Для чего используют карты
Зачем нужны географические карты?
Древнегреческий ученый Птолемей в своем знаменитом «Руководстве по географии» учил, что карта «С помощью математики дает нам возможность обозреть всю Землю в одной картине». Сориентироваться на местности, наметить маршрут, увидеть мир за горизонтом — сделать все это помогает карта. Карта — это маленькая модель мира, а моделирование является одним из главных методов познания окружающего мира. Сейчас с трудом можно найти какую-либо область знания, где не пригодилась бы картография: на карту наносят результаты исследований, с ее помощью их анализируют, обобщают, ищут закономерности, проверяют гипотезы, составляют прогнозы. Картография дала наукам о Земле универсальный язык, единый метод познания.
Легенды карт
Со временем выработались определенные нормы, правила и традиции в выборе условных знаков и способов изображения для карт разного назначения. Но поскольку эти правила не слишком строги, то, чтобы не было разночтений, каждая карта обязательно должна быть снабжена легендой, разъясняющей значение всех имеющихся на ней условных знаков.
Картографические условные знаки
Какие существуют способы картографического изображение?
Поскольку объекты, явления и процессы, которые наносят на карты, различны по своим свойствам, то существует целая система способов картографического изображения. Например, перемещения атмосферных масс, направления морских течений, пути миграций животных обозначают определенными знаками движения. Изолинии соединяют точки с одинаковыми значениями атмосферного давления, температуры, высоты над уровнем моря и т. п. На картах могут присутствовать графики (диаграммы), описывающие динамику какого-нибудь процесса, и наглядные значки (пиктограммы), напоминающие изображаемый объект, например самолетик, обозначающий аэродром. Главное, как сказал немецкий философ и математик Лейбниц, «следует заботиться о том, чтобы обозначения были удобны для открытий».
На островах Полинезии, в Океании, до сих пор у местных жителей в ходу карты, созданные из ракушек, прутиков и черешков пальмовых листьев. Ракушки обозначают острова, а по расположению веточек можно определить расстояния между ними и направления течений.
Что такое масштаб карты?
Карта — это уменьшенное изображение участка земной поверхности. Во сколько раз оно уменьшено, указывает масштаб — число, равное отношению длины линий на карте к их действительной длине. Например, если указано, что карта сделана в масштабе 1 : 20 000 000, то это означает, что 1 см на карте соответствует 200 км (т. е. 20 000 000 см) на местности. Способ изображения масштаба в виде дроби называется численным. Масштаб можно изобразить в виде линейки, разделенной на единицы длины (сантиметры, миллиметры), соответствующие метрам или километрам на местности, — такой способ называется линейным. А можно написать: в 1 см 1 м, указав таким образом именованный масштаб. По своему масштабу карты бывают мелкомасштабными, среднемасштабными, крупномасштабными. Как правило, чем масштаб крупнее, тем подробнее карта.
Картографическая генерализация
Даже на крупномасштабной карте невозможно изобразить все подробности местности, да этого и не требуется. Картограф должен отобрать существенные для данной карты детали, какие-то объекты обобщить, какие-то — не указывать. Это и называется генерализацией. Если сравнить крупномасштабную и мелкомасштабную карту одной территории, то видно, что изображение на мелкомасштабной карте не просто уменьшено, а генерализовано — с карты исчезли некоторые детали, она приняла обобщенный вид. Генерализации требует и тематика карт. Например, на политических и экономических картах обычно не изображен рельеф, у рек отмечены только крупные притоки, зато подробно нанесены населенные пункты.
Что за сеть нанесена на карты и глобусы?
Это градусная сеть, состоящая из условных линий — параллелей и меридианов. Систему координат первым нанес на карты греческий ученый Эратосфен. Его последователь Гиппарх разбил круг на 360 частей (градусов), через которые провел линии, накинув градусную сеть на всю поверхность Земли. Все меридианы — полуокружности равной длины. Линии сечения параллельно экватору — параллели. Экватор — самая длинная параллель, ближе к полюсам параллели короче.
С помощью градусной сети можно точно разместить географические объекты на карте («привязать» их, как говорят картографы), и каждый объект получает свой географический «адрес» (координаты) — долготу (ее определяют по меридиану, на котором расположен объект) и широту (ее определяют по параллели). Меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию в Англии, делит Землю на Западное и Восточное полушария. Это так называемый нулевой меридиан, с него ведут отсчет долгот: в Восточном полушарии — восточных, в Западном — западных. А отсчет широт начинают от экватора: к северу — северных, к югу — южных. m
Как изобразить на плоском листе поверхность земного шара?
Поскольку форма Земли близка к шарообразной, то самой точной моделью Земли является глобус. Но маленький глобус содержит мало информации, а большой хорош лишь для кабинетов, а не для дальних странствий. Другое дело — лист карты. Поэтому перед картографией встала сложная проблема — спроецировать поверхность сферы (или эллипсоида) на плоскость. Для этого придумали картографические проекции. Все эти способы основаны на математических расчетах, но их можно представить и как перенос поверхности глобуса на воображаемую вспомогательную поверхность, которую можно развернуть в плоский лист карты.
Для чего нужны географические карты?
Для чего нужны географические карты и планы, Вы узнаете из этой статьи.
Для чего нужны географические карты?
Для кого-то географические карты остались в далеком прошлом, ведь многие пользуются современными навигаторами, а некоторые считают, что карты все же необходимы путешественникам.
Если взглянуть в далекое прошлое, то карта является значимым изобретением человечества, ее изобрели даже раньше, чем возникла письменность. Значение географических карт в жизни человека того времени заключалось в том, что ее использовали в географических исследованиях – на их полотно наносились новые, открытые объекты и территории. Карту использовали как ценный источник информации о любой местности.
Какова практическая польза человеку от географической карты?
Используя географические карты можно определить практически точное местоположение географических объектов, а также определить их свойства. К примеру, они могут показать расположение гор, рек, определить высоту гор, размер нужного озера и так далее. Также они показывают, как расположены объекты относительно друг друга.
Географические карты являют собой в разы уменьшенное изображение поверхности Земли. Она уменьшена в соответствии с определенным масштабом. Поэтому она помогает определить расстояние между географическими объектами и оценить вид площади исследуемой поверхности. С помощью карты можно сделать вывод о закономерностях поверхности планеты. Такая их функциональность обуславливает значение географической карты для человека.
Кому нужны географические карты?
Планы местности сослужат большую службу путешественникам и туристам, которые например, оказались в незнакомой местности или населенном пункте. Географически карты используются школьниками для добывания знаний в школе. Ими пользуются учителя, метеорологи при составлении прогнозов погоды и логисты для построения маршрутов.
Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, для чего современным людям нужна географическая карта.
Как создаются карты: краткая история картографии
Человечество нуждалось в картах всегда. Сотни лет назад мореплаватели и путешественники уже нанесли расположение материков, большинства островов, крупных рек и гор. К началу 20 века «белых» мест на карте мира практически не осталось, но все-таки точность местоположения большинства объектов оставляла желать лучшего.
Так выглядели карты в XVI веке: кругосветное путешествие Френсиса Дрейка, обратите внимание на очертания материков
Новый виток в развитии картографии появился благодаря возможности аэросъемки местности, а позже и спутниковых систем. Наконец-то люди смогли решить тысячелетнюю задачу — создание идеального объекта ориентирования с максимальной точностью. Но даже тогда все проблемы не закончились.
Требовалось создание инструмента, который бы мог обрабатывать не только спутниковые снимки, но и информацию, которую, например, могут знать только местные жители. Так появились сервисы OpenStreetMap (OSM) и Wikimapia. Давайте более подробно обсудим то, как оцифровывается и становится картой реальный мир.
Фиксация местности
Первые карты появились тысячи лет назад. Конечно, это были непривычные в современном понимании карты, а скорее схемы, где прямыми и волнистыми линиями изображались изгибы рек морей, вершины гор и т.д. Недавно была найдена похожая схематическая карта районов Мадрида возрастом около 14 тысяч лет.
Позже были изобретены компас, телескоп, секстант и другие навигационные приборы, которые в период Великих географических открытий позволили масштабно изучить и нанести на бумагу тысячи географических объектов. Ярким примером этому служит карта Хуана де ла Коса, датированная 1500 годом. Именно середину прошлого тысячелетия принято считать расцветом картографии. Примерно в то время были изобретены основные картографические проекции, математические методы и принципы построения карт. Но все равно этого было недостаточно, чтобы создавать точные карты.
Новый этап в картографии начался с топографической наземной съемки местности, а позже и аэросъемки. Первая снимки труднодоступных участков были сделаны с борта самолета в 1910 году. После аэросъемки местности следует сложный процесс дешифрования изображений. Каждый объект нужно распознать, выявить качественные и количественные характеристики и после зарегистрировать результаты. Проще говоря, нужно учесть три основополагающих фактора: оптику изображения, его геометрию и размещение в пространстве.
Далее идет этап создания рельефа местности. Для этого используются контурно-комбинированный и стереотопографический метод. При первом с помощью геодезических приборов определяются основные высоты местности и затем на снимки наносятся горизонтали географических объектов. При втором методе два снимка накладываются друг на друга таким образом, чтобы получить подобие трехмерного изображения местности, а далее с помощью приборов определяются контрольные высоты.
Спутниковая съемка
Сейчас наземной- и аэросъемкой занимаются все меньше, а на смену им пришли спутники дистанционного зондирования Земли. Спутниковые снимки открывают перед современными картографами намного более широкий спектр возможностей. Помимо данных о рельефе снимки спутников помогают строить стереоизображения, создавать цифровые модели местности, определять смещение и деформацию объектов и так далее.
Спутники условно можно разделить на обычные и сверхвысокого разрешения. Естественно для фотографирования тайги или океана не нужны очень качественные фотографии, а для определенных территорий или задач спутники, фотографирующие в сверхвысоком разрешении просто необходимы. К таким спутникам, например, относятся модели Landsat и Sentinel, отвечающие за глобальное изучение состояния окружающей среды и безопасности с точностью пространственного разрешения до 10 метров.
Спутники регулярно передают терабайты данных в нескольких спектрах: видимом, инфракрасном и некоторых других. Информация из невидимого для глаза человека спектра позволяет отслеживать изменение рельефа, состояние атмосферы, океана, появление пожаров и даже рост сельскохозяйственных культур.
Данные со спутников принимают и обрабатывают непосредственно их владельцы или официальные дистрибьюторы, такие как DigitalGlobe, Airbus Defence and Space и другие. На основе данных Global Land Survey (GLS), получаемых преимущественно от проекта Landsat было создано множество различных сервисов. Спутники Landsat создают снимки всего земного шара в реальном времени с 1972 года. Именно этот проект остается для всех картографических сервисов главным источником информации при проектировании карт мелкого масштаба.
Спутниковые снимки предлагают широкий спектр данных обо всей земной поверхности, но обычно компании закупают фотографии и данные опционально и для отдельных территорий. Для густонаселенных районов изображения детализируются, а для менее населенных — снимаются в низком разрешении и в общих чертах. В районах с облачностью спутники делают снимки несколько раз, пока не добиваются желаемого результата.
На основе спутниковых снимков и замеров местности создаются векторные карты, которые потом продаются компаниям, печатающим бумажные карты или создающим картографические сервисы (Google Maps, Яндекс.Карты). Самостоятельно составлять карты на основе данных со спутников очень сложное и дорогостоящее занятие, поэтому многие корпорации покупают готовые решения на основе Google Maps API или Mapbox SDK и затем доработать какие-то детали собственным штатом картографов.
Проблемы спутниковых снимков и OpenStreetMap
В теории для того, чтобы создать векторную карту достаточно снимка со спутника и графического редактора или сервиса, с помощью которого можно срисовать с изображения все объекты. Но на деле все не совсем так: практически всегда реальные объекты на поверхности земли не соответствуют цифровым данным на несколько метров.
Искажение происходит из-за того, что все спутники фотографируют под углом к Земле на большой скорости. Поэтому в последнее время для уточнения местоположения объектов стали использовать фото- и видеосъемку, и даже трекинг автомобилей. Также для создания точных карт крайне необходима ортокоррекция — преобразование снимков со спутника, сделанных под углом в строго вертикальные изображения.
И это только малая вершина айсберга. Построили новое здание, на реке появился брод, а часть леса вырубили — все это практически невозможно быстро и точно обнаружить с помощью спутниковых снимков. В таких случаях на помощь приходит проект OpenStreetMap и подобные, работающие по схожему принципу.
OSM — это некоммерческий проект созданный в 2004 году, который представляет собой открытую площадку для создания глобальной географической карты. Любой желающий может внести свой вклад в повышение точности карт, будь то фотоснимки, GPS-треки, видеозаписи или простые знания местных жителей. Комбинируя эту информацию и спутниковые снимки, создаются карты максимально приближенные к реальности. В какой-то степени проект OSM схож с Википедией, где люди со всего мира трудятся над созданием бесплатной базы знаний.
Любой пользователь может самостоятельно редактировать карты, а после проверки и одобрения этих изменений сотрудниами проекта, обновленная карта становится доступной для всех. В качестве основы для создания карт используются GPS-треки и спутниковые снимки компаний Bing, Mapbox, DigitalGlobe. Из-за коммерческих ограничений карты Google и Яндекс нельзя применять.
Чтобы привязать или сместить объекты со спутникового снимка используются геоданные. С помощью GPS-приемника нужно записать как можно большее число точек треков вдоль линейных объектов (дорого, береговой черты, рельсовых путей и т.д.), а после нанести их на спутниковые снимки. Обновлением названий различных объектов с привязкой к геопозиции занимаются компании Yelp, TripAdvisor, Foursquare и др., которые самостоятельно вносят их на OpenStreetMap и Google Maps.
Прогресс не стоит на месте и картография не стала исключением. Уже сейчас создаются сервисы на основе машинного обучения и нейронных сетей, которые способны самостоятельно добавлять объекты, определять густонаселенные территории и делать анализ карт. Пока что, эта тенденция еще не сильно видна, но в ближайшем будущем, возможно, редактировать карты в OSM людям не придется совсем. Картографы считают, что будущее за автоматическим созданием карт, где машинное зрение будет использоваться для моделирования объектов с точностью до сантиметра.
Для тех, кто хочет знать больше
Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.
Классификация и назначение топографических карт различных масштабов, планы городов и специальные карты.
Географическая карта различных масштабов это уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в определенной картографическойпроекции. По содержанию географические карты подразделяются на общегеографические и специальные (тематические).
Классификация и назначение топографических карт, планы городов и специальные карты.
На общегеографических картах изображаются с полнотой, зависящей от масштаба карты, все основные элементы местности без особого выделения каких-либо из них. На специальных (тематических) картах с большей детальностью отображаются некоторые элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. К специальным картам относятся исторические, экономические, политико-административные, гидрологические, геологические, дорожные и другие.
Топографические карты — общегеографические карты масштабов 1:1 000 000 и крупнее, подробно изображающие местность. Они издаются отдельными листами определенных размеров и установленных масштабов.
Размеры листа карты в километрах означают: первое число — протяженность с севера на юг, этот размер является практически постоянным для любой широты. Второе число — протяженность с востока на запад, этот размер с увеличением широты постепенно уменьшается. Для карт масштабов 1:25 000 — 1:200 000 боковые стороны рамки составляют от 36,86 см на экваторе до 37,14 см на широте 60 градусов, а нижняя (южная) сторона — от 55,66 см на экваторе до 27,9 см на широте 60 градусов.
Классификация топографических карт.
Топографические карты используются как при решении народно-хозяйственных задач, так и для нужд обороны страны. Используемые ввойсках топографические карты подразделяются на крупномасштабные (1:25 000, 1:50 000), среднемасштабные (1:100 000, 1:200 000) и мелкомасштабные (1:500 000, 1:1 000 000).
Назначение топографических карт.
Топографические карты служат основным источником информации оместности и используются для ее изучения, определениярасстояний и площадей,дирекционных углов, координат различных объектов и решения других измерительных задач. Они широко применяются при управлении войсками, а также в качестве основы для боевых графических документов и специальных карт.
Топографические карты (преимущественно карты масштабов 1:100 000 и 1:200 000) служат основным средством ориентирования на марше и в бою. Карта масштаба 1:25 000 предназначается для детального изучения отдельных участков местности (при форсировании водных преград, десантировании и в других случаях), выполнения точных измерений, а также для расчетов при строительстве военно-инженерных сооружений и военных объектов.
Карты масштабов 1:50 000 и 1:100 000 предназначаются для детального изучения местности и оценки ее тактических свойств при планировании и подготовке боевых действий, управления войсками в бою,целеуказания и ориентирования на поле боя, определения координат огневых (стартовых) позиций, средств разведки, целей и выполнения необходимых измерений и расчетов.
Карта масштаба 1:200 000 предназначается для изучения и оценки местности при планировании и подготовке боевых действий всех родов войск, управления войсками в операции (бою), планирования передвижения войск и ориентирования на местности при совершении марша.
Карты масштабов 1:500 000 и 1:1 000 000 предназначаются для изучения и оценки общего характера местности при подготовке и ведении операций, а также используются авиацией в качестве полетных карт.
Планы городов и специальные карты.
План (топографический)— изображение небольшого участка или объекта местности на бумаге. Планы составляются обычно в крупных масштабах. Местность на них характеризуется более детально, чем на картах соответствующих масштабов.
Планы городов (крупных поселков городского типа, железнодорожных узлов) создаются в масштабах 1:10 000 и 1:25 000. Они предназначаются для детального изучения городов и ближайших подходов к ним, ориентирования и целеуказания, управления войсками в ходе боя за город, а также для выполнения точных измерений и расчетов.
На плане города помещаются данные не только о наземных, но и подземных объектах (метро, канализация, коллекторы связи и т. п.), указываются наименования улиц (непосредственно на плане, а также списком на полях с обозначением их места по квадратам километровой сетки), перечень важнейших объектов, а также справка, характеризующая данный пункт в экономическом и военном отношении. Планы городов создаются в проекции Гаусса и по точности соответствуют топографическим картам тех же масштабов.
Специальные карты, используемые в штабах и войсках, создаются заблаговременно в мирное время или при подготовке и в ходе боевых действий. К специальным картам, изготовляемым заблаговременно, относятся обзорно-географические, бланковые, аэронавигационные, карты путей сообщения, водных рубежей, рельефные и др.
Специальные карты, изготовляемые при подготовке и в ходе боевых действий, предназначаются для детального изучения местности и ее отдельных элементов на данный период времени. К ним относятся карты изменений местности в районе ядерного взрыва, карты участков рек, горных проходов и перевалов, зон затопляемости, источников водоснабжения и др.
Обзорно-географические карты в прямоугольных рамках.
Создаются в масштабах 1:500 000, 1:1 000 000, 1:2 500 000, 1:5 000 000, 1:10 000 000 и предназначаются для изучения местности театров военных действий, отдельных районов и операционных направлений. Карты имеют стандартные размеры листов (по внутренней рамке 80×90 см). Общая нагрузка содержания обзорно-географических карт масштабов 1:500 000 и 1:1 000 000 примерно на 30% меньше топографических карт соответствующих масштабов.
Бланковые карты.
Предназначаются для изготовления информационных, боевых иразведывательных документов. По содержанию они являются копиями обзорно-географических или топографических карт соответствующего масштаба, но печатаются сокращенным количеством красок или одной краской ослабленных тонов.
Аэронавигационные карты.
Предназначаются для подготовки и выполнения полетов авиации. Картографические проекции и масштабы карт, их содержание и оформление соответствуют требованиям аэронавигации.
Карты путей сообщения масштаба 1:500 000 и автодорожные карты масштаба 1:1 000 000.
Предназначаются для планирования и осуществления передвижения войск и организации воинских перевозок. Они содержат более детальные технические и эксплуатационные характеристики дорожной сети по сравнению с топографическими картами соответствующих масштабов.
Карты водных рубежей.
Предназначаются для детального изучения рек иподступов к ним. Они составляются на основе топографических карт масштабов 1:100 000 и 1:200 000. На картах помещаются фотоснимки крупных мостов, плотин и других водных объектов.
Рельефные карты.
Изготовляются, как правило, на горные районы в масштабах 1:500 000 и 1:1 000 000. Они предназначаются для изучения и оценки рельефа местности при планировании боевых действий войск. Содержание рельефных карт такое же, как и топографических карт соответствующего масштаба, но рельеф на них дан объемно, при этом вертикальный масштаб всегда крупнее горизонтального.
Карты изменений местности в районах ядерных взрывов.
Представляют собой топографические карты масштабов 1:100 000 и 1:200 000, в которые впечатаны данные, характеризующие происшедшие изменения местности (разрушенные населенные пункты,завалы в лесах, затопленные и заболоченные участки местности и т. п.).
Карты участков рек.
Предназначаются для детального изучения и оценки местности районов, намеченных для форсирования рек. Они издаются путем впечатки дополнительных сведений об участке реки в тиражные или бланковые оттиски топографической карты масштаба 1:25 000 или 1:50 000.
Карты горных проходов и перевалов (масштабов 1:50 000 или 1:100 000).
Предназначаются для детального изучениягорной местности и выбора наиболее удобных путей преодоления горных систем или для организации их обороны. На картах даются подробные характеристики перевалов и проходов.
Карты зон затопляемости.
Предназначаются для информации войск и штабов о возможных или фактических последствиях разрушения гидротехнических сооружений. Они издаются в масштабах 1:50 000-1:200 000 путем впечатки условного обозначения районов затопления в тиражные или бланковые оттиски топографических карт.
Карты источников водоснабжения.
Предназначаются для изученияводоисточников, планирования и организации водоснабжения войск в пустынных и других бедных водой районах. Они издаются путем впечатки количественных и качественных данных о водоисточниках в тиражные оттиски топографической карты масштаба 1:100 000 или 1:200 000.
Морские карты.
Это специальныекарты морей и океанов. Важнейшими и наиболее распространенными являются навигационные морские карты, предназначенные для вождения судов. Содержание их: рельеф дна, изображенный изобатами и отметками, характеристика грунтов, очертание и характеристика берегов, рельеф и выдающиеся ориентиры на берегу, морские пути, опасности для плавания (отмели, рифы, скалы, буруны), навигационные знаки (маяки, створные знаки), сведения о магнитном склонении, элементы гидрологии (течения, приливы, границы льдов).
Морские карты включают частные карты (масштабов 1:25 000—1:100 000), путевые карты (масштабов 1:100 000—1:500 000), генеральные и обзорные (масштабов 1:500 000 и мельче). Содержание морских навигационных карт дополняют и поясняют лоции.
Лоцманские карты.
Предназначаются для вождения судов и проектирования гидротехнических сооружений на реках. Примерные масштабы карт и высота сечения изобат указаны в таблице. Лоцманские карты содержат подробные сведения о береговой линии, глубинах, подводных препятствиях, навигационных знаках.
Глубины показываются изобатами и отметками. Счет глубин ведется от уровня воды в межень. Лоцманская карта используется вместе с лоцией реки.
По материалам книги Справочник по военной топографии.
А. М. Говорухин, А. М. Куприн, А. Н. Коваленко, М. В. Гамезо.