Картографія
За підручником "Географія" 11 клас,
автори С. Кобернік, Р. Коваленко
СУЧАСНІ КАРТОГРАФІЧНІ ТВОРИ
Наука картографія та географічна карта
Наука, яка охоплює вивчення, створення, редагування та практичне використання географічних карт, називається картографією. Результатом роботи картографів є створення картографічних творів: географічних карт та атласів у паперовій та електронній версіях. Власне, створення карти називають картографуванням, яке передбачає вибір її тематики, розроблення змісту, обґрунтування способів картографічного зображення.
Географічна карта – це зменшене в масштабі зображення земної поверхні на площині, виконане за допомогою умовних знаків.
Географічні карти розрізняють за багатьма ознаками: за просторовим охоп-ленням, за масштабом, за змістом, за призначенням.
Способи картографічного зображення
Важливим елементом географічної карти є її легенда – зведення умовних позначень і текстових пояснень. Під час складання карт використовують різні способи картографічного зображення – систему умовних знаків, що слугують для показу об’єктів та явищ. Найбільш поширеними є значкові, контурні, статистичні способи зображення, спосіб ізоліній.
На географічних картах застосовують три основні види значків: локалізовані позамасштабні значки, лінійні значки та значки рухів.
Для зображення дуже малих об’єктів, справжні розміри яких не можна показати в масштабі, використовують локалізовані позамасштабні значки. Вони лише вказують місце розташування та тип об’єкта. За формою значки можуть бути геометричними (наприклад, значки корисних копалин, міст, вулканів), літерними (іноді символами хімічних елементів показують родовища руд: Fe, Cu та ін.) та наочними або художніми піктограмами у формі малюнків (наприклад, значки поширення тварин чи рослин) або символів (зокрема, знак якоря – морський порт). Для кількісних характеристик таких об’єктів застосовують різні розміри, колір, форму значків.
Річки, канали, дороги, державні кордони, лінії електропередачі зображують лінійними, або напівмасштабними, значками. Геометричні лінії у масштабі правильно відображають об’єкти лише за довжиною.
За допомогою значків рухів можна зобразити динамічні явища, наприклад напрямки переміщення морських течій або вітрів, перельотів птахів, міграції населення, вантажопотоки товарів. При цьому кольором або шириною значка руху можна показати якісні характеристики явища. Наприклад, кольором – холодні або теплі течії, літний або зимовий мусон; шириною стрілки – обсяг вантажопотоків.
Об’єкти або явища, що мають просторове простягання, наносять на карту контурними позначками: якісним фоном, способом ареалів або точковим способом.
Якісним фоном показують території, що відрізняються від інших за якоюсь ознакою й мають на земній поверхні суцільне, без розривів або масове поширення. Однотипні ділянки забарвлюють в один колір або покривають однотипною штриховкою. Так, різними кольорами наносять країни на політичній карті, часові пояси, тектонічні структури, кліматичні пояси, зональні типи ґрунтів, природні зони тощо. Якщо зміна одного явища іншим відбувається поступово, запрова-джують на перехідній межі «шахове» забарвлення, де чергуються два кольори, наприклад на карті людських рас або національного складу населення.
Спосіб зображення якісним фоном слід відрізняти від способу ареалів, яким показують на карті явища, що не мають повсюдного територіального поширення, тобто проявляються окремими плямами – ареалами. У такий спосіб можна показати басейни корисних копалин, ареали поширення певних видів рослин або тварин, території вирощування різних сільськогосподарських культур, великі за площею заповідники або національні природні парки та інше. Ареали можна відобразити на карті замкненими лініями, кольоровим забарвленням, штриховкою та підсилити значками або підписами. Якщо ареали поширення кількох явищ перекриваються, то передбачають їх різне художнє оформлення.
Якщо явище поширене по території нерівномірно, то для його картогра-фування використовують точковий спосіб. Так наносять, наприклад, поголів’я домашніх тварин, посіви певних культурних рослин, частоту прояву певних несприятливих природних явищ тощо. Спершу визначають, яка кількість об’єктів відповідатиме одній точці. Потім на карту наносять точки. Де об’єкти трапляють-ся частіше, там точки ставлять щільніше, де рідше – там їх малюють менше.
Якщо на карті треба унаочнити статистичні дані, то це можна зробити способами картограми, картодіаграми або локалізованих діаграм.
Способом картограми наносять на карту інтенсивність прояву кількісних показників на окремих територіях (країн, областей, районів тощо). Для картограми обов’язковим є наявність шкали, що показує, в яких межах змінюється показник. Шкала може мати або різну інтенсивність забарвлення, або різні кольори, або різну форму чи щільність штриховки. Способом картограми показують, наприклад, забезпеченість територій водними ресурсами, рівень розвитку певного виробництва, густоту населення та інше.
Для відображення абсолютних значень кількісних показників на окремих територіях використовують спосіб картодіаграми. Картодіаграма – це поєднання географічної карти з одним із видів діаграм (стовпчиковою, квадратною, кульковою та ін.). Розмір діаграми відповідає ступеню прояву показника на даній території. Якщо картографують кілька статистичних показників водночас, то створюють структурну діаграму. Так, наприклад, показують на карті структуру товарообігу України з країнами світу.
Локалізовані діаграми прив’язані до певних пунктів і показують ступінь прояву явища саме в ньому або на невеликій прилеглій до нього території. Так, зокрема, показують повторюваність напрямку вітру в певному місці, кліматичні діаграми для певних населених пунктів, структуру виробництв у містах, обсяг вантажо- та пасажироперевезень транспортних вузлів.
Спосіб ізоліній використовують для зображення кількісних характеристик, які поступово змінюються на території. Через те одна ізолінія не дає уявлення про поширення явища, потрібна сукупність кількох ізоліній.
Ізолінії – лінії на картах і планах, які з’єднують точки з однаковими значеннями будь-якої величини.
Залежно від явища, що його показують на карті, ізолінії мають різні назви. Так, на фізичній карті для зображення рельєфу суходолу використовують ізогіпси, або горизонталі, – лінії однакових абсолютних висот. Аналогічно рельєф дна водойм зображають за допомогою ізобат – ліній рівних глибин. Водночас на фізичних картах наводять шкалу висот і глибин.
На кліматичній карті існує кілька видів ізоліній. Ізотерми – уявні лінії, що з’єднують точки з однаковою середньою температурою повітря. Зазвичай синім кольором креслять ізотерму найхолоднішого місяця року, червоним – найтеплішого. Для зображення розподілу річної кількості опадів застосовують ізогієти – лінії, які з’єднують точки з однаковими показниками атмосферних опадів. Ізобари з’єднують точки з однаковим атмосферним тиском.
Картографічна генералізація
Найважливішою властивістю будь-якої географічної карти є картографічна генералізація (від лат. generalis – загальний) – відбір основної інформації, узагальнення зображення. Що дрібніший масштаб карти, то зображення більш генералізоване. При цьому зображення має залишатися географічно правильним. Тому генералізація не означає спрощення зображення, а лише сприяє поліпшенню сприйняття інформації залежно від тематики карти.
Під час складання карти здійснюють кілька видів генералізації. Перш за все відбирають об’єкти, що мають бути зображеними. Критеріями їх добору можуть бути розміри або значущість. По-друге, узагальнюють деякі кількісні показники. Наприклад, ізолінії, що показують рельєф або температури, малюють з більшим інтервалом. По-третє, узагальнюють деякі якісні характеристики об’єктів та явищ. Наприклад, на карті природних зон світу зазвичай кольорами показують зони степів і лісостепів, тундри та лісотундри, мішаних і широколистих лісів. Нарешті, застосовують спрощення зображення форм об’єктів.
Географічні атласи
Зібрання географічних карт, виконане як єдиний картографічний твір, називається географічним атласом. У ньому карти пов’язані між собою за змістом, доповнюють одна одну. Проте сучасні атласи мають також електронну версію. Іноді для зручності користування картами створюють розбірні атласи. Їхні окремі аркуші складено в папці або футлярі-коробці.
Залежно від призначення атласу карти добирають за певними ознаками: охопленням території, змістом, призначенням. За охопленням території розрізняють атласи світу, окремих континентів, окремих країн, регіональні атласи, атласи міст. Існують також атласи океанів, морів, проток, великих озер тощо. Створено також атласи інших планет Сонячної системи та їх супутників.
За змістом розрізняють атласи загальногеографічні (з переважанням фізичних карт з незначним доповненням тематичними), фізико-географічні (показують природні об’єкти та явища), соціально-економічні (включають карти населення та господарства), комплексні (поєднують карти з кількох тем).
За призначенням атласи бувають навчальними, краєзнавчими, туристичними, дорожніми, пропагандистськими тощо. Для зручності використання випускають атласи різних обсягів і форматів: настільні, середні, малі, кишенькові.
Геоінформаційні системи (ГІС) та електронні карти
Геоінформаційна система – це сучасна комп’ютерна технологія для картографування та аналізу об’єктів і подій, що відбуваються у світі та повсякденному житті.
ГІС широко застосовують у сільському господарстві, управлінні природними ресурсами, під час складання земельних та майнових кадастрів, у містобудуванні, ландшафтному проектуванні тощо. ГІС допомагають правоохоронним органам візуалізувати дані про скоєні правопорушення та запобігти потенціальним злочинам у майбутньому. Вбудовані ГІС-системи встановлено на автомобілях, водному транспорті, підводних човнах, залізничному транспорті. Навіть у побуті ми регулярно працюємо з картографічною інформацією про географічне положення магазинів, станцій метро, шкіл, рух громадського транспорту тощо.
Електронні карти, що їх створено за допомогою ГІС, є картографічними творами нового покоління. На них можна нанести не лише географічні, а й статистичні, демографічні, технічні та багато інших видів даних.
Навігаційні системи
У сучасному світі активно застосовуються навігаційні системи на воді, на землі, в повітрі, в космосі.
Навігація (із санскриту – майстерність керувати) – галузь знань про керування транспортним засобом з метою спрямування його до цілі.
Навігаційні системи дають змогу визначати географічні координати об’єктів, створювати точні військові та цивільні карти, керувати рухом транспорту, спостерігати за рухами літосферних плит, визначати точний час, швидкість та напрямок руху наземних, водних і повітряних об’єктів тощо. Усе це здійснюється за допомогою системи супутникового та наземного обладнання. Нині найпоши-ренішою в світі є система супутникової навігації GPS (Global Positioning System), належить Міністерству оборони США. На етапі створення перебувають європейська навігаційна система Галілео, китайська Бейдоу, індійська IRNSS. Модернізовано роботу японської системи QZSS та російської ГЛОНАСС.
Дистанційне зондування Землі
Спостереження за поверхнею нашої планети авіаційними та космічними засобами, що їх оснащено різноманітними видами знімальної апаратури, називається дистанційним зондуванням Землі (ДЗЗ). У реалізації програм супутникових спостережень беруть участь 25 країн світу. На орбіті Землі працює понад два десятки космічних апаратів ДЗЗ, що їх використовують як для цивільних цілей, так і для військової розвідки.
Космічні технології зйомки земної поверхні дають змогу суттєво підвищити ефективність досліджень у різних сферах: уточнення даних про закономірно-сті поширення корисних копалин, дослідження тектонічної будови територій, складання прогнозу погоди, створення об’ємних 3D-моделей місцевості, оцінювання збитків від лісових пожеж, моніторинг динаміки вирубування лісу, стану геосистем, прогнозування врожайності сільськогосподарських культур, оновлення топографічних карт відповідно до сучасного стану територій.
МАТЕМАТИЧНА ОСНОВА КАРТ
Складники математичної основи карт
Географічні карти складають, спираючись на закони математичної науки. До математичної основи карти належить: масштаб, геодезична основа та картографічна проекція.
Масштаб
Масштаб забезпечує пропорційне зменшення зображення довжин і площ географічних об’єктів. Він визначає повноту і детальність зображення, точність вимірювань та розмір зображеної території.
Використовують три види масштабу: числовий (записаний у вигляді дробу), іменований (записаний словами) та лінійний (у формі накресленої лінійки, поділе-ну на рівні відрізки, як правило в 1 см).
Геодезична основа
Геодезія – наука про методи вивчення форми та розмірів Землі, зображення земної поверхні на картах на основі точних вимірювань на місцевості, що уможливлює розв’язування наукових і практичних завдань.
Геодезичною основою для складання карт в Україні є опорні пункти державної геодезичної мережі та репери висотної геодезичної мережі – знаки абсолютної висоти точок у Балтійській системі висот.
Створена градусна сітка визначає правильність положення географічних об’єктів за широтою та довготою.
Картографічна проекція
Найбільш точно земна поверхня відображена на глобусі. Оскільки користуватися кулястою моделлю незручно, для перенесення зображення з поверхні кулі (еліпсоїда) на площину слугує математичний спосіб – картографічна проекція.
При переході від кулястої поверхні до площини не можна обійтися без розтягнення та стискання зображення. Через те виникають два основні види спотворень:
- по-перше, спотворення довжин і площ об’єктів;
- по-друге, спотворення кутів (напрямків) і форм об’єктів.
З метою мінімізації спотворень використовують різні картографічні проекції. Внаслідок спотворень карта, на відміну від глобуса, не має єдиного масштабу: на ній є масштаби основний (який зберігається лише на окремих лініях або точках) та допоміжні. Через те вимірювати відстані на географічній карті треба не лінійкою, а за градусною сіткою.
Картографічні проекції за характером спотворень
За характером спотворень розрізняють проекції рівнокутні, рівновеликі та довільні.
Карти, що їх складено у рівнокутних проекціях, правильно передають форми об’єктів та напрямки, проте спотворюють довжини та площі.
Рівновеликі проекції, навпаки, правильно передають відстані та площі, але значно спотворюють форми об’єктів та напрямки.
Для довільних проекцій характерні водночас всі види спотворень, але не такі значні. Різновидом довільних проекцій є рівнопроміжні, в яких зберігається основний масштаб на певних меридіанах або паралелях. Географічні карти Укра-їни, як правило, складають у рівнопроміжних проекціях.
Основні картографічні проекції за видом градусної сітки
Картографічні проекції розрізняють також за видом градусної сітки. Форма меридіанів і паралелей на карті залежить від того, на яку геометричну фігуру було спроектовано поверхню глобуса. Через те розрізняють проекції циліндричні, конічні, азимутальні.
У циліндричних проекціях градусна сітка з поверхні глобуса спроектована на бічну поверхню циліндра, тому меридіани і паралелі мають форму прямих ліній, які перетинаються під прямим кутом. Лінією нульових спотворень на таких картах є екватор. Що далі від нього, то більшим є спотворення. Найчастіше ці проекції використовують під час створення карт світу та спеціальних карт для навігації.
У конічних проекціях поверхня глобуса проектується на бічну поверхню конуса. При цьому паралелі мають форму дуг, а меридіани – прямих ліній, що сходяться до полюса. Лініями нульових спотворень є ті паралелі, що прилягають до конуса. У конічних проекціях найчастіше створюють карти держав (у т. ч. й України) або частин материків.
В азимутальних проекціях проектування здійснюється на дотичну площину, тому спотворень немає лише в єдиній точці її дотику до поверхні глобуса.
Якщо цією точкою є географічний полюс, то проекцію називають прямою азимутальною. При цьому паралелі мають форму концентричних кіл, а меридіани – прямих ліній, що радіально розходяться. Такі проекції застосовують здебільшого для складання карт Антарктиди та Арктики.
Якщо точка дотику розташована десь на екваторі, то проекцію називають поперечною азимутальною. На таких картах екватор і середній меридіан мають форму прямих ліній, інші лінії градусної сітки – дуг. У такій проекції створюють карту півкуль.
Коса азимутальна проекція має точку дотику площини до поверхні глобуса в центрі тієї території, яку зображують. Меридіани й паралелі при цьому мають форму дуг. Лише середній меридіан прямий. Так створюють карти більшості материків.
