Geografske zemljevide ljudje uporabljajo že od antičnih časov. Prve poskuse upodobitve površine Zemlje so v stari Grčiji izvedli znanstveniki, kot sta Eratosten in Hiparh. Seveda je kartografija kot znanost od takrat daleč napredovala. Sodobni zemljevidi so ustvarjeni s pomočjo satelitskih posnetkov in računalniške tehnologije, kar seveda pripomore k povečanju njihove natančnosti. Pa vendar je na vsakem geografskem zemljevidu nekaj popačenj glede naravnih oblik, kotov ali razdalj na zemeljski površini. Narava teh popačenj in posledično natančnost zemljevida je odvisna od vrste kartografskih projekcij, ki se uporabljajo za izdelavo določenega zemljevida.
Koncept projekcije zemljevida
Poglejmo podrobneje, kaj je projekcija zemljevida in katere vrste se uporabljajo v sodobni kartografiji.
Projekcija zemljevida je slika zemeljskega površja na ravnini. Večznanstveno poglobljena definicija zveni takole: kartografska projekcija je način prikaza točk na Zemljinem površju na določeni ravnini, pri kateri se vzpostavi neka analitična odvisnost med koordinatami ustreznih točk prikazane in prikazane površine.
Kako je izdelana projekcija zemljevida?
Izdelava kakršne koli projekcije zemljevida poteka v dveh fazah.
- Najprej je geometrično nepravilna površina Zemlje preslikana na neko matematično pravilno površino, ki se imenuje referenčna površina. Za najbolj natančen približek se v tej vlogi najpogosteje uporablja geoid - geometrijsko telo, omejeno z vodno površino vseh morij in oceanov, ki je med seboj povezano (morska gladina) in ima eno samo vodno maso. Na vsaki točki na površini geoida se gravitacija uporablja normalno. Vendar tudi geoida, tako kot fizične površine planeta, ni mogoče izraziti z enim samim matematičnim zakonom. Zato se namesto geoida kot referenčna površina vzame elipsoid vrtenja, ki mu daje največjo podobnost geoidu z uporabo stopnje stiskanja in orientacije v telesu Zemlje. Temu telesu pravijo zemeljski elipsoid ali referenčni elipsoid in v različnih državah jemljejo različne parametre.
- Drugič, sprejeta referenčna površina (referenčni elipsoid) se prenese na ravnino z uporabo ene ali druge analitične odvisnosti. Kot rezultat dobimo ravno kartografsko projekcijo zemeljskega površja.
Popačenje projekcije
Ne tise spraševal, zakaj se obrisi celin na različnih zemljevidih nekoliko razlikujejo? Na nekaterih projekcijah zemljevida so nekateri deli sveta glede na nekatere znamenitosti videti večji ali manjši kot na drugih. Gre za popačenje, s katerim se projekcije Zemlje prenesejo na ravno površino.
Toda zakaj se projekcije zemljevida prikazujejo na popačen način? Odgovor je precej preprost. Sferične površine ni mogoče namestiti na ravnino, pri čemer se izognemo gubam ali zlomom. Zato slike iz nje ni mogoče prikazati brez popačenja.
Metode za pridobivanje projekcij
Pri preučevanju zemljevidnih projekcij, njihovih tipov in lastnosti je treba omeniti načine njihove izdelave. Torej se projekcije zemljevida pridobijo z dvema glavnima metodama:
- geometrijsko;
- analitično.
Geometrijska metoda temelji na zakonih linearne perspektive. Naš planet je pogojno vzet kot krogla nekega polmera in projiciran na cilindrično ali stožčasto površino, ki se lahko dotakne ali prereže skozenj.
Tako pridobljene projekcije imenujemo perspektiva. Glede na položaj opazovalne točke glede na zemeljsko površino so perspektivne projekcije razdeljene na vrste:
- gnomonični ali osrednji (ko je zorni kot poravnan s središčem zemeljske krogle);
- stereografski (v tem primeru se opazovalna točka nahaja nareferenčne površine);
- ortografski (ko površino opazujemo s katere koli točke zunaj krogle Zemlje; projekcija je zgrajena s prenosom točk krogle z vzporednimi črtami, pravokotnimi na površino zaslona).
Analitična metoda za izdelavo projekcij zemljevida temelji na matematičnih izrazih, ki povezujejo točke na referenčni sferi in ravnini prikaza. Ta metoda je bolj vsestranska in prilagodljiva, saj vam omogoča ustvarjanje poljubnih projekcij glede na vnaprej določeno naravo popačenja.
Vrste zemljevidnih projekcij v geografiji
Za ustvarjanje geografskih zemljevidov se uporablja veliko vrst projekcij Zemlje. Razvrščeni so po različnih kriterijih. V Rusiji se uporablja klasifikacija Kavraysky, ki uporablja štiri kriterije, ki določajo glavne vrste kartografskih projekcij. Kot karakteristični klasifikacijski parametri se uporabljajo naslednji parametri:
- popačenje znakov;
- oblika prikaza koordinatnih črt normalne mreže;
- lokacija polne točke v normalnem koordinatnem sistemu;
- kako uporabljati.
Torej, kakšne so vrste zemljevidnih projekcij glede na to klasifikacijo?
Razvrstitev projekcij
V nadaljevanju je razvrstitev vrst zemljevidnih projekcij s primeri na podlagi zgornjih glavnih meril.
Po naravi popačenja
Kot že omenjeno, je popačenje v resnici lastnost vsake projekcije Zemlje. Vsaka lastnost se lahko popačipovršine: dolžina, površina ali kot. Glede na vrsto popačenja razlikujejo:
- Konformne ali konformne projekcije, pri katerih se azimuti in koti prenašajo brez popačenja. Koordinatna mreža v konformnih projekcijah je ortogonalna. Zemljevide, pridobljene na ta način, priporočamo za določanje razdalj v kateri koli smeri.
- Ekvivalentne ali enakovredne projekcije, kjer je ohranjena lestvica območij, ki se vzame za enako eni, torej so območja prikazana brez popačenja. Takšni zemljevidi se uporabljajo za primerjavo območij.
- Ekvidistantne ali ekvidistantne projekcije, pri katerih je lestvica ohranjena v eni od glavnih smeri, ki je vzeta kot ena sama.
- Poljubne projekcije, na katerih so lahko prisotne vse vrste popačenj.
Glede na obliko prikaza koordinatnih črt normalne mreže
Ta klasifikacija je najbolj vizualna in zato najlažja za razumevanje. Upoštevajte pa, da to merilo velja samo za projekcije, ki so normalno usmerjene na opazovalno točko. Glede na to značilnost se torej razlikujejo naslednje vrste kartografskih projekcij:
Circular, kjer so vzporednice in meridiani krogi, ekvator in povprečni poldnevnik mreže pa ravne črte. Takšne projekcije se uporabljajo za prikaz celotne površine Zemlje. Primera krožnih projekcij sta konformna Lagrangeova projekcija in poljubna Grintenova projekcija.
Azimut. V tem primeru predstavljajo vzporednicev obliki koncentričnih krogov, meridiani pa v obliki snopa ravnih črt, ki radialno odstopajo od središča. Podobna vrsta projekcije se uporablja v neposrednem položaju za prikaz polov Zemlje s sosednjimi ozemlji, v prečni legi pa kot zemljevid zahodne in vzhodne poloble, ki je vsem znan iz pouka geografije.
Cilindrično, kjer so meridiani in vzporednice predstavljeni z ravnimi črtami, ki se normalno sekajo. Ozemlja, ki mejijo na ekvator ali se raztezajo vzdolž neke standardne zemljepisne širine, so tukaj prikazana z minimalnim popačenjem.
Stožnica, ki predstavlja razvoj stranske površine stožca, kjer so vzporednice loki krogov s središčem na vrhu stožca, meridiani pa so vodila, ki se razhajajo od vrha stožca. Takšne projekcije najbolj natančno prikazujejo ozemlja, ki ležijo v srednjih zemljepisnih širinah.
Psevdokonične projekcije so podobne stožčastim projekcijam, le meridiani so v tem primeru upodobljeni kot ukrivljene črte, simetrične glede na pravolinijski aksialni meridian mreže.
Psevdocilindrične projekcije spominjajo na cilindrične, le da so tako kot pri psevdokoničnih meridiani upodobljeni z ukrivljenimi črtami, simetričnimi glede na aksialni pravokotni poldnevnik. Uporablja se za prikaz celotne Zemlje (npr. Mollweide eliptična, enaka površina sinusoidnaSanson itd.).
Polyconic, kjer so vzporednice upodobljene kot krogi, katerih središča se nahajajo na srednjem poldnevniku mreže ali njenem nadaljevanju, meridiani so v obliki krivulj, ki se nahajajo simetrično na pravolinijski aksialni poldnevnik.
Po položaju pol točke v normalnem koordinatnem sistemu
- Polarno ali normalno - pol koordinatnega sistema je enak geografskemu polu.
- Prečno ali prečno - pol normalnega sistema je poravnan z ekvatorjem.
- Poševno ali poševno - pol normalne mreže koordinat se lahko nahaja na kateri koli točki med ekvatorjem in geografskim polom.
Glede na način prijave
Po načinu uporabe se razlikujejo naslednje vrste projekcij zemljevida:
- Solid - projekcija celotnega ozemlja na ravnino se izvede po enem samem zakonu.
- Več pasov - preslikano območje je pogojno razdeljeno na več zemljepisnih območij, ki so projicirane na ravnino prikaza po enem samem zakonu, vendar s spremembo parametrov za vsako območje. Primer takšne projekcije je Muflingova trapezna projekcija, ki so jo v ZSSR uporabljali za velike zemljevide do leta 1928
- Večplastno - ozemlje je pogojno razdeljeno na več območij po dolžini, projekcija na ravnino se izvaja po enem samem zakonu, vendar z različnimi parametri za vsako od con (na primer Gauss-Krugerjeva projekcija).
- Composite, ko nek del ozemljapreslikano na ravnino z uporabo ene pravilnosti, preostalo ozemlje pa na drugi.
Prednost tako večpasovnih kot večplastnih projekcij je visoka natančnost prikaza znotraj posamezne cone. Vendar pa je bistvena pomanjkljivost nezmožnost pridobitve neprekinjene slike.
Seveda je mogoče vsako projekcijo zemljevida razvrstiti po vsakem od zgornjih kriterijev. Torej je znamenita projekcija Zemlje Mercator konformna (enakokotna) in prečna (prečna); Gauss-Krugerjeva projekcija - konformna prečna cilindrična itd.
