Geografische Karten werden seit der Antike verwendet. Die ersten Versuche, die Erdoberfläche darzustellen, wurden im antiken Griechenland von Wissenschaftlern wie Eratosthenes und Hipparchos unternommen. Natürlich hat sich die Kartographie als Wissenschaft seitdem weit entwickelt. Moderne Karten werden mithilfe von Satellitenbildern und Computertechnologie erstellt, was natürlich dazu beiträgt, ihre Genauigkeit zu erhöhen. Und doch gibt es auf jeder geografischen Karte einige Verzerrungen in Bezug auf natürliche Formen, Winkel oder Entfernungen auf der Erdoberfläche. Die Art dieser Verzerrungen und folglich die Genauigkeit der Karte hängt von den Arten der kartografischen Projektionen ab, die zum Erstellen einer bestimmten Karte verwendet werden.
Das Konzept der Kartenprojektion
Sehen wir uns genauer an, was eine Kartenprojektion ist und welche Arten davon in der modernen Kartographie verwendet werden.
Kartenprojektion ist ein Bild der Erdoberfläche auf einer Ebene. MehrEine wissenschaftlich tiefe Definition klingt so: Eine kartografische Projektion ist eine Möglichkeit, Punkte auf der Erdoberfläche auf einer bestimmten Ebene darzustellen, bei der eine analytische Abhängigkeit zwischen den Koordinaten der entsprechenden Punkte der angezeigten und der angezeigten Oberfläche hergestellt wird.
Wie ist eine Kartenprojektion aufgebaut?
Die Konstruktion jeglicher Art von Kartenprojektionen erfolgt in zwei Phasen.
- Zunächst wird die geometrisch unregelmäßige Oberfläche der Erde auf eine mathematisch korrekte Oberfläche abgebildet, die Referenzoberfläche genannt wird. Für die genaueste Annäherung wird am häufigsten das Geoid in dieser Eigenschaft verwendet - ein geometrischer Körper, der von der Wasseroberfläche aller Meere und Ozeane begrenzt wird, miteinander verbunden ist (Meeresspiegel) und eine einzige Wassermasse hat. An jedem Punkt auf der Oberfläche des Geoids wirkt normalerweise die Schwerkraft. Aber auch das Geoid lässt sich, wie die physikalische Oberfläche des Planeten, nicht durch ein einziges mathematisches Gesetz ausdrücken. Daher wird anstelle des Geoids ein Rotationsellipsoid als Bezugsfläche genommen, das dem Geoid über den Grad der Verdichtung und Orientierung im Erdkörper die größtmögliche Ähnlichkeit verleiht. Sie nennen diesen Körper Erdellipsoid oder Bezugsellipsoid und nehmen in verschiedenen Ländern unterschiedliche Parameter an.
- Zweitens wird die übernommene Referenzfläche (Referenzellipsoid) mit der einen oder anderen analytischen Abhängigkeit in die Ebene übertragen. Als Ergebnis erh alten wir eine flache kartografische Projektion der Erdoberfläche.
Projektionsverzerrung
Nicht wahrHaben Sie sich gefragt, warum sich die Umrisse der Kontinente auf verschiedenen Karten leicht unterscheiden? Auf manchen Kartenprojektionen erscheinen einige Teile der Welt relativ zu einigen Orientierungspunkten größer oder kleiner als auf anderen. Es geht um die Verzerrung, mit der die Projektionen der Erde auf eine ebene Fläche übertragen werden.
Aber warum werden Kartenprojektionen verzerrt angezeigt? Die Antwort ist ziemlich einfach. Eine kugelförmige Oberfläche kann nicht auf einer Ebene eingesetzt werden, um F alten oder Brüche zu vermeiden. Daher kann das Bild davon nicht ohne Verzerrung angezeigt werden.
Methoden zur Gewinnung von Projektionen
Beim Studium der Kartenprojektionen, ihrer Typen und Eigenschaften ist es notwendig, die Methoden ihrer Konstruktion zu erwähnen. Kartenprojektionen werden also mit zwei Hauptmethoden erh alten:
- geometrisch;
- analytisch.
Die geometrische Methode basiert auf den Gesetzen der Linearperspektive. Unser Planet wird bedingt als Kugel mit einem gewissen Radius angenommen und auf eine zylindrische oder konische Oberfläche projiziert, die ihn entweder berühren oder durchschneiden kann.
Auf diese Weise gewonnene Projektionen nennt man Perspektive. Abhängig von der Position des Beobachtungspunkts relativ zur Erdoberfläche werden perspektivische Projektionen in Typen eingeteilt:
- gnomonisch oder zentral (wenn der Blickwinkel auf den Mittelpunkt der Erdkugel ausgerichtet ist);
- stereographisch (in diesem Fall befindet sich der Beobachtungspunkt aufBezugsflächen);
- orthographisch (wenn die Oberfläche von einem beliebigen Punkt außerhalb der Erdkugel betrachtet wird; die Projektion wird erstellt, indem die Punkte der Kugel unter Verwendung paralleler Linien senkrecht zur Anzeigeoberfläche übertragen werden).
Die analytische Methode zum Erstellen von Kartenprojektionen basiert auf mathematischen Ausdrücken, die Punkte auf der Bezugssphäre und der Anzeigeebene verbinden. Diese Methode ist vielseitiger und flexibler und ermöglicht es Ihnen, beliebige Projektionen gemäß einer vorbestimmten Art der Verzerrung zu erstellen.
Arten von Kartenprojektionen in der Geographie
Um geografische Karten zu erstellen, werden viele Arten von Projektionen der Erde verwendet. Sie werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert. In Russland wird die Kavraysky-Klassifikation verwendet, die vier Kriterien verwendet, die die Haupttypen kartografischer Projektionen bestimmen. Als charakteristische Klassifizierungsparameter werden verwendet:
- Zeichenverzerrung;
- Darstellungsform der Koordinatenlinien des Normalrasters;
- Lage des Polpunktes im normalen Koordinatensystem;
- Verwendung.
Also, was sind die Arten von Kartenprojektionen gemäß dieser Klassifikation?
Projektionsklassifikation
Das Folgende ist eine Klassifizierung von Kartenprojektionstypen mit Beispielen, basierend auf den oben genannten Hauptkriterien.
Durch die Art der Verzerrung
Wie oben erwähnt, ist Verzerrung tatsächlich eine inhärente Eigenschaft jeder Projektion der Erde. Jedes Merkmal kann verzerrt werdenFlächen: Länge, Fläche oder Winkel. Je nach Art der Verzerrung unterscheidet man:
- Konforme oder winkeltreue Projektionen, bei denen Azimute und Winkel unverzerrt übertragen werden. Das Koordinatengitter in winkeltreuen Projektionen ist orthogonal. Es wird empfohlen, auf diese Weise erh altene Karten zur Bestimmung von Entfernungen in alle Richtungen zu verwenden.
- Äquivalente oder äquivalente Projektionen, bei denen der Maßstab von Flächen erh alten bleibt, der gleich eins genommen wird, d.h. Flächen werden unverzerrt dargestellt. Solche Karten werden verwendet, um Gebiete zu vergleichen.
- Äquidistante oder äquidistante Projektionen, bei deren Konstruktion die Skala in einer der Hauptrichtungen erh alten bleibt, die als eine einzige genommen wird.
- Beliebige Projektionen, auf denen alle Arten von Verzerrungen vorhanden sein können.
Nach der Darstellungsform der Koordinatenlinien des Normalrasters
Diese Klassifikation ist die visuellste und daher am einfachsten zu verstehen. Beachten Sie jedoch, dass dieses Kriterium nur für Projektionen gilt, die normal zum Beobachtungspunkt ausgerichtet sind. Basierend auf diesem charakteristischen Merkmal werden daher die folgenden Arten von kartografischen Projektionen unterschieden:
Circular, wobei Parallelen und Meridiane Kreise sind und der Äquator und der durchschnittliche Meridian des Gitters gerade Linien sind. Solche Projektionen werden verwendet, um die Erdoberfläche als Ganzes darzustellen. Beispiele für kreisförmige Projektionen sind die winkeltreue Lagrange-Projektion sowie die beliebige Grinten-Projektion.
Azimut. In diesem Fall stellen die Parallelen darin Form von konzentrischen Kreisen und die Meridiane in Form eines Bündels von geraden Linien, die radial von der Mitte abweichen. Eine ähnliche Art der Projektion dient in direkter Position zur Darstellung der Erdpole mit angrenzenden Territorien und in Querposition als Karte der westlichen und östlichen Hemisphäre, die jeder aus dem Erdkundeunterricht kennt.
Cylindrical, wobei Meridiane und Parallelen durch gerade Linien dargestellt werden, die sich normal schneiden. Gebiete, die an den Äquator angrenzen oder sich entlang eines Standard-Breitengrads erstrecken, werden hier mit minimaler Verzerrung angezeigt.
Kegelförmig, stellt eine Entwicklung der seitlichen Oberfläche des Kegels dar, wobei die Parallellinien Kreisbögen sind, die an der Spitze des Kegels zentriert sind, und die Meridiane Führungen sind, die von der Spitze des Kegels divergieren. Solche Projektionen stellen Gebiete in mittleren Breiten am genauesten dar.
Pseudokonische Projektionen ähneln konischen Projektionen, nur dass die Meridiane in diesem Fall als gekrümmte Linien dargestellt werden, die symmetrisch in Bezug auf den geradlinigen axialen Meridian des Gitters sind.
Pseudo-zylindrische Projektionen ähneln zylindrischen, nur, ebenso wie bei pseudo-konischen, werden die Meridiane durch gekrümmte Linien dargestellt, die symmetrisch zum axialen geradlinigen Meridian sind. Wird verwendet, um die gesamte Erde darzustellen (z. B. Mollweide-Ellipse, flächentreue Sinusform). Sanson usw.).
Polykonisch, wobei Parallelen als Kreise dargestellt werden, deren Mittelpunkte auf dem Mittelmeridian des Gitters oder seiner Fortsetzung liegen, die Meridiane in Form von Kurven vorliegen, die symmetrisch zum geradlinigen Achsenmeridian liegen.
Durch die Position des Polpunktes im normalen Koordinatensystem
- Polar oder normal - der Pol des Koordinatensystems ist derselbe wie der geografische Pol.
- Quer oder quer - der Pol des Normalensystems ist auf den Äquator ausgerichtet.
- Schräg oder schräg - der Pol des normalen Koordinatennetzes kann an jedem beliebigen Punkt zwischen dem Äquator und dem geografischen Pol liegen.
Nach Art der Anwendung
Die folgenden Arten von Kartenprojektionen werden nach der Art der Verwendung unterschieden:
- Solid - die Projektion des gesamten Territoriums auf eine Ebene erfolgt nach einem einzigen Gesetz.
- Mehrspurig - das kartierte Gebiet ist bedingt in mehrere Breitenzonen unterteilt, die nach einem einzigen Gesetz auf die Anzeigeebene projiziert werden, jedoch mit einer Änderung der Parameter für jede Zone. Ein Beispiel für eine solche Projektion ist die Mufling-Trapezprojektion, die in der UdSSR bis 1928 für großmaßstäbliche Karten verwendet wurde
- Vielfältig - das Gebiet ist bedingt in eine Reihe von Längenzonen unterteilt, die Projektion auf eine Ebene erfolgt nach einem einzigen Gesetz, jedoch mit unterschiedlichen Parametern für jede der Zonen (z Projektion).
- Composite, wenn ein Teil des Territoriumsmit einer Regelmäßigkeit auf eine Ebene abgebildet und der Rest des Territoriums auf die andere.
Der Vorteil von mehrspurigen und facettenreichen Projektionen ist die hohe Darstellungsgenauigkeit innerhalb jeder Zone. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch die Unmöglichkeit, ein kontinuierliches Bild zu erh alten.
Natürlich kann jede Kartenprojektion nach jedem der oben genannten Kriterien klassifiziert werden. Die berühmte Projektion der Erde Mercator ist also winkeltreu (gleichwinklig) und transversal (Transversion); Gauß-Krüger-Projektion - winkeltreuer Querzylinder usw.
