Дайте определение компьютерной картографии с какого года получила свое развитие
Обновлено: 02.07.2024
Цель: дать учащимся представление о картографии как науке, определить ее задачи на современном этапе. Раскрыть значение картографии в современном обществе. Познакомить с видами геоизображений. Совершенствовать навыки ведения конспектов.
Тип урока: урок- лекция
Оборудование: различные виды карт, учебник, атласы
Структура урока:
1.Картография как раздел географии.
2. Основные этапы развития картографии.
3.Значение картографии в современном обществе.
4. Виды геоизображений.
Изучение нового материала.
Картография как наука, ее место в системе географических наук.
Особое место в системе географических наук занимает картография. Это наука, изучающая методы создания и использования карт. Она тесно связана как с физической, так и с экономической географией. Методы картографии имеют широкое применение в таких науках, как геология, океанология, история и другие. Сегодня картографическое производство использует немало материалов космической съемки, достижения автоматики и вычислительной техники. Широкое использование карт в научных исследованиях, народном хозяйстве, военном деле, развитии транспорта и многих других областях деятельности превращает это научно-техническое направление в важную отрасль хозяйственной деятельности. Впрочем, сначала картография базировалась на развитии топографии и геодезии.
Основные этапы развития картографии
Изучение истории картографической науки, основанное, прежде всего, на исследованиях К.А. Салищева, позволило выделить основные вехи в развитии картографии. Самые первые картографические произведения появились в первобытном обществе. Свидетельством тому могут служить простейшие картографические изображения у народностей Сибири и Дальнего Востока; американских индейцев и эскимосов; микронезийцев Океании. До наших дней сохранились рисунки, относящиеся к третьему и второму тысячелетию до нашей эры. Известны древние картографические рисунки у народов Древнего Востока и Египта. Первые научные картографические разработки появились в античной Греции - греки установили шарообразность Земли и рассчитали ее размеры, им принадлежат первые картографические проекции и введение в научный обиход меридианов и параллелей. Создателем первого изображения Земли был Анаксимандр из Милета (610 - 546 гг. до нашей эры). Греческие мыслители первоначально представляли Землю в виде диска, плавающего на поверхности океана, однако уже в пятом веке до нашей эры Парменид выдвинул предположение о шарообразности Земли. Большой вклад в развитие картографической науки внес глава Александрийской библиотеки - Эратосфен (276 - 194 гг. до н. э.). Именно он выполнил наиболее близкое к действительности определение длины земного меридиана. В своей работе «География» Эратосфен рассмотрел вопрос о фигуре Земли, о размерах и форме ее обитаемой суши - ойкумены, показав последнюю на карте.
Гиппарх (190 -126 гг. до н.э.) предложил позднее строить карты на сетке меридианов и параллелей, определяя положение точек земной поверхности по широте и долготе. Подробное изложение целей географической науки, как страноведения, а также общую характеристику состояния географических и картографических знаний дал Страбон (около 63 г до н.э. -23 г н.э.) в своей «Географии» в 17 книгах. В данной работе он обобщил и систематизировал большой фактический материал, известный к тому времени.
Теоретические основы картографии были заложены Клавдием Птолемеем. В своей работе «Руководство по географии» в восьми книгах он почти на четырнадцать столетий предопределил развитие картографической науки. Птолемей, разрабатывая страноведческое направление в развитии географии, представлял его главную задачу в картографическом изображении Земли. Критикуя цилиндрическую проекцию, Птолемей предложил коническую и псевдоконическую проекции, в усовершенствованном виде используемые и в наши дни. Несмотря на то, что Птолемей считал сушу преобладающей по площади над морем, а Индийский океан рассматривал как замкнутый бассейн, работа Птолемея получила признание картографов и приобрела авторитет на долгое время, благодаря богатству фактического материала, продуманностью и строгостью его систематизации.
В IX - X вв. в странах арабского Халифата появились так называемые «арабские карты». Исполнение этих карт было подчинено догмам Корана, запрещавшим изображать людей и животных, поэтому карты чертились как схемы, предельно абстрагирующие действительность, при помощи циркуля и линейки в виде прямых линий и дуг окружно-стей.
Дальнейший подъем картографии связан с наступлением эпохи Возрождения. В это время развитие торговли способствовало подъему мореплавания, для которого потребовались пособия, помогающие мореплавателям в ориентировке вблизи берегов и в открытом море. Так в обиход вошли компас и навигационные карты - портоланы (XIV-XVI вв.). Типичные портоланы не учитывали шарообразности Земли, вместо меридианов и параллелей портоланы покрывали компасные линии, показывающие направление стран света промежуточных румбов. Большое влияние на развитие картографии оказало изобретение книгопечатания в XV веке, вслед за которым в практику вошли гравирование и печатание книг. В XVI веке в Западной Европе создались благоприятные условия, способствующие развитию картографической науки и производства. Огромное значение для картографиро-вания открытых земель имели предприятия по эксплуатации колоний - испанская «Палата для торговли с Индией», голландская и английская «Ост-Индийские Компании». Эти предприятия располагали специальными картографическими учреждениями, в которых собирался и обрабатывался обширный географический и картографический материал, а также готовились географические карты для собственных судов. Стабильный спрос на географические карты способствовал появлению большого числа частных картогра-фических предприятий. Наибольшую известность среди картографов той эпохи приобрел Герард Меркатор (1512 - 1594 гг.), в основном благодаря своим трем выдающимся трудам - карте Европы 1554 г., большой карте мира «для мореплавателей» 1569 г. и капитальному атласу 1595 г. Меркатор впервые использовал равноугольную цилиндрическую проекцию для карты мира, пояснил ее значение, удобства и способы применения для навигации, положив начало разработке научных методов использования карт. Меркатор применял проекции, сообразуясь с формой и положением картографируемых территорий, а также назначением карты.
Развивалась картография и в России, в связи с этим можно отметить выдающееся творение русских картографов XVI в. - «Большой Чертеж всему Московскому государству», а также работы С. Ремезова, в которых собран и систематизирован обширный географический материал («Чертежная книга Сибири» (1701 г.), «Хорографическая чертежная книга» (1697 -1711 гг.), «Служебная чертежная книга» (1702 --1730 гг.) и др.).
Во второй половине XVII - начале XVIII в. картографические работы заняли видное место в деятельности крупнейших академий наук Парижской, Берлинской и Петербургской. Крупный вклад в науку внесли астрономические и геодезические работы французских ученых по определению формы и размеров Земли. В Англии в 1675 году в целях облегчения определения долгот на море была учреждена Гринвичская обсерватория, сотрудники которой внесли значительный вклад в развитие картографии.
С начала XIX в. для армий оказались необходимыми подробные и точные карты местности, заботы о создании которых взяли на себя военно-топографические службы. В тоже время стали проявляться иные, новые направления картографической деятельности, вызванные к жизни развитием естественных наук; геологии, метеорологии и почвоведе-ния, а также экономики и статистики. Именно с ними связаны многие новшества в картографии; изотермы (А. Гумбольдт, 1817), псевдоизолинии (Н. Равн, 1856), точечный метод, ленты грузо- и пассажиропотоков и др.
В 1902 году австрийский географ Карл Пойкер высказал мысль о становлении картографии в качестве самостоятельной науки о графическом изображении окружающего нас мира. Позднее немецкий географ Макс Эккерт опубликовал картоведческий труд «Наука о картах, исследования и основные положения картографии», в котором в задачи научной картографии вменялось рассмотрение всего многообразия картографических произведений, анализ сущности, задач и целей карт, установление определенных норм, на основе которых практическая картография выполняла построение карт. Методы и процессы изготовления карт, способы их исследования не включались Эккертом в сферу интересов научной картографии.
Значение картографии в современном обществе.
Карты допускают единовременный обзор пространства в любых пределах – от небольшого участка местности до поверхности Земли в целом. Они создают зрительный обзор формы, величины и взаимного положения объектов, позволяют находить их пространственные размеры: координаты, длины, площади, высоты и объемы. Карты содержат необходимые количественные и качественные характеристики этих объектов и, наконец, показывают существующие между ними связи: пространственные и некоторые другие. Эти свойства объясняют значение и ценность карт для практики.
Карты служат надежным путеводителем на суше и в океане, при движении войск и в туристических походах, для полета на воздушном корабле и для пешеходного маршрута.
В военном деле они являются основным источником информации о местности и обязательным пособием для управления войсками и организации их взаимодействия.
В промышленном, энергетическом и транспортном строительстве карты используются как основа для изысканий, проектирования и переноса в натуру инженерного проекта. Теперь наивыгоднейшие трассы железных дорог, автомагистралей и трубопроводов изыскиваются не в поле, а намечаются по топографическим картам в кабинетах проектных организаций.
Карты широко применяются в сельском хозяйстве при землеустройстве, мелиорации, мероприятиях по повышению плодородия почв, по борьбе с эрозией и вообще для учета и наиболее правильного, эффективного использования всех земельных фондов.
Карты составляют незаменимое пособие для школьного и внешкольного обучения. Они не только хранилище накопленных географических знаний, но и действенное средство для их распространения, подъема общей культуры. Без преувеличения модно сказать, что карты в той или иной степени используются во всех сферах человеческой деятельности.
Большое значение карты приобрели как средство научных исследований, особенно географических. Каждое географическое исследование так или иначе исходит из существующих карт, дает материалы для их исполнения и совершенствования.
Географические карты, фиксируя положение, состояние и пространственные связи конкретных объектов (явлений), позволяют не только экономно и выразительно излагать знания о размещении явлений, но также находить закономерности этого размещения. В некоторых отраслях знаний карты используются как основное средство исследования.
Сфера использования карт как средства научного исследования быстро расширяется по мере общего нарастания темпов научного прогресса. В частности, этому расширению содействуют успехи в становлении информатики и в разработке теории моделирования.
Исследование информатикой общих проблем сбора, хранения и передачи знаний позволяет еще полнее оценить достоинства географических карт как особой формы обработки, представления и анализа пространственной информации.
В географии очень важно уметь читать карты.
Тип карты можно определить по её названию, содержание карты можно понять из приложения.
На карте привлекают внимание, прежде всего, цветные тона. Цветами обозначают различные вещи.
На физико-географической карте цветами обозначаются возвышенности. Можно нарисовать цветную шкалу, которая обозначала бы глубины океанов и морей и шкалу, обозначающую низменности и возвышенности материков.
На тематических картах цветами обозначаются разные явления. Например, государства, климат, растительность, почву и т.д.
На общегеографические карты помимо цветов нанесены и другие условные знаки.
На карте географических поясов представлены области, где растут одинаковые растения, животные. Географические пояса отличаются друг от друга влажностью, теплом и временами года. Всего их 11: арктические пустыни, тундра и лесотундра, тайга, смешанные и лиственные леса, лесостепи и степи, полупустыни и пустыни, саванны, вечнозелёные леса и кустарники, муссоные леса умеренного пояса, дождевые леса, горный пояс.
При знакомстве с картой особенно важно знать, как показывать и разграничивать объекты. Реки нужно показывать по направлению течения, города обозначать точками, Заливы и полуострова - ограниченными с трёх сторон.
Весьма распространены общегеографические карты, на которых главным предметом изображения служит сама земная поверхность с объектами, на ней расположенными. Прочие карты называют тематическими. Они передают с большей полнотой и обстоятельностью какой-либо элемент (или элементы), входящий в содержание общегеографической карты (например, рельеф земной поверхности), или показывают явления, отсутствующие на общегеографических картах, например геологическое строение местности, климатические условия и т. п., в связи с чем различают виды тематических карт – геологические, климатические и т. д.
Все множество карт, снимков и других подобных моделей можно обозначить общим термином — «геоизображения».
Геоизображение — любая пространственно-временная, масштабная, генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графической образной форме.
В этой формулировке отмечены главные свойства, присущие всем геоизображениям (масштаб, генерализованность, наличие графических образов), и указана их специфика — это изображения Земли и планет.
Геоизображения представляют недра Земли и ее поверхность, океаны и атмосферу, педосферу, социально-экономическую сферу и области их взаимодействия
Виды геоизображений
Геоизображения подразделяют на три класса:
плоские, или двумерные, — карты, планы, анаморфозы, фотоснимки, фотопланы, телевизионные, сканерные, радиолокационные и другие дистанционные изображения;
объемные, или трехмерные, — анаглифы, рельефные и физиографические карты, стереоскопические, блоковые, го- лографические модели;
динамические трех- и четырехмерные — анимации, картографические, стереокартографические фильмы, киноатласы, виртуальные изображения и т.п.
В пределах каждого вида есть десятки разновидностей: карты всевозможной тематики, снимки в разных диапазонах, блок-диаграммы в любых проекциях и ракурсах. Но, кроме того, существует еще множество комбинированных геоизображений, сочетающих в себе свойства разных моделей. Таковы, например, комбинации карт и снимков: фотокарты, ортофотокарты, космокарты.
Начало цифровой картографии можно отсчитывать от одна тысяча девятьсот пятьдесят седьмого года. В этом году в Массачусетском технологическом институте (США) была изготовлена первая цифровая модель рельефа и местности карты, которую использовали в дальнейшем для проектирования автомобильных дорог. Это свидетельствует о том, что в картографии с середины двадцатого века начали развитие новые технологические картосоставительские и картоиздательские процессы и методы, которые усовершенствуются до настоящего времени. Основными направлениями и тенденциями совершенствования в них можно выделить:
- технологические (электронные) методы создания карт;
- цифровые способы организации банков и баз данных;
- технологии геоинформационного картографирования;
- формирование карт в компьютерных сетях;
- разработки виртуального картографирования.
Для более эффективного применения научно-технологических процессов развития картографии требуется наиболее быстрая доставка созданных ею продуктов до конечного пользователя. Тогда они будут оперативно использованы потребителями для решения ставящихся ими конкретных задач. В современных реалиях все научно-производственные отрасли, в том числе и цифровая картография, ориентируются на удовлетворение таких запросов и потребностей общества. Таким образом, с помощью цифровых технологий картография превращается из познавательных и просто средств ориентирования в математический инструментарий и методы проектирования, организации, управления и планирования. Уже очевидно, что технический прогресс повлиял на способы использования карт, из которых выделим следующие:
- методы коммуникации;
- пространственной информации;
- системного принятия решений.
Сущность цифровой картографии
Цифровую картографию можно представить в трех, а то и четырех содержательных формах:
- раздел картографической науки;
- производственной индустрии;
- новой технологии.
- инструмент визуализации изображений картографической продукции.
Прежде всего, как радел картографической науки, цифровая картография занимается исследованием и отображением пространственного местоположения различных объектов деятельности общества, всевозможных природных явлений, их цифрового моделирования и взаимосвязей.
С применением и использованием автоматизированных процессов изготовления, новых компьютерных технологий и разнообразного визуального ряда изображений цифровая картография пользуется особой популярностью, как у потребителей, так и специалистов. Изготовление картографической продукции, как индустриального производства, является многофункциональным технологическим процессом с применением современных технологий и имеющим спрос как электронного продукта.
Стоит вспомнить, каким образом ранее строились карты. Создавались целые штатные картографические группы и тематические партии, в услугах которых возникала производственная необходимость. Вся получаемая съемочная информация фиксировалась тушью на кальке или более плотной основе. Большая трудоёмкость, значительные временные затраты и скрупулезность во всем картосоставительском процессе делали процесс медленным. Сейчас все это заменяют компьютерные технологии, с возможностью более быстрого и точного исполнения проектов, удобства в обновлении и редактировании карт.
Преимущества цифровой картографии
Сравнивая все предыдущие и настоящие возможности различных способов построения карт, включая экономическую составляющую рыночной эффективности, можно выделить следующие преимущества цифровой картографии:
- передача точной информации об объекте, практически исключающая возможность получения ошибок, в связи с использованием в расчетах компьютерной автоматизации;
- быстрота обработки и получения итогового результата с более высокой производительностью труда;
- более экономичный способ создания карт с меньшими затратами труда;
- возможность и удобство, как редактирования, так и периодического обновления карт на той же математической и геодезической основе.
Следует также отметить, что цифровая картография все больше занимает места в мировом информационном потоке, проникает в различные сферы интересной современной жизни планеты и завоевывает значительные слои пользователей своей продукции, создавая тем самым повышенный спрос. Такая ситуация происходит по мере развития:
- новых (компьютерных) технологий картографических и геоинформационных систем;
- новых (космических) методов геодезического пространственного позиционирования и определения расположения всех объектов;
- совершенствование е составления карт, повышающих точность и скорость осваивания новых востребованных картографических продуктов.
Виды цифрового картографического производства
Цифровое картографическое производство для получения определенных результатов в современном своем виде занимается следующими производственными процессами:
- разработкой цифровых типовых карт и других, необходимых для этого картографических материалов в виде массивов информации всей совокупности объектов;
- созданием тематических карт с использованием уже имеющихся цифровых математической и картографической основ;
- ведение цифровых баз данных различной информации, в том числе границах государств;
- цифровое картографирование по спутниковым и аэрофотографическим снимкам;
- цифровое применение строительства топографических карт.
Производственные процессы цифровой картографии
Цифровая картография сложный технологический продукт, который представляет картографическое производство, состоящее из следующих производственных процессов:
Картографические отображения - это система условных обозначений, применяемые при создание карт, для показа пространственного размещения объектов, явлений, процессов, их сочетаний, связей и развития. В этих целях используются различные картографич. символы, имеющие разл. форму, размер, цвет, ориентировку и внутреннюю структуру знака.
Какие же способы картографии?
1) Способ значков - применяется для показа объектов, локализованных в пунктах, обычно не показываются в масштабе карты,(населённых пунктов, месторождений полезных ископаемых , пром предприятий, ориентиров на местности)
2) Способ линейных знаков - используется для изображения объектов линейного протяжения, не выражающихся по ширине в масштабе карты (дороги, границы, реки,разломы)
3) Способ изолиний - (соединяют точки с одинаковыми значениями картографируемого показателя) применяют для показа непрерывных, сплошных, плавно изменяющихся явлений (Рельефа, атмосферных осадков, темп-ры воздуха и др) образующих физические поля
4)Способ количественного фона - используется для районирования территорий по определённым количественным показателям , напр. модулю стока, густоте и глубине расчленения рельефа и т. п.
5) Способ качественного фона- используется для показа КАЧЕСТВЕННЫХ явлений сплошного распространения на земной поверхности( напр., геологич возраста пород) Способ отображения цветом или штриховкой. ( Способ всегда связан с районированием тер. по какому-либо признаку.)
6) Способ локализованных диаграмм - характеризует явления с помощью графиков и диаграмм, помещаемых в пунктах их наблюдения ( напр графики изменений месячной температуры осадков, ветров, локализованные по метеостанциям)
7) Точечный способ -применяется для показа явлений массового, но не сплошного распространения, с помощью множества точек, каждая из которых имеет определённый вес, обозначая некоторое число единиц данного явления. Чаще всего так показывают размещение сельского населения. (напр., вес одной точки – 1000 жителей), посевные площади (1 точка – 200 га посевов), поголовье (1 точка – 500 голов скота) и т. п.
8) Способ ареалов - используется для показа области распространения сплошного или рассредоточенного явления, (чаще всего распространения животных и растений, бассейнов полезных ископаемых и т.п)
9) Способ знаков движения - указывает скорость и направление перемещений явлений (напр. движение циклонов, морские течения, перелёт птиц, миграции населения).
•Применяют векторы движения, т. е. стрелки разного цвета, формы или ширины, характеризующие скорость, направление, устойчивость и др. особенности явлений . Динамические знаки используют в картографических анимациях.
Для картографического изображения статистических показателей применяют два способа: картограммы и картодиаграммы .
Картограммы- используют для показа относительных статических данных по административно-территориальным единицам. (число детских садов на 1000 жителей, энерговооружённость сельского хозяйства в расчёте на 100 га обрабатываемых земель, процент лесопокрытой площади в р-не и т. п. )
Картодиаграммы- изображение абсолютных статистических показателей по единицам административно-территориального деления с помощью диаграммных знаков. Их применяют для показа таких явлений, как валовой сбор урожая, объём промышленного производства, потребление электроэнергии по р-нам, обл., провинциям и т. п . Они позволяют наглядно сопоставить районы, к которым они отнесены, по абсолютным показателям.
Географические координаты
Географические координаты - это широта и долгота, которые определяют положение любой точки на Земле
Географическая широта φ (параллели) – это угол между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке. Он отсчитывается от 0° до 90° в обе стороны от экватора.
Географическую широту точек, лежащих в северном полушарии (северную широту) принято считать положительной, широту точек в южном полушарии — отрицательной. О широтах, близких к полюсам , принято говорить как о высоких , а о близких к экватору — как о низких .
Географическая долгота λ (меридианы) – это угол между плоскостью начала меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку.
Долготы от 0° до 180° на западе от начала меридиана называют западными, а на востоке от меридиана – восточными. Восточные долготы принято считать положительными , западные — отрицательными .
Высота
Расстояние до центра планеты не используется в географии: оно удобно лишь при описании очень глубоких областей планеты или, напротив, при расчёте орбит в космосе.
Масштаб и содержание карты
· топографические планы — до 1:5000 включительно;
· крупномасштабные топографические карты — 1:10 000; 1:25 000; 1:50 000 ;
· среднемасштабные топографические карты — 1:100 000; 1:1 000 000;
· мелкомасштабные топографические карты — 1:1 000 000 и выше
Ч ем меньше знаменатель численного масштаба, тем крупнее масштаб. Планы составляют в крупных масштабах, а карты — в мелких. В картах учитывается «шарообразность» Земли, а в планах — нет. Из-за этого планы не должны составляться для территорий площадью свыше 400 км² (то есть участков земли крупнее 20×20 км).
Содержание карт:
Тематические карты - составляются на основе общегеографических карт. На них более отчетливо выделяется один из видов природных явлений, хозяйственных отраслей, социально-политического положения населения. Образцом могут служить политическая карта мира в атласе, карта тектонических плит, карта климатических поясов и т. д.
Тематическая карта
Тематические карты - показывают расположение, взаимосвязи и динамику природных явлений, населения, экономики, социальную сферу.
Две группы: карты природных явлений и карты общественных явлений.
· Карты природных явлений охватывают все компоненты природной среды и их комбинации. В эту группу входят карты геологические, геофизические, карты рельефа земной поверхности и дна Мирового океана и т.д.
· Общественно-политические карты включают карты населения, экономические, политические, исторические, социально-географические.
Несмотря на то что ошибка в навигации порой приводит к чудесным открытиям — спасибо Колумбу за гамак и ананасы, — корректное ориентирование в пространстве с помощью карт всегда занимало важное место в человеческой истории. И хотя сейчас такие работы, как карта Птолемея, практически бесполезны для навигации, они дают ценное представление о том, что картографы, исследователи и географы своего времени понимали об окружающем их мире. А, скажем, карта Меркатора имеет ценность и сегодня, поскольку без нее не было бы возможным создание различных картографических проекций. Решили разобраться, что мы знаем о картографии и как человечество проходило долгий путь от настенных росписей до GPS.
Картография — это одновременно искусство и наука создания карт, она требует твердой руки, внимания к деталям и всестороннего знания географии. Картографию ранних времен следует рассматривать как математическую дисциплину, поскольку она определяет расположение объектов в пространстве, а математика всегда была наукой об измерениях. Ознакомиться с более чем 82 000 оцифрованных карт разных эпох вы можете на сайте Дэвида Рамзи, который владеет крупнейшей в мире частной коллекцией карт.
Некоторые из наскальных рисунков и изображений на костях и доисторических артефактах, которые долгое время считались исключительно художественными изображениями, согласно последним исследованиям, оказались ранними картами охотничьих угодий, ручьев и даже расположения звезд.
Древний мир
Карты и маршруты составляли и египтяне, однако, поскольку они использовали для этих целей папирус, крайне недолговечный материал, до нашего времени дошло совсем мало картографических свидетельств Египта. Но что точно можно с уверенностью сказать об эпохе до нашей эры, так это то, что ранние карты отражали религиозные верования относительно форм мира.
Например, карты на вавилонских глиняных табличках, датируемых приблизительно 600 г. до н. э., показывают Вавилон и его окрестности в стилизованной форме, где город представлен прямоугольником, а река Евфрат — вертикальными линиями. Названная область изображена круглой и окруженной водой, что соответствует религиозному образу мира, в который верили вавилоняне.
Однако говорить о появлении картографии как дисциплины мы можем лишь с начала греческой цивилизации, когда географы эпохи начали научно оценивать окружность Земли. Птолемей, Геродот, Анаксимандр, Эратосфен — вот лишь некоторые имена людей, которые оказали огромное влияние на западные науки о Земле, включая географию. Они провели глубокое изучение размеров и формы планеты, ее обитаемых районов, климатических зон и положения стран.
Анаксимандр, мыслитель и ученик Фалеса Милетского, был первым, кто нарисовал карту известного мира. До наших времен она не сохранилась, но тем не менее благодаря описанию Геродота у нас есть представление о том, как она могла бы выглядеть: известный древнему мыслителю мир был изображен по кругу и размещался на Земле, которая имела форму барабана. Карта содержала два континента, «Европа» и «Азия», десять населенных пунктов и была разделена сверху вниз.
Хотя Анаксимандр, возможно, был первым греческим географом, титул «отец географии» получил ливийско-греческий ученый и философ Эратосфен, который жил между 276–194 годами до н. э. Именно он придумал слово «география» (и написал по этому поводу трехтомник, который сохранился во фрагментах), а также стал первым человеком, который смог вычислить размер Земли (ошибившись всего на 2%), используя в измерении осевой наклон планеты и, возможно, даже ее расстояние от Солнца.
Величайшим вкладом Эратосфена в науку создания карт стала концепция широты и долготы: ему принадлежит одна из самых ранних карт известного мира (220 г. до н. э.), на которой представлены параллели и меридианы, что указывает на представление ученого о том, что Земля круглая.
Римская империя и картография
В римскую эпоху, в отличие от греков, которые интересовались в первую очередь наукой, картографы Рима ориентировались на практическое использование карт, военные и административные нужды. Необходимость контролировать империю в финансовом, экономическом, политическом и военном аспектах мотивировала на составление карт, которые отражали административные границы, физические характеристики земель или дорожные сети.
Римские карты были более или менее ограничены территорией, включающей то, что называлось «Mare Nostrum», поскольку Средиземное море было ядром Римской империи, вокруг которого распределялись все административные районы.
То, что в целом римляне внесли небольшой вклад в картографию, немного странно, учитывая их навыки в строительстве дорог, которые требовали точных геодезических измерений. Кто знает, возможно, именно математическая природа карты помешала «нематематическим» римлянам продвигать дисциплину?
Птолемей написал свою «Географию» около 150 года н. э. и собрал в ней имеющиеся знания о географии мира того времени. В работе упоминалась система широты и долготы, а также средства описания местоположений объектов на Земле на основе астрономических наблюдений из этих областей. Оригинальные карты астронома так и не были найдены и, предположительно, были потеряны, но его работа была достаточно описательной, чтобы картографы смогли воссоздать наблюдения и в 1300 году создать карту Птолемея.
Средние века
Как только христианство распространилось по Европе, доминирующим стало утверждение, что истина о мире содержится исключительно в Библии, поэтому в тех местах, где библейские цитаты противоречили научным открытиям дохристианского времени, наука была отвергнута как языческая глупость.
Среди прочего библейские цитаты, несмотря на все открытия греков, убедили одних в том, что Земля — круг, а не сфера, а других — в том, что Земля прямоугольник (согласно цитатам из Исаии о «четырех углах Земли»). Таким образом в эпоху Средневековья западный прогресс в области картографии приостановился.
С другой стороны, настоящий расцвет начался в арабском, персидском и мусульманском мире, где ученые продолжали и продвигали традиции создания карт, в основном следуя методам Птолемея. В эту эпоху картографы также начали использовать знания и заметки исследователей и торговцев, которые путешествовали по мусульманскому миру.
Пока христианская Европа создавала религиозные представления о мире, впервые стали появляться карты нового типа для моряков — портуланы, — при изготовлении которых использовался магнитный компас. Самые ранние известные портуланы, на которых показывались береговые линии и острова, датируются началом 14 века и являются итальянскими или каталонскими картами. Первые портуланы охватывали Средиземное и Черное моря, показывали направления ветра и прочую информацию, полезную для моряков.
Революция картографии в Европе произошла лишь в 15 веке, и основной мотивацией стало, во-первых, открытие новых земель, а во-вторых, рост доступности карт благодаря изобретению печатного станка.
Tabula Rogeriana от аль-Идриси — это не просто карта мира, но тщательно составленный географический текст, который описывает природные особенности, этнические и культурные группы, социально-экономические и другие характеристики каждой области, нанесенной на карту.
Работа была создана для короля Сицилии Роджера II, и при ее подготовке аль-Идриси использовал как свой собственный обширный опыт путешествий, так и беседы с другими исследователями и услуги чертежников, которым платили за то, что они ездили по миру и наносили на карту свои маршруты. Карты в Tabula Rogeriana описывают мир как сферу и разбивают его на семьдесят прямоугольных сечений, каждое из которых подробно описывается в заметках.
Карта Фра Мауро была создана монахом около 1450 года н. э. и считается одним из лучших произведений средневековой картографии. Большая круглая карта, около двух метров в диаметре, нарисованная на пергаменте и растянутая в деревянной раме, изображает известный в то время мир — Европу, Азию и Африку. Карты Фра Мауро ориентирована на юг, который расположен вверху.
Херефордская Mappa mundi, созданная Ричардом Хальдингамским и Лаффордским в 1285–1290 годах, известна тем, что является самой крупной средневековой картой, которая все еще существует, а также одной из самых тщательно прорисованных и раскрашенных. Сама карта круглая, в ее центре расположен Иерусалим, а в верхней части изображен райский сад в огненном кольце.
Карта ориентирована на восток, который расположен вверху, а ее странная особенность состоит в том, что Европа ошибочно помечена как Африка, и наоборот. Хотя карта круглая, эксперты не считают это доказательством того, что картограф верил в плоскую Землю: карта рассматривается как тип проекции с необитаемыми районами к северу и югу. «Mappa mundi» — общий термин для карт средневековой Европы.
Ранний современный период
Полиграфия, а также разработка различных методов и инструментов измерения начиная с 16 века сделали картографов влиятельными людьми. Коммерческая экспансия, колонизация новых частей мира и поиск возможностей для военного превосходства над другими странами сделали необходимостью создание точных карт. Наибольший прогресс в картографической науке той эпохи случился в 1569 году, когда были опубликованы первые карты Герарда Меркатора.
На 16 век также пришлись значительные улучшения в вопросах тригонометрии, изготовлении математических инструментов, астрономии и географии. Немецкий математик Региомонтан был в числе первых, кто понял, что для составления точных карт необходимы точные координаты мест и что самая большая проблема заключается в вычислении долготы — решить ее он предлагал с помощью метода расчета лунных расстояний.
Последователем Региомонтана был Иоганн Вернер из Нюрнберга, географическая работа которого, книга «In Hoc Opere Haec Cotinentur Moua Translatio Primi Libri Geographicae Cl’Ptolomaei» (1514 г.), содержит описание инструмента с угловой шкалой, который позволяет считывать градусы. Вернер также представил метод определения долготы на основе лунных затмений и изучал картографические проекции: все это оказало сильное влияние на Герарда Меркатора.
Сам Меркатор создал много новых карт и глобусов, но его величайшим вкладом в картографию является проекция Меркатора. В какой-то момент картограф понял: все это время моряки неправильно предполагали, что следование определенному курсу компаса заставит их путешествовать по прямой линии.
Корабль, плывущий к определенной точке по компасу, будет следовать по кривой, называемой локсодромией. Глобус, который Меркатор создал в 1541 году, впервые показал эти линии неровностей и стал шагом в разработке идеи проекции, которую Меркатор использовал впервые в 1569 году для настенной карты мира на 18 отдельных листах.
Карта мира Герарда Меркатора известна как первая попытка «правильно» представить круглую Землю на плоской поверхности. Поскольку она представляет собой цилиндрическую проекцию, карта не имеет согласованного масштаба применительно к круглой Земле, из-за чего расстояния вблизи полюсов сильно искажены.
Интересно и то, что на этой карте Гренландия кажется больше Африки. В общем, как карта мира проекция Меркатора имеет существенные недостатки (как и все проекции), но для морских карт это, несомненно, лучшее решение, которое в конечном итоге было принято всеми моряками.
Карта Риччи была составлена иезуитским священником Маттео Риччи в 1602 году — это самая старая из сохранившихся карт на китайском языке, на которой есть Америка. В центре мира на карте расположен Китай.
Современный период
После промышленной революции во всем мире начали процветать торговля и коммерция. Эпоха постиндустриальной революции привела к появлению среднего класса, который мог позволить себе такую роскошь, как книги и путешествия. Географы и картографы отреагировали на растущий спрос: крупное, почти художественное создание карт, столь популярное в предыдущие столетия, уступило место более практичным и портативным картам с мелкими элементами. Карты начали постепенно терять свое декоративное значение.
К 17–18 векам научные достижения проложили путь для дальнейших улучшений, прогресс в картографии стал зависеть от наличия средств для точного определения положения мест. Расчет широты давно уже не был проблемой благодаря секстанту, однако с долготой по-прежнему все было не так уж просто.
Помимо сложностей с методами ее вычисления, встал вопрос об установлении нулевой отметки. Для установления картографических стандартов было необходимо международное соглашение: гринвичский меридиан как нулевая отметка долготы был принят в 1884 году на Международной конференции по меридианам.
Вторым основным ориентиром стал экватор. Наконец, для стандартизации карт было необходимо принять и другое решение, а именно то, как карта будет ориентирована. Сейчас нам кажется вполне логичным располагать север сверху, а юг — внизу, но на самом деле это совершенно произвольное решение.
Французский картограф Николя де Фер был в меньшей степени ученым и в большей — художником. Де Фер известен производством более 600 карт, и хотя они, вероятно, не выиграли бы никаких призов за географическую точность, его работы ценились за чистую красоту и декоративные качества. Этого было достаточно, чтобы назначить Николя де Фера королевским географом французского дофина, герцога Анжуйского.
Новейшее время
Важнейшим инструментом современной картографии стал компьютер — сейчас подавляющему большинству людей карты известны в виде GPS-навигации и плакатов с изображениями стран, развешанными над столами школьников. Хотя теоретически сама возможность рисовать карты в современном мире никуда не делась, сейчас подобное занятие является очень узкой областью для ценителей и не предполагает практического применения.
Хотя современные картографы не пользуются тем же уважением, как их коллеги времен, когда рукописные и гравированные карты были дорогими предметами искусства, картография по-прежнему остается очень сложной дисциплиной. Немногие картографы являются лишь картографами: обычно человек этой профессии совмещает в себе художника, гравера и писателя. Но кем бы он ни был, одна общая черта объединяет всех картографов, и это увлечение окружающим миром.
Карты, которые изменили мир
Карта Генриха Мартелла (1490 г.)
Карта составлена немецким картографом и отражает новейшие теории о форме мира и наиболее точных способах отобразить его на плоской поверхности. Говорят, что Колумб использовал эту карту (или похожую на нее), чтобы убедить Фердинанда Арагонского и Изабеллу Кастильскую поддержать его путешествие в начале 1490-х годов. И если смотреть на карту, большого морского расстояния между Европой и Китаем действительно нет — как и думал Колумб.
Карта мира Мартина Вальдземюллера (1507 г.)
На этой карте впервые названа и рассматривается как отдельный континент Америка. Карта была создана опытным картографом Мартином Вальдземюллером и сопровождалась пояснительной брошюрой поэта и картографа Маттиаса Рингманна. Под впечатлением от работ флорентийского мореплавателя Америго Веспуччи Рингманн предположил, что Америка является не частью Азии, как думал Колумб, а самостоятельным континентом.
Китайский глобус (1623 г.)
Описательная карта лондонской нищеты (1889 г.)
Бизнесмен Чарльз Бут скептически отнесся к заявлению 1885 года о том, что четверть лондонцев живет в крайней нищете. Чтобы проверить положение дел, Бут нанял людей для расследования, которые обнаружили, что реальная цифра составляет 30%. Результаты исследования были картографированы, а состояние людей на карте размечалось с помощью семи цветовых категорий: от черного для «самого низкого класса, полукриминального» до золотого для богатых. Придя в ужас от результатов, власти Лондона построили первые муниципальные дома.
Будь на страже! (1921 г.)
В начале 20 века совсем молодому государству — СССР — угрожали вторжение, голод и социальные волнения. В помощь большевистской пропаганде был нанят целый ряд успешных советских художников и графиков, среди которых — Дмитрий Моор, автор плаката выше. Изображение с картой европейской части России и ее соседей, а также образ героической большевистской гвардии, побеждающей вторгающихся врагов, помогли определить место Советского Союза в русском народном самосознании.
Google — Планета Земля (2005 г.)
Практически впервые в истории возможность создать точную карту и указать на ней то, что вы считаете нужным, была передана в руки любого желающего. Если же вам не очень интересно отмечать на карте ближайший магазин, возможность посмотреть на Землю из космоса и поискать необычные объекты на поверхности нашей планеты тоже вполне неплохой бонус.
Цифровая картография — это технология, позволяющая моделировать окружающую местность при помощи специальных технических средств и компьютерных программ. Информационные технологии дают возможность создавать электронные аналоги топографических, авиационных, геологических, навигационных, кадастровых и других видов карт.
Помимо изображения окружающего пространства на карту могут наноситься трёхмерные объекты и различные категории дополнительных данных. Алгоритм создания и использования цифровых карт определяется следующими ГОСТами: 28441-99, 15971, 21667, 26387.
Преимущества цифровой картографии
Оцифрованные данные об окружающем пространстве используются для создания автоматизированных картографических и геоинформационных систем. По сравнению с традиционными бумажными картами электронные модели имеют следующие преимущества:
- возможность динамического изменения рельефа и расположения различных объектов;
- быстрое масштабирование местности;
- большая точность и отсутствие искажений;
- возможность нанесения цифровых меток и мгновенного поиска нужно объекта;
- автоматическая прокладка маршрута и контроль за отклонениями от выбранного курса;
- возможность передачи цифровых карт через интернет.
Электронные карты не подвержены износу, их можно хранить в памяти компьютера и на стационарных носителях. Цифровая картография и трёхмерное моделирование служат важным источником информации при проектировании, ремонте и реконструкции зданий, а также различных инфраструктурных объектов. Данные, содержащиеся в электронных картах, используются для решения следующих задач:
- оценка состояния почвы и геологоразведка;
- моделирование чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;
- составление кадастровых планов и инвентаризация земельных ресурсов;
- создание атласов, альбомов и энциклопедий;
- построение зон видимости и определения мест уверенной радиолокации;
- геомаркетинг;
- оптимизация логистики предприятий и транспортных компаний.
Цифровые карты активно эксплуатируются туристами, спортсменами и путешественниками. Электронную картографическую информацию используют при поиске пропавших людей и планировании спасательных операций.
Методы создания электронных карт
Для создания электронных моделей местности используются картографические, фотограмметрические, геодезические и космические технологии. Сбор информации осуществляется при помощи аэрофотосъёмки и фиксации географических данных с применением спутниковых систем.
Сведения, полученные в процессе лазерного сканирования местности, также используются при создании геоинформационных систем. Дополнительным источником информации служат данные, полученные в ходе оцифровки аналоговых карт. Аэросъёмка проводится с использованием самолётов, квадрокоптеров и беспилотных летательных аппаратов.
Фотограмметрическая обработка полученных снимков осуществляется при помощи цифровых станций, высокоточных сканеров и другого специализированного оборудования. Созданием электронных карт по заказу физических и юридических лиц занимаются частные и государственные предприятия, имеющие соответствующую лицензию. Перечень работ в рамках цифровой картографии< включает следующие пункты:
- предпроектное исследование;
- разработка технического задания совместно с заказчиком;
- формирование электронного изображения местности;
- настройка геоинформационной системы;
- обучение операторов программного комплекса;
- сопровождение программного обеспечения и внесение актуальной информации в базы данных.
Наибольшими функциональными возможностями обладают трёхмерные векторные карты, которые представляют собой специализированные базы данных. Растровые карты пользуются меньшей популярностью, так как они обладают узким диапазоном масштабирования и не могут использоваться для решения ответственных навигационных задач.
Заключение
Электронная карта — это современный инструмент, позволяющий решать широкий спектр организационных, проектировочных, коммерческих и военных задач. Использование цифровой картографической информации позволяет реорганизовать бизнес-процессы и даёт компании весомые конкурентные преимущества.
Применение цифровой картографии даёт возможность оптимизировать промышленно-логистические процессы и повышает уровень экономического развития отдельных регионов и страны в целом.
Дальнейшее развитие технологий искусственного интеллекта и больших данных позволит создать единую цифровую модель планеты, которая будет представлена в виде отдельного мобильного приложения. Бумажные карты выйдут из обращения и станут достоянием прошлого.
Читайте также: