Исторический процесс в картографии. (А. М берлянт картография)




Скачать 160.29 Kb.
Дата12.07.2016
Размер160.29 Kb.
Исторический процесс в картографии. (А.М Берлянт КАРТОГРАФИЯ)

История картографии — неотрывная часть истории цивилизации. Ее изучение позволяет по­нять ключевые моменты и этапы становления и — что особенно важно — правильно оценить современные тенденции развития науки. Исторический процесс в картографии охватывает историю создания конкретных произведений: карт, глобусов, атласов, а также этапы развития картографических инструментов, мето­дов и технологий, идей и концепций. Ниже выделены основные вехи развития инструментов для съемок и измерений на мест­ности, методов и технологий составления карт, ознаменовавшие поворотные моменты в истории картографии.



Развитие инструментария для измерений и съемок на местности

Основные вехи технического прогресса

Исторические

периоды

Визуальные наблюдения и глазомерные оценки

С древнейших времен

Применение геодезических инструментов для измерения длин и углов

С X в. до н.э.

Появление астрономических приборов для определения широт и долгот

С III в. до н.э.

Внедрение оптических астрономо-геодезических приборов

С начала XII в.

Изобретение аэрофотоаппаратов и других средств дистанционного зондирования, применение аэрокосмических съемок

Со второй половины XIX в.

Создание электронной геодезической аппара­туры

С середины XX в.

Применение глобальных позиционирующих систем

С конца XX в.

Главная тенденция развития приборов и инструментов для съе­мок и картографирования на местности всегда была направлена на расширение пространственного охвата, повышение точности и опе­ративности. Визуальные наблюдения и простейшие измерения на небольших участках местности постепенно уступали место высоко­точным геодезическим методам и дистанционному зондированию глобального охвата. Следует отметить, что темпы технического про­гресса стремительно нарастают в последние два столетия, средства съемки и полевого картографирования претерпевают кардинальные перемены за исторически короткие отрезки времени 30—50 лет.

Аналогичные тенденции наблюдаются и в развитии методов составления карт — от примитивных картографических рисунков на камне и папирусе до современных технологий конструирова­ния карт в компьютерных сетях. И в этом случае быстрые и карди­нальные изменения, в корне меняющие картосоставление, при­ходятся на последние десятилетия XX в.



Развитие картосоставительских методов и технологий издания карт

Основные вехи развития методов и технологий

Исторические

периоды

Рисование на камне, дереве, папирусе, ткани

С древнейших времен

Составление рукописных карт на бумаге

С III в. до н.э.

Гравирование карт на камне, металле, внедре­ние картопечатания

С середины XV в.

Применение фотохимических и фотокопиро­вальных процессов

Со второй половины XIX в.

Фотограмметрические технологии составления карт

С начала XX в.

Цифровые и электронные методы и техноло­гии составления карт, формирование баз и банков данных, геоинформационное картографирование

С середины XX в.

Составление карт в компьютерных сетях, виртуальное картографирование

С конца XX в.

Основные тенденции развития технологий картосоставления и издания карт связаны с совершенствованием методов создания, размножения и распространения картографических произведений среди пользователей. На современном этапе особое значение при­обрели технологии быстрого (оперативного) картографирования. В конечном счете экономическая эффективность картографичес­кой науки и производства зависит от того, насколько быстро соз­даваемые произведения дойдут до пользователя и будут примене­ны для решения конкретных задач.

Технический и технологический прогресс непосредственно влиял на развитие методов использования карт. Эта линия всегда имела довольно четкую ориентацию на удовлетворение практи­ческих и научных запросов общества, превращение картографии из простого средства ориентирования в инструмент планирования и проектирования.

Таким образом, можно видеть, что по мере развития инстру­ментария, методов и технологий картография все более расширяет пространственный охват (сегодня она уже вышла в космическое пространство), повышает качество, точность и, главное, опера­тивность создания картографических произведений. Она постепен­но охватывает все более широкие слои пользователей, проникает во многие сферы политической, экономической, культурной жизни общества, и это означает повышение ценности картографических данных как информационных ресурсов.

Развитие методов использования карт



Основные направления использования карт

Исторические

периоды


Применение карт для ориентирования и пере­движения на местности

С древнейших времен

Использование карт для путешествий и нави­гации

С XIII в.

Карты как средство укрепления государствен­ности и военно-политической безопасности

С XV в.

Карты как средство накопления и обобщения знаний

С XVIII в.

Карты как инструмент моделирования и позна­ния окружающего мира

С первой половины XX в.

Карты как средство коммуникации

Со второй полови­ны XX в.

Картографирование как основа системной организации пространственной информа­ции и принятия управленческих решений

С конца XX в.

Картографические проекции
Картографическая проекция — это математически определенное отображение поверхности эллипсоида или шара (глобуса) на плоскость карты.

Проекция устанавливает однозначное соответствие между геодезическими координатами точек (широтой В и долготой L) и их прямоугольными координатами (Хи Y) на карте. Уравнения про­екций в общей форме выглядят предельно просто


X= (B,L);Y= (B,L).
Конкретные реализации функций f1 и f2 часто выражены довольно сложными математическими зависимостями, их число бесконечно, а следовательно, разнообразие картографических проекций практически неограниченно.

Теория картографических проекций составляет главное содержание математической картографии. В этом разделе разрабатывают методы изыскания новых проекций для разных территорий и раз­ных задач, создают приемы и алгоритмы анализа проекций, оцен­ки распределения и величин искажений. Особый круг задач связан с учетом этих искажений при измерениях по картам, переходом из одной проекции в другую и т. п. Компьютерные технологии позво­ляют рассчитывать проекции с заданными свойствами.


Исходная аксиома при изыскании любых картографических про­екций состоит в том, что сферическую поверхность земного шара (эллипсоида, глобуса) нельзя развернуть на плоскости карты без искажений.

Неизбежно возникают деформации — сжатия и растяжения, различные по величине и направлению. Именно поэтому на карте воз­никает непостоянство масштабов длин и площадей.

Иногда искажения картографических проекций очень заметны, например очертания материков выглядят непривычно вытя­нутыми или сплющенными, а другие части изображения становятся раздутыми. Есть карты, на которых Гренландия больше Южной Америки, хотя, в действительности, она меньше ее в восемь с лишним раз, а Антарктида иногда вообще занимает весь юг карты. Искажаются не только размеры, но и формы объектов.

В картографических проекциях могут присутствовать следующие виды искажений:



  • искажения длин — вследствие этого масштаб карты непостоянен в разных точках и по разным направлениям, а длины линий и расстояния искажены;

  • искажения площадей — масштаб площадей в разных точках карты различен, что является прямым следствием искаже­ний длин и нарушает размеры объектов;

  • искажения углов — углы между направлениями на карте ис­кажены относительно тех же углов на местности;

  • искажения форм — фигуры на карте деформированы и не подобны фигурам на местности, что прямо связано с иска­жениями углов.


Классификация проекций по характеру искажений.
Равновеликие проекции сохраняют площади без искажений. Такие проекции удобны для измерения площадей объектов, однако, в них значительно нарушены углы и формы, что особенно заметно для больших территорий.

Равноугольные проекции оставляют без искажений углы и формы контуров, показанных на карте (ранее такие проекции называли конформными Такие проекции особенно удобны для определения направлений и прокладки маршрутов по заданному азимуту, поэтому их всегда используют на навигационных картах. Зато карты, составленные в равноугольных проекциях, имеют значительные искажения площадей.

Равнопромежуточные проекции — произвольные проекции, в которых масштаб длин по одному из главных направлений постоянен и обычно равен главному масштабу карты. Соответственно различают проекции равнопромежуточные по меридианам — в них без искажений остается масштаб вдоль меридианов, и равнопроме­жуточные по параллелям — в них сохраняется постоянным мас­штаб вдоль параллелей. В таких проекциях присутствуют искажения площадей и углов, но они как бы уравновешиваются.

Произвольные проекции — это все остальные виды проекций, в которых в тех или иных произвольных соотношениях искажаются и площади, и углы (формы). При их построении стремятся найти наиболее выгодное для каждого конкретного случая распределе­ние искажений, достигая как бы некоторого компромисса. Скажем, выбирают проекции с минимальными искажениями в центральной части карты, «сбрасывая» все сжатия и растяжения к краям.
Классификация проекций по виду нормальной картографической сетки.

Вспомогательными поверхностями при переходе от эллипсои­да или шара к карте могут быть плоскость, цилиндр, конус, серия конусов и некоторые другие геометрические фигуры.



Цилиндрические проекции — проектирование шара (эллипсои­да) ведется на поверхность касательного или секущего цилиндра, а затем его боковая поверхность разворачивается в плоскость. Если ось цилиндра совпадает с осью вращения Земли, а его поверхность касается шара по экватору (или сечет его по па­раллелям), то проекция называется нормальной (прямой) цилинд­рической. Тогда меридианы нормальной сетки предстают в виде равноотстоящих параллельных прямых, а параллели — в виде пря­мых, перпендикулярных к ним. В таких проекциях меньше всего искажений в тропических и приэкваториальных областях.

Если ось цилиндра расположена в плоскости экватора, то это — поперечная цилиндрическая проекция. Цилиндр касается шара по меридиану, искажения вдоль него отсутствуют, и, следовательно, в такой проекции наиболее выгодно изображать территории, вы­тянутые с севера на юг.

В тех случаях, когда ось вспомогательного цилиндра расположена под углом к плоскости экватора, проекция называется косой цилиндрической. Она удобна для вытянутых тер­риторий, ориентированных на северо-запад или северо-восток.

Цилиндрические проекции:



а - развертка нормальной цилиндрической проекции (проектирование на касательный цилиндр); б - нормальная цилиндрическая проекция на секу­щий цилиндр; в - косая цилиндрическая проекция на секущем цилиндре; г — поперечная цилиндрическая проекция на касательном цилиндре (осо­бенно удобна для проектирования геодезических зон).

Конические проекции - поверхность шара (эллипсоида) проек­тируется на поверхность касательного или секущего конуса, после чего она как бы разрезается по образующей и разворачивается в плоскость. Как и в предыдущем случае, различают нор­мальную (прямую) коническую проекцию, когда ось конуса совпа­дает с осью вращения Земли, поперечную коническую - ось конуса лежит в плоскости экватора и косую коническую - ось конуса на­клонена к плоскости экватора.

В нормальной конической проекции меридианы представляют собой прямые, расходящиеся из точки полюса, а параллели — дуги концентрических окружностей. Воображаемый конус каса­ется земного шара или сечет его в районе средних широт, поэто­му в такой проекции удобнее всего картографировать территории России, Канады, США, вытянутые с запада на восток в средних широтах.

Конические проекции:



а - проекция на касательный конус и развертка; б - проекция на секущий конус и развертка.

Азимутальные проекции — поверхность земного шара (эллип­соида) переносится на касательную или секущую плоскость. Если плоскость перпендикулярна к оси вращения Земли, то получается нормальная (полярная) азимутальная проекция. Парал­лели в ней являются концентрическими окружностями, а мериди­аны — радиусами этих окружностей. В этой проекции всегда кар­тографируют полярные области нашей и других планет. Если плоскость проекции перпендикулярна к плоскости эква­тора, то получается поперечная (экваториальная) азимутальная проекция. Она всегда используется для карт полушарий. А если проектирование выполнено на касательную или секущую вспомогательную плоскость, находящуюся под любым углом к плоскости экватора, то получается косая азимутальная проекция.



Азимутальные проекции:



а - нормальная или полярная проекция на плоскость; б - сетка в полярной проекции;

в - сетка в поперечной (экваториальной) проекции; г - сетка в косой азимутальной проекции.

Условные проекции — проекции, для которых нельзя подобрать простых геометрических аналогов. Их строят, исходя из каких-либо заданных условий, например желательного вида географической сетки, того или иного распределения искажений на карте, задан­ного вида сетки. В частности, к условным проекциям принадлежат псевдоцилиндрические, псевдоконические, псевдоазимутиальные и другие про­екции, полученные путем преобразования одной или нескольких исходных проекций.



а - цилиндрическая; б - коническая; в - азимутальная; г - псевдоцилиндрическая;

д - псевдоконическая; е - поликоническая, ж - псевдоазимутальная.
История картографии (http://ru.wikiversity.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B8_%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%B8)

Создателем первой географической карты считают древнегреческого ученого Анаксимандра. В VI в. до н.э. он начертил первую карту известного тогда мира, изобразив Землю в форме плоского круга, окруженного водой.

В III в. до н.э. древнегреческий ученый Эратосфен написал книгу "Географика", впервые применив термины: "география", "широта" и "долгота". Книга состояла из трех частей. В первой части была изложена история географии; во второй описаны форма и величина Земли, границы суши и океаны, климаты Земли; в третьей проведено деление суши на части света и сфрагеды - прообразы зон природы, а также сделано описание отдельных стран. Им была составлена и географическая карта населенной части Земли.

Во II в. н.э. древнегреческий ученый Клавдий Птолемей обобщил и систематизировал знания античных ученых о Земле и Вселенной в своем восьмитомном сочинении "Руководство по географии". "География" Птолемея содержала, как уже говорилось все имеющиеся к тому времени сведения о Земле. Большой точностью отличались приложенные к ней карты. Они имеют градусную сетку. Птолемей составил подробную карту Земли, подобной которой никто до него еще никто не создавал. На ней были изображены три части света: Европа, Азия и Ливия (как тогда называли Африку), Атлантический (Западный) океан, Средиземное (Африканское) и Индийское моря. Довольно точно были изображены известные в то время реки, озера и полуострова Европы и Северной Африки, чего нельзя сказать о менее известных районах Азии, воссозданных сна основании отрывочных, нередко противоречивых географических сведений и данных. Карта вытянута в восточном направлении. На известные страны отведена половина карты. В южной ее части изображен огромный континент, названный Неизвестной землей.

Первая карта России под названием "Большой чертеж" была составлена, как предполагают ученые, во второй половине XVI в. Однако ни "Большой чертеж", и последующие его дополненные и измененные экземпляры до нас не дошли. Сохранилось только приложение к карте - "Книга Большому чертежу". В нем содержались интересные сведения о природе и хозяйственной деятельности населения, основных дорогах и главных реках как путях сообщения, о "городах" и различных оборонительных сооружениях на границах Русского государства.

Первый глобус был создан немецким ученым Мартином Бехаймом. Его модель Земли увидела свет в I492 г., в год, когда Христофор Колумб отправился к берегам сказочной Индии западным путем. На глобусе были изображены Европа, Азия, Африка, которые занимают около половины всей поверхности Земли, и нет Северной и Южной Америки, Антарктиды, Австралии. Атлантический и Тихий океаны представлены как единый водный бассейн, а на месте Индийского океана расположены Восточный Индийский океан и Бурное Южное море, разделенное обширным архиелагом островов. Очертания океанов и материков далеки от действительных, поскольку в основу создания глобуса были положены сведения, основанные на представлениях античных географов и данных арабских и других путешественников, посетивших страны Востока, Индию и Китай.

Первый географический атлас был создан в I570 г. Все мореплаватели XVI и начала XVII в. пользовались этим атласом, который насчитывал 70 (семьдесят) карт большого формата, сопровождаемых объяснительным текстом. Его создатеь - знаменитый голландский картограф Абрахам Ортелий. Каждая карта его атласа тщательно выгравирована на меди и снабжена градусной сеткой. На карте полушарий материки Старого и Нового Света были изображены со всеми подробностями, но их очертания еще не соответствовали действительности. Одна из карт посвящена Южному материку (Магелании), который простирался от Южного полюса до 40-50° ю.ш., дважды пересекал тропик Козерога и был отдален от Южной Америки проливом Магеллана. Огненная Земля и Новая Гвинея были изображены ее полуостровами.

А ввел название "атлас" для сборника карт фламандский картограф Герард Меркатор, издавший в I595 г. "Атлас". Через тридцать лет работы по изготовлению всевозможных карт – и морских, и сухопутных – Меркатор был готов к тому, чтобы попытаться сформулировать картографическую проекцию, которая подошла бы для навигаторов. Он не был новичком в математике и, очевидно, успел перепробовать все существовавшие на тот момент проекции, включая те, что были предложены Клавдием Птолемеем. Целью создания еще одной, новой проекции было выпрямление спиральных румбовых линий. Он хотел получить практичную прямолинейную проекцию, которая при этом минимально искажала бы расстояния и очертания земель. Непростая задача!

    Меркатор начал с того, что выпрямил меридианы глобуса. Теперь они, вместо того чтобы сходиться на полюсах, представляли собой параллельные вертикальные линии, уходящие в бесконечность. При этом, естественно, возникло искажение расстояний восток—запад, которое росло по мере удаления от экватора. На экваторе расстояния не искажались, на полюсах искажение было максимальным. Более того, при выпрямлении меридианов исказились и направления: все линии отклонились к краям карты. Но именно направления-то и хотел сохранить Меркатор. Поэтому, чтобы вернуть назад румбовые линии, он еще больше исказил расстояния – растянул каждый градус широты в той же степени, в какой на данной широте пришлось развести меридианы, чтобы сделать их параллельными. Таким образом, вблизи экватора искажение расстояний – и по широте, и по долготе – получилось пренебрежимо малым, тогда как вблизи полюсов параллели и меридианы так сильно искажены и растянуты, что, несмотря на сохранение компасных направлений, указанные на карте расстояния – во всех направлениях – оказались безнадежно увеличены. Искажение расстояний привело к тому, что все земли в высоких широтах расплылись и острова, такие как Гренландия и Шпицберген, а также приполярные части континентов стали выглядеть неприлично раздутыми. Однако Меркатор добился своего. У него получилась карта, где румбовые линии и направления по компасу выглядят так, как нужно.

Христофор Колумб впервые предложил практически использовать шарообразность Земли, чтобы западным путем достичь берегов Индии. I6 лет потребовалось ему, чтобы добиться разрешения и средств у испанского правительства на это плавание, и 33 дня на то, чтобы осуществить свою мечту.

В Китае был изобретен магнитный компас. В китайских источниках 4ооо-летней давности есть упоминание о белом глиняном горшке, который караванщики "берегут пуще всех своих дорогих грузов". В нем "на деревянном поплавке лежит коричневый камень, любящий железо. Он, поворачиваясь, все время указывает путникам сторону юга, а это, когда закрыто Солнце и не видно звезд, спасает их от многих бед, выводя к колодцам и направляя по верному пути".

Уже в начале нашей эры китайские ученые начали создавать искусственные магниты, намагничивая железную иглу. Только через тысячу лет намагниченную иглу для компаса стали применять европейцы.

Традиционную для нас ориентировку по компасу ввели в XII в. Арабские мореплаватели. В начале XIV в. у компаса появилась шкала.

Предполагают, что итальянский мастер Флавио Жиойя скрепил магнитную стрелку с бумажным кругом (картушкой) и по краю этого круга нанес градусные деления, а к центру его провел лучи, соответствующие 32 направлениям - румбам, для более удобного наблюдения за показаниями прибора при определении направления ветра. На картушке мастер нанес также рисунок, получивший название "роза ветров" и ставший эмблемой всего, что связано с далекими путешествиями.

Петр I считал делом государственной важности составление карты России, которая помогла бы в освоении малоизвестных районов страны, в частности в исследовании морского пути от Новой Земли до "Татарского моря" (очевидно, Тихого океана), где он хотел основать верфи для постройки кораблей, чтобы отправлять их в Китай, Японию и другие страны.

По личному указу Петра I два геодезиста - Федор Лужин и Иван Евреинов были посланы в I7I9 г. на Северо-Восток (Дальний Восток). Им, как известно из письменного указа, надлежало выяснить, "сошлась ли Америка с Азией". До этого, отправляя в Персию Волынского (I7I5 г.), Петр I приказал ему выяснить, "нет ли какой реки из Индии", которая впадала бы в Каспийское море, а гвардии майору И. Лихачеву исследовать (I7I8 г.) Иртыш, озеро Зайсан, Черный Иртыш. "Северный морской путь мог получить исполинский речной придаток: Обь - Иртыш - Зайсан - Черный Иртыш. Эта речная дорога устремлялась к воротам восточного Туркестана. Петр предначертал также соединение Оби с Печорой и Камой. Ледовитый и Восточный океаны, Каспий, устье Двины и Зайсан, Необходимый Нос и Большая Земля, Новая Земля и глинобитные города Малой Бухарии - все это могло войти в единый круг".

Петром I была поставлена задача географического изучения России и создания точных, научных карт ее территории. Решение этой задачи являлось одним из важнейших условий успеха государственных преобразований. Рождение российской современной картографии сопровождалось одновременной организацией картоиздания, подготовки кадров для съемок и составления карт, экспедиций для картографирования речных систем и морей и, в конечном счете, первой государственной съемки огромного пространства страны (1717-1752 гг.). Во всех этих начинаниях отчетливо прослеживается непосредственное участие Петра I.

Последующий период развития российской картографии (до начала 1760-х годов) раскрыл действенность петровских замыслов и начинаний. Государственная съемка осуществлялась получившими геодезическое образование выпускниками Московской математико-навигацкой школы и Петербургской Морской академии. По традиции их называют петровскими геодезистами.



При Горном училище в 1792 году был напечатан полноценный национальный атлас России - «Российский атлас из сорока четырех карт состоящий и на сорок на два наместничества Империю разделяющий», который достаточно полно и реально отражал пространство огромной империи. Горное училище с 1784 года находилось в ведении Кабинета Екатерины II, где с 1786 года существовал специальный аппарат для разработки атласа, получивший название Географического департамента Кабинета Ее Императорского Величества. Составителем карт атласа, отражающего новое административное деление империи, был А.М. Вильбрехт (1756-1823).

Говоря о «веке Екатерины» в картографии, можно заметить, что почти все стороны ее государственной деятельности находят свое отражение в картографии. Постепенно карта входит в бытовой обиход. Более того, во второй половине XVIII века становится модным украшать табакерки, фарфоровые изделия, памятные медали и другие предметы картографическими изображениями.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница