Kartografinės projekcijos yra pagrindinė kartografijos pasaulio priemonė – mokslas, atsakingas už grafinį Žemės paviršiaus atvaizdavimą žemėlapiuose. Kadangi Žemė yra trimatė sfera, o žemėlapiai yra dvimatės plokštumos, reikia transformuoti informaciją iš sferos į plokščią paviršių. Yra įvairių žemėlapio projekcijų tipai daug skirtingų.
Šiame straipsnyje papasakosime apie egzistuojančias kartografinių projekcijų rūšis, jų ypatybes ir svarbą.
Kas yra žemėlapio projekcijos
Geografijoje žemėlapio projekcija yra būdas vizualiai pavaizduoti Žemės plutos dalį, prilyginant natūralų Žemės kreivumą su plokščiu žemėlapio paviršiumi. Tai iš esmės susideda iš „transformacijos“ 3D atvaizdavimas į 2D atvaizdavimą, kuo mažiau iškraipant pradines proporcijas.
Tai būdinga procesui, kurio metu kartografas kuria žemėlapį, ir turi vadovautis koordinačių sistema, kurią sudaro Žemės dienovidiniai ir platuma, kad būtų sukurtas erdvinis vaizdas, atitinkantis Žemės kreivumo proporcijas.
Tačiau to negalima padaryti be tam tikros paklaidos, todėl projekcijos tiriamos siekiant sumažinti iškraipymus ir, visų pirma, išsaugoti tris pagrindinius žemėlapių aspektus: atstumą, paviršių ir formą.
Gali būti skirtingos kartografinės projekcijos, tai yra skirtingi metodai ir procedūros Žemės (ar jos paviršiaus dalies) dydžiui pavaizduoti dviem matmenimis, nes tai geografams rūpi nuo seniausių laikų. Šia prasme nė vienas nėra „ištikimesnis“ už kitą, bet jie kelia skirtingas geometrines problemas ir pabrėžia skirtingus vaizdavimo aspektus.
Žemėlapio projekcijų tipai
Klasifikuojant kartografinę projekciją, dažniausiai naudojamas geometrijos, kuri ją įkvėpė, kriterijus, ty jei projekcija yra cilindrinė, kūginė, azimutinė arba sujungia trijų kategorijų aspektus. Egzistuoja šie kartografinių projekcijų tipai:
- cilindrinė projekcija. Kaip rodo pavadinimas, tai yra projekcijos, kuriose kaip žemėlapio paviršius naudojamas įsivaizduojamas cilindras. Cilindras sėdi liestinėje arba liestinėje planetos sferiniame paviršiuje, kuris yra geros konsistencijos (gerbiantis formą), tačiau tolstant nuo pusiaujo atsiranda didesnis ir ryškesnis iškraipymas pagal atstumą ir paviršiaus plotą. Nepaisant to, išlaikant statmenumą tarp dienovidinių ir lygiagrečių, tai yra paprastas ir naudingas projekcijos tipas, plačiai naudojamas navigacijai.
- kūginė projekcija. Panašiai kaip ir cilindrinės projekcijos, jos gaunamos įdedant žemės sferą į įsivaizduojamo liestinės arba atsiskyrimo kūgio vidinį kreivumą, ant kurio projektuojamos platumos ir dienovidinių linijos. Šio tipo projekcijos pranašumas yra tas, kad dienovidiniai paverčiami tiesiomis linijomis iš polių, o lygiagretės – koncentriniais apskritimais kūgio viduje. Gautas žemėlapis puikiai tinka vidutinėms platumoms pavaizduoti, nes jis labiau iškraipomas judant link ašigalių.
- azimutinė projekcija. Taip pat žinomos kaip zenitinės projekcijos, jos gaunamos pastatant antžeminę sferą į įsivaizduojamą plokštumą, liečiančią pačią sferą, į kurią projektuojami dienovidiniai ir lygiagretės. Gautas žvilgsnio taškas atitinka pasaulio viziją, matomą iš Žemės centro arba iš tolimos planetos. Šios projekcijos labai gerai išsaugo ryšį tarp polių ir pusrutulio, todėl yra tikslios didelėse platumose; bet kuo didesnis atstumas tarp plokštumos ir rutulio liestinės taško, tuo jie labiau iškraipomi, todėl netinka.
- Modifikuota projekcija. Taip pat vadinamos sudėtinėmis arba hibridinėmis projekcijomis, kurios apima skirtingus aukščiau išvardytų projekcijų aspektus ir bando tiksliai atvaizduoti Žemės paviršių, nutraukdamos žemėlapio tęstinumą ir matematinę kvadratų, kuriuose yra tas pats Žemės paviršius, konstrukciją. Tai neintuityvi procedūra, tačiau ji leidžia eksperimentuoti su savanoriškomis dienovidinio ir antžeminės lygiagretės deformacijomis, siekiant gauti naujų ir neįmanomų rezultatų su kitais projekcijų tipais.
Kaip tai padaryti
Techniškai neįmanoma pavaizduoti Žemės ant plokščio paviršiaus neiškraipant kai kurių geometrinių savybių. Į Žemę panašios formos vaizdavimo plokščiame paviršiuje sudėtingumą tam tikru mastu galima išspręsti naudojant įrankį, vadinamą žemėlapio projekcija, kuri leidžia sferinę formą paversti plokštuma, įskaitant platumos ir ilgumos linijas, kad visi objektai tarp atitinkamų santykių. Tam tikrai reikalingi griežti matematiniai metodai.
Paprasčiau tariant, žemėlapių projekcijos yra neįkainojamas šaltinis kuriant žemėlapius, kad jų matmenys, savybės ir vietų išsidėstymas žemės kreivėje primintų tikrovę.
Visos žemėlapio projekcijos pateikia charakteristikas, susijusias su transformacijos tipu arba geometriniu procesu, naudojamu transformacijai pasiekti. Taigi geografinė projekcija gali turėti vieną ar dvi iš šių trijų savybių, bet jokiu būdu negali būti tenkinamos visos trys vienu metu:
- lygiu atstumu: Projekcija yra ištikima pradiniams atstumams, tai yra, ji jų nedidina ir nesumažina, o išlaiko proporcijas atitinkamoje skalėje.
- Lygiavertiškumas: Projekcija yra ištikima pradiniam paviršiaus plotui, tai yra, ji neiškraipo paviršiaus dydžio ir matmenų.
- Konformidadas: Projekcija yra ištikima originalo formai ir kampams, tai yra, neiškraipo profilio ar atvaizduojamo paviršiaus išvaizdos.
Kiekvienoje projekcijoje stengiamasi kiek įmanoma gerbti šias tris pagrindines savybes, nors kai kurios dažniausiai paaukotos daugiau nei kitos, atsižvelgiant į konkretų projektuojamo žemėlapio naudojimą. Pavyzdžiui, jei tai pasaulio žemėlapis arba plokščia mokyklos sfera, apskritai žemynų forma gerbiama labiau nei atstumas tarp žemynų ir kiekvieno žemyno paviršiaus.
Kiti žemėlapio projekcijos tipai
Tai yra kiti mažiau žinomi projekcijų tipai:
- pseudokoninis: Lygiagrečios linijos vaizduojamos koncentriniais lankais, o dienovidiniai – lygiagrečiomis lenktomis linijomis. Centrinis dienovidinis yra tiesi linija.
- pseudocilindrinis: lygiagretės ir centriniai dienovidiniai rodomi kaip tiesios linijos. Meridianai yra lygiagrečios kreivės.
- Polikoninis: Platumos lygiagretės vaizduojamos nekoncentriniais lankais, kurių centrai yra centriniame dienovidiniame.
Jokia žemėlapio projekcija nėra tobula, tačiau jos sumažina ploto, krypties, padėties, atstumo ir formos iškraipymą. Tam tikro žemėlapio ir tam tikros žemėlapio projekcijos naudojimas priklauso nuo individualių reikalavimų, nes kiekvienas turi privalumų ir trūkumų. Pavyzdžiui, norint sutelkti dėmesį į mažas platumas, geriausia naudoti cilindrinį projekcijų žemėlapį, kūginę projekciją vidutinėms platumoms ir azimutinę projekciją poliariniams regionams.
Tikiuosi, kad naudodamiesi šia informacija galėsite daugiau sužinoti apie egzistuojančius kartografinių projekcijų tipus ir jų ypatybes.