Карта в реальном масштабе: интерактивная карта мира, на которой показаны настоящие размеры стран — T&P

Масштаб карты. Карта может иметь репрезентативную фракцию, графический масштаб или словесное описание, которые означают одно и то же. ^[1]

Репрезентативная фракция . Наиболее часто используемой мерой масштаба карты является репрезентативная доля (RF), где масштаб карты показан как отношение. Если числитель всегда равен 1, знаменатель показывает, насколько больше расстояние в мире. На рисунке ниже показана топографическая карта с RF 1:24 000, что означает, что одна единица на карте представляет 24 000 единиц на земле. Репрезентативная дробь является точной независимо от того, какие единицы измерения используются; RF можно измерить как 1 сантиметр до 24 000 сантиметров, один дюйм до 24 000 дюймов или любую другую единицу.

Представитель фракции. Репрезентативная фракция и масштабные линейки с топографической карты Геологической службы США (USGS). Эта топографическая карта имеет RF 1:24 000, что означает, что одна единица на карте представляет 24 000 единиц на земле.

Графическая шкала. Масштабные линейки — это графическое представление расстояния на карте. На рисунке есть масштабные линейки для 1 мили, 7000 футов и 1 километра. Одним из важных преимуществ графических масштабов является то, что они остаются верными при уменьшении или увеличении карты.

Устное описание. Некоторые карты, особенно старые, используют словесное описание масштаба. Например, обычно на карте пишут «один дюйм соответствует одному километру» или что-то подобное, чтобы дать пользователям представление о масштабе карты.

Составители карт используют термин «масштаб» для описания карт как мелкомасштабных или крупномасштабных. Это описание масштаба карты как большого или малого поначалу может показаться нелогичным. Карта Соединенных Штатов размером 3 на 5 метров имеет

Когда мы говорим о крупномасштабных и мелкомасштабных картах и ​​географических данных, мы имеем в виду относительные размеры и уровни детализации объектов, представленных в данных. Как правило, чем крупнее масштаб карты, тем больше деталей отображается.

Экстент карты описывает область, видимую на карте, а разрешение описывает наименьшую отображаемую единицу. Вы можете рассматривать экстент как описание области, до которой масштабируется карта. Экстент карты ниже является национальным, поскольку он охватывает прилегающие Соединенные Штаты, а разрешение — это штат, потому что штаты — это самый высокий уровень пространственной детализации, который мы можем видеть.

Разрешение и экстент карты. Эта карта показывает национальный масштаб и разрешение штата. Экстент карты является национальным, в то время как разрешение находится на уровне штата, потому что это самый высокий уровень пространственной детализации, который мы можем видеть. ^[3]

Мы часто намеренно выбираем разрешение карты, чтобы упростить понимание карты. Например, если бы мы попытались отобразить карту с национальным масштабом при разрешении переписных кварталов, уровень детализации был бы настолько высоким, а границы были бы такими маленькими, что было бы трудно что-либо понять на карте. Баланс масштаба и разрешения часто является одним из самых важных и трудных решений, которые должен принять картограф. На рисунке ниже представлены еще два примера разницы между экстентом и разрешением.

Больше экстента и разрешения карты. Карты, показывающие протяженность северо-запада Тихого океана. Верхнее изображение имеет пространственное разрешение округа, а нижнее — пространственное разрешение переписных участков. ^[4]

Местоположение на земной поверхности измеряется с помощью координат , набора из двух или более чисел, указывающих местоположение по отношению к некоторой системе отсчета. Простейшей системой такого рода является декартова система координат, названная в честь 17 ^-й -й век математик и философ Рене Декарт. Декартова система координат, подобная приведенной ниже, представляет собой просто сетку, образованную путем объединения двух шкал измерений, одной горизонтальной (x) и одной вертикальной (y). Точка, в которой и x, и y равны нулю, называется

Система координат. Местоположение на поверхности Земли измеряется с помощью координат, набора из двух или более чисел, указывающих местоположение по отношению к некоторой системе отсчета. ^[5]

Географическая система координат разработана специально для определения положения на грубо сферической поверхности Земли. Вместо двух линейных шкал измерения x и y, как в декартовой сетке, в географической системе координат используется шкала восток-запад, называемая долготой, в диапазоне от +180° до -180°. Поскольку Земля круглая, +180° (или 180° в.д.) и -180° (или 180° з.д.) являются одной и той же линией сетки, называемой международной линией перемены дат. Напротив международной линии перемены дат находится нулевой меридиан, линия долготы, определяемая как 0°. Шкала север-юг, называемая широтой, колеблется от +9от 0° (или 90° северной широты) на северном полюсе до -90° (или 90° южной широты) на южном полюсе. Проще говоря, долгота указывает позиции на восток и запад, а широта указывает позиции на север и юг. В более высоких широтах длина параллелей уменьшается до нуля на 90° северной и южной широты. Линии долготы не параллельны, а сходятся к полюсам.

Долгота и широта. Гратикула основана на шкале восток-запад, называемой долготой, и шкале север-юг, называемой широтой. ^[6]

Масштабная сетка указывает положения на земном шаре с координатами широты и долготы. Гратикула относится к долготе и широте на трехмерном глобусе. Когда мы используем долготу и широту на двумерной карте, мы называем их географическими координатами. Карты могут иметь огромное количество различных систем координат в зависимости от того, кто их разработал и использовал.

Проекция  – термин, обозначающий превращение трехмерного земного шара в двухмерную карту. Как отмечалось выше, масштабная сетка на земном шаре полезна, но как перейти от трехмерной сетки к двумерным географическим координатам, как показано на рисунке ниже? Мы обсудим процесс представления объектов на трехмерной поверхности (земля) на плоском листе бумаги или экране компьютера.

Проецируется масштабная сетка. Долгота и широта сетки становятся двумерными географическими координатами через проекцию. ^[7]

Проекция — это процесс создания двухмерной карты из трехмерного земного шара. Мы можем думать о Земле как о сфере. На самом деле это больше похоже на эллипсоид с несколькими выпуклостями, но его можно представить как сферу. Чтобы понять, насколько сложным может быть этот процесс, представьте, что вы снимаете кожуру с апельсина и пытаетесь сделать ее плоской.

Сплющенная апельсиновая корка. Вы можете себе представить сложность перехода от 3D-поверхности к 2D-поверхности, если вспомните, как сложно очистить кожуру от апельсина и попытаться положить кожуру ровно. ^[8]

При очистке и разглаживании кожи вы столкнетесь с рядом проблем:

• Срезание – растяжение кожи в одном или нескольких направлениях
• Разрыв – отслоение кожи
• Сжатие – принуждение кожи к стягиванию и уплотнению

Картографы сталкиваются с теми же тремя проблемами, когда пытаются преобразовать трехмерный глобус в двухмерную карту. Если бы у вас был глобус, сделанный из бумаги, вы могли бы осторожно попытаться «очистить» его, превратив в плоский лист бумаги, но у вас на руках был бы большой беспорядок. Вместо этого картографы используют проекции для создания пригодных для использования двумерных карт.

Сдвиг, разрыв, сжатие. Картографы сталкиваются с тремя проблемами разрезания, разрыва и сжатия глобуса, когда пытаются преобразовать трехмерный глобус в двухмерную карту. ^[9]

Термин «картографическая проекция» относится как к процессу, так и к результату преобразования пространственных координат на трехмерной сфере в двумерную плоскость. С точки зрения реальной механики, в большинстве проекций используются математические функции, которые принимают в качестве входных данных местоположения на сфере и переводят их в местоположения на двумерной поверхности.

Полезно думать о проекциях в физическом выражении. Если бы у вас был чистый шар размером с пляжный мяч и поместили свет внутрь этого шара, он отбрасывал бы тени на окружающую поверхность. Если бы эта поверхность была листом бумаги, которым вы обернули земной шар, вы могли бы аккуратно проследить эти тени на бумаге, затем расправить этот лист бумаги и получить свою проекцию!

Думая о проекциях в физических терминах. Вы можете концептуализировать проекцию как работу с ясным земным шаром, лампочкой и калькой. Если бы у вас был чистый шар размером с пляжный мяч и поместили свет внутрь этого шара, он отбрасывал бы тени на окружающую поверхность. Эта поверхность может быть (а) цилиндром, (б) конусом или (в) плоскостью. ^[10]

Большинство проекций превращают часть земного шара в одну из трех «развертывающихся» поверхностей, называемых так потому, что они плоские или могут быть сделаны плоскими: плоскость, конус и цилиндр. Полученные проекции называются плоскими, коническими и цилиндрическими. Мы используем развертываемые поверхности, потому что они устраняют разрывы, хотя вызывают сдвиг и сжатие. Из этих трех проблем разрыв считается наихудшим, потому что вы будете делать карты со всевозможными дырами! Однако, как мы видим ниже, бывают случаи, когда вы можете создавать карты с разрывом, и они весьма полезны.

Место, где развертываемая поверхность касается земного шара, называется точкой касания или линией касания. Карты будут наиболее точно отображать объекты на земном шаре в этих точках касания или линиях, причем искажение увеличивается по мере удаления из-за сдвига и сжатия. Именно по этой причине цилиндры часто используются для областей вблизи экватора, конусы — для карт средних широт, а плоскости — для полярных регионов.

Касание. Красные линии или точки отмечают касательную линию или точку соответственно. Плоская поверхность касается земного шара, и это точка на спроецированной карте, которая имеет наименьшее искажение. место, где развертываемая поверхность касается земного шара, называется точкой касания или линией касания. Этими поверхностями могут быть (а) цилиндр, (б) конус или (в) плоскость. ^[11]

Для начинающих картографов не так важно понимание точной механики проекций, как знание того, какие свойства карты сохраняются или теряются при выборе проекции — тема следующего раздела.

Проекции должны искажать детали на поверхности земного шара в процессе их выравнивания, потому что проекция включает сдвиг, разрыв и сжатие. Поскольку ни одна проекция не может сохранить все свойства, составитель карты должен знать, какие свойства наиболее важны для его целей, и выбирать подходящую проекцию. Свойства, на которых мы сосредоточимся, — это форма, площадь и расстояние.

Обратите внимание, что искажение не обязательно связано с типом развертываемой поверхности, а скорее со способом преобразования этой поверхности. Можно сохранить любое из трех свойств, используя любую из развертываемых поверхностей. Один из способов взглянуть на проблему — использовать эллипсы искажения. Они помогают нам визуализировать, какой тип искажения вызвала картографическая проекция, насколько сильно искажение произошло и где оно произошло. Эллипсы показывают, как воображаемые круги на земном шаре деформируются в результате той или иной проекции. Если бы при проецировании карты не произошло искажения, все эллипсы были бы одинакового размера и круглой формы.

3.4.1 Конформные

Конформные проекции сохраняют форму и угол, но при этом сильно искажают площадь. Например, в проекции Меркатора формы береговых линий точны во всех частях карты, но страны вблизи полюсов кажутся намного больше по сравнению со странами вблизи экватора, чем они есть на самом деле. Например, Гренландия составляет всего 7 процентов площади суши Африки, но кажется такой же большой!

Проекция Меркатора. Проекция Меркатора является конформной, поскольку сохраняет форму и угол, но сильно искажает площадь. ^[12]

Конформные проекции следует использовать, если основная цель карты заключается в измерении углов или отображении форм объектов. Они очень полезны для навигации, топографии (высоты) и карт погоды.

Проекция Меркатора. Одна из первых карт мира была составлена ​​Меркатором (Carta do Mundo de Mercator, 1569). ^[13]

Конформная проекция будет иметь эллипсы искажения, которые существенно различаются по размеру, но имеют одинаковую круглую форму. Согласованные формы указывают на то, что конформные проекции (такие как проекция мира Меркатора) сохраняют формы и углы. Это полезное свойство объясняет тот факт, что конформные проекции почти всегда используются в качестве основы для крупномасштабной съемки и картирования.

Меркаторская дисторсия. Проекция Меркатора является конформной, поскольку сохраняет форму и угол, но сильно искажает площадь. ^[14]

3.4.2 Равноплощадные

На равновеликих проекциях размер любой области на карте прямо пропорционален ее размеру на Земле. Другими словами, формы стран могут казаться сплющенными или вытянутыми по сравнению с тем, как они выглядят на земном шаре, но их площадь суши будет точной по сравнению с другими массивами суши. Например, в проекции Галла-Петерса форма Гренландии существенно изменена, но размер ее площади правильный по сравнению с Африкой. Этот тип проекции важен для количественных тематических данных, особенно для плотности картирования (атрибут по площади). Например, это было бы полезно для сравнения плотности сирийских беженцев на Ближнем Востоке или количества обрабатываемых пахотных земель.

Проекция Галла-Питерса. Проекция Галла-Петерса равновелика. Обратите внимание, что форма Гренландии значительно изменилась, но размер ее площади правильный по сравнению с другими регионами, такими как Африка. ^[15]

Однако, как мы можем видеть при равновеликой проекции, эллипсы сохраняют правильные пропорции в размерах областей на земном шаре, но их формы искажены. Равновеликие проекции предпочтительны для мелкомасштабных тематических карт, особенно когда пользователи карты должны сравнивать размеры пространственных объектов, таких как страны и континенты.

Искажение Галла-Петерса. Проекция Галла-Петерса равновелика. Обратите внимание, что форма Гренландии значительно изменилась, но размер ее площади правильный по сравнению с другими регионами, такими как Африка.   ^[16]

3.

Равнопромежуточные проекции , как следует из названия, сохраняют расстояние . Это немного вводит в заблуждение, потому что никакая проекция не может поддерживать относительное расстояние между всеми точками на карте. Однако эквидистантные карты способны сохранять расстояния по нескольким четко определенным линиям. Например, в азимутальной эквидистантной проекции все точки находятся на пропорционально правильном расстоянии и направлении от центральной точки. Этот тип проекции был бы полезен для визуализации траекторий полета самолетов из одного города в несколько других городов или для картирования эпицентра землетрясения. Азимутальные проекции сохраняют расстояние за счет некоторого искажения формы и площади. Флаг Организации Объединенных Наций содержит пример полярной азимутальной равноудаленной проекции.

Азимутальная равнопромежуточная проекция. В этой равноудаленной проекции все точки находятся на пропорционально правильном расстоянии и направлении от центральной точки. Эта проекция используется на карте Организации Объединенных Наций. ^[17]

3.4.4 Компромиссные, прерванные и художественные проекции

Некоторые проекции, включая проекцию Робинсона, устанавливают баланс между различными свойствами карты. Другими словами, вместо того, чтобы сохранять форму, площадь или расстояние, они пытаются избежать чрезмерного искажения любого из этих свойств. Этот тип проекции был бы полезен для карты мира общего назначения.

Проекция Робинзона. Некоторые проекции, в том числе проекция Робинсона, обеспечивают баланс между различными свойствами карты. Другими словами, они не сохраняют форму, площадь или расстояние, а стараются избегать крайних искажений. ^[18]

Компромиссные проекции не сохраняют ни одного свойства, а вместо этого ищут компромисс, который сводит к минимуму искажения всех видов, как в проекции Робинсона, которая часто используется для мелкомасштабных тематических карт мира.

Компромиссное искажение. Обратите внимание, что некоторые карты могут не сохранять ни форму, ни площадь, но довольно хорошо справляются с обеими задачами. ^[19]

Другие проекции решают задачу сделать трехмерный земной шар плоским, разорвав землю в стратегически важных местах. Прерванные проекции, такие как прерывистая гомолозиновая проекция Гуда, представляют землю в виде долей, уменьшая степень искажения формы и площади вблизи полюсов. Проекция была разработана в 1923 году Джоном Полом Гудом, чтобы предоставить альтернативу проекции Меркатора для изображения глобальных пространственных отношений.

Гуда гомолозиновая проекция мира. Эта равновеликая проекция прерывается в том смысле, что в ней используются лепестки или секции. ^[20]

Прерванный гомолозин Гуда сохраняет площадь (так что он равновеликий или эквивалентный), но не сохраняет форму (он не конформен).

Прерывистое искажение. Эта равновеликая проекция сохраняет площадь, но искажает форму, но не так сильно, как если бы она не прерывалась. ^[21]

Также есть много проекций, которые эстетически приятны, но не предназначены для навигации между местами или для визуализации данных. Примеры этих художественных проекций включают проекцию Стабиуса-Вернера в форме сердца.

Художественные проекции. Многие проекции интересны и красивы, как эта проекция Стабиуса-Вернера, но не предназначены для навигации между местами или для визуализации данных. ^[22]

В этой главе мы рассмотрели понятия масштаба, разрешения и проекции. Существуют сотни проекций, каждая из которых немного искажает мир. Имейте в виду, что все карты имеют масштаб, и есть несколько важных способов указать этот масштаб. Все карты также используют проекцию, которая может быть сформирована из развертываемой поверхности и может сохранять не более одного или двух свойств.

Ресурсы

• Общий доступ к ГИС
• Пространственно интегрированные социальные науки

Каталожные номера

Части раздела 3. 1 адаптированы из Кэмпбелл и Шин (2011). Основы географических информационных систем.

Части раздела 3.3 адаптированы из DiBiase (1998). Природа географической информации: открытый геопространственный учебник.

1. СС BY-SA 3.0. Адаптировано из Майкла Шмандта (nd). GIS Commons: Вводный учебник по географическим информационным системам http://giscommons.org/output/ ↵
2. СС BY-NC-SA 4.0. Адаптировано из J. Campbell and M. Shin (2012) https://2012books.lardbucket.org/books/geographic-information-system-basics/index.html; На основе топографических карт USGS (PD) ↵
3. CC BY-NC-SA 4.0. Стивен Мэнсон, 2017. Данные SocialExplorer и переписи населения США. ↵
4. CC BY-NC-SA 4.0. Стивен Мэнсон, 2017. Данные SocialExplorer и переписи населения США. ↵
5. CC BY-NC-SA 3.0. Адаптировано из Dibiase et al. (2012) Картирование нашего меняющегося мира. https://www.e-education.psu.edu/geog160/node/1914. Географический факультет Пенсильванского государственного университета. ↵
6. CC BY-NC-SA 3.0. Адаптировано из Dibiase et al. (2012) Картирование нашего меняющегося мира. https://www.e-education.psu.edu/geog160/node/1914. Рэйчел Бьянкетти, географический факультет Пенсильванского государственного университета. ↵
7. CC BY-NC-ND 3.0. Адаптировано из Dibiase et al. (2012) Картирование нашего меняющегося мира. https://www.e-education.psu.edu/geog160/node/1914. Географический факультет Пенсильванского государственного университета. ↵
8. CC BY-NC-SA 3.0. Адаптировано из Энтони С. Робинсона. Карты и геопространственная революция, https://www.e-education.psu.edu/maps/l1_p5.html. Оригинальные фото Натан П. Белз ↵
9. СС BY-NC-SA 4.0. Steven Manson 2012. ↵
10. Лицензия на бесплатную документацию GNU, версия 1.2. Адаптировано из Sutton, O. Dassau, M. Sutton (2009). Нежное введение в ГИС. Главное управление: пространственное планирование и информация, Департамент земельных дел, Восточный Кейп. http://docs.qgis.org/2.14/en/docs/gentle_gis_introduction/introduction_gis. html ↵
11. Общественное достояние. Национальный атлас США http://nationalatlas.gov/articles/mapping/a_projections.html ↵
12. CC BY-SA 3.0. Даниэль Р. Стребе https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16115307 ↵
13. Общественное достояние. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=730484 ↵
14. CC BY-SA 3.0. Стефан Кюн https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24628 ↵
15. CC BY-SA 3.0. Дэниел Р. Стребе. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16115242 ↵
16. GFDL. Эрик Габа https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12052919 ↵
17. CC BY-SA 3.0. Эрик Габа. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16115152. Автор Spiff — на основе файла: Flag_of_the_United_Nations.svg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12835427 ↵
18. СС BY-SA 3.0. Эрик Габа https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16115337 ↵
19. GFDL. Данные Эрика Габа: Всемирная береговая линия NGDC США (общественное достояние), GFDL, https://commons.

    No related posts.