Что изучает наука картография кратко
Картография, что это такое?
Картография (по-гречески: χάρτις — карта и γραφειν — запись) — это прикладная наука, которая занимается изучением и созданием атласов, карт и глобусов. Объектами картографии являются небесные тела, Земля, звёздное небо и Вселенная.
В настоящее время картографическое производство во многом опирается на материалы космической съемки, на достижения автоматики и вычислительной техники.
История картографии
История картографии начинается задолго до того как появилось само название данной дисциплины. Несколько доисторических наскальных рисунков были отнесены к древним картам, они свидетельствовали о местонахождении городов, поселков и сокровищниц древнего мира. Одна из самых старых карт в мире — настенная живопись 7-го тысячелетия до нашей эры. Считается, что эта картина представляет Чатал-Хююк, город в древней Анатолии.
Современная форма картографии начала развиваться с 6 века до нашей эры. Древние греки и римляне являются пионерами в этом направлении. Вклад Анаксимандра, греческого философа, и Птолемея, очень талантливого римского географа, наиболее значимые в в истории картографии. Первому приписывают создание первой в мире документированной карты, в то время как второй выпустил «Руководство по географии». В своём трактате Птолемей заложил основы математической географии и картографии. Вскоре, к 8-му веку, арабские ученые делали переводы картографических работ греков. В 1154 году арабский ученый Мухаммад аль-Идриси подготовил средневековый атлас, включающий знания о мире, собранные арабскими купцами.
Процветающие цивилизации Индии и Китая также добились стойких успехов в области древней картографии. Индийские астрономы и картографы уже начали наносить на карту Полярную звезду и другие созвездия, используя старые картографические системы. Государство Цинь в Китае связано с выпуском некоторых из самых старых сохранившихся карт мира, некоторые из которых датируются 5 веком до нашей эры.
Такие изобретения, как телескоп, компас и секстант, вскоре стали революцией в мире картографии. Это зажгло эру исследования с 15-ого до 17-ого столетия. В течение этого времени европейские картографы проводили обширные исследования, изучали неизведанные земли и создавали подробные карты, представляющие весь мир на маленьких кусочках бумаги. Самый старый в мире глобус был создан в 1492 году немецким картографом и математиком Мартином Бехаймом. Вскоре все больше изобретений, открытий и исследований породили современные формы картографии.
Общая и тематическая картография
Общая и тематическая картография — самые крупные области в картографии. Давайте разберёмся, в чем между ними разница.
Что такое картографическая проекция?
Картографическая проекция — это способ сгладить трехмерную поверхность земного шара (или другого сферического тела) в плоскость для того, чтобы сделать карту. Это требует систематического преобразования широт и долгот местоположений поверхности сферы в местоположения на плоскости. Этот процесс обычно математический, но некоторые методы основаны на графике.
Все проекции имеют искажения. Они бывают следующих видов: искажения форм, искажения площадей, искажения длин, искажения углов. Особенно большими искажения бывают на мелкомасштабных картах, на крупномасштабных они практически неощутимы.
Цилиндрическая проекция
Цилиндрические картографические проекции являются одним из способов изображения Земли. В этом виде проекции параллели нормальной сетки параллельные прямые, а меридианы перпендикулярные параллелям прямые; расстояния между ними пропорциональны разностям долгот. Единственный фактор, который отличает разные цилиндрические проекции друг от друга, — это масштаб, используемый при разнесении параллельных линий на карте.
Недостатки цилиндрических проекций в том, что они сильно искажены на полюсах. Хотя области вблизи экватора с большей вероятностью будут точными в сравнению с реальной Землей, параллели и меридианы, являющиеся прямыми линиями, не учитывают искривление Земли. Цилиндрические отлично подходят для сравнения широт друг с другом и полезны для обучения и визуализации мира в целом, но на самом деле не являются наиболее точным способом визуализации того, как мир действительно выглядит в целом.
Типы цилиндрических картографических проекций, которые вы можете знать, включают в себя популярные проекции Меркатора, Кассини, Гаусса-Крюгера, Миллера, Бермана, Хобо-Дайера и Галла-Петерса.
Коническая проекция карты
Канонические проекции включают эквидистантную коническую проекцию, конформную коническую проекцию Ламберта и конику Альберса. Эти карты имеют конусную константу, которая определяет угловое расстояние между меридианами. Эти меридианы являются равноотстоящими и прямыми линиями, которые сходятся в местах вдоль проекции независимо от того, есть ли полюс или нет. Как и цилиндрическая проекция, проекции конической карты имеют параллели, которые пересекают меридианы под прямым углом с постоянной мерой искажения повсюду.
Проекции конической карты разработаны так, чтобы их можно было обернуть вокруг конуса на вершине сферы (шара), но они не должны быть геометрически точными.
Конические проекции лучше всего подходят для использования в качестве региональных карт или карт полушария, редко для полной карты мира. Искажение на конической карте делает его неподходящим для использования в качестве визуального изображения всей Земли, но делает его отличным для визуализации умеренных регионов, карт погоды, климатических проекций и многого другого.
Азимутальная картографическая проекция
В азимутальной проекции параллели нормальной сетки являются концентрическими кругами, а меридианы — их радиусами, расходящимися из общего центра параллелей под углами, равными разности долгот. Каждая точка на карте имеет тот же самый азимут по отношению к среднему меридиану, который эта же точка имеет со средним меридианом на сфере.
Азимутальная картографическая проекция является угловой — учитываются три точки на карте (A, B и C), азимут от точки B до точки C определяет угол, на который кто-то должен смотреть или двигаться, чтобы добраться до A. Эти угловые отношения более известны как дуги большого круга или геодезические дуги. Азимутальные карты полезны для определения направления в любой точке Земли, используя центральную точку в качестве ориентира.
КАРТОГРАФИЯ
Предметом картографии являются отображение и познание природных и социально-экономических геосистем посредством карт (как их моделей), а также техника и технология создания и использования картографических произведений. С развитием компьютеризации картография стала заниматься технологиями создания электронных карт и формированием баз и банков цифровой картографической информации.
По назначению и практической ориентации карт в картографии выделяются такие отрасли, как учебная, научная, туристская, навигационная (морская, аэронавигационная), инженерная и др.
В XX веке активная дифференциация наук о Земле способствовала становлению многих отраслей тематической картографии. Значительный вклад в развитие отечественной картографии внесли труды Ф.Н. Красовского, В.В. Каврайского, Н.А. Урмаева (по математической картографии), К.А. Салищева и А.В. Гедымина (по картоведению и общей теории картографии), А.Ф. Асланикашвили (по теории картографии), Ю.М. Шокальского (по морской картографии), Н.Н. Баранского и А.И. Преображенского (по экономико-географическому картографированию), М.И. Никишова (по сельско-хозяйственному картографированию), И.П. Заруцкой (по тематическому картографию), А.М. Берлянта (по теории картографии и картографическому методу исследования), А.А. Лютого (по теории картографии и языку карты), А.В. Постникова (по истории картографии) и др. Смотрите также Атлас географический, Географические карты.
Дополнительная литература:
Волков Н.М. Принципы и методы картометрии. М.; Л., 1950;
Павлова А.В. Морские навигационные карты. Л., 1961;
Салищев К.А. Географические атласы // Картография. 1965–1967. М., 1968; он же. Картография. 3-е изд. М., 1982; он же. Картоведение. 3-е изд. М., 1990;
Бочаров М.К. Методы математической статистики в географии. М., 1971;
Берлянт А.М. Образ пространства: карта и информация. М., 1986; он же. Картографический метод исследования. 2-е изд. М., 1988; он же. Картография и геоинформатика. М., 1991; он же. Картография. М., 2002; он же. Картографический словарь. М., 2005.
Иллюстрации:
Атлас океанов (Тихий океан, 1974 год; Атлантический и Индийский океаны, 1977 год; Северный Ледовитый океан, 1980 год;Человек и океан, 1996 год; Антарктика, 2005 год).
Атлас океанов (Тихий океан, 1974 год; Атлантический и Индийский океаны, 1977 год; Северный Ледовитый океан, 1980 год; Человек и океан, 1996 год; Антарктика, 2005 год).
Атлас «Природа и ресурсы мира» (1998 год), тома 1-2.
«Атлант Фарнезе». Скульптор Ф. де Вит. 1671 год. Национальный музей (Неаполь).
Титульный лист «Атласа» Г. Меркатора.
Титульный лист первого известного российского атласа «Чертёжная книга Сибири» С.У. Ремезова, составленного в 1699-1701 годы.
Карта из «Чертёжной книги Сибири» С.У. Ремезова.
Картографический рисунок на каменном монолите, найденном при раскопках на юге Иордании.
Профессор К.А. Салищев на первой выставке карт для высшей школы в МГУ (1955 год).
Картография
Картография — наука об отображении и познании природных и социально-экономических геосистем посредством карт как моделей. существует также как область техники и технологии создания и использования картографических произведений и как отрасль производства, выпускающего картографическую продукцию (карты, атласы, глобусы и др.). Развитие компьютеризации расширило представление о картографии, в её интересы входят также технологии создания электронных карт, баз и банков цифровой картографической информации.
Содержание
Разделы картографии
Картоведение
Картове́дение — раздел картографии; отрасль науки, техники и производства, что охватывает изучение, создание и использование картографических произведений, а также историю картографии.
Математическая картография
Математическая картография — раздел картографии, изучающий математические способы построения картографических проекций, их преобразований, методы изыскания проекций, способы и технические приёмы применения проекций на практике. К математической картографии также иногда относят весь комплекс вопросов, связанных с математическим обоснованием карт (компоновка карт, расчёт рамок и т. п.), а также способы и средства измерений на картах. Тесно связана с математикой, геодезией и другими дисциплинами.
Составление и оформление карт
Составление и оформление карт — область картографии, область технического дизайна, изучающая наиболее адекватные способы отображения картографической информации. Эта область картографии тесно взаимосвязана с психологией восприятия, семиотикой и тому подобными гуманитарными аспектами. Поскольку на картах отображается информация, относящаяся к самым различным наукам, выделяют также такие разделы картографии, как историческая картография, геологическая картография, экономическая картография, почвоведческая картография и другие. Эти разделы относятся к картографии лишь как к методу, по содержанию они относятся к соответствующим наукам.
Цифровая картография
История картографии
Развитие зарубежной картографии
Первые картографические рисунки появились в первобытном обществе раньше, чем письменность.
Самая древняя из сохранившихся карт найдена к северу от Вавилона и датируется примерно 2200 годом до н.э. На ней изображена река, протекающая в горах, и образующая дельту при впадении в море.
Греческие ученые первыми доказали шарообразность Земли (Аристотель, IV в. до н.э.) и вычислили ее размеры (Эратосфен, III в. до н.э.). Гиппарх(II в. до н.э.) предложил строить карты по сети параллелей и меридианов, определяя широту и долготу пунктов в градусной мере по данным астрономических наблюдений.
Римский математик, астроном и картограф Клавдий Птолемей (I-II в. н.э.) создал 8 книг, в которых описал математические способы построения карт (в том числе коническую проекцию), указал координаты многих пунктов. Он сам составил 90 карт.
В IV в. н.э. в Римской империи широко применялись дорожные карты, составлявшиеся с чисто практическими целями – для ориентирования при передвижении на дорогах.
В эпоху средневековья (V-ХVII в.в.) типичными картографическими произведениями являются так называемые монастырские карты, составляемые при монастырях и служившие иллюстрациями к религиозным сочинениям. На таких картах в центре помещался Иерусалим, на востоке – рай. Шарообразность земли отвергалась.
В конце ХIII – начале ХIV в. благодаря развитию торговли и мореплавания появились портоланы – карты, служившие мореплавателям для ориентирования.
В истории географической карты большую роль сыграло изобретение в ХV в. книгопечатания.
Один из первых глобусов был изобретен немецким картографом М. Бехаймом в 1492 году.
Большой вклад в развитие картографии внес Меркатор в ХVI в. Он занимался изготовлением астрономических инструментов и глобусов, съемкой местности, составлением, гравированием и изданием карт. Он разработал ряд картографических проекций, в том числе получившую широкое применение равноугольную цилиндрическую проекцию Меркатора.
Развитие отечественной картографии
Свою особую историю имеет русская картография. Первая сводная карта Руси была составлена еще в начале ХVI в.
В 1701 году Петром I была открыта первая школа русских геодезистов. В 1745 году выпущен «Атлас Российской империи». Он содержал 20 карт, в том числе генеральную карту всей России и карты ее частей. В середине ХVII в. Географический департамент возглавил М.В. Ломоносов, который значительно улучшил постановку картографических работ.
В ХIХ в. большое значение приобрели тематические карты. Были созданы климатические, почвенные, геологические, экономические и другие карты. Например, в развитии почвенного картографирования огромную роль сыграли работы В.В. Докучаева.
К концу ХIХ – началу ХХ в. развитию картографии способствовал технический прогресс. Особенно большую роль в создании крупномасштабных карт сыграло применение аэрофотосъемки.
В 1919 году был подписан декрет об организации Высшего геодезического управления, переименованного в дальнейшем в Главное управление геодезии и картографии. В 20-х годах в некоторых вузах впервые была открыта картографическая специальность и был организован Центральный научно-исследовательский институт геодезии и картографии (ЦНИИГиК).
Перед войной были выпущены новые стенные школьные карты, школьные атласы. Во время Великой Отечественной войны основная задача советской картографии, в особенности военно-топографической службы, состояла в обеспечении Советских войск всеми необходимыми картами.
В середине 50-х годов картографирование в масштабе 1:100 000 было закончено на всей территории страны. Создавались комплексные атласы республик, краев и областей СССР. Велась работа над созданием школьных карт и атласов. В 80-х годах было завершено изготовление топографической карты в масштабе 1:25 000 на всю территорию СССР. К настоящему времени по всем основным курсам школьных программ по географии и истории созданы атласы и стенные карты, которые периодически переиздаются с необходимыми исправлениями.
Картография
Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии (понятными большинству людей) являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, глобусов. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах (бумага, пластик) или в виде изображения на видеомониторе.
Содержание
Разделы картографии
Картоведение
Математическая картография
Составление и оформление карт
Составление и оформление карт — область картографии, область технического дизайна, изучающая наиболее адекватные способы отображения картографической информации. Эта область картографии тесно взаимосвязана с психологией восприятия, семиотикой, и т. п. гуманитарными аспектами.
Поскольку на картах отображается информация, относящаяся к самым различным наукам, выделяют также такие разделы картографии как историческая картография, геологическая картография, экономическая картография, почвоведческая картография и т. д. Эти разделы относятся к картографии лишь как к методу, по содержанию они относятся к соответствующим наукам.
Цифровая картография
Относительно недавно появилась цифровая (компьютерная) картография, занимающаяся компьютерной обработкой картографических данных. Цифровая картография является не столько самостоятельным разделом картографии, сколько её инструментом, обусловленным современным уровнем развития технологии. Например, не отменяя способов пересчёта координат при отображении поверхности Земли на плоскости (изучается таким фундаментальным разделом, как Математическая картография), цифровая картография изменила способы визуализации картографических произведений (изучаются разделом Составление и оформление карт).
При этом не следует путать АКС и Географические информационные системы (ГИС), т. к. их задачи различны. Однако, на практике один и тот же набор ПО является интегрированным пакетом, используемым для построения и АКС, и ГИС (яркие примеры — ArcGIS, GeoMedia и MGE).
История картографии
Древнейшие карты
Картография появилась, вероятно, ещё до появления письменности в первобытном обществе. Об этом свидетельствует, например, то, что у народов, не имевших письменности в момент их открытия, имелись развитые картографические навыки. Путешественники, расспрашивавшие эскимосов северной Америки о расположении окрестных островов и берегов, получали от них сравнительно внятные описания, в виде карт, нарисованных на кусочках коры, на песке или на бумаге (если она была). Сохранились карты в форме наскальных рисунков в итальянской долине Камоника относящиеся к бронзовому веку.
Древнегреческая эпоха
Самые древние греки, например, философы милетской школы (примерно VI век до н. э.) считали Землю диском, или четырёхугольником. Однако, они уже сомневались в этом, например, философ из той же школы Анаксимандр, считал Землю цилиндром.
Однако, уже в IV веке до н. э. начало утверждаться учение о шарообразности Земли. Уже тогда появились первые понятия о климатических зонах, а следовательно, и географической широте. Примерно в 250 году до н. э. Эратосфен определил с помощью геометрических построений радиус Земли с ошибкой не больше 15 %. Он же ввёл линии широты и долготы на картах [источник не указан 98 дней] (по другим сведениям, понятия широты и долготы были впервые упомянуты в «Географии» Птолемея [1] ). Однако, на картах Эратосфена линии широты и долготы не были сколь-либо равноотстоящими — расстояние между ними варьировалось, для наиболее удобной передачи известных ему пунктов.
Древнегреческая методика определения широты — по максимальной высоте Солнца над горизонтом.
Гиппарх развил учение о широте и долготе и разработал первые картографические проекции. На основании сведений и методики Гиппарха, Клавдий Птолемей составил обширный справочник по координатам различных точек и учебник по составлению карт. Карты Птолемея до нас не дошли, однако их можно восстановить по данным его справочника и методикам. Среди историков картографии существует также точка зрения, согласно которой сам Птолемей не составлял карт, а это сделали по его материалам только византийцы в XIII-XIV веках (данный картографический материал через век был усвоен и развит западноевропейским Возрождением).
Труды Птолемея были вершиной древнегреческого картографического знания. После этого сведения лишь обобщались, а в последующие эпохи картографическое знание пришло в упадок.
Эпоха Средневековья
В то же время, традиции Птолемея во многом сохранялись арабскими учёными (вообще, греческая культура дошла до европейцев в основном благодаря арабам). Арабы усовершенствовали методы определения широты Птолемея, они научились использовать наблюдения звёзд вместо Солнца. Это повысило точность. Весьма подробную карту тогдашнего мира составил в 1154 году арабский географ и путешественник Аль-Идриси. Интересная особенность карты Идриси, как, впрочем, и других карт, составленных арабами — юг изображался сверху карты.
Некоторую революцию в европейской картографии устроило введение в пользование в конце XIII—начале XIV веков магнитного компаса. Появился новый тип карт — подробные компасные карты берегов портоланы (портуланы). Подробное изображение береговой линии на портоланах нередко совмещалось с простейшим делением на страны света Т и О карт. Первый дошедший до нас портолан датируется 1296 годом. Портоланы служили сугубо практическим целям, и как таковые мало заботились об учёте формы Земли.
Эпоха Возрождения и Новое время
В середине XIV века началась эпоха Великих географических открытий. Из-за этого обострился и интерес к картографии. Важные достижения картографии доколумбовского периода — карта фра Мауро (1459 года, эта карта, в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли) и «Земное яблоко» — первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом.
После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии новые успехи — появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам.
Весьма помогло развитию картографического дела изобретение книгопечатания.
Следующая революция в картографии — создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку: он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. Атлас Ортелиуса под названием Theatrum Orbis Terrarum был напечатан в 1570 году, полностью атлас Меркатора был напечатан только после его смерти.
Увеличению точности карт содействуют более точные способы определения широт и долгот, открытие Снеллиусом в 1615 году способа триангуляции и усовершенствование инструментов — геодезических, астрономических и часов (хронометров).
Хотя некоторые довольно удачные попытки составления больших карт (Германии, Швейцарии и т. д. ) были сделаны ещё в конце XIV и в XVII веках, однако только в XVIII в. мы видим большой успех в этом отношении, а также существенное расширение более точных картографических сведений по отношению к Вост. и Сев. Азии, Австралии, Сев. Америке и т. д.
Важное техническое достижение XVIII века — разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах. Таким образом, появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции.
Развитие картографии в конце XIX—начале XX веков
Лишь в конце XIX столетия стали производиться точные инструментальные съёмки на больших пространствах и издаваться настоящие топографические карты различных государств в крупных масштабах. К началу XX столетия съёмка мелкомасштабных топографических карт большинства государств ещё не была закончена. Полностью задачу построения мелкомасштабной карты мира удалось решить только к середине XX века.
История картографии в России
Уже в допетровскую эпоху в России было известно искусство составления географических чертежей, что доказывает «Большой Чертеж», начавший составляться ещё в XVI веке (по-видимому, по приказу Ивана Грозного) и значительно пополненный в XVII веке, но который до нас не дошёл (он имелся лишь в одном экземпляре); сохранился лишь комментарий к нему, «Книга Большому Чертежу». О старинных русских чертежах мы можем получить понятие из карты Сибири, составленной в 1667 году по приказанию воеводы П. И. Годунова (копия этой карты сохранилась в Стокгольмском государственном архиве), из сибирского чертежа Ремезова 1701 года и из нескольких чертежей отдельных местностей конца XVII в., сохранившихся в русских архивах. Что касается «Большого Чертежа», то он послужил для составления карты, над которой трудился царевич Фёдор Борисович Годунов и на основании которой были изданы в 1612-14 гг. карты Массы и Герарда в Голландии. Эти карты были первыми сколько-нибудь удовлетворительными генеральными картами России, хотя попытки к составлению таковых делались на Западе и ранее: известна, например, карта Бернардо Агнезе 1525 года, сохранившаяся в венецианском архиве и основанная на расспросных сведениях; карта Вида и особенно карта Герберштейна, который мог пользоваться отчасти и русским чертежом или, по крайней мере, русскими дорожниками.
Некоторые добавления к картографическим сведениям о России, особенно Сибири, были сделаны в XVIII веке — Витзеном и Штраленбергом но со времён Петра I начинается и история правильной русской картографии. Пётр I, интересуясь географией, посылал для съёмок геодезистов (Никиту Кожина и других) и морских офицеров и выписал из-за границы для издания карт граверов Шхонебека и Пикара. Картографические материалы в его время собирались в Сенат, секретарь которого Иван Кирилов был большой любитель географии; благодаря ему был издан первый русский географический атлас из 19 карт, в 1745 г.
Позже составление и издание карт перешло в Академию наук, которой при Екатерине II был издан более подробный атлас (в котором до 70 пунктов уже было определено астрономически). Множество картографических данных было собрано в эпоху Екатерины II путешественниками-академиками, а также благодаря начатому в это же время генеральному межеванию.
При Павле I составление карт перешло в военное ведомство и при Александре I приурочено к Главному штабу, при котором в 1822 г. был учреждён корпус военных топографов. К эпохе Александра I относятся первые триангуляции в России, исполнявшиеся сперва под руководством генерала Теннера, затем генерала Шуберта.
После основания Пулковской обсерватории, при Николае I, геодезия и картография в России сделали значительные успехи и заявили о себе такими крупными работами как измерение (под руководством Струве) дуги меридиана от Лапландии до устьев Дуная и составление (с 1846 г.) 3-хверстной топографической карты западных губерний. При Александре II листы этой карты стали поступать и в продажу, и в то же время была издана 10-верстная карта Европейской России, также ряд карт по Азиатской России (Кавказу, Средней Азии), многие специальные карты и т. д. ; с этого же времени возникла в России и частная картографическая деятельность.