Выбор картографической проекции

  ВЫБОР КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ПРОЕКЦИИ

 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ ВЫБОРА КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ПРОЕКЦИИ

При создании любых карт важное значение имеет вопрос о выборе картографических проекций, обеспечивающих оптимальное решение по этим картам различных задач.

Выбор картографических проекций зависит от многих факторов, которые можно разделить на три группы.

К первой отнесем факторы, характеризующие объект картографирования. Это географическое положение изображаемой территории, ее размеры, форма границ (конфигурация), степень показа смежных с картографируемой областью территорий. Вторая группа включает факторы, характеризующие создаваемую карту, способы и условия ее использования. В эту группу входят назначение и специализация, масштаб и содержание карты, задачи, которые будут решаться по ней (картометрические, навигационные и пр.) и требования к точности их решения, способы использования карты (настольная, настенная), анализа картографической информации (с помощью ЭВМ или без), условия работы с картой (отдельно, в комплексе с другими картами, в склейке), условия передачи на них относительных характеристик картографируемых объектов (географического положения одних территорий относительно других, их площадей и форм), требования по отображению коммуникаций и связи территорий и т. п.

К третьей группе отнесем факторы, которые характеризуют получаемую картографическую проекцию. Это характер искажений, условия обеспечения минимума искажений и допустимые максимальные искажения длин, углов и площадей, характер их распределения, кривизна изображения геодезической линии, локсодромии, условия изображения других линий положения, стереографичность проекции (степень передачи форм территории), кривизна изображения линий картографической сетки, требования ее ортогональности, обеспечения заданных величин отклонений от прямого угла между изображениями меридианов и параллелей, их равноразделенности, характер изображения полюсов, условия симметричности картографической сетки относительно среднего меридиана и экватора, условия их изображения (размеры изображения экватора относительно среднего меридиана и полюсов, если они изображаются линиями).

А также условия  зрительного восприятия изображения, наличия эффекта сферичности, перекрытий (повторяемости) участков картографического изображения и т. п.

Выбор картографических проекций осуществляется в два этапа: на первом устанавливается совокупность проекций (или их свойства), из которых целесообразно производить их выбор; на втором — определяют искомую проекцию.

Все факторы первой группы, как правило, должны быть заданными. Их учет предполагает, прежде всего, выбор таких проекций, в которых их центральные точки и центральные линии (вблизи них масштабы изменяются медленно) находятся в центре картографируемой территории, а центральные линии направлены, по возможности, по направлению наибольшего протяжения этих территорий.

Поэтому для многих карт выбирают:

— цилиндрические проекции — для территорий, расположенных вблизи и симметрично относительно экватора, и вытянутых по долготе;

— конические проекции — для таких же территорий, но несимметричных относительно экватора или расположенных в средних широтах;

— азимутальные проекции — для изображения полярных областей;

— поперечные и косые цилиндрические проекции — для изображения территорий, вытянутых вдоль меридианов или вертикалов;

— поперечные или косые азимутальные проекции — для показа территорий, очертания которых близки к окружности и т.п.

Таким образом, учет факторов этой группы дает возможность предварительно установить совокупность проекций (или их свойств), из которой целесообразно определять искомую проекцию.

Вторая группа факторов является основной при решении поставленной задачи. Именно, исходя из условий этой группы, определяют относительную значимость факторов третьей группы: какие из них являются в конкретном случае наиболее существенными, а какие факторы можно не учитывать. При этом некоторые из требований, например, о желаемом характере искажений проекции, максимально допустимых их величинах, изображении полюсов, симметричности или асимметричности картографической сетки, разделенности меридианов и. параллелей, наличии перекрывающихся частей изображения и т. п. в определенных случаях подлежат безусловному учету. Это значит, что выбор проекции должен выполняться в данном случае только из совокупности проекций, в которой заданные требования полностью удовлетворяются, например, только из равновеликих проекций или только из проекций с ортогональной сеткой и т. п.

Таким образом, факторы, приобретающие в данном конкретном случае безусловную значимость, в дополнение к факторам первой группы, позволяют в основном решить первую часть задачи — установить совокупность проекций (или их свойств), из состава которой целесообразно определять искомую проекцию.

После выделения  всех этих факторов, подлежащих обязательному учету, выполняется ранжирование (иерархия) всех прочих факторов, определяется относительная значимость каждого из них при выборе конкретной проекции.

Выбор картографических проекций может осуществляться в автоматическом режиме (см. 10.3) или традиционными методами, основанными на сравнительном анализе различных картографических проекций, которые могут быть использованы для создания конкретной карты.

При выборе проекций по второму способу, который в  настоящее время  пока  имеет наибольшее  распространение, сравнительный анализ картографических проекций осуществляется на основе  учета влияния (в значительной мере субъективного) отдельных указанных выше факторов.

Как уже отмечалось, учет факторов первой группы позволяет установить совокупность проекций, из состава которой целесообразно определять искомую проекцию. Влияние на решение данной задачи этих факторов возрастает вместе с увеличением размеров изображаемых областей.

Для уменьшения величин искажений и обеспечения  лучшего их распределения, особенно при картографировании крупных территорий, стремятся, кроме учета положения центральных точек и линий проекций и их соответствия географическому положению территории, добиться, чтобы изолинии совпадали со схематизированными очертаниями изображаемых областей.

Точно так же анализируется влияние назначения, содержания (специализации) карты, способа ее использования, анализа картографической информации (с использованием ЭВМ или без), формата издания и т. п. Такой анализ выполняется в каждом конкретном случае создания карты.

Например, при  создании школьных карт для учеников среднего возраста стремятся, чтобы на рассматриваемых картах картографические сетки были симметричны относительно среднего меридиана и имели равноразделенные или близкие к ним меридианы и параллели при минимальной кривизне последних. Поскольку школьные карты не предназначены для выполнения по ним измерений, то не предъявляют строгих требований к характеру, величинам и распределению искажений. Желательно, чтобы при зрительном восприятии карты создавался эффект сферичности, а взаимное размещение изображения материков и океанов было традиционным и привычным; районы оконечности Азии располагались бы вблизи восточной рамки, а материки Америки — вблизи западной рамки.

Рассматривая  вопрос о выборе проекций для карт, в которых основная картографическая информация отображена способом изолиний, следует иметь в виду назначение, специализацию карт, какие задачи по ним предполагается решать.

В частности, если предполагается выполнение измерений площадей, заключенных между изобарами, изотермами, изогонами и т. п., следует применять равновеликие или близкие к ним проекции. Если же необходимо определять градиенты различных явлений (магнитного склонения, солености воды и т. п.), выполнять интерполирование значений между изолиниями, необходимо применять равноугольные проекции, в которых частные масштабы длин не зависят от направлений.

В тех случаях, когда  изображению подлежат крупные по площади области и, следовательно, искажения длин и площадей будут достигать значительных величин, пренебречь которыми невозможно, следует выбирать не те проекции, в которых искажения длин минимальны, а те, в которых проще учитывать влияние этих искажений.

При создании мелкомасштабных карт, предназначенных  для зрительного восприятия, существенными факторами являются наиболее правильная передача относительности географического расположения территорий, вид картографической сетки, наличие эффекта сферичности и др.

 

2. ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ИЕРАРХИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОЕКЦИЯМ ДЛЯ КАРТ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ СПОСОБАМИ ВОСПРИЯТИЯ И ОЦЕНКИ АРТОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

В настоящее  время существуют две основные системы  карт: для решения научно-технических задач и для широкого использования.

Первые предполагают максимально возможную точность и детальность изображения и анализа, достаточную точную локализацию интегральных характеристик на синтетических картах.

При создании карт для широкого потребителя следует иметь в виду многообразие предъявляемых к ним требований, поэтому эти карты могут существенно различаться по детальности, полноте и точности изображения, виду картографической сетки, условиям их зрительного восприятия, наглядности и т. п.

* Гинзбург Г. А., Салманова Т. Д.

** Ледовская Л. С. Обзор проекций карт всей земной поверхности и ее крупнейших частей в современных советских и зарубежных изданиях/Тр. ЦНИИГАиК —М.: Недра, 1971, вып. 189.

 

Таблица 11

Объекты	Классы и группы проекций	Пределы колебания масштабов, %		Наибольшие искажения углов, градус
		длин	площадей

 

 

 Карты СССР

 

Советский Союз в целом:   без полярного района   с включением полярного района       Европейская часть СССР           Западная часть СССР

Конические прямые: равнопромежуточные равноугольные Цилиндрические косые равнопромежуточные или близкие к ним Поликонические и другие с параллелями  малой кривизны Конические прямые равнопромежуточные Цилиндрическая поперечная равноугольная (проекция Гаусса) Псевдоазимутальная (с овальными  изоколами) Азимутальные косые равнопромежуточные (по вертикалам)

5-6 5-6 6-7     ≥20     3,5   1,5     1,5   2,5

5-6 10-12 6-7     ≥20     3,5   1,5     1,5   2,5

2,5-3 - 4-5     10-15     1-1,5   -     0,5-0,75   1,25-1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Карты материков, частей света, полярных областей

 

Европа, Австралия   Южная Америка     Северная Америка, Африка Европейско-Азиатский материк Полярные области (от полюса до параллели с широтой 60°)

Азимутальные косые равновеликие То же     >>     >>   Азимутальная прямая равнопромежуточная Азимутальная прямая равноугольная

4-5   6-7     9-10     23-25     5   7

-   -     -     -     -   -

2-2,5   3,5-4     5-6     12-14     2,5-3   -

 

Карты крупнейших океанов

 

Атлантический             Атлантический и Северный Ледовитый   Тихий         Тихий и Индийский

Псевдоцилиндрические прямые равновеликие Поперечная псевдоазимутальная (с  овальными изоколами) с небольшими искажениями площадей   Косая псевдоазимутальная (с овальными изоколами) с небольшими искажениями площадей Псевдоцилиндрические прямые равновеликие Псевдоцилиндрическая прямая Урмаева (проекция для карт океанов) То же

45-55   25-30         37-42       85-105   70-85     70-85

-   12-14         16-18       -   22-25     22-25

22-25   13-15         18-20       35-40   30-35     30-35