Geografické mapy, ktoré ľudia používali od staroveku. Prvé pokusy o zobrazenie povrchu Zeme urobili v starovekom Grécku takí vedci ako Eratosthenes a Hipparchos. Prirodzene, kartografia ako veda odvtedy ďaleko pokročila. Moderné mapy sú vytvárané pomocou satelitných snímok a výpočtovej techniky, čo samozrejme pomáha zvyšovať ich presnosť. A predsa, na každej geografickej mape sú nejaké skreslenia týkajúce sa prírodných tvarov, uhlov alebo vzdialeností na zemskom povrchu. Povaha týchto skreslení a následne aj presnosť mapy závisí od typov kartografických projekcií použitých na vytvorenie konkrétnej mapy.
Koncept mapovej projekcie
Pozrime sa bližšie na to, čo je mapová projekcia a aké typy sa používajú v modernej kartografii.
Mapová projekcia je obraz zemského povrchu v rovine. Viacvedecky hlboká definícia znie asi takto: kartografická projekcia je spôsob zobrazenia bodov na zemskom povrchu v určitej rovine, pri ktorej sa vytvorí určitá analytická závislosť medzi súradnicami zodpovedajúcich bodov zobrazených a zobrazených plôch.
Ako sa vytvára mapová projekcia?
Stavba akéhokoľvek druhu projekcie máp prebieha v dvoch etapách.
- Po prvé, geometricky nepravidelný povrch Zeme sa zmapuje na nejaký matematicky správny povrch, ktorý sa nazýva referenčný povrch. Pre čo najpresnejšie priblíženie sa v tejto kapacite najčastejšie využíva geoid – geometrické teleso ohraničené vodnou hladinou všetkých morí a oceánov, vzájomne prepojené (hladina mora) a majúce jedinú vodnú hmotu. V každom bode na povrchu geoidu pôsobí gravitácia normálne. Geoid, podobne ako fyzický povrch planéty, však tiež nemožno vyjadriť jediným matematickým zákonom. Preto sa namiesto geoidu za referenčný povrch berie rotačný elipsoid, ktorý mu dáva maximálnu podobnosť s geoidom pomocou stupňa stlačenia a orientácie v tele Zeme. Toto teleso nazývajú zemský elipsoid alebo referenčný elipsoid a v rôznych krajinách berú rôzne parametre.
- Po druhé, prijatá referenčná plocha (referenčný elipsoid) sa prenesie do roviny pomocou jednej alebo druhej analytickej závislosti. Výsledkom je plochá kartografická projekcia zemského povrchu.
Skreslenie projekcie
Ani nieZaujímalo by vás, prečo sa obrysy kontinentov na rôznych mapách mierne líšia? Na niektorých projekciách máp sa niektoré časti sveta zdajú väčšie alebo menšie v porovnaní s niektorými orientačnými bodmi ako na iných. Je to všetko o skreslení, s ktorým sa projekcie Zeme prenášajú na rovný povrch.
Prečo sa však projekcie mapy zobrazujú skreslene? Odpoveď je celkom jednoduchá. Guľový povrch nie je možné rozmiestniť na rovine, čím sa vyhnete záhybom alebo zlomom. Preto obraz z nej nemožno zobraziť bez skreslenia.
Metódy na získanie projekcií
Pri štúdiu mapových projekcií, ich typov a vlastností je potrebné spomenúť spôsoby ich konštrukcie. Mapové projekcie sa teda získavajú pomocou dvoch hlavných metód:
- geometric;
- analytical.
Geometrická metóda je založená na zákonoch lineárnej perspektívy. Naša planéta je podmienečne braná ako guľa s určitým polomerom a premietaná na valcový alebo kužeľový povrch, ktorý sa jej môže dotknúť alebo prerezať.
Projekcie získané týmto spôsobom sa nazývajú perspektíva. V závislosti od polohy pozorovacieho bodu vzhľadom na povrch Zeme sa perspektívne projekcie delia na typy:
- gnómické alebo centrálne (keď je uhol pohľadu zarovnaný so stredom zemskej gule);
- stereografický (v tomto prípade sa pozorovací bod nachádza nareferenčné plochy);
- ortografická (keď je povrch pozorovaný z akéhokoľvek bodu mimo sféry Zeme; projekcia je vytvorená prenášaním bodov sféry pomocou rovnobežných čiar kolmých na zobrazovaciu plochu).
Analytická metóda na vytváranie projekcií máp je založená na matematických výrazoch spájajúcich body na referenčnej sfére a rovine zobrazenia. Táto metóda je všestrannejšia a flexibilnejšia a umožňuje vám vytvárať ľubovoľné projekcie podľa vopred určeného charakteru skreslenia.
Typy mapových projekcií v geografii
Na vytváranie geografických máp sa používa mnoho typov projekcií Zeme. Sú klasifikované podľa rôznych kritérií. V Rusku sa používa klasifikácia Kavraysky, ktorá používa štyri kritériá, ktoré určujú hlavné typy kartografických projekcií. Nasledujúce sa používajú ako charakteristické klasifikačné parametre:
- skreslenie znakov;
- forma zobrazenia súradnicových čiar normálnej mriežky;
- umiestnenie pólového bodu v normálnom súradnicovom systéme;
- ako používať.
Aké sú teda typy projekcií máp podľa tejto klasifikácie?
Klasifikácia projekcie
Nasleduje klasifikácia typov mapových projekcií s príkladmi na základe vyššie uvedených hlavných kritérií.
Podľa povahy skreslenia
Ako je uvedené vyššie, skreslenie je v skutočnosti prirodzenou vlastnosťou každej projekcie Zeme. Každá charakteristika môže byť skreslenápovrchy: dĺžka, plocha alebo uhol. Podľa typu skreslenia rozlišujú:
- Konformné alebo konformné projekcie, v ktorých sa azimuty a uhly prenášajú bez skreslenia. Súradnicová mriežka v konformných projekciách je ortogonálna. Mapy získané týmto spôsobom odporúčame použiť na určenie vzdialeností v akomkoľvek smere.
- Ekvivalentné alebo ekvivalentné projekcie, pri ktorých je zachovaná mierka oblastí, ktorá sa rovná jednej, t. j. oblasti sú zobrazené bez skreslenia. Takéto mapy sa používajú na porovnávanie oblastí.
- Ekvidištantné alebo ekvidištantné projekcie, pri konštrukcii ktorých je zachovaná mierka v jednom z hlavných smerov, ktorý sa berie ako jeden.
- Voľné projekcie, na ktorých môžu byť prítomné všetky druhy skreslení.
Podľa formy zobrazenia súradnicových čiar normálnej mriežky
Táto klasifikácia je najvizuálnejšia, a preto je aj najjednoduchšia na pochopenie. Upozorňujeme však, že toto kritérium sa vzťahuje len na projekcie orientované normálne k bodu pozorovania. Na základe tohto charakteristického znaku sa teda rozlišujú tieto typy kartografických projekcií:
Kruhový, kde rovnobežky a poludníky sú kruhy a rovník a priemerný poludník mriežky sú rovné čiary. Takéto projekcie sa používajú na zobrazenie povrchu Zeme ako celku. Príkladmi kruhových projekcií sú konformná Lagrangeova projekcia, ako aj ľubovoľná Grintenova projekcia.
Azimut. V tomto prípade predstavujú paralelyvo forme sústredných kruhov a meridiány vo forme zväzku priamych čiar, ktoré sa radiálne rozchádzajú od stredu. Podobný druh projekcie sa používa v priamej polohe na zobrazenie pólov Zeme s priľahlými územiami a v priečnej polohe ako mapa západnej a východnej pologule, ktorú každý pozná z hodín geografie.
Valcový, kde poludníky a rovnobežky sú znázornené rovnými čiarami, ktoré sa normálne pretínajú. Územia priľahlé k rovníku alebo natiahnuté pozdĺž určitej štandardnej zemepisnej šírky sú tu zobrazené s minimálnym skreslením.
Kužeľ, predstavujúci vývoj bočného povrchu kužeľa, kde čiary rovnobežiek sú oblúky kružníc so stredom na vrchole kužeľa a meridiány sú vodidlá rozbiehajúce sa od vrcholu kužeľa. Takéto projekcie najpresnejšie zobrazujú územia ležiace v stredných zemepisných šírkach.
Pseudokonické projekcie sú podobné kužeľovým projekciám, iba meridiány sú v tomto prípade znázornené ako zakrivené čiary symetrické vzhľadom na priamočiary axiálny poludník mriežky.
Pseudocalcové projekcie pripomínajú valcové, len ako aj v pseudokužeľových sú meridiány znázornené zakrivenými čiarami symetrickými k osovému priamočiaremu poludníku. Používa sa na zobrazenie celej Zeme (napr. Mollweideova elipsa, sínusoida s rovnakou plochouSanson atď.).
Polykónické, kde rovnobežky sú znázornené ako kruhy, ktorých stredy sa nachádzajú na strednom poludníku mriežky alebo jej pokračovaní, poludníky sú vo forme kriviek umiestnených symetricky k priamočiaremu osovému poludníku.
Polohou pólového bodu v normálnom súradnicovom systéme
- Polárny alebo normálny – pól súradnicového systému je rovnaký ako geografický pól.
- Priečny alebo priečny – pól normálneho systému je zarovnaný s rovníkom.
- Šikmé alebo šikmé – pól normálnej siete súradníc môže byť umiestnený v akomkoľvek bode medzi rovníkom a geografickým pólom.
Podľa spôsobu aplikácie
Podľa spôsobu použitia sa rozlišujú nasledujúce typy mapových projekcií:
- Plné - premietanie celého územia na rovinu sa vykonáva podľa jediného zákona.
- Viacprúdové - mapovaná oblasť je podmienene rozdelená na niekoľko zemepisných zón, ktoré sa premietajú na zobrazovaciu rovinu podľa jedného zákona, avšak so zmenou parametrov pre každú zónu. Príkladom takejto projekcie je Muflingova lichobežníková projekcia, ktorá sa v ZSSR používala pre veľké mapy do roku 1928
- Mnohostranné - územie je podmienečne rozdelené na niekoľko zón podľa zemepisnej dĺžky, projekcia do roviny sa vykonáva podľa jedného zákona, ale s inými parametrami pre každú zo zón (napríklad Gauss-Kruger projekcia).
- Zložené, keď nejaká časť územiamapované na rovinu pomocou jednej pravidelnosti a zvyšok územia na druhej.
Výhodou projekcií s viacerými pruhmi aj s viacerými fazetami je vysoká presnosť zobrazenia v rámci každej zóny. Značnou nevýhodou je však nemožnosť získať súvislý obraz.
Samozrejme, každá projekcia mapy môže byť klasifikovaná pomocou každého z vyššie uvedených kritérií. Takže slávna projekcia Zeme Mercator je konformná (rovnouholníková) a priečna (transverzia); Gauss-Krugerova projekcia - konformná priečna valcová atď.
