глобус.

Картография связана с географией в том, что касается более широких аспектов Земли и ее жизни.В ранние времена картографические усилия были скорее художественными, чем научными и основанными на фактах. По мере того как человек исследовал и записывал окружающую среду, качество его карт и диаграмм улучшалось. Эти строки Джонатана Свифта были вдохновлены ранними картами:

Итак, географы, на картах Африки,

Дикими картинками заполнить пробелы,

И над необитаемыми холмами

Разместите слонов из-за отсутствия городов.

Топографические карты представляют собой графические изображения природных и искусственных особенностей частей земной поверхности в масштабе.Они показывают форму земли и фиксируют высоты над уровнем моря, озера, ручьи и другие гидрографические объекты, а также дороги и другие творения человека. Короче говоря, они обеспечивают полную инвентаризацию местности и важную информацию для всех видов деятельности, связанных с использованием и развитием земли. Они дают основу для специализированных карт и данные для составления обобщенных карт меньшего масштаба.

Морские карты представляют собой карты прибрежных и морских районов, предоставляющие информацию для навигации. Они включают кривые глубины или промеры, или и то, и другое; средства навигации, такие как буи, указатели каналов и огни; острова, скалы, затонувшие корабли, рифы и другие опасности; и важные особенности прибрежных районов, включая мысы, шпили церквей, водонапорные башни и другие особенности, полезные для определения местоположения с моря.

Термины «гидрография» и «гидрограф» датируются серединой 16 века; их внимание стало ограничиваться изучением океанских глубин, а также направлений и интенсивности океанических течений; хотя в разное время они охватывали большую часть наук, которые сейчас называются гидрологией и океанографией.Британская Ост-Индская компания нанимала гидрографов в 18 веке, а первый гидрограф Королевского флота Александр Далримпл (1737–1808) был назначен в 1795 году. Военно-морская обсерватория и гидрографическое управление были административно созданы в ВМС США в 1854 году. В 1866 г. законом было учреждено Гидрографическое управление, а в 1962 г. оно было переименовано в Океанографическое управление ВМС США.

Интерес к картографированию океанических пространств вдали от морских побережий возник во второй половине XIX века одновременно с совершенствованием подводных кабелей.По мере увеличения знаний о конфигурации океанических бассейнов внимание ученых было привлечено к этой области исследований. Особенностью морской науки с 1950-х годов стали все более подробные батиметрические (измерение глубины воды) исследования отдельных участков морского дна. Вместе со сбором соответствующих геофизических данных и отбором проб отложений эти исследования помогают интерпретировать геологическую историю покрытой океаном части земной коры.

Аэронавигационные карты содержат важные данные для пилота и штурмана.По сути, это мелкомасштабные топографические карты, на которые наложена текущая информация о средствах навигационного оборудования. Чтобы облегчить быстрое распознавание и ориентирование, показаны основные особенности земли, которые были бы видны с самолета в полете, за исключением менее важных деталей.

История картографии

Века до христианской эры вавилоняне рисовали карты на глиняных табличках, самые старые из найденных образцов которых датируются примерно 2300 г. до н.э.Это самое раннее положительное свидетельство графического изображения частей Земли; можно предположить, что картографирование восходит гораздо раньше и началось у бесписьменных народов. Логично предположить, что люди очень рано пытались общаться друг с другом относительно своего окружения, нацарапывая пути, места и опасности на земле, а затем на коре и коже.

Самые ранние карты должны были быть основаны на личном опыте и знакомстве с местными особенностями.Они, несомненно, указывали пути к соседним племенам, где можно было найти воду и другие предметы первой необходимости, а также местонахождение врагов и других опасностей. Кочевая жизнь стимулировала такие усилия, записывая способы пересечения пустынь и гор, относительное расположение летних и зимних пастбищ, а также надежные источники, колодцы и другую информацию.

Отметины на стенах пещер, связанные с рисунками первобытных людей, были идентифицированы некоторыми археологами как попытки показать следы зверей, изображенных на них, хотя общего согласия по этому поводу нет.Точно так же сети линий, нацарапанных на некоторых костяных табличках, возможно, представляют собой охотничьи тропы, но определенно нет убедительных доказательств того, что таблички действительно являются картами.

Однако многие бесписьменные народы умеют изображать основные черты своих местностей и путешествий. Во время исследования Южных морей капитаном Чарльзом Уилксом в 1840-х годах дружелюбный островитянин нарисовал на палубе капитанского мостика хороший набросок всего архипелага Туамоту. Считалось, что в Северной Америке индейцы пауни использовали карты звездного неба, нарисованные на лосиной шкуре, чтобы ориентироваться во время ночных переходов по равнинам.Говорят, что Монтесума дал Кортесу карту всей области Мексиканского залива, нарисованную на ткани, а Педро де Гамбоа сообщил, что инки использовали карты-схемы и вырезали некоторые из них в камне, чтобы показать особенности рельефа. Было найдено много образцов ранних эскимосских эскизных карт на коже, дереве и кости.

Выбор наилучшего способа указания масштаба карты

Эйлин Бакли, руководитель картографического центра

В предыдущей записи в блоге я спросил: «Все ли карты нуждаются в масштабной линейке и стрелке севера?» Я ответил «Нет» и немного рассказал об указателях направления, таких как стрелки на север, но я особо не вдавался в подробности о масштабных линейках.Вот еще немного об индикаторах масштаба карты, таких как масштабные линейки.

ОБЗОР

Почти все карты нарисованы в масштабе, поэтому на этих картах должна быть возможность указывать масштаб карты. Существует три основных способа обозначения масштаба на карте: репрезентативная дробь (например, 1:24 000), словесный масштаб (например, «один дюйм в миле») или графическая масштабная линейка. Каждый из них может быть легко добавлен в вашу компоновку в ArcMap.

Три основных весовых индикатора

Если карта нарисована НЕ в масштабе (то есть масштаб сильно различается по карте), то еще важнее указать, что это так! Для карт, которые включают понятия расстояния, такие как автомобильные или железнодорожные линии, маршруты самолетов или потоки, обязательно должен быть указан масштаб.

Все индикаторы масштаба карты можно использовать 1) для определения степени уменьшения географического региона по сравнению с его реальным размером и 2) чтобы помочь читателю карты определить расстояние на карте. Однако некоторые из них лучше подходят для понимания величины сокращения, а другие — для определения расстояний. Начнем с масштабных полос.

ШКАЛА

Масштабные линейки , также называемые линейчатыми шкалами , выглядят как маленькая линейка на карте или рядом с ней.Поскольку у большинства читателей карт есть некоторый опыт использования линейки, читателю часто легко понять и использовать ее. Их можно использовать для измерения расстояния между двумя отметками на клочке бумаги, которые обозначают расстояние между двумя интересующими объектами. Если расстояние между двумя делениями больше, чем линейка масштаба, читатель может положить его рядом с линейкой масштаба несколько раз, чтобы определить общее расстояние.

Масштабную линейку можно использовать как маленькую линейку для определения расстояний на картах.

Их легко добавить на карту — просто нажмите «Вставить» в меню верхней панели, затем выберите «Масштабная линейка». На выбор предлагается ряд предопределенных масштабных линеек — выбрав одну из них, вы можете изменить многие ее свойства. После вставки вы также можете дважды щелкнуть линейку масштаба, чтобы изменить еще больше свойств.

Диалоговое окно выбора линейки масштаба используется для выбора и изменения свойств линейки масштаба, которую вы хотите вставить на карту.

На картах, показывающих весь земной шар, масштаб карты может значительно отличаться от одной части карты к другой.Обычно масштаб систематически меняется от экватора к полюсам. Для этих карт полезно отображать линейку переменного масштаба , как показано ниже, вместо одной линейки масштаба. Используя набор масштабных линеек, которые относятся к масштабу выбранных параллелей (линий широты), читатель карты может определить, каким будет масштаб всей карты. Даже если интересующее место конкретно не указано на линейке переменного масштаба, читатель может либо визуально, либо физически (нарисовав ее) добавить линейку масштаба широты в виде горизонтальной линии, расположенной в правильном вертикальном положении на шкале. линейка с переменным масштабом.Например, для масштаба 45° вы должны провести горизонтальную линию посередине между линейками масштаба 40° и 50°.

Пример линейки переменного масштаба для карты с использованием проекции Меркатора.

Преимущества и недостатки

Масштабная линейка имеет три функции, которые делают ее особенно полезной. Во-первых, его легко использовать при определении расстояний на карте, так как большинство читателей карт привыкли работать с линейками. Во-вторых, если карта увеличивается или уменьшается с использованием какого-либо метода фотокопирования или отображения на экране, размер масштабной линейки изменяется прямо пропорционально физическому размеру карты. С другой стороны, два других индикатора масштаба — словесные масштабы и репрезентативная дробь — станут неверными при изменении размера карты. В-третьих, и километры, и мили можно удобно отображать на одной и той же линейной шкале.

Дизайн

Масштабная линейка должна быть незаметна и не должна привлекать внимание читателя карты — вместо этого ему придется переключать свое внимание, чтобы найти ее на странице. Используйте ровно столько промежуточных делений, сколько требуется.Масштабная линейка должна быть тоньше, а не толще, и на ней должны использоваться тонкие линии для полосы и делений (убедитесь, что вы делаете это для всех линий, составляющих линейку масштаба, включая деления!) Шрифт, используемый для маркировки шкалы bar должен быть одним из самых маленьких типов страницы. Использование большего количества галочек, чем нужно, толстых линий, широкой линейки масштаба и крупного текста излишне усложняет этот элемент карты и переводит его на более высокий уровень, чем он должен находиться в визуальной иерархии на странице.

Оптимальная длина масштабной линейки зависит от: 1) количества места на странице, посвященного карте, и 2) расстояний на карте, которые, по вашему мнению, должен измерить читатель.Масштабная линейка должна быть короче самой карты. Наибольшее расстояние (представленное общей длиной масштабной линейки) должно быть круглым числом, например 1000, а расстояния между подразделениями должны составлять 50 %, 25 % или 20 % этой длины. Ширина подразделения или комбинации подразделений должна быть примерно равна ширине большого пальца среднего человека, отсюда и фраза «эмпирическое правило».

Вы также можете спроектировать масштабную линейку так, чтобы она включала дополнительную шкалу (см. ниже), которую можно использовать для определения меньших расстояний.Иногда вы увидите шкалу расширения слева от нуля, а иногда ее можно найти как большее количество делений справа.

Расширенная шкала, которая показывает более мелкие деления линейки шкалы, позволяет измерять меньшие расстояния.

Масштабная линейка обычно располагается под картой, но это зависит от макета вашей страницы. Преимущество размещения масштабной линейки внизу страницы состоит в том, что она служит элементом привязки, связывающим пространство страницы с краем страницы.

Если вы решили использовать масштабную линейку и у вас есть более одной нанесенной на карту области (например, совпадающие США, Аляска и Гавайи), для каждой нанесенной на карту области требуется собственная масштабная линейка, если они показаны в разных масштабах.

Использование

Если карта используется для определения отношений расстояний, очень полезно включить масштабную линейку. Большинство из них будут включать масштабные линейки, потому что планирование маршрута, навигация и понимание расстояний между местами являются обычным использованием справочных карт.Для , следует использовать масштабную линейку, если определение расстояния может улучшить понимание читателем показанной темы. Если тема не связана с расстояниями, то вместо этого можно использовать репрезентативную дробь, чтобы указать степень уменьшения масштаба, которая потребовалась при создании карты. Обычно вам не нужно включать дополнительный масштаб в масштабную линейку для тематической карты — на самом деле, это может сбить с толку читателя карты, потому что, увидев его, они зададутся вопросом, для чего они должны его использовать.Как для справочных, так и для тематических карт, если вы считаете, что карта будет увеличена или уменьшена, вы должны включить масштабную линейку, чтобы индикация масштаба оставалась точной.

Ищите следующую запись в моем блоге о другом методе указания масштаба на картах — репрезентативных фракциях.

Вслед за моей предыдущей записью в блоге, вот мои рекомендации по использованию репрезентативных дробей для обозначения масштаба на картах.

3. Масштаб и прогнозы – картографирование, общество и технологии

Масштаб и проекции — две фундаментальные особенности карт, которым обычно не уделяется того внимания, которого они заслуживают. Масштаб относится к тому, как единицы карты соотносятся с единицами реального мира. Проекции касаются методов и проблем, связанных с превращением трехмерной (и вроде бугристой) земли в двухмерную карту.

В этой главе вы познакомитесь с:

• Масштаб и способы сообщить пользователю карты, что карта измеряет на местности
• Механика проекций, типы проекций и их характеристики

К концу этой главы вы должны уметь читать масштаб карты и определять распространенные проекции, а также их основные функции и способы использования.

Мир огромен. Земная поверхность имеет площадь более 500 миллионов км ² и любая картина земли, которую вы можете легко унести, может показать только общие очертания континентов и стран. Когда мы визуально представляем регион мира на карте, мы должны уменьшить его размер, чтобы он соответствовал границам карты. Масштаб карты измеряет, насколько элементы мира уменьшены, чтобы поместиться на карте; или, точнее, масштаб карты показывает пропорцию данного расстояния на карте к соответствующему расстоянию на земле в реальном мире.

Масштаб карты представлен репрезентативной дробью, графическим масштабом или словесным описанием.

Масштаб карты. Карта может иметь репрезентативную фракцию, графический масштаб или словесное описание, которые означают одно и то же.

Репрезентативная фракция . Наиболее часто используемой мерой масштаба карты является репрезентативная доля (RF), где масштаб карты показан как отношение. Если числитель всегда равен 1, знаменатель показывает, насколько больше расстояние в мире.На рисунке ниже показана топографическая карта с RF 1:24 000, что означает, что одна единица на карте представляет 24 000 единиц на земле. Репрезентативная дробь является точной независимо от того, какие единицы измерения используются; RF можно измерить как 1 сантиметр до 24 000 сантиметров, один дюйм до 24 000 дюймов или любую другую единицу.

Представитель фракции. Репрезентативная фракция и масштабные линейки с топографической карты Геологической службы США (USGS). Эта топографическая карта имеет RF 1:24 000, что означает, что одна единица на карте представляет 24 000 единиц на земле.

Графическая шкала. Масштабные линейки — это графическое представление расстояния на карте. На рисунке есть масштабные линейки для 1 мили, 7000 футов и 1 километра. Одним из важных преимуществ графических масштабов является то, что они остаются верными при уменьшении или увеличении карты.

Устное описание. Некоторые карты, особенно старые, используют словесное описание масштаба. Например, обычно на карте пишут «один дюйм соответствует одному километру» или что-то подобное, чтобы дать пользователям представление о масштабе карты.

Составители карт используют термин «масштаб» для описания карт как мелкомасштабных или крупномасштабных. Это описание масштаба карты как большого или малого поначалу может показаться нелогичным. Карта Соединенных Штатов размером 3 на 5 метров имеет масштаб малых , в то время как карта кампуса UMN того же размера имеет масштаб больших . Описание масштаба с использованием RF обеспечивает один из способов рассмотрения масштаба, поскольку 1: 1000 больше, чем 1: 1 000 000. Иными словами, если бы мы изменили масштаб карты с RF 1:100 000, чтобы участок дороги был уменьшен с одной единицы, скажем, до 0.1 единиц длины, мы бы создали карту меньшего масштаба , репрезентативная дробь которой составляет 1: 1 000 000.

Когда мы говорим о крупномасштабных и мелкомасштабных картах и ​​географических данных, мы имеем в виду относительные размеры и уровни детализации объектов, представленных в данных. Как правило, чем крупнее масштаб карты, тем больше деталей отображается.

Экстент карты описывает область, видимую на карте, а разрешение описывает наименьшую отображаемую единицу.Вы можете рассматривать экстент как описание области, до которой масштабируется карта. Экстент карты ниже является национальным, поскольку он охватывает прилегающие Соединенные Штаты, а разрешение — это штат, поскольку штаты — это самый высокий уровень пространственной детализации, который мы можем видеть.

Разрешение и экстент карты. Эта карта показывает национальный масштаб и разрешение штата. Экстент карты является национальным, в то время как разрешение находится на уровне штата, потому что это самый высокий уровень пространственной детализации, который мы можем видеть.

Мы часто намеренно выбираем разрешение карт, чтобы сделать карту более понятной. Например, если бы мы попытались отобразить карту с национальным масштабом при разрешении переписных кварталов, уровень детализации был бы настолько высоким, а границы были бы такими маленькими, что было бы трудно что-либо понять на карте. Баланс масштаба и разрешения часто является одним из самых важных и трудных решений, которые должен принять картограф. На рисунке ниже представлены еще два примера разницы между экстентом и разрешением.

Больше экстента и разрешения карты. Карты, показывающие протяженность северо-запада Тихого океана. Верхнее изображение имеет пространственное разрешение округа, а нижнее — пространственное разрешение переписных участков.

Местоположение на земной поверхности измеряется с помощью координат , набора из двух или более чисел, указывающих местоположение по отношению к некоторой системе отсчета. Простейшей системой такого рода является декартова система координат, названная в честь математика и философа 17 ^-го -го века Рене Декарта.Декартова система координат, подобная приведенной ниже, представляет собой просто сетку, образованную путем объединения двух шкал измерений, одной горизонтальной (x) и одной вертикальной (y). Точка, в которой и x, и y равны нулю, называется началом системы координат. На рисунке начало координат (0,0) расположено в центре сетки (пересечение двух жирных линий). Все остальные позиции указаны относительно начала координат, как видно из точек (3, 2) и (-4, -1)

Система координат.Местоположение на поверхности Земли измеряется с помощью координат, набора из двух или более чисел, указывающих местоположение по отношению к некоторой системе отсчета.

Географическая система координат разработана специально для определения положения на грубо сферической поверхности Земли. Вместо двух линейных шкал измерения x и y, как в декартовой сетке, в географической системе координат используется шкала восток-запад, называемая долготой, в диапазоне от +180° до -180°. Поскольку Земля круглая, +180° (или 180° в.д.) и -180° (или 180° з.д.) являются одной и той же линией сетки, называемой международной линией перемены дат.Напротив международной линии перемены дат находится нулевой меридиан, линия долготы, определяемая как 0°. Шкала север-юг, называемая широтой, колеблется от +90° (или 90° северной широты) на северном полюсе до -90° (или 90° южной широты) на южном полюсе. Проще говоря, долгота указывает позиции на восток и запад, а широта указывает позиции на север и юг. В более высоких широтах длина параллелей уменьшается до нуля на 90° северной и южной широты. Линии долготы не параллельны, а сходятся к полюсам. Таким образом, если градус долготы на экваторе равен расстоянию около 111 километров, то на полюсах это расстояние уменьшается до нуля.

Долгота и широта. Гратикула основана на шкале восток-запад, называемой долготой, и шкале север-юг, называемой широтой.

Масштабная сетка указывает положения на земном шаре с координатами широты и долготы. Гратикула относится к долготе и широте на трехмерном глобусе. Когда мы используем долготу и широту на двумерной карте, мы называем их географическими координатами. Карты могут иметь огромное количество различных систем координат в зависимости от того, кто их разработал и использовал.

Проекция  – термин, обозначающий превращение трехмерного земного шара в двухмерную карту. Как отмечалось выше, масштабная сетка на земном шаре полезна, но как перейти от трехмерной сетки к двумерным географическим координатам, как показано на рисунке ниже? Мы обсудим процесс представления объектов на трехмерной поверхности (земля) на плоском листе бумаги или экране компьютера. Мы сосредоточимся на свойствах, которые искажают или сохраняют различные проекции, — площади, форме и расстоянии.

Масштабная сетка спроецирована. Долгота и широта сетки становятся двумерными географическими координатами через проекцию.

Проекция — это процесс создания двухмерной карты из трехмерного земного шара. Мы можем думать о Земле как о сфере. На самом деле это больше похоже на эллипсоид с несколькими выпуклостями, но его можно представить как сферу. Чтобы понять, насколько трудным может быть этот процесс, представьте, что вы снимаете кожуру с апельсина и пытаетесь сделать ее плоской.

Сплющенная апельсиновая корка. Вы можете себе представить сложность перехода от 3D-поверхности к 2D-поверхности, если вспомните, как сложно очистить кожуру от апельсина и попытаться положить кожуру ровно.

При очистке и разглаживании кожи вы столкнетесь с рядом проблем:

• Стрижка – растяжение кожи в одном или нескольких направлениях
• Разрывание – отделение кожи
• Сжатие – принуждение кожи к стягиванию и уплотнению

Картографы сталкиваются с теми же тремя проблемами, когда пытаются преобразовать трехмерный глобус в двухмерную карту. Если бы у вас был глобус, сделанный из бумаги, вы могли бы осторожно попытаться «очистить» его, превратив в плоский лист бумаги, но у вас на руках был бы большой беспорядок. Вместо этого картографы используют проекции для создания пригодных для использования двумерных карт.

Сдвиг, разрыв, сжатие. Картографы сталкиваются с тремя проблемами разрезания, разрыва и сжатия глобуса, когда пытаются преобразовать трехмерный глобус в двухмерную карту.

Термин «картографическая проекция» относится как к процессу, так и к результату преобразования пространственных координат на трехмерной сфере в двумерную плоскость.С точки зрения реальной механики, в большинстве проекций используются математические функции, которые принимают в качестве входных данных местоположения на сфере и переводят их в местоположения на двумерной поверхности.

Полезно думать о проекциях в физическом выражении. Если бы у вас был чистый шар размером с пляжный мяч и поместили свет внутрь этого шара, он отбрасывал бы тени на окружающую поверхность. Если бы эта поверхность была листом бумаги, которым вы обернули земной шар, вы могли бы аккуратно проследить эти тени на бумаге, затем расправить этот лист бумаги и получить свою проекцию!

Думать о проекциях в физическом выражении.Вы можете концептуализировать проекцию как работу с ясным земным шаром, лампочкой и калькой. Если бы у вас был чистый шар размером с пляжный мяч и поместили свет внутрь этого шара, он отбрасывал бы тени на окружающую поверхность. Эта поверхность может быть (а) цилиндром, (б) конусом или (в) плоскостью.

Большинство проекций превращают часть земного шара в одну из трех «развертывающихся» поверхностей, называемых так потому, что они плоские или могут быть сделаны плоскими: плоскость, конус и цилиндр. Полученные проекции называются плоскими, коническими и цилиндрическими.Мы используем развертываемые поверхности, потому что они устраняют разрывы, хотя вызывают сдвиг и сжатие. Из этих трех проблем разрыв считается наихудшим, потому что вы будете делать карты со всевозможными дырами! Однако, как мы видим ниже, бывают случаи, когда вы можете создавать карты с разрывом, и они весьма полезны.

Место, где развертываемая поверхность касается земного шара, называется точкой касания или линией касания. Карты будут наиболее точно отображать объекты на земном шаре в этих точках касания или линиях, причем искажение увеличивается по мере удаления из-за сдвига и сжатия.Именно по этой причине цилиндры часто используются для областей вблизи экватора, конусы — для карт средних широт, а плоскости — для полярных областей.

Касание. Красные линии или точки отмечают касательную линию или точку соответственно. Плоская поверхность касается земного шара, и это точка на спроецированной карте, которая имеет наименьшее искажение. место, где развертываемая поверхность касается земного шара, называется точкой касания или линией касания. Этими поверхностями могут быть (а) цилиндр, (б) конус или (в) плоскость.

Для начинающих картографов понимание точной механики проекций не так важно, как знание того, какие свойства карты сохраняются или теряются при выборе проекции — тема следующего раздела.

Проекции должны искажать элементы на поверхности земного шара в процессе их придания плоскости, потому что проекция включает сдвиг, разрыв и сжатие. Поскольку ни одна проекция не может сохранить все свойства, составитель карты должен знать, какие свойства наиболее важны для его целей, и выбирать подходящую проекцию.Свойства, на которых мы сосредоточимся, — это форма, площадь и расстояние.

Обратите внимание, что искажение не обязательно связано с типом развертываемой поверхности, а скорее со способом преобразования этой поверхности. Можно сохранить любое из трех свойств, используя любую из развертываемых поверхностей. Один из способов взглянуть на проблему — использовать эллипсы искажения. Они помогают нам визуализировать, какой тип искажения вызвала картографическая проекция, насколько сильно искажение произошло и где оно произошло.Эллипсы показывают, как воображаемые круги на земном шаре деформируются в результате той или иной проекции. Если бы при проецировании карты не произошло искажения, все эллипсы были бы одинакового размера и круглой формы.

3.4.1 Конформный

Конформные проекции сохраняют форму и угол, но при этом сильно искажают площадь. Например, в проекции Меркатора формы береговых линий точны во всех частях карты, но страны вблизи полюсов кажутся намного больше по сравнению со странами вблизи экватора, чем они есть на самом деле.Например, Гренландия составляет всего 7 процентов площади суши Африки, но кажется такой же большой!

Проекция Меркатора. Проекция Меркатора является конформной, поскольку сохраняет форму и угол, но сильно искажает площадь.

Конформные проекции следует использовать, если основная цель карты заключается в измерении углов или отображении форм объектов. Они очень полезны для навигации, топографии (высоты) и карт погоды.

Проекция Меркатора.Одна из первых карт мира была составлена ​​Меркатором (Carta do Mundo de Mercator, 1569).

Конформная проекция будет иметь эллипсы искажения, которые существенно различаются по размеру, но все они имеют одинаковую круглую форму. Согласованные формы указывают на то, что конформные проекции (такие как проекция мира Меркатора) сохраняют формы и углы. Это полезное свойство объясняет тот факт, что конформные проекции почти всегда используются в качестве основы для крупномасштабной съемки и картирования.

Меркаторская дисторсия. Проекция Меркатора является конформной, поскольку сохраняет форму и угол, но сильно искажает площадь.

3.4.2 Равновеликие

На равновеликих проекциях размер любой области на карте прямо пропорционален ее размеру на Земле. Другими словами, формы стран могут казаться сплющенными или вытянутыми по сравнению с тем, как они выглядят на земном шаре, но их площадь суши будет точной по сравнению с другими массивами суши.Например, в проекции Галла-Петерса форма Гренландии существенно изменена, но размер ее площади правильный по сравнению с Африкой. Этот тип проекции важен для количественных тематических данных, особенно для плотности картирования (атрибут по площади). Например, это было бы полезно для сравнения плотности сирийских беженцев на Ближнем Востоке или количества обрабатываемых пахотных земель.

Проекция Галла-Питерса. Проекция Галла-Петерса равновелика.Обратите внимание, что форма Гренландии значительно изменилась, но размер ее площади правильный по сравнению с другими регионами, такими как Африка.

Однако, как мы можем видеть при равновеликой проекции, эллипсы сохраняют правильные пропорции в размерах областей на земном шаре, но их формы искажены. Равновеликие проекции предпочтительны для мелкомасштабных тематических карт, особенно когда пользователи карты должны сравнивать размеры пространственных объектов, таких как страны и континенты.

Искажение Галла-Петерса. Проекция Галла-Петерса равновелика. Обратите внимание, что форма Гренландии значительно изменилась, но размер ее площади правильный по сравнению с другими регионами, такими как Африка.  

3.

Равноудаленные проекции , как следует из названия, сохраняют расстояние . Это немного вводит в заблуждение, потому что никакая проекция не может поддерживать относительное расстояние между всеми точками на карте.Однако эквидистантные карты способны сохранять расстояния по нескольким четко определенным линиям. Например, в азимутальной эквидистантной проекции все точки находятся на пропорционально правильном расстоянии и направлении от центральной точки. Этот тип проекции был бы полезен для визуализации траекторий полета самолетов из одного города в несколько других городов или для картирования эпицентра землетрясения. Азимутальные проекции сохраняют расстояние за счет некоторого искажения формы и площади. Флаг Организации Объединенных Наций содержит пример полярной азимутальной равноудаленной проекции.

Азимутальная равнопромежуточная проекция. В этой равноудаленной проекции все точки находятся на пропорционально правильном расстоянии и направлении от центральной точки. Эта проекция используется на карте Организации Объединенных Наций.

3.4.4 Компромисс, прерванные и художественные проекции

Некоторые проекции, в том числе проекция Робинсона, обеспечивают баланс между различными свойствами карты. Другими словами, вместо того, чтобы сохранять форму, площадь или расстояние, они пытаются избежать чрезмерного искажения любого из этих свойств.Этот тип проекции был бы полезен для карты мира общего назначения.

Проекция Робинзона. Некоторые проекции, в том числе проекция Робинсона, обеспечивают баланс между различными свойствами карты. Другими словами, они не сохраняют форму, площадь или расстояние, а стараются избегать крайних искажений.

Компромиссные проекции не сохраняют ни одного свойства, а вместо этого ищут компромисс, который сводит к минимуму искажения всех видов, как в случае с проекцией Робинсона, которая часто используется для мелкомасштабных тематических карт мира.

Компромиссное искажение. Обратите внимание, что некоторые карты могут не сохранять ни форму, ни площадь, но довольно хорошо справляются с обеими задачами.

Другие проекции связаны с задачей сделать трехмерный земной шар плоским, разорвав землю в стратегически важных местах. Прерванные проекции, такие как прерывистая гомолозиновая проекция Гуда, представляют землю в виде долей, уменьшая степень искажения формы и площади вблизи полюсов. Проекция была разработана в 1923 году Джоном Полом Гудом, чтобы предоставить альтернативу проекции Меркатора для изображения глобальных пространственных отношений.

Гуд гомолозиновая проекция мира. Эта равновеликая проекция прерывается в том смысле, что в ней используются лепестки или секции.

Прерванный гомолозин Гуда сохраняет площадь (поэтому он равновеликий или эквивалентный), но не сохраняет форму (он не конформен).

Прерванное искажение. Эта равновеликая проекция сохраняет площадь, но искажает форму, но не так сильно, как если бы она не прерывалась.

Также есть много проекций, которые эстетически приятны, но не предназначены для навигации между местами или для визуализации данных.Примеры этих художественных проекций включают проекцию Стабиуса-Вернера в форме сердца.

Художественные проекции. Многие проекции интересны и красивы, как эта проекция Стабиуса-Вернера, но не предназначены для навигации между местами или для визуализации данных.

В этой главе мы рассмотрели понятия масштаба, разрешения и проекции. Существуют сотни проекций, каждая из которых немного искажает мир. Имейте в виду, что все карты имеют масштаб, и есть несколько важных способов указать этот масштаб.Все карты также используют проекцию, которая может быть сформирована из развертываемой поверхности и может сохранять не более одного или двух свойств.

2.3: Масштаб карты и проекция

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Авторы и авторы

Масштаб карты определяется как: Отношение расстояния на карте к расстоянию на земле Масштаб карты обычно выражается в виде соотношения, например 1:100,000. Это означает, что одна единица на карте равна 100 000 единицам на земле, или представление виджета на карте составляет 1/100 000 фактического размера виджета.

Один из способов визуализации масштаба карты, который я считаю полезным, — это представить себе карту мира. Длина экватора в разных масштабах — это хороший способ оценить фактический размер карты в этом масштабе. В таблице ниже указано расстояние на карте (как если бы вы проложили линейку по карте и измерили экватор) для каждого масштаба карты.Как видите, карта масштаба 1:400 000 000, вероятно, уместилась бы на двух страницах вашего учебника, а карта масштаба 1:10 000 000 заняла бы стену вашего класса. В масштабе 1:1000 карта мира растянулась бы на всю округу!

Длина экватора Земли в разных масштабах карты

Масштаб карты	Расстояние от экватора на карте (м)
1:400 000 000	0. 10002
1:40 000 000	1.0002
1:10 000 000	4.0008
1:1 000 000	40.008
1:100 000	400.078
1:10 000	4000,78
1:1000	40 007,8

Разрешение определяется как: Наименьший объект, представленный на карте

• Такой город, как Лос-Альтос-Хиллз, вероятно, не будет представлен на карте США (в масштабе 1:10 000 000). Таким образом, разрешение этой карты слишком грубо для представления нашего города.
• Такой город, как Лос-Альтос-Хиллз, вероятно, будет представлен на карте залива (масштаб 1:500,000). Таким образом, разрешение этой карты достаточно хорошо, чтобы представить наш город.

Картографическая проекция — это способ представления сферической земли на плоской карте (см. ниже). Возможно, вы захотите выполнить поиск, чтобы найти различные типы картографических проекций.Однако самое важное, что следует помнить о картографических проекциях, это то, что всегда будет некоторое искажение . Некоторые картографические проекции сохраняют относительные площади, некоторые проекции сохраняют форму (например, форму береговых линий), некоторые пытаются делать и то, и другое, но в конечном итоге не делают ни того, ни другого. Но в результате в спроецированной карте всегда будет какая-то ошибка.

Один пример ошибки в картографической проекции можно увидеть на картах Соединенных Штатов.На приведенном ниже рисунке показаны три различные проекции Соединенных Штатов, наложенные друг на друга. Обратите внимание, что чем дальше вы уходите от центра проекции (ярко-розовая точка в середине рисунка ниже), тем больше становится искажение. Посмотрите, в частности, на Флориду, Вашингтон и Мэн.

Другим примером искажения, вызванного картографической проекцией, является представленная территория Австралии и Гренландии. Площадь Гренландии составляет 1/3 территории Австралии.То есть Австралия в три раза больше Гренландии. Карта слева представляет собой равновеликую проекцию Моллвейде, которая сохраняет относительную площадь форм рельефа. Проекция справа — это проекция Галла (очень похожая на проекцию Меркатора), и она сохраняет форму рельефа, но не площадь.

Участники и авторство

Работа с масштабами карты—Справка | ArcGIS for Desktop

Вы можете настроить стандартные масштабы, которые отображаются в списке масштабов карты в ArcMap, а также формат отображения масштабов.

Использование

Когда вы нажимаете «Настроить этот список» в раскрывающемся списке «Масштаб», появляется диалоговое окно «Параметры масштаба», в котором можно создать ряд настроек масштаба карты и использовать карту. масштабный список, подготовленный другими.

Вы можете добавлять и удалять масштабы карты, вводя их вручную или щелкнув Добавить текущий, чтобы добавить текущий масштаб карты в список.

Вы также можете сохранить настройки масштаба и поделиться ими с другими пользователями или загрузить файл настроек масштаба для использования на своих картах.

Изменения, которые вы вносите в список стандартных масштабов на вкладке Стандартные масштабы, сохраняются в активном фрейме данных на вашей карте. Каждый фрейм данных в вашем документе карты может иметь свой список стандартных масштабов. Таким образом, вы можете адаптировать список стандартных масштабов к конкретной карте, представленной каждым фреймом данных в вашем документе карты. Чтобы сделать текущий набор стандартных масштабов стандартом по умолчанию, который будет использоваться во всех новых документах карт, которые вы создаете, нажмите кнопку «Установить по умолчанию» на вкладке «Стандартные масштабы».Чтобы сбросить активный фрейм данных, чтобы использовать стандартные масштабы по умолчанию, нажмите «Загрузить» > «Масштабы по умолчанию».

Вы можете ограничить отображение карты указанными масштабами, установив флажок Отображать только эти масштабы при масштабировании. Когда этот флажок установлен, увеличение масштаба с использованием любого метода, который постепенно проходит через масштабы, будет ограничено масштабами, перечисленными в этом диалоговом окне. Этот параметр применяется к вращению колесика мыши, нажатию кнопок Фиксированное увеличение и Фиксированное уменьшение на панели инструментов «Инструменты» и нажатию клавиш + или – на клавиатуре.По умолчанию он не применяется к интерактивным инструментам «Увеличить» и «Уменьшить» на панели инструментов «Инструменты».

Совет:

Чтобы интерактивные инструменты «Увеличить» и «Уменьшить» привязались к этим масштабам, удерживайте нажатой клавишу CTRL при использовании этих инструментов.

Вы также можете настроить отображение масштаба карты с помощью вкладки Формат масштаба в диалоговом окне Параметры масштаба.

При создании или редактировании форматов масштаба вам будут доступны различные параметры в зависимости от того, работаете ли вы с абсолютным или относительным форматом масштаба.Для абсолютного формата вы можете установить разделитель, который будет использоваться в коэффициенте масштабирования. По умолчанию используется двоеточие. Для относительного формата вы можете установить как единицы измерения страницы, так и карты (например, сантиметры на странице равны милям на земле), указать индикатор равенства и настроить параметры отображения, такие как количество десятичных разрядов для отображения и необходимость использовать заглавные буквы или сокращать единицы. Вы также можете указать, следует ли показывать разделители тысяч (например, 24000 не имеет разделителей) или изменить порядок шкалы на обратный (например, 24 000:1).

Изменения, которые вы делаете на вкладке Формат масштаба, сохраняются на уровне приложения и применяются ко всем вашим сеансам ArcMap. Информация о формате масштаба не хранится внутри вашего документа карты.

Масштаб карты, информационный бюллетень FS105-02

Пропорция, выбранная для конкретной карты, является ее масштабом.Выбор соответствующий масштаб зависит от размера листа бумаги и точного размещение признаков. Земельный участок, реки, озера, дороги, расстояния между функции и т. д. должны быть показаны пропорционально меньше, чем они на самом деле являются.

| Топ |

Большой это маленький

Эти шкалы «репрезентативной дроби» означают, что 1 единица измерения на карте 1 дюйм или 1 сантиметр представляет собой 10 000 одинаковых единиц на земля. Например, если бы масштаб был 1:63 360, то 1 дюйм на карта будет представлять 63 360 дюймов или 1 милю по земле (63 360 дюймов деленное на 12 дюймов равно 5280 футам или 1 миле). Первый номер (карта расстояние) всегда равно 1. Второе число (расстояние до земли) отличается для каждой шкалы; чем больше второе число, тем меньше масштаб карты.«Чем больше число, тем меньше масштаб» звучит сбивающе с толку. но это легко понять. Карта области размером 100 миль на 100 миль. широкий, нарисованный в масштабе 1: 63 360, будет иметь площадь более 8 квадратных футов. К сделать карту более удобного размера, либо используемый масштаб, либо площадь покрытие должно быть уменьшено.

Если масштаб уменьшить до 1:316 800, то 1 дюйм на карте соответствует 5 миль на земле, а площадь в 100 квадратных миль может быть нанесена на карту. лист менее 2 квадратных футов (100 миль в 5 милях к дюйму равняется 20 дюймов или 1.66 футов). С другой стороны, если исходный масштаб 1:63 360 используется, но наносимая на карту область уменьшается до 20 квадратных миль, в результате чего карта также будет меньше 2 квадратных футов.

С такими картами было бы легче обращаться. Но будут ли они более полезными? На мелкомасштабной карте (1:316 800) места меньше; следовательно, все должны быть уменьшены, а некоторые небольшие ручьи, дороги и ориентиры должны быть быть опущены вовсе. С другой стороны, карта большего масштаба (1:63 360) позволяет получить больше деталей, но охватывает гораздо меньше основ.

Многие области были нанесены на карту в различных масштабах. Самое важное При выборе карты необходимо учитывать ее предполагаемое использование. Городской инженер, за Например, может понадобиться очень подробная карта, чтобы точно определить местонахождение канализации, и водопроводы, и улицы. Обычно для этой цели используется шкала 1:600 ​​(1 дюйм на карте соответствует 50 футам на земле). Эта шкала настолько велик, что многие элементы, такие как здания, дороги и железнодорожные пути, могут быть нарисованы в масштабе, а не представлены символами.

| Топ | Основное содержание |

Весы геологической службы США

Карты в масштабе 1:24 000 довольно большие и содержат подробную информацию. об особенностях района, в том числе о расположении важных зданий и большинство кемпингов, горнолыжных подъемников и водяных мельниц. Пешеходные мосты, разводные мосты, линии забора и частные дороги также показаны в этом масштабе. Обычно эти объекты не показаны на картах в масштабе от 1:50 000 до 1:100 000; эти карты охватывают большую территорию, сохраняя при этом разумный уровень детализации.Карты в этих масштабах чаще всего создаются с использованием 30-х 60-минутного масштаба. четырехугольные форматы.

Мелкомасштабные карты (1:250 000 и меньше) показывают большие площади на отдельных листы карты, но детали ограничены основными элементами, такими как границы, парки, аэропорты, основные дороги, железные дороги и ручьи.

| Топ | Основное содержание |

Информация

Для получения дополнительной информации посетите домашнюю страницу Геологической службы США по адресу www.usgs.gov.

Карты Геологической службы США

Серия	Весы	1 дюйм означает примерно	1 сантиметр представляет	Стандартный размер четырехугольника (широта по долготе)	Площадь четырехугольника (квадратных миль)
Пуэрто-Рико 7. 5 минут	1:20 000	1667 футов	200 метров	7,5 на 7,5 минут	71
7,5 минут	1:24 000	2000 футов (точно)	240 метров	7,5 на 7,5 минут	от 49 до 70
7,5 минут	1:25 000	2083 фута	250 метров	7.5 на 7,5 минут	от 49 до 70
7,5 на 15 минут	1:25 000	2083 фута	250 метров	7,5 на 15 минут	от 98 до 140
USGS-DMA 15 минут	1:50 000	4166 футов	500 метров	15 на 15 минут	от 197 до 282
15 минут*	1:62 500	1 миля	625 метров	15 на 15 минут	от 197 до 282
Карты Аляски	1:63,360	1 миля (точно)	633. 6 метров	15 от 20 до 36 минут	207 до 281
Карты округа	1:50 000	4166 футов	500 метров	Район уезда	Варьируется
Карты округа	1:100 000	1,6 мили	1 километр	Район уезда	Варьируется
30 на 60 минут	1:100 000	1.6 миль	1 километр	30 на 60 минут	от 1568 до 2240
30 минут*	1:125 000	2 мили	1,25 км	30 на 30 минут	786 до 1124
1 градус на 2 или 3 градуса	1:250 000	4 мили	2.5 километров	1° на 2° или 3°	от 4 580 до 8 669
Карты штатов	1:500 000	8 миль	5 километров	Государственная территория	Варьируется
Карты штатов	1:1 000 000	16 миль	10 километров	Государственная территория	Варьируется
У. S. Карты в разрезе	1:2 000 000	32 мили	20 километров	Государственные группы	Варьируется
Карты Антарктиды	1:250 000	4 мили	2,5 км	1° на 3° до 15°	от 4 089 до 8 336
Карты Антарктиды	1:500 000	8 миль	5 километров	2° на 7.5°	от 28 174 до 30 462

Масштаб карты

 Масштаб карты имеет решающее значение для читателя карты, поскольку он может подразумевать, насколько точной может быть карта и какой объем пространственной информации может быть эффективно представлен на этой карте. Возникла некоторая путаница в терминологии, относящейся к масштабу карты. Этот раздел является попыткой прояснить всю эту путаницу.

  Поскольку карта, нарисованная на листе бумаги, не может иметь отношение размера один к одному к земле, карта, таким образом, представляет собой отношение размера один ко многим с реальным миром, который она представляет. Другими словами, одна единица измерения на карте предназначена для представления множества таких же единиц измерения в реальном мире. Таким образом, масштаб карты на самом деле представляет собой математическое соотношение. Масштаб карты может быть выражен тремя способами:
• Как представительная фракция или соотношение: e.г. 1: 10 000. Это выражение означает, что, например, один дюйм на карте соответствует 10 000 дюймов на земле. Обратите внимание, что для отношения нет единицы измерения. Поскольку масштабное выражение представляет собой отношение или дробь, оно будет работать со всеми единицами измерения; поэтому он также работает для метрических измерений, например, один сантиметр на карте соответствует 10 000 сантиметрам на земле. Однако единицы измерения по обе стороны соотношения должны оставаться одинаковыми.

  •Устное заявление: e.г. Один дюйм на карте соответствует одной миле. Обратите внимание, что единицы измерения (дюйм и миля) отличаются от репрезентативной дроби. Это вполне приемлемо; но читатель карт должен распознавать эти несовпадающие единицы. Если читатель карты измеряет расстояние пути от дома до работы как 2,5 дюйма на карте, то можно сделать вывод, что реальное расстояние между домом и работой составляет 2,5 мили. Шкалы вербальных утверждений, безусловно, могут быть преобразованы обратно в соотношения. В этом случае необходимо выяснить, сколько дюймов в одной миле, поскольку репрезентативная дробь или отношение требуют, чтобы единицы измерения были одинаковыми с обеих сторон соотношения.В одной миле 1760 ярдов, в одном ярде — 3 фута, а в одном футе — 12 дюймов. Из них мы можем умножить 1760 на 3 на 12, чтобы получить количество дюймов. Результат 63 360. Таким образом, словесное утверждение «один дюйм соответствует одной миле» совпадает с 1:63 360. Помните, что как только оно станет отношением, оно будет работать для всех других единиц измерения, даже в метрической системе. Таким образом, также справедливо сказать, что один сантиметр на карте соответствует 63 360 сантиметрам на земле.

  • В виде графической или гистограммной шкалы: см. следующий пример. Эта графическая шкала дает читателю карты возможность физически измерить расстояние на карте и сопоставить его с этой графической шкалой, чтобы определить реальное расстояние.Расстояния по прямой можно легко измерить линейкой. Расстояния по кривым линиям можно измерить либо с помощью веревки, чтобы имитировать кривые на карте, либо с помощью прямого края листа бумаги, удерживая карандашом точки поворота кривой до тех пор, пока все изогнутое расстояние не будет «обнято». по краю бумаги. После того, как криволинейное расстояние карты смоделировано на веревке или краю листа бумаги, их можно выстроить параллельно графической или линейчатой ​​шкале, чтобы считать реальное расстояние.

  Существуют некоторые неправильные представления или путаница в отношении терминов «крупный масштаб» и «малый масштаб». Крупномасштабные карты относятся к картам, которые охватывают небольшой участок земли и показывают большое количество местных деталей. Примером может служить кадастровая карта. Мелкомасштабные карты, с другой стороны, охватывают большие площади земли и не могут включать местные детали. Примером может служить карта мира на обычной книжной странице.

  Поскольку масштабы представляют собой дроби, можно сравнить дроби между крупными и мелкими масштабами, чтобы определить, какой масштаб больше, а какой меньше.Типичная крупномасштабная кадастровая карта может иметь масштаб 1:2000, а мелкомасштабная карта мира может иметь масштаб 1:40 000 000. Дробь 1/2000 (0,0005) больше, чем дробь 1/40 000 000 (0,000000025). Поэтому кадастровая карта имеет больший масштаб, чем карта мира.

  Сравнение масштабов карт всегда относительно. Шкалы, находящиеся между большими и малыми шкалами, можно рассматривать как промежуточные шкалы. Опять же, промежуточный масштаб — это только относительный термин, зависящий от того, сравнивается ли он с крупномасштабной картой или картой мелкого масштаба.

  Очевидно, что мелкомасштабные карты уступают в том, что касается включения или отображения большого количества наземных деталей, но в то же время имеют преимущество перед крупномасштабными картами, поскольку они обеспечивают более широкую географическую картину гораздо более широкого обзора суши. Противоположное верно для крупномасштабных карт, поскольку они могут обеспечить гораздо большее количество местных деталей при том недостатке, что они очень ограничены в общем охвате территории. Сегодня, с появлением очень большого объема памяти на компьютерных серверах с очень высокой скоростью доставки, очень популярные Карты Google включают в себя несколько наборов данных в хранилище, так что, когда пользователь увеличивает масштаб, чтобы рассмотреть область более подробно (теоретически переходя от меньший масштаб в более крупный), мелкомасштабный набор данных переключается на крупномасштабный набор данных. При дальнейшем увеличении он снова превращается в еще один набор данных большего масштаба. Эти операции выполняются настолько плавно и в режиме реального времени, что читатели могут не заметить, что наборы данных были переключены. В следующий раз, когда вы будете использовать Карты Google, попробуйте увеличить масштаб на разных уровнях, одновременно наблюдая за изменениями на шкале масштаба и количеством деталей, отображаемых на Картах Google, а также за изменением размера земельного покрытия. Также обратите внимание, что чем больше масштаб, тем выше плотность отображаемых географических названий.Чтобы узнать больше о масштабах карты, прочитайте главу 2 «Использование карты» (Kimerling 2016).