Földrajzi térképeket az emberek ősidők óta használnak. Az első kísérleteket a Föld felszínének ábrázolására az ókori Görögországban olyan tudósok tették, mint Eratoszthenész és Hipparkhosz. Természetesen a térképészet mint tudomány azóta messzire fejlődött. A modern térképek műholdfelvételek és számítógépes technológia felhasználásával készülnek, ami természetesen segít a pontosságuk növelésében. És mégis, minden földrajzi térképen van némi torzulás a természetes formák, szögek vagy távolságok tekintetében a Föld felszínén. Ezeknek a torzulásoknak a természete és következésképpen a térkép pontossága az adott térkép elkészítéséhez használt kartográfiai vetületek típusától függ.
A térképi vetítés fogalma
Nézzük meg közelebbről, mi is az a térképvetítés, és milyen típusokat alkalmaznak a modern térképészetben.
A térképvetítés a Föld felszínének képe egy síkon. Többegy tudományosan mély definíció így hangzik: a kartográfiai vetítés a Föld felszínén lévő pontok egy bizonyos síkon történő megjelenítésének módja, amelyben a megjelenített és megjelenített felületek megfelelő pontjainak koordinátái között bizonyos analitikai függőség jön létre.
Hogyan épül fel a térképvetítés?
Bármilyen térképvetület készítése két szakaszban történik.
- Először is, a Föld geometriailag szabálytalan felületét leképezzük valamilyen matematikailag helyes felületre, amelyet referenciafelületnek nevezünk. A legpontosabb közelítés érdekében a geoidot leggyakrabban ebben a minőségben használják - egy geometriai testet, amelyet minden tenger és óceán vízfelülete határol, összekapcsolódik (tengerszint), és egyetlen víztömeggel rendelkezik. A geoid felületének minden pontján a gravitáció a szokásos módon érvényesül. Azonban a geoid, akárcsak a bolygó fizikai felülete, szintén nem fejezhető ki egyetlen matematikai törvénnyel. Ezért a geoid helyett egy forgási ellipszoidot veszünk referenciafelületnek, ami maximális hasonlóságot biztosít a geoiddal a Föld testében való összenyomódás és tájolás mértéke alapján. Ezt a testet földellipszoidnak vagy referenciaellipszoidnak nevezik, és különböző országokban különböző paramétereket vesznek fel.
- Másodszor, az átvett referenciafelületet (referencia-ellipszoidot) egyik vagy másik analitikai függőséggel átvisszük a síkra. Ennek eredményeként a földfelszín lapos térképészeti vetületét kapjuk.
Vetítési torzítás
Nem tevajon miért különböznek kissé a kontinensek körvonalai a különböző térképeken? Egyes térképi vetületeken a világ egyes részei egyes tereptárgyakhoz képest nagyobbnak vagy kisebbnek tűnnek, mint másokon. Az egész arról szól, hogy a Föld vetületei milyen torzítással kerülnek át egy sík felületre.
De miért jelennek meg a térkép vetületei torz módon? A válasz nagyon egyszerű. A gömb alakú felület nem helyezhető síkra, elkerülve a gyűrődéseket és a töréseket. Ezért a róla készült kép nem jeleníthető meg torzítás nélkül.
Projekciók beszerzésének módszerei
A térképi vetületek, típusaik és tulajdonságaik tanulmányozása során szükséges megemlíteni készítésük módjait. Tehát a térképi vetületeket két fő módszerrel kapjuk meg:
- geometrikus;
- analitikai.
A geometriai módszer a lineáris perspektíva törvényein alapul. Bolygónkat feltételesen egy bizonyos sugarú gömbnek tekintjük, és egy hengeres vagy kúpos felületre vetítjük, amely érintheti vagy átvághatja azt.
Az így kapott vetítéseket perspektívának nevezzük. A megfigyelési pontnak a Föld felszínéhez viszonyított helyzetétől függően a perspektivikus vetületek típusokra oszthatók:
- gnomonikus vagy központi (ha a nézőpont a Föld gömbjének középpontjához igazodik);
- sztereográfiai (ebben az esetben a megfigyelési pont areferenciafelületek);
- ortográfiai (amikor a felszínt a Föld szféráján kívüli bármely pontról figyeljük meg; a vetítés a gömb pontjainak a kijelző felületére merőleges párhuzamos vonalak segítségével történő átvitelével történik).
A térképi vetületek felépítésének analitikai módszere a vonatkoztatási gömb és a megjelenítési sík pontjait összekötő matematikai kifejezéseken alapul. Ez a módszer sokoldalúbb és rugalmasabb, lehetővé téve tetszőleges vetítések létrehozását a torzítás előre meghatározott természete szerint.
Térképkivetítések típusai a földrajzban
Földrajzi térképek készítéséhez a Föld sokféle vetületét használják. Különféle kritériumok szerint osztályozzák őket. Oroszországban a Kavraysky osztályozást használják, amely négy kritériumot használ, amelyek meghatározzák a térképészeti vetületek fő típusait. Jellemző osztályozási paraméterként a következők használatosak:
- karaktertorzulás;
- a normál rács koordinátavonalainak megjelenítési formája;
- a póluspont helye a normál koordináta-rendszerben;
- hogyan kell használni.
Tehát, milyen típusú térképi vetületek vannak ezen osztályozás szerint?
Vetítés besorolása
A következő a térképi vetületek típusainak osztályozása példákkal, a fenti fő kritériumok alapján.
A torzítás természeténél fogva
Amint fentebb említettük, a torzulás valójában a Föld bármely vetületének velejárója. Bármely jellemző eltorzulhatfelületek: hosszúság, terület vagy szög. A torzítás típusa szerint megkülönböztetik:
- Konformális vagy konform vetületek, amelyekben az azimutok és szögek torzítás nélkül kerülnek átvitelre. A konform vetületekben a koordináta rács ortogonális. Az így kapott térképek használata javasolt a távolságok bármely irányú meghatározásához.
- Ekvivalens vagy ekvivalens vetületek, ahol a területek léptéke megmarad, amit eggyel egyenlőnek veszünk, azaz a területek torzítás nélkül jelennek meg. Az ilyen térképeket a területek összehasonlítására használják.
- Egyenlő vagy egyenlő távolságú vetületek, amelyek konstrukciója során a skála megmarad az egyik főirányban, amelyet egyetlennek veszünk.
- Önkényes vetítések, amelyeken mindenféle torzítás jelen lehet.
A normál rács koordinátavonalainak megjelenítési formája szerint
Ez a besorolás a leglátványosabb, ezért a legkönnyebben érthető. Megjegyzendő azonban, hogy ez a kritérium csak a megfigyelési pontra normálisan orientált vetületekre vonatkozik. Tehát ezen jellemző alapján a következő típusú térképészeti vetületeket különböztetjük meg:
Kör alakú, ahol a párhuzamosok és a meridiánok körök, az egyenlítő és a rács átlagos meridiánja pedig egyenes. Az ilyen vetületek a Föld felszínének egészét ábrázolják. A körkörös vetületekre példa a konform Lagrange-vetítés, valamint a tetszőleges Grinten-projekció.
Azimut. Ebben az esetben a párhuzamok azt jelentikkoncentrikus körök formájában, a meridiánok pedig a középponttól sugárirányban eltávozó egyenesek kötegében. Hasonló vetítést használnak közvetlen helyzetben a Föld pólusainak a szomszédos területekkel való megjelenítésére, keresztben pedig a nyugati és keleti félteke térképeként, amelyet mindenki ismer a földrajzórákról.
Hengeres, ahol a meridiánokat és a párhuzamosokat normálisan metsző egyenesek ábrázolják. Az Egyenlítővel szomszédos vagy valamilyen szabványos szélességi fokon elnyúló területek minimális torzítással jelennek meg itt.
Kúpos, a kúp oldalfelületének fejlődését jelöli, ahol a párhuzamos vonalak a kúp tetején lévő körívek, a meridiánok pedig a kúp tetejétől eltérő vezetők. Az ilyen vetületek a legpontosabban a középső szélességi körökben fekvő területeket ábrázolják.
A pszeudokonikus vetületek hasonlóak a kúpos vetületekhez, csak a meridiánok jelen esetben a rács egyenes tengelyirányú meridiánjára szimmetrikus görbe vonalakként vannak ábrázolva.
Az álhengeres vetületek a hengeresekhez hasonlítanak, csak úgy, mint az álkúpos vetületekben, a meridiánokat az axiális egyenes meridiánra szimmetrikus görbe vonalak ábrázolják. Az egész Föld ábrázolására szolgál (pl. Mollweide elliptikus, egyenlő területű szinuszosSanson stb.).
Polikonikus, ahol a párhuzamosokat körökként ábrázolják, amelyek középpontjai a rács középső meridiánján vagy annak folytatásán helyezkednek el, a meridiánok pedig az egyenes tengelyirányú meridiánra szimmetrikusan elhelyezkedő görbék.
A póluspont pozíciója szerint a normál koordináta-rendszerben
- Poláris vagy normál - a koordinátarendszer pólusa megegyezik a földrajzi pólussal.
- Keresztirányú vagy keresztirányú – a normál rendszer pólusa az egyenlítőhöz igazodik.
- ferde vagy ferde – a normál koordinátaháló pólusa az Egyenlítő és a földrajzi pólus között bármely ponton elhelyezhető.
Az alkalmazás módjának megfelelően
A felhasználási mód alapján a következő típusú térképvetítések különböztethetők meg:
- Szilárd - a teljes terület síkra vetítése egyetlen törvény szerint történik.
- Többsávos - a feltérképezett terület feltételesen több szélességi zónára van felosztva, amelyek egyetlen törvény szerint, de az egyes zónák paramétereinek változásával vetülnek a megjelenítési síkra. Ilyen vetítésre példa a Mufling trapézprojekció, amelyet a Szovjetunióban használtak nagyméretű térképekhez 1928-ig
- Sokoldalú - a terület feltételesen fel van osztva több hosszúsági zónára, a síkra vetítés egyetlen törvény szerint történik, de az egyes zónákra eltérő paraméterekkel (például Gauss-Kruger vetítés).
- Összetett, amikor a terület valamely részeleképezve egy síkra az egyik szabályossággal, a terület többi része pedig a másikkal.
A többsávos és sokoldalú vetítés előnye az egyes zónákon belüli nagy megjelenítési pontosság. Jelentős hátrány azonban, hogy nem lehet folyamatos képet kapni.
Természetesen minden térképvetület besorolható a fenti kritériumok mindegyikével. Tehát a Mercator Föld híres vetülete konform (egyenszögletes) és keresztirányú (transzverzió); Gauss-Kruger vetület - konform keresztirányú hengeres stb.
