Geografické mapy, které lidé používají od starověku. První pokusy o zobrazení povrchu Země učinili ve starověkém Řecku vědci jako Eratosthenes a Hipparchos. Kartografie jako věda přirozeně od té doby pokročila daleko. Moderní mapy jsou vytvářeny pomocí satelitních snímků a výpočetní techniky, což samozřejmě napomáhá ke zvýšení jejich přesnosti. A přesto jsou na každé zeměpisné mapě nějaké zkreslení týkající se přírodních tvarů, úhlů nebo vzdáleností na zemském povrchu. Povaha těchto zkreslení a následně i přesnost mapy závisí na typech kartografických projekcí použitých k vytvoření konkrétní mapy.
Koncept mapové projekce
Pojďme se blíže podívat na to, co je mapová projekce a jaké typy se používají v moderní kartografii.
Mapová projekce je zobrazením zemského povrchu v rovině. Vícevědecky hluboká definice zní takto: kartografická projekce je způsob zobrazení bodů na zemském povrchu v určité rovině, ve kterém je mezi souřadnicemi odpovídajících bodů zobrazovaných a zobrazovaných ploch stanovena určitá analytická závislost.
Jak se vytváří mapová projekce?
Výstavba jakéhokoli druhu mapových projekcí probíhá ve dvou fázích.
- Za prvé, geometricky nepravidelný povrch Země je mapován na nějaký matematicky správný povrch, který se nazývá referenční povrch. Pro co nejpřesnější přiblížení se v této kapacitě nejčastěji používá geoid - geometrické těleso ohraničené vodní hladinou všech moří a oceánů, vzájemně propojené (hladina moře) a mající jedinou vodní hmotu. V každém bodě na povrchu geoidu působí gravitace normálně. Geoid, stejně jako fyzický povrch planety, však také nelze vyjádřit jediným matematickým zákonem. Proto se místo geoidu bere jako referenční povrch rotační elipsoid, který mu dává maximální podobnost s geoidem pomocí stupně stlačení a orientace v tělese Země. Toto těleso nazývají zemský elipsoid nebo referenční elipsoid a v různých zemích berou různé parametry.
- Zadruhé je přijatá referenční plocha (referenční elipsoid) přenesena do roviny pomocí jedné nebo druhé analytické závislosti. Výsledkem je plochá kartografická projekce zemského povrchu.
Zkreslení projekce
Nezajímalo by vás, proč se obrysy kontinentů na různých mapách mírně liší? Na některých mapových projekcích se některé části světa vzhledem k některým orientačním bodům zdají větší nebo menší než na jiných. Je to všechno o zkreslení, se kterým se projekce Země přenášejí na plochý povrch.
Proč se ale projekce na mapě zobrazují zkresleně? Odpověď je docela jednoduchá. Kulový povrch není možné rozmístit na rovině, aby se zabránilo záhybům nebo zlomům. Obraz z něj proto nelze zobrazit bez zkreslení.
Metody získávání projekcí
Při studiu mapových projekcí, jejich typů a vlastností je nutné zmínit způsoby jejich konstrukce. Mapové projekce se tedy získávají pomocí dvou hlavních metod:
- geometric;
- analytické.
Geometrická metoda je založena na zákonech lineární perspektivy. Naše planeta je podmíněně brána jako koule o nějakém poloměru a promítnuta na válcový nebo kuželový povrch, který se jí může dotknout nebo proříznout.
Projekce získané tímto způsobem se nazývají perspektiva. V závislosti na poloze pozorovacího bodu vzhledem k povrchu Země se perspektivní projekce dělí na typy:
- gnomonické nebo centrální (když je úhel pohledu zarovnán se středem zemské koule);
- stereografický (v tomto případě je pozorovací bod umístěn nareferenční plochy);
- ortografická (když je povrch pozorován z libovolného bodu mimo kouli Země; projekce je vytvořena přenášením bodů koule pomocí rovnoběžných čar kolmých k povrchu displeje).
Analytická metoda pro konstrukci mapových projekcí je založena na matematických výrazech spojujících body na referenční sféře a zobrazovací rovině. Tato metoda je všestrannější a flexibilnější a umožňuje vám vytvářet libovolné projekce podle předem určené povahy zkreslení.
Typy mapových projekcí v geografii
K vytváření geografických map se používá mnoho typů projekcí Země. Jsou klasifikovány podle různých kritérií. V Rusku se používá klasifikace Kavraysky, která používá čtyři kritéria určující hlavní typy kartografických projekcí. Jako charakteristické klasifikační parametry se používají následující:
- zkreslení znaků;
- forma zobrazení souřadnicových čar normální mřížky;
- umístění pólového bodu v normálním souřadnicovém systému;
- jak používat.
Jaké jsou tedy typy mapových projekcí podle této klasifikace?
Klasifikace projekce
Následuje klasifikace typů mapových projekcí s příklady na základě výše uvedených hlavních kritérií.
Podle povahy zkreslení
Jak bylo zmíněno výše, zkreslení je ve skutečnosti přirozenou vlastností každé projekce Země. Jakákoli charakteristika může být zkreslenapovrchy: délka, plocha nebo úhel. Podle typu zkreslení rozlišují:
- Konformní nebo konformní projekce, ve kterých jsou azimuty a úhly přenášeny bez zkreslení. Souřadnicová síť v konformních projekcích je ortogonální. Mapy získané tímto způsobem doporučujeme použít k určení vzdáleností v libovolném směru.
- Ekvivalentní nebo ekvivalentní projekce, kde je zachováno měřítko oblastí, které se rovná jedné, tj. oblasti jsou zobrazeny bez zkreslení. Takové mapy se používají k porovnání oblastí.
- Ekvidistantní neboli ekvidistantní projekce, při jejichž konstrukci je zachováno měřítko v jednom z hlavních směrů, který je brán jako jeden.
- Libovolné projekce, na kterých mohou být přítomny všechny druhy zkreslení.
Podle formy zobrazení souřadnic normální mřížky
Tato klasifikace je nejvizuálnější, a proto je nejsnáze pochopitelná. Všimněte si však, že toto kritérium platí pouze pro projekce orientované normálně k bodu pozorování. Na základě tohoto charakteristického znaku se tedy rozlišují následující typy kartografických projekcí:
Kruhový, kde rovnoběžky a poledníky jsou kruhy a rovník a průměrný poledník mřížky jsou přímky. Takové projekce se používají k zobrazení povrchu Země jako celku. Příklady kruhových projekcí jsou konformní Lagrangeova projekce, stejně jako libovolná Grintenova projekce.
Azimut. V tomto případě představují paralelyve formě soustředných kruhů a meridiány ve formě svazku přímek rozbíhajících se radiálně od středu. Podobný druh projekce se používá v přímé poloze pro zobrazení pólů Země s přilehlými územími a v příčné poloze jako mapa západní a východní polokoule, kterou všichni znají z hodin zeměpisu.
Válcový, kde poledníky a rovnoběžky jsou reprezentovány rovnými čarami, které se normálně protínají. Území přiléhající k rovníku nebo rozprostírající se podél nějaké standardní zeměpisné šířky jsou zde zobrazena s minimálním zkreslením.
Kuželovník představuje vývoj bočního povrchu kužele, kde čáry rovnoběžek jsou oblouky kružnic se středem v horní části kužele a meridiány jsou vodítka rozbíhající se od vrcholu kužele. Takové projekce nejpřesněji zobrazují území ležící ve středních zeměpisných šířkách.
Pseudokonické projekce jsou podobné kuželovým projekcím, pouze meridiány jsou v tomto případě znázorněny jako zakřivené čáry symetrické vzhledem k přímočarému osovému poledníku mřížky.
Pseudoválcové projekce se podobají válcovým, pouze meridiány, stejně jako v pseudokuželových, jsou znázorněny zakřivenými čarami symetrickými k osovému přímočarému poledníku. Používá se k zobrazení celé Země (např. Mollweideův eliptický, sinusový tvar o stejné plošeSanson atd.).
Polykónický, kde rovnoběžky jsou znázorněny jako kruhy, jejichž středy jsou umístěny na středním poledníku mřížky nebo jejím pokračování, poledníky jsou ve formě křivek umístěných symetricky k přímočarému osovému poledníku.
Podle polohy pólového bodu v normálním souřadnicovém systému
- Polární nebo normální – pól souřadnicového systému je stejný jako geografický pól.
- Příčný nebo příčný – pól normálního systému je zarovnán s rovníkem.
- Šikmý nebo šikmý – pól normální sítě souřadnic může být umístěn v libovolném bodě mezi rovníkem a geografickým pólem.
Podle způsobu aplikace
Podle způsobu použití se rozlišují následující typy mapových projekcí:
- Solid - projekce celého území na rovinu se provádí podle jediného zákona.
- Víceproudé - mapovaná oblast je podmíněně rozdělena do několika zeměpisných zón, které se promítají na zobrazovací rovinu podle jednoho zákona, ale se změnou parametrů pro každou zónu. Příkladem takové projekce je Muflingova lichoběžníková projekce, která se v SSSR používala pro mapy velkého měřítka až do roku 1928
- Mnohostranné - území je podmíněně rozděleno do několika zón podle zeměpisné délky, projekce do roviny se provádí podle jednoho zákona, ale s jinými parametry pro každou ze zón (například Gauss-Kruger projekce).
- Složený, když nějaká část územímapováno na rovinu pomocí jedné pravidelnosti a zbytek území na druhé.
Výhodou projekce s více pruhy i s více aspekty je vysoká přesnost zobrazení v každé zóně. Značnou nevýhodou je však nemožnost získat souvislý obraz.
Samozřejmě každou projekci mapy lze klasifikovat pomocí každého z výše uvedených kritérií. Takže slavná projekce Země Mercator je konformní (rovnoúhelníková) a příčná (transverze); Gauss-Krugerova projekce - konformní příčná válcová atd.
