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:

• этнические;
• исторические;
• статистические;
• экологические;
• лингвистические и др.

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:

• геодезических;
• аэрокосмического фотографирования;
• подводной съёмки;
• интерпретации снимков.

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:

1. Равноугольная — точно отображает углы и форму небольших объектов, но нарушает пропорции площадей и длин. Карты используются для прокладки маршрутов морских судов, однако непригодны для измерения площадей.
2. Равновеликая — сохраняет размеры площадей, но сильно искажает углы и формы. Применяется в землеустройстве.
3. Произвольная — допускает любые искажения.

Кроме того, проекции изображают разные виды поверхности при переносе выпуклых форм на плоскость. Их классифицируют следующим образом:

1. Цилиндрическая — линии координатной сетки, называемые широтой и долготой, пересекаются под прямым углом. Такая проекция не учитывает кривизну Земли и больше похожа на прямоугольник. Получила название из-за того, что карту можно свернуть в виде цилиндра. К недостаткам относится сильное искажение в районе полюсов, но области вблизи экватора соответствуют реальным пропорциям. Как правило, используется для изображения физической карты мира, но не в полной мере отражает действительность.
2. Азимутальная — отображает часть поверхности от точки, в центре которой под одинаковыми углами отходят линии меридианов, а параллели относительно неё являются равноудалёнными окружностями. Такие карты полезны для определения направления из любого места на планете, используя центральную точку в качестве эталона. Применяются для изображения карт полушарий с материками и океанами.
3. Коническая — определяется константой конуса, который диктует угловое расстояние между меридианами. Эти равноудалённые прямые линии сходятся вдоль проекции независимого от присутствия полюсов. Как и цилиндрическая, эта проекция имеет параллели, пересекающиеся с меридианами под прямым углом, но мера искажения постоянна. Изображение может быть обёрнуто вокруг конуса или на вершине шара (глобуса). Подходит для использования в качестве региональной или полусферической карты, но редко для полной карты земного шара. Лучший вариант для визуализации стран умеренных регионов, в том числе России.

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:

• общегеографические, где показаны все объекты, изучением которых занимаются географические науки (горы, леса, реки, города, границы государств, озёра, острова и полуострова);
• тематические, которые отображают совокупность или динамику процессов и явлений, могут быть экономическими, логистическими, социологическими, кадастровыми и т. д. ;
• топографические — подробные карты, имеющие крупный масштаб и изображающие расположение деталей местности.

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:

• серия — набор изображений в равномерном масштабе и картографическом отображении, охватывающий определённое направление и объединённый единым замыслом;
• атлас — систематически организованные карты, опубликованные в виде книги.

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:

• морей и океанов мира;
• звёздного неба;
• полюсов;
• государств;
• мелких территориальных единиц.

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:

• Европы — 50;
• Азии и Африки — 10;
• каждого континента — по одной.

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.