стадии становления. Ядро картографии составляет картоведение, которое изучает общие проблемы, предмет и метод картографии как науки. История картографии изучает историю идей, представлений, методов картографии, а также старые картографические произведения. На стыке научно-технического направления находится математическая картография, изучающая математическую основу и геометрические законы построения карт. Проектирование и составление карт изучает и разрабатывает методы и технологии лабораторного, или камерального, изготовления карт. Картографическая семиотика разрабатывает язык карты, теорию и методы построения систем картографических условных знаков. Использование карт разрабатывает теорию и методы применения картографических произведений в различных сферах практической, научной, культурной и образовательной деятельности.
В рамках технологического подхода разрабатывается оформление карт, которое изучает теорию и методы художественного проектирования картографических произведений, в т.ч. и средствами компьютерной графики. Картографическое источниковедение изучает и разрабатывает методы оценки и систематизации картографических источников, используемых для составления карт. Картографическая информатика изучает и разрабатывает методы сбора, хранения и распространения информации о об изданных или издающихся картографических произведениях. Картографическая топонимика изучает географические названия для их правильной передачи на картах.
Наконец, сугубо утилитарное значение имеют издание карт и экономика и организация картографического производства. Первое разрабатывает технологию печатания картографической продукции. Вторая изучает проблемы оптимизации и планирования производства в целях уменьшения себестоимости картографической продукции.
В системе картографии сложилась также геоинформатика, которая в настоящее время вышла за рамки традиционной картографии. Также как и картография, геоинформатика – это наука, технология и производственная деятельность по изучению, созданию и использованию географических информационных систем (ГИС), под которыми в узком смысле понимаются электронные картографические произведения и географические базы данных.
1в. Место картографии в системе наук; междисциплинарные связи картографии. Современная картография имеет прочные двусторонние контакты со многими естественными, философскими, точными и техническими дисциплинами. С одной стороны картография пользуется их достижениями, а с другой – предоставляет им обширное поле для прикладного приложения сил. В самом близком контакте с картографией находятся науки о Земле и планетах – обширный и сильно разветвленный комплекс географических, геолого-геофизических, экологических и планетологических отраслей знания. В комплексе с науками о Земле существуют социально-экономические науки, такие как экономика, социология, демография, история, археология, этнография, геополитика и др. Для естественных наук картография служит одним из главных методов познания и средств систематизации данных. 
Логико-философские науки (в первую очередь теория отражения, теория моделирования, формальная логика, системный анализ, психология) контактируют с картографией при разработке ее теоретических концепций, создании знаковых систем, разработке методов моделирования, решении проблем восприятия картографического изображения.
Астрономо-геодезические науки, включающие в себя астрономию, геодезию, гравиметрию, спутниковую геодезию и топографию, предоставляют картографии данные о фигурах и размерах Земли и планет, их физических полях, результаты спутникового позиционирования. Взамен картография предоставляет различные способы отображения криволинейных поверхностей на плоскость.
Математические науки – математический анализ, аналитическая геометрия, сферическая тригонометрия, статистика, неевклидова геометрия и ряд других математических дисциплин непосредственно контактируют с картографией. Математический аппарат используется на всех стадиях проектирования, создания и использования картографических произведений. Нет ни одной области математики, которая так или иначе не была бы связана с картографией.
Техника и автоматика включают в себя приборостроение, электронику, химическую технологию, материаловедение, полиграфию и многие другие отрасли, составляющие техническую базу создания, издания и использования картографических произведений. В последние годы особую значимость приобрели контакты с теорией систем управления, кибернетикой и информатикой, благодаря чему картография обогатилась лучшими достижениями современной научно-технической революции. Наконец, дистанционное зондирование, состоящее из комплекса дисциплин, включающих аэро-, космическую и подводную съемки, обработку и дешифрирование изображений, предоставляет картографии информацию для составления карт, отличающуюся высокой степенью надежности и оперативности.