Географічними картами людина користується з глибокої давнини. Перші спроби зобразити поверхню Землі були зроблені ще в Древній Греції такими вченими, як Ератосфен і Гиппарх. Природно, з тих пір картографія як наука далеко просунулася вперед. Сучасні карти створюються з допомогою зйомки із супутників і з використанням комп'ютерних технологій, що, звичайно ж, сприяє збільшенню їх точності. І все ж, на кожній географічній карті присутні деякі спотворення щодо натуральних форм, кутів або відстаней на земній поверхні. Характер цих спотворень, а, отже, і точність карти, залежить від видів картографічних проекцій, використаних при створенні конкретної карти.

Поняття картографічна проекція

Розберемо детальніше, що таке картографічна проекція і які їх види застосовуються в сучасній картографії. Картографічна проекція – це зображення поверхні Землі на площині. Більш глибоке з наукової точки зору визначення звучить так: картографічна проекція – це спосіб відображення точок поверхні Землі на деякій площині, при якому між координатами відповідних точок відображуваної і відображеної поверхонь встановлюється деяка аналітична залежність.

Як будується картографічна проекція?

Побудова будь-яких видів картографічних проекцій відбувається в два етапи.

По-перше, геометрично неправильне поверхню Землі відображається на деяку математично правильну поверхню, яку називають поверхнею відносності. Для найбільш точного наближення в цій якості найчастіше використовують геоід – геометричне тіло, обмежене водною поверхнею всіх морів і океанів, пов'язаних між собою (рівень моря) і мають єдину водну масу. У кожній точці поверхні геоїда сила тяжіння прикладена нормально. Однак геоїд, як і фізичну поверхню планети, також не можна висловити єдиним математичним законом. Тому в якості поверхні відносності замість геоїда приймають еліпсоїд обертання, надаючи йому максимальну подібність геоиду з допомогою ступеня стиснення і орієнтації в тілі Землі. Називають це тіло земним еліпсоїдом або референц-еліпсоїдом, причому в різних країнах для них приймають різні параметри.

По-друге, прийнята поверхню відносності (референц-еліпсоїд) переноситься на площину з використанням тієї чи іншої аналітичної залежності. У підсумку отримуємо плоску картографічну проекцію земної поверхні.

Спотворення проекцій

А ви не замислювалися, чому на різних картах обриси материків трохи різняться? На одних картографічних проекціях деякі частини світу виглядають більше або менше відносно будь-яких орієнтирів, ніж на інших. Вся справа в спотворенні, з яким проекції Землі переносяться на плоску поверхню.


Але чому картографічні проекції відображають у спотвореному вигляді? Відповідь досить проста. Сферичну поверхню не представляється можливим розгорнути на площині, уникнувши складок або розривів. Тому і зображення з неї можна відобразити, уникнувши спотворення.

Методи одержання проекцій

Вивчаючи картографічні проекції, їх види та властивості необхідно згадати про методи їх побудови. Отже, картографічні проекції отримують, використовуючи два основних методи:

геометричний;

аналітичний.

В основі геометричного методу лежать закономірності лінійної перспективи. Наша планета умовно приймається сферою деякого радіуса і проектується на циліндричну або конічну поверхню, яка може стосуватися, або розсікати його.
Проекції, отримані таким способом, називаються перспективними. В залежності від положення точки спостереження відносно поверхні Землі перспективні проекції поділяють на види:

гномонические або центральні (коли точка зору поєднана з центром земної сфери);

стереографічні (в цьому випадку точка спостереження знаходиться на поверхні відносності);

ортографическая (коли поверхня спостерігається з будь-якої точки, яка знаходиться поза сферою Землі; проекція будується перенесенням точок сфери з допомогою паралельних ліній, перпендикулярних до відображає поверхні).

Аналітичний метод побудови картографічних проекцій базується на математичних виразах, що зв'язують точки на сфері відносності і площини відображення. Такий метод є більш універсальним і гнучким, дозволяючи створювати довільні проекції за наперед заданим характером спотворення.

Види картографічних проекцій в географії

Для створення географічних карт використовують безліч видів проекцій Землі. Їх класифікують за різними ознаками. У Росії застосовується класифікація Каврайского, яка використовує чотири критерії, що визначають основні види картографічних проекцій. В якості характерних класифікують параметрів використовують:

характер спотворення;

форму відображення координатних ліній нормальної сітки;

розташування точки полюса в нормальній координатної системи;

спосіб застосування.

Отже, які існують види картографічних проекцій згідно даної класифікації?

Класифікація проекцій

Далі представлена класифікація видів картографічних проекцій з прикладами, виходячи з перерахованих вище основних критеріїв.

За характером спотворення

Як згадувалося вище, перекручення, по суті, є невід'ємною властивістю будь-якій проекції Землі. Спотворена може бути будь-яка характеристика поверхні: довжина, площа або кут. За типом спотворень виділяють:

Рівнокутні або конформні проекції , в яких азимути і кути переносяться без спотворень. Координатна сітка в конформних проекціях є ортогональною. Карти, отримані таким шляхом, рекомендується використовувати для визначення відстаней в будь-якому напрямку.

Рівновеликі або еквівалентні проекції , де зберігається масштаб площ, який приймається рівним одиниці, тобто площі відображаються без спотворення. Такі карти застосовують для порівняння площ.

Равнопромежуточние або эквидистантние проекції , при побудові яких зберігається масштаб по одному з основних напрямів, який приймається одиничним.

Довільні проекції , на яких можуть бути всі різновиди спотворень.

За формою відображення координатних ліній нормальної сітки

Така класифікація є максимально наочною і, отже, найбільш легкою для сприйняття. Відзначимо, однак, що цей критерій відноситься тільки до проекціями, орієнтованим нормально до точки спостереження. Отже, виходячи з даного характерного ознаки, розрізняють наступні види картографічних проекцій: Кругові , де паралелі і меридіани представляють колами, а екватор і середній меридіан сітки у вигляді прямих ліній. Подібні проекції застосовують для зображення поверхні Землі в цілому. Прикладами кругових проекцій можуть служити равноугольная проекція Лагранжа, а також довільна проекція Гринтена. Азимутальні . У даному випадку паралелі представляють у вигляді концентричних кіл, а меридіани у вигляді пучка розходяться радіально від центру прямих паралелей. Подібна різновид проекцій використовується в прямому положенні для відображення полюсів Землі з прилеглими територіями, а в поперечному як знайомої кожному з уроків географії карти західного і східного півкуль. Циліндричні , де меридіани і паралелі представлені пересічними прямими нормально лініями. З мінімальним спотворенням тут відображаються території, прилеглі до екватора або ж розтягнуті вздовж деякої стандартної широти. Конічні , що представляють собою розгортку бічної поверхні конуса, де лінії паралелей є дугами кіл з центром у вершині конуса, а меридіанів – направляючими, що розходяться з вершини конуса. Такі проекції найточніше зображають території, що лежать в середніх широтах. Псевдоконические проекції схожі на конічні, тільки меридіани в даному випадку зображуються кривими лініями, симетричними відносно прямолінійного осьового меридіана сітки. Псевдоцилиндрические проекції нагадують циліндричні, тільки, також, як і в псевдоконических, меридіани зображуються кривими лініями, симетричними осьовому прямолінійним меридіану. Використовуються для зображення Землі (наприклад, еліптична проекція Мольвейде, равновеликая синусоїдальна Сансона тощо). Поликонические , де паралелі зображуються у вигляді кіл, центри яких розташовані на середньому меридіані сітки або його продовження, меридіани у вигляді кривих, розташованих симетрично прямолінійним осьовому меридіану.

За положенням точки полюса в нормальній системі координат

Полярні або нормальні – полюс системи координат збігається з географічним полюсом.

Поперечні або трансверсионние – полюс нормальної системи поєднується з екватором.

Косі або похилі – полюс нормальної сітки координат може знаходитися в будь-якій точці між екватором і географічним полюсом.

За способом застосування

За способом використання виділяють наступні види картографічних проекцій:

Суцільні – проектування всій території на площину здійснюється за єдиним законом.

Багатосмугові – картографируемая місцевість умовно розбивається на кілька широтних зон, які проектують на площину відображення за єдиним законом, але зі зміною параметрів для кожної зони. Прикладом подібної проекції може служити трапецієвидна проекція Мюфлинга, яка застосовувалась у СРСР для великомасштабних карт до 1928 р.

Багатогранні – територію умовно розбивають на певну кількість зон по довготі, проектування на площину здійснюється за єдиним законом, але з різними параметрами для кожної із зон (наприклад, проекція Гауса-Крюгера).

Складові , коли деяка частина території відображається на площину з використанням однієї закономірності, а решта території з іншого.

Достоїнством як багатосмугових, так і багатогранних проекцій є висока точність відображення в межах кожної зони. Однак вагомим недоліком при цьому є неможливість отримання суцільного зображення. Зрозуміло, кожну картографічну проекцію можна класифікувати з використанням кожного з перерахованих критеріїв. Так, знаменита проекція Землі Меркатора є конформної (равноугольной) та поперечної (трансверсионной); проекція Гаусса-Крюгера – конформної поперечної циліндричної і т. д.