Geografinius žemėlapius žmonės naudojo nuo senų senovės. Pirmuosius bandymus pavaizduoti Žemės paviršių senovės Graikijoje atliko tokie mokslininkai kaip Eratostenas ir Hiparchas. Natūralu, kad nuo to karto kartografija kaip mokslas toli pažengė į priekį. Šiuolaikiniai žemėlapiai kuriami naudojant palydovinius vaizdus ir kompiuterines technologijas, kurios, žinoma, padeda padidinti jų tikslumą. Ir vis dėlto kiekviename geografiniame žemėlapyje yra tam tikrų iškraipymų, susijusių su natūraliomis formomis, kampais ar atstumais žemės paviršiuje. Šių iškraipymų pobūdis, taigi ir žemėlapio tikslumas, priklauso nuo kartografinių projekcijų, naudojamų kuriant konkretų žemėlapį, tipų.
Žemėlapio projekcijos samprata
Pažiūrėkime atidžiau, kas yra žemėlapio projekcija ir kokios jų rūšys naudojamos šiuolaikinėje kartografijoje.
Žemėlapio projekcija yra Žemės paviršiaus vaizdas plokštumoje. Daugiaumoksliškai gilus apibrėžimas skamba taip: kartografinė projekcija yra Žemės paviršiaus taškų atvaizdavimo būdas tam tikroje plokštumoje, kuriame nustatoma tam tikra analitinė priklausomybė tarp atitinkamų rodomų ir rodomų paviršių taškų koordinačių.
Kaip sudaroma žemėlapio projekcija?
Bet kokių žemėlapių projekcijų kūrimas vyksta dviem etapais.
- Pirma, geometriškai netaisyklingas Žemės paviršius atvaizduojamas tam tikru matematiškai teisingu paviršiumi, kuris vadinamas atskaitos paviršiumi. Tikslesniam aproksimavimui šiuo pajėgumu dažniausiai naudojamas geoidas – geometrinis kūnas, apribotas visų jūrų ir vandenynų vandens paviršiaus, sujungtas tarpusavyje (jūros lygiu) ir turintis vieną vandens masę. Kiekviename geoido paviršiaus taške įprastai veikia gravitacija. Tačiau geoidas, kaip ir fizinis planetos paviršius, taip pat negali būti išreikštas vienu matematiniu dėsniu. Todėl vietoj geoido atskaitos paviršiumi imamas apsisukimo elipsoidas, suteikiantis jam didžiausią panašumą į geoidą, naudojant suspaudimo laipsnį ir orientaciją Žemės kūne. Jie šį kūną vadina žemės elipsoidu arba etaloniniu elipsoidu, o skirtingose šalyse naudoja skirtingus parametrus.
- Antra, priimtas atskaitos paviršius (atskaitos elipsoidas) perkeliamas į plokštumą naudojant vienokią ar kitokią analitinę priklausomybę. Dėl to gauname plokščią kartografinę žemės paviršiaus projekciją.
Projekcijos iškraipymas
Ne tususimąstėte, kodėl skirtinguose žemėlapiuose žemynų kontūrai šiek tiek skiriasi? Kai kuriose žemėlapio projekcijose kai kurios pasaulio dalys, palyginti su kai kuriais orientyrais, atrodo didesnės arba mažesnės nei kitose. Viskas priklauso nuo iškraipymo, su kuriuo Žemės projekcijos perkeliamos į plokščią paviršių.
Bet kodėl žemėlapio projekcijos rodomos iškreiptai? Atsakymas gana paprastas. Sferinio paviršiaus neįmanoma išdėstyti plokštumoje, išvengiant raukšlių ar lūžimų. Todėl vaizdas iš jo negali būti rodomas be iškraipymų.
Projekcijų gavimo metodai
Studijuojant žemėlapių projekcijas, jų tipus ir savybes, būtina paminėti jų konstravimo būdus. Taigi žemėlapio projekcijos gaunamos dviem pagrindiniais metodais:
- geometrinis;
- analitinė.
Geometrinis metodas pagrįstas tiesinės perspektyvos dėsniais. Mūsų planeta sąlyginai laikoma tam tikro spindulio sfera ir projektuojama ant cilindrinio arba kūgio formos paviršiaus, kuris gali ją liesti arba perpjauti.
Tokiu būdu gautos projekcijos vadinamos perspektyva. Atsižvelgiant į stebėjimo taško padėtį Žemės paviršiaus atžvilgiu, perspektyvinės projekcijos skirstomos į tipus:
- gnomoniškas arba centrinis (kai požiūrio taškas yra suderintas su žemės sferos centru);
- stereografinis (šiuo atveju stebėjimo taškas yraatskaitos paviršiai);
- ortografinis (kai paviršius stebimas iš bet kurio taško už Žemės sferos ribų; projekcija sudaroma perkeliant sferos taškus lygiagrečiomis ekrano paviršiui statmenomis linijomis).
Žemėlapio projekcijų kūrimo analitinis metodas yra pagrįstas matematinėmis išraiškomis, jungiančiomis atskaitos sferos ir rodymo plokštumos taškus. Šis metodas yra universalesnis ir lankstesnis, todėl galite sukurti savavališkas projekcijas pagal iš anksto nustatytą iškraipymo pobūdį.
Žemėlapio projekcijų tipai geografijoje
Geografiniams žemėlapiams kurti naudojamos daugelio tipų Žemės projekcijos. Jie klasifikuojami pagal įvairius kriterijus. Rusijoje naudojama Kavraysky klasifikacija, kurioje naudojami keturi kriterijai, nustatantys pagrindinius kartografinių projekcijų tipus. Kaip būdingi klasifikavimo parametrai naudojami šie:
- simbolių iškraipymas;
- įprasto tinklelio koordinačių linijų rodymo forma;
- poliaus taško vieta normalioje koordinačių sistemoje;
- kaip naudoti.
Taigi, kokie yra žemėlapio projekcijos tipai pagal šią klasifikaciją?
Projekcijų klasifikacija
Toliau pateikiama žemėlapio projekcijų tipų klasifikacija su pavyzdžiais, pagrįsta aukščiau nurodytais pagrindiniais kriterijais.
Dėl iškraipymo pobūdžio
Kaip minėta pirmiau, iškraipymas iš tikrųjų yra neatskiriama bet kurios Žemės projekcijos savybė. Bet kuri charakteristika gali būti iškreiptapaviršiai: ilgis, plotas arba kampas. Pagal iškraipymo tipą jie išskiria:
- Konformalios arba konforminės projekcijos, kuriose azimutai ir kampai perkeliami be iškraipymų. Koordinačių tinklelis konforminėse projekcijose yra stačiakampis. Tokiu būdu gautus žemėlapius rekomenduojama naudoti norint nustatyti atstumus bet kuria kryptimi.
- Ekvivalentiškos arba lygiavertės projekcijos, kuriose išsaugoma plotų skalė, kuri laikoma lygi vienetui, t. y. plotai rodomi be iškraipymų. Tokie žemėlapiai naudojami vietovėms palyginti.
- Vidaus ar vienodo atstumo projekcijos, kurių konstrukcijoje mastelis išsaugomas viena iš pagrindinių krypčių, kuri imama kaip viena.
- Savavališkos projekcijos, kuriose gali būti įvairių iškraipymų.
Pagal įprasto tinklelio koordinačių linijų rodymo formą
Ši klasifikacija yra vizualiausia, todėl ją lengviausia suprasti. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad šis kriterijus taikomas tik projekcijoms, paprastai nukreiptoms į stebėjimo tašką. Taigi, remiantis šia būdinga savybe, išskiriami šie kartografinių projekcijų tipai:
Apskritimas, kur lygiagretės ir dienovidiniai yra apskritimai, o pusiaujas ir vidutinis tinklelio dienovidinis yra tiesios linijos. Tokios projekcijos naudojamos vaizduojant visą Žemės paviršių. Apvalių projekcijų pavyzdžiai yra konforminė Lagranžo projekcija, taip pat savavališka Grinteno projekcija.
Azimutas. Šiuo atveju paralelės reiškiakoncentrinių apskritimų pavidalu, o dienovidiniai – pluošto tiesių linijų, išsiskiriančių radialiai nuo centro. Panaši projekcija naudojama tiesioginėje padėtyje, kad būtų rodomi Žemės ašigaliai su gretimomis teritorijomis, ir skersinėje padėtyje kaip vakarų ir rytų pusrutulių žemėlapis, visiems pažįstamas iš geografijos pamokų.
Cilindrinis, kur dienovidiniai ir lygiagretės pavaizduoti tiesiomis linijomis, susikertančiomis įprastai. Teritorijos, esančios greta pusiaujo arba išilgai tam tikros standartinės platumos, čia rodomos su minimaliais iškraipymais.
Kūgis, vaizduojantis kūgio šoninio paviršiaus raidą, kur lygiagrečių linijos yra apskritimų lankai, kurių centras yra kūgio viršuje, o dienovidiniai yra kreiptuvai, nukrypstantys nuo kūgio viršaus. Tokios projekcijos tiksliausiai vaizduoja teritorijas, esančias vidutinėse platumose.
Pseudokoninės projekcijos yra panašios į kūgines projekcijas, tik dienovidiniai šiuo atveju vaizduojami kaip lenktos linijos, simetriškos tiesiam ašiniam tinklelio dienovidiniam.
Pseudocilindrinės projekcijos primena cilindrines, tik, kaip ir pseudo-kūginėse, dienovidiniai vaizduojami lenktomis linijomis, simetriškomis ašiniam tiesiniam dienovidiniui. Naudojamas visai Žemei pavaizduoti (pvz., Molveido elipsės formos, vienodo ploto sinusoidinisSansonas ir kt.).
Polikoninis, kur lygiagretės vaizduojamos kaip apskritimai, kurių centrai yra viduriniame tinklelio dienovidiniame arba jo tęsinyje, dienovidiniai yra kreivių pavidalu, išdėstytų simetriškai tiesiam ašiniam dienovidiniui.
Pagal poliaus taško padėtį normalioje koordinačių sistemoje
- Poliarinis arba normalus – koordinačių sistemos ašigalis yra toks pat kaip geografinis ašigalis.
- Skersinė arba skersinė – normalios sistemos ašigalis sulygiuotas su pusiauju.
- Pasviręs arba įstrižas – įprastos koordinačių tinklelio ašigalis gali būti bet kuriame taške tarp pusiaujo ir geografinio poliaus.
Pagal taikymo būdą
Pagal naudojimo būdą išskiriami šie žemėlapio projekcijų tipai:
- Tvirtas – visos teritorijos projekcija į plokštumą vykdoma pagal vieną dėsnį.
- Kelių eismo juostų – pažymėta sritis sąlyginai padalyta į kelias platumos zonas, kurios projektuojamos į rodymo plokštumą pagal vieną dėsnį, tačiau keičiant kiekvienos zonos parametrus. Tokios projekcijos pavyzdys yra Mufling trapecijos projekcija, kuri SSRS buvo naudojama didelio masto žemėlapiams iki 1928 m.
- Daugiapusis - teritorija sąlygiškai padalijama į daugybę ilgumos zonų, projekcija į plokštumą vykdoma pagal vieną dėsnį, tačiau kiekvienai zonai turint skirtingus parametrus (pavyzdžiui, Gauss-Kruger). projekcija).
- Sudėtinis, kai kuri nors teritorijos dalisplokštumoje, naudojant vieną dėsningumą, o likusią teritoriją – kitą.
Kelių juostų ir daugialypių projekcijų pranašumas yra didelis ekrano tikslumas kiekvienoje zonoje. Tačiau reikšmingas trūkumas yra tai, kad neįmanoma gauti nuolatinio vaizdo.
Žinoma, kiekviena žemėlapio projekcija gali būti klasifikuojama pagal kiekvieną iš aukščiau pateiktų kriterijų. Taigi, garsioji Žemės Merkatoriaus projekcija yra konforminė (lygiakampė) ir skersinė (skersinė); Gauss-Kruger projekcija – konforminė skersinė cilindrinė ir kt.
