Географія. Рівень стандарту. 11 клас. Безуглий

Тема 2. Картографія

§ 3. Сучасні картографічні твори та їхня математична основа

ПРИГАДАЙТЕ: Які ви знаєте джерела географічної інформації? Яке значення мають картографічні джерела інформації для життєдіяльності людини? За якими ознаками поділяють карти на різні види? Як впливають сучасні технології на створення картографічних творів? Що таке ГІС?

• Сучасні картографічні твори. Електронні карти та глобуси. Картографічні інтернет-джерела. Навігаційні карти. Нині існує досить багато способів зображення земної поверхні та планети Земля: малюнок, фотографія, аерофотознімок, космічний знімок, план, карта, глобус. Однак найвідомішими й детальними зображеннями земної поверхні є географічні карти.

Географічна карта - це зменшене, узагальнене, умовно-знакове зображення земної поверхні на площині, виконане за допомогою математичної основи (масштабу, картографічної проекції).

На них наносять різні країнознавчі складові: географічне положення, природні умови й ресурси країни, особливості складу та розселення населення, структуру та розміщення господарського комплексу, довідкову інформацію. Карти складають на основі польових досліджень, аеро- та космічних знімків та інших картографічних джерел, а також статистичних і літературних даних.

Географічні карти поділяють на групи за певними типовими ознаками: масштабом, змістом, охопленням території, призначенням (табл. 1).

Таблиця 1. Класифікація географічних карт

За охопленням території

За масштабом

За змістом

За призначенням

світу

великомасштабні

(від 1:5000 до 1:200 000)

загальногеографічні, зокрема топографічні

науково-довідкові

океанів

середньомасштабні

(від 1:200 000 до 1:1 000 000)

тематичні:

- карти природних явищ;

- карти суспільних явищ

культурно-освітні

материків

дрібномасштабні (масштаб, дрібніший від 1:1 000 000)

комплексні

технічні

країн і регіонів

навчальні

туристські тощо

На сучасному етапі розвитку інтерактивних технологій з’являються зовсім нові картографічні витвори, які представлено електронними картами й глобусами, GIS-технологіями, GPS-навігаторами тощо. Електронні карти - це цифрові карти, візуалізовані в комп’ютерному середовищі з використанням програмних і технічних засобів у прийнятих проекціях і системі умовних знаків. Існують також електронні атласи. З розвитком телекомунікацій з’явилася можливість складати електронні карти в середовищі Інтернет. їх називають інтернет-картами та інтернет-атласами.

Географічні карти застосовують у різних сферах людської діяльності, вони унаочнюють інформацію певного напряму (табл. 2).

Таблиця 2. Застосування географічних карт

Вид карт

Застосування

Науково-довідкові

Для отримання необхідної довідки, а також для дослідження особливостей зображення території або акваторії, розміщення на ній об’єктів і явищ з метою наукового дослідження і практичної діяльності

Освітні

Головна функція - популяризація знань в освітній сфері. їх застосовують як допомогу при вивченні географії та історії

Технічні

Призначені для виконання технічних завдань і відображають ті об’єкти та умови, що необхідні для цього

Туристичні

На них зображено населені пункти, туристичні маршрути, місця відпочинку (турбази, готелі), архітектурні й історичні пам’ятки, об’єкти природи тощо. Слугують для туристично-екскурсійної сфери

Навігаційні

Для забезпечення безпечного плавання судна. На таких картах детально відображено рельєф морського дна та глибини, берегова лінія, детальні навігаційні небезпеки, навігаційне обладнання, фарватери, місця якірних стоянок, відомості про течії, льодовий режим, ґрунти дна, райони, де заборонено плавання тощо

Аеронавігаційні

Використовують в авіаційній сфері: для підготовки до польоту його виконання та контролю за ним

Дорожні

Застосовують під час організації роботи доріг, ремонту та обслуговування транспортними засобами, а також для їхніх користувачів

Кадастрові

Слугують для забезпечення організації ефективного визначення та охорони сільськогосподарських, лісогосподарських і міських земель, для планування виробництва, меліорації земель та інших цілей

Проектні

Використовують у проектуванні робіт із землеустрою, лісоустрою, гідротехнічного будівництва та меліорації

Пропагандистські

Призначені для розповсюдження політичних, наукових і технічних знань та ідей з метою їх упровадження в суспільну свідомість

• Математична основа карт. Сутність генералізації. Для відображення реальної поверхні Землі на площині карти проектують земну поверхню на поверхню земного еліпсоїда й зображують поверхню еліпсоїда на площині за допомогою однієї з картографічних проекцій. Ці операції становлять математичну основу карти. Основними математичними елементами карти є масштаб, картографічні проекції та координатна сітка.

При створенні планів, карт чи глобуса слід використовувати пропорційне зменшення Землі або її частин. Тобто застосовувати масштаб.

Масштаб (мірило) - це ступінь зменшення об’єктів при перенесенні їх з місцевості на план, карту чи глобус, або це відношення відстаней на плані, карті чи глобусі до відстані на місцевості.

Масштаб на глобусах, картах і планах може бути числовим, іменованим або лінійним:

  • числовий масштаб - відношення довжини ліній на плані або карті до довжини відповідних ліній в дійсності. Зображується у вигляді лінійного дробу, чисельник якого - одиниця, а знаменник - ступінь зменшення проекції. До прикладу, запис 1:5000 означає, що 1 см на плані відповідає 5000 см (50 м) на місцевості. Крупнішим є той масштаб, у якого знаменник менше ніж 1:1000 і більше ніж 1:25 000. На топографічних планах і картах зазвичай використовують такі масштаби: 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10 000, 1:20 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000 і дрібніші;
  • іменований масштаб - біля кожного числа записано назву одиниці вимірювання. Наприклад: в 1 см - 2 км;
  • лінійний масштаб - відрізок, поділений на рівні частини з підписами значень відповідних їм відстаней на місцевості.

Для використання карт велике значення має точність масштабу.

Створення карт проводиться за допомогою картографічних проекцій - математичного способу зображення поверхні земного сфероїда на площині. Для цього спершу переходять до математично правильної фігури еліпса чи кулі, а потім проектують зображення на площину за допомогою математичних залежностей. За такої умови застосовують різні допоміжні поверхні: циліндр, конус, площину.

Циліндричні проекції використовують для карт світу - модель Землі ніби вміщують у циліндр і уявно проектують на його стінки земну поверхню. Меридіани й паралелі в цій проекції - прямі лінії, що проведені під кутом, лінія найменших спотворень - екватор.

ЗАУВАЖТЕ

Точність масштабу - відрізок горизонтального прокладення лінії, який відповідає 0,1 мм на плані. Значення 0,1 мм для визначення точності масштабу взято через те, що це мінімальний відрізок, який може розрізнити око людини. Наприклад, для масштабу 1:10 000 точність масштабу дорівнюватиме 1 м. Що вища точність масштабу, то менша генералізація карти, плану чи глобуса.

Конічні проекції найчастіше використовуються для зображення Євразії, Азії, світу. Для цього один або декілька конусів насаджують на модель Землі й на них переносять усі точки земної поверхні. Меридіани в такій проекції - прямі лінії, які виходять з однієї точки (полюса), а паралелі - дуги концентричних кіл. Для зображення на картах окремих материків чи океанів використовують азимутальні проекції. Точкою нульових спотворень є точка дотику площини до земної поверхні. Водночас периферійні частини карти мають у такій проекції максимальне спотворення. Виділяють прямі, поперечні та косі азимутальні проекції.

Унаслідок кулястості Землі на картах існують спотворення довжин, кутів, форм і площ. Вони є різних видів, а їхня величина залежить від виду проекції, масштабу карти й охоплення території.

Розрізнити спотворення форм можна, порівнявши довжину й ширину якогось географічного об’єкта на карті та глобусі. Якщо співвідношення рівні, то спотворень форм немає. Простіший спосіб - порівняти клітинки сітки на одній широті: коли вони однакові. Це свідчить про відсутність спотворень форм на цій географічній карті.

За характером спотворень картографічні проекції поділяють на:

  • рівновеликі (немає спотворень площ);
  • рівнокутні (немає спотворень кутів);
  • рівнопроміжні (немає спотворень довжин в одному з напрямків - або вздовж меридіанів, або вздовж паралелей);
  • довільні (існують усі види спотворень).

Генералізація - процес відбору й узагальнення якісних і кількісних характеристик карти, тобто процес спрощення форм та обрисів географічних об’єктів під час перенесення їх з місцевості на план, карту чи глобус.

Унаслідок картографічних проекцій кожній точці на земній кулі, що має певні географічні координати, відповідає лише одна точка на карті.

Будь-яка карта - це зменшене зображення ділянки земної поверхні. На ній неможливо детально передати цілком усі елементи місцевості. Тому при складанні карт одними з найскладніших і найважливіших питань є питання вибору, які об’єкти місцевості варто показати на карті, а які - пропустити, як детально має бути показаний кожний об’єкт. Тут послуговуються генералізацією. Мета генералізації - виділення основних типових рис об’єкта відповідно до призначення карти, її масштабу. Найбільш помітна генералізація спостерігається на глобусі, картах світу, материків і океанів; незначна - на планах і топографічних картах, що мають великі масштаби. Картографічна генералізація сприяє відтворенню на карті якісно нової інформації, і в цьому полягає її важлива роль у географічному пізнанні.

• Способи картографічного зображення об’єктів і явищ на загальногеографічних і тематичних картах. Для зображення географічних об’єктів, явищ і процесів у картографії використовують умовні знаки та способи картографування, що становлять легенду карти. Умовні знаки поділяють на:

  • лінійні (використовують для зображення об’єктів лінійної протяжності: доріг, річок, кордонів тощо);
  • масштабні (для зображення об’єктів, площа яких може бути відтворена в масштабі: рівнин, гір, озер, морів, обрисів материків тощо);
  • позамасштабні (використовують для зображення об’єктів, площа яких не виражається в масштабі карти: символів, малюнків, геометричних фігур, що несуть інформацію про точкові географічні об’єкти);
  • пояснювальні (застосовують для детальнішої характеристики зображуваного об’єкта).

Умовні знаки - це спеціальні графічні символи, якими на картах зображують певні географічні об’єкти: предмети та явища. Вони передають інформацію про просторове розміщення, розміри та форму зображуваних об’єктів.

Спосіб зображення географічних об’єктів - картографічна характеристика зображуваного явища, що ґрунтується на його характерних властивостях: розміщенні у просторі, геометричній формі та розмірах, динаміці розвитку тощо. На географічних картах зображуються знаки й символи різних форм, розмірів, кольору (штриховки), які пояснюють їхній зміст.

У картографії використовують понад 120 видів ізоліній, серед яких:

- ізотерми (лінії однакової температури);

- ізобари (лінії однакового тиску);

- ізогіпси, або горизонталі (лінії однакової абсолютної висоти місцевості);

- ізобати (лінії однакової глибини);

- ізогієти (лінії однакової кількості опадів);

- ізосейсти (лінії однакової сейсмічної сили);

- ізогаліни (лінії однакової солоності води у водоймах) та ін.

Прийоми картографічних зображень є мовою карти. Застосовуючи їх, можна не лише правильно прочитати будь-яку карту, а й самому скласти її.

• Географічні інформаційні системи (ГІС), дистанційне зондування Землі, сфери їхнього практичного застосування. Розвиток комп’ютерної картографії сприяв появі цілого класу систем, що звуться геоінформаційними (ГІС). Це комплекс апаратних і програмних засобів, які забезпечують їхнє функціонування: надання можливості уведення даних, перетворення їхніх форматів, накопичення, вилучення, оновлення та пошук, виконання аналітичних і прогнозних, статичних і динамічних завдань, вибір форми видачі кінцевого результату. В Інтернеті вони розташовуються вже на цілих порталах відповідного призначення. Нині понад 75 % карт у світі створюються й розповсюджуються за допомогою комп’ютера. Є карти топографічні, тематичні, екологічні, економічні, демографічні тощо.

Іншим видом картографічної інформації, що є результатом застосування дистанційного зондування навколишнього середовища з космосу, є матеріали космічного моніторингу. Новий вид карт - у вигляді космічних знімків поверхні Землі з роздільною здатністю від 3,5 км до 5 м - надає унікальні можливості для користувачів ГІС.

В Україні ГІС-технології застосовують і розвивають Державне космічне агентство України, Служба з питань розвитку та інформаційних технологій при Раді національної безпеки та оборони України, Державна служба України з питань геодезії, картографії та кадастру тощо. Нині ГІС з успіхом застосовують у багатьох сферах господарства: укладанні кадастру землі та природних ресурсів, екології, промисловості й сільському господарстві.

Підсумуйте свої знання:

  • 1. Поясніть значення понять: географічна карта, картографічна генералізація, картографічна проекція, географічна інформаційна система (ГІС), дистанційне зондування Землі.
  • 2. Визначте, які види карт за просторовим охопленням, масштабом і змістом містяться у шкільному географічному атласі 11 класу.
  • 3. Підготуйте повідомлення «Значення сучасних навігаційних систем на практиці: американська GPS, російська ГЛОНАСС, європейська Galileo, китайська система космічної радіонавігації Beidou» (на власний вибір).

Перевірте, чого навчилися:

  • 1. Спираючись на географічні карти у шкільному атласі та електронні (цифрові) карти в телефоні або комп’ютері, визначте на них відмінності способів картографічного зображення та прояви картографічної генералізації.
  • 2. Користуючись Google Earth - безкоштовною програмою, що відображає віртуальний глобус, - знайдіть і проаналізуйте детальність зображення вашої школи, будинку й вулиці, де ви мешкаєте, обласного центру, відомих і видатних об’єктів країни тощо (на власний вибір).

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 3

Тема. Визначення за градусною сіткою географічних координат точок, азимутів, відстаней у градусах і кілометрах між точками на різних за просторовим охопленням картах.

Мета. Поглибити знання про математичну основу карти; закріпити вміння працювати з масштабом, градусною сіткою географічних карт, що виконані в різних картографічних проекціях; тренуватися у вмінні визначати географічні координати точок, азимути, відстані (у градусах і кілометрах) між точками на різних за просторовим охопленням картах.

ОРІЄНТОВНІ ТЕМИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕНЬ УЧНІВ (на вибір)

1. Визначення оптимального маршруту руху між визначними об’єктами свого району за допомогою навігаційної карти своєї області.

2. Сфери використання даних дистанційного зондування Землі.