Изображение Земли на карте и глобусе

Департамент Образования Пермского края ВПО

«Пермский Государственный Педагогический Университет»

Факультет биологии и химии

Курсовая работа

Изображение Земли на карте и глобусе

Выполнила студентка

заочного отделения

специальность «География»

группы 632

Малых К.О.

Проверила: к.г.н., доцент

Бажукова Н.В.

Пермь 2009



Содержание

Введение

1. Понятие о карте и глобусе

1.1 У истоков картографии. Карты Древнего мира

1.2 Эпоха великих географических открытий

1.3 Чертежи русских земель

1.4 Новая эпоха русской картографии

1.5 Глобус как модель Земли

2. Классификация карт и глобусов

1.6 Великое разнообразие карт

1.7 От глобуса к карте

1.8 Проекции карт

1.9 Координатная сетка

3. Этапы создания карты

3.1 Источники для создания карт и атласов

3.2 Проектирование карты

3.3 Составление карты

3.4 Издание карты

4. Географические информационные системы (ГИС

3.5 Карты нового поколения

3.6 Как работает ГИС

3.7 Какие бывают ГИС

3.8 Компоненты ГИС

Заключение



Введение

Говоря о форме Земли, имеют в виду не физическую её поверхность, представляющую собой сложные сочетания возвышенностей и низменностей, гор и долин, а некоторую воображаемую или условную поверхность среднего уровня Мирового океана в спокойном состоянии, которая как бы покрывает всю нашу планету и перпендикулярна в любой её точке к направлению отвесной линии. Такая поверхность называется уровенной поверхностью. Фигура Земли, образованная уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью Мирового океана в состоянии полного покоя и равновесия и продолженной под материками и островами, называется геоидом.

Фигура геоида связана с направлением силы тяжести и, следовательно, существенно зависит от неравномерного распределения масс в земной коре. Поэтому поверхность геоида имеет неправильную, в геометрическом отношении весьма сложную, фигуру с неравномерно изменяющейся кривизной. Однако исследованиями установлено, что поверхность геоида, в общем, близка к поверхности эллипсоида вращения с небольшим сжатием по направлению малой (полярной) оси. (3)

Основные виды географического (в отличие от художественного) изображения Земли - глобус, карта и план - модели реальной действительности и одновременно мощнейшие средства познания в науках о Земле. Среди других картографических произведений назовем рельефные карты (объемное трехмерное изображение местности), фотокарты (совмещающие карты с фотопланами), блок-диаграммы (где изображение поверхности соединено с продольными и поперечными вертикальными разрезами), атласы (систематические собрания карт, выполненных по общей программе, как единое целостное произведение).(2)

Географическая карта - одно из величайших творений человеческой мысли. Она появилась на заре цивилизации и много веков служит людям для познания и преобразования окружающего мира. Ни одна работа, связанная с изучением территорий, не обходится без карты. Без нее не отправится в путь ни один путешественник, ни одна экспедиция. Не имея карты, невозможно строить города и поселки, заводы и гидроэлектростанции, автострады и железные дороги, прокладывать каналы и линии электропередач, нефте- и газопроводы. Инженер и исследователь, летчик и строитель, геолог и агроном, офицер и синоптик, ученый и государственный деятель - все обращаются к карте и находят в ней ответы на свои вопросы. По картам можно изучать отдельные кварталы городов и Землю в целом, перелеты птиц и транспортные потоки, дно океана и атмосферу, строение толщ земной коры и ледниковые покровы, размещение населения, промышленности и сельского хозяйства в настоящем и будущем.

Карта является одним из важнейших источников знаний. Она используется при изучении многих дисциплин и особенно географии. Карта - это, по выражению известного ученого-географа Н. Н. Баранского, особый второй язык географии, язык, без которого география не может обойтись.(7)

Карта рассказывает о незнакомой местности и создает ее зримый образ при помощи рисунка, состоящего из знаков и линий, цветов и красок, шрифтов и надписей.

Некоторые карты выполнены талантливыми мастерами и являются уникальными произведениями искусства.

Карты играют важную роль в жизни любого человека. По этому, как изучение карт, так и их создание остаются актуальны и по сей день.

Цель - изучить изображение Земли на карте и глобусе, их понятие и актуальность.

Задачи:

1. Исследовать классификацию карт и глобусов

2. Рассмотреть этапы создания карты

3. Проанализировать Географические Информационные Системы (ГИС)

1. Понятие о карте и глобусе

Глобус - это шарообразная модель Земли. Обычно на глобусах изображают очертания суши и водных объектов, рельеф материков и дна Мирового океана, реки, границы государств, города. Кроме глобусов Земли, существуют глобусы небесной сферы, Луны и других планет. Очертания природных объектов на глобусе передаются довольно точно и измерения можно производить, не вводя поправок, кроме масштабных пересчетов.

Карта - плоское, математически определенное, уменьшенное, генерализованное условно-знаковое изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее размещение, свойства и связи природных и социально-экономических явлений. Объектами, изображаемыми на картах, могут быть любые предметы, явления или процессы. Изображение на карте должно быть математически определено, то есть выполнено в определенном масштабе и проекции. Карты Земли называются географическими. (13)

1.1 У истоков картографии. Карты древнего мира

Картография представляет собой одну из наиболее древних отраслей человеческих знаний - ее истоки уходят в далекое прошлое. Она развивалась совместно с географией, в задачу которой входило изображение земной поверхности на чертеже.

Развитие картографических знаний на протяжении всей истории человечества шло в ногу с развитием цивилизации. Достижения картографии на определенных исторических этапах служили как бы мерилом культуры человеческого общества.

История развития картографии отражает процесс постепенного освобождения человечества от примитивных взглядов на окружающий мир, освоения им природных богатств Земли.

Рис. 1. Рисунок местности на мамонтовом бивне (XIII тысячелетие до н. э.)

Трудно определить, когда появились первые картографические изображения. Среди археологических находок на всех континентах можно увидеть примитивные рисунки местности, сделанные на камнях, костяных пластинках, бересте, дереве, возраст которых ученые определяют примерно в 15 тыс. лет. Совсем недавно, в 70-х гг. нашего столетия, один из таких древнейших чертежей был найден в Черкасской области (рис. 1). Он был вырезан на мамонтовом бивне. В сетке беспорядочных царапин исследователи различили картину местности: склон горы, стволы деревьев, реку, показанную двумя параллельными линиями. На берегу реки стоят четыре загадочных сооружения. Эти странные сооружения действительно существуют, и их ровно четыре. Вначале археологи обнаружили на местности три больших «дома», сложенные из костей мамонтов, крыши, конечно, не сохранились. Внутренние помещения были завалены бивнями, на одном из которых и удалось разглядеть набросок окрестностей. Основные части ландшафта узнавались сразу: спуск с горы, река, но только три сооружения, а на рисунке четыре! Значит, нужно искать еще одно. На это ушло несколько лет, и, наконец, археологи нашли четвертое сооружение. Древняя карта не подвела. Как установлено, это изображение относится к XIII тысячелетию до н. э. Конечно, с современной точки зрения оно крайне примитивно: в нем совершенно не соблюдены соотношения размеров. Тем не менее, следует признать, что рисунок на бивне не что иное, как одна из древних карт, с помощью которых наши далекие предки пытались передать свое представление о местности.

Характерной особенностью карт первобытных народов являлось то, что почти все они охватывали небольшую территорию, известную по личным наблюдениям, вспомогательных линий на них не было, не было также и надписей, поскольку еще не существовало письменности.

Европейские путешественники в XVI - XVIII вв. открыли не известные до того времени племена, которые находились на очень низкой ступени общественного развития, почти на уровне каменного века. Особенно поражали исследователей австралийские аборигены. Многие из них могли нарисовать удивительно точный план известной им местности. Этим они нередко оказывали большую помощь первооткрывателям.

Особый интерес представляют оригинальные морские карты, которые создавали жители Маршалловых островов и Полинезии, туземцы пользовались ими в плаваниях между островами архипелага. Сделаны они из тонких палочек, расположенных в разных направлениях, а к ним приложены раковины или камешки. Все это соединено нитями из пальмовых волокон. Палочки показывают направление морских течений и наиболее удобные пути, а камешки или раковины изображают острова. Внимательно наблюдая за океаном на протяжении многих поколений, островитяне заметили, что морское течение, встречая на своем пути землю, изменяет свое направление, а, следовательно, по нему можно найти путь к суше.(3)

Первыми картографами были путешественники и мореплаватели. Создатель эпических поэм «Одиссея» и «Илиада» древнегреческий поэт Гомер прекрасно знал окружающий его мир и в своих книгах дал подробное описание стран, прилегающих к Эгейскому морю.

Соотечественники Гомера свои знания о Земле старались представить в виде чертежа-карты. Уже в V в. до н.э. существовали такие карты, но они содержали слишком примитивные географические сведения. Известный древнегреческий ученый Геродот, живший в то время, писал: «Смешно глядеть, как из множества составителей землеописаний ни один не показал Земли толково».

Впрочем, взгляды самого Геродота на строение Вселенной мало чем отличались от общего уровня. Он представлял себе Землю так же, как и Гомер, в виде выпуклого диска, вытянутого с запада на восток и окруженного океаном.

Великий древнегреческий ученый Пифагор впервые высказал гипотезу о шарообразности Земли: «Все в природе должно быть гармонично и совершенно. Земля тоже должна быть совершенна. Но совершеннейшее из геометрических тел есть шар. Стало быть, Земля - шар!»

Рис. 2. Карта Эратосфена

Пифагор оказался прав. Земля действительно имеет шарообразную форму. Но доказать, что Земля - шар, и тем более определить радиус земного шара удалось значительно позже. Сделал это древнегреческий математик и географ Эратосфен, живший в III в. до н.э. Он известен не только тем, что впервые определил размеры Земли, но и тем, что ввел понятия «параллели» и «меридианы», которыми пользуются и в наши дни. Он построил сетку параллелей и меридианов и на ее основе составил карту обитаемой Земли (рис. 2). Меридианы на ней проведены не через равные промежутки, а через определенные пункты, например, через Александрию, Карфаген. Так же проведены и параллели. Тем не менее, сетка параллелей и меридианов позволила Эратосфену при помощи известных расстояний правильно показать взаимное расположение материков, гор, рек и городов. Карта Эратосфена была первой картой известного к тому времени мира, составленной с учетом шарообразности Земли. Ею пользовались до конца I в. н. э.

Заслуги в дальнейшем развитии картографии принадлежат величайшему греческому астроному древности Гиппарху (180--126 гг. до н.э.). При построении карт он впервые разделил экватор на 360 частей (градусов), а не на 60, как это делалось раньше. Положение некоторых пунктов земной поверхности он определил из астрономических наблюдений, причем впервые ввел термины «широта» и «долгота».

Большой вклад в картографию внес знаменитый ученый-географ Птолемей, живший во II в. н.э. в египетском городе Александрия. Главную цель географии Птолемей видел в картографировании земного шара. «География, - писал он - дает нам возможность обозреть всю Землю в одной картине, подобно тому, как мы можем непосредственно обозревать все небо с его созвездиями в его вращении над нашей головой».

Птолемей написал немало книг. Среди них и очень подробное руководство по картографии. Оно состоит из восьми частей и называется «География». В нем не только описано, как изготовлять карты и что показывать на них, но даже перечислено около восьми тысяч названий различных объектов местности - городов, гор, рек, заливов. Более того - многие из них приведены с географическими координатами, определенными астрономически из наблюдений Солнца и звезд. По этим данным легко можно построить самую настоящую карту, вполне похожую на те, которыми пользуемся мы.

К «Географии» было приложено 27 карт, среди которых имеется подробная карта всей Земли, какой до него еще никто не создавал и вплоть до XV в. никто не создал лучшей. Для этой карты Птолемей разработал специальную картографическую проекцию, известную под названием проекции Птолемея.

На карте Птолемея (рис. 3) изображены три части света: Европа, Азия и Африка (Ливия). Западные берега Европы омывает Атлантический океан, с неведомых долин катит свои волны в Каспийское море Ра (Волга); мощные, причудливо извивающиеся потоки образует Нил. Индийский океан на карте Птолемея - это огромное озеро, окруженное со всех сторон сушей. Восточные берега Азии близко подходят к европейским. Возможно, что из-за этой ошибки Птолемея Колумб смело пустился в плавание через Атлантический океан в поисках «близких» восточных берегов Азии. На карте Птолемея через одинаковые промежутки нанесены параллели и меридианы.

Рис. 3. Карта Птолемея

В древнем мире создавались карты, предназначенные для военных кампаний. Примером может служить дорожная карта (рис. 4), на которой показан весь известный в то время мир: от Британских островов на западе до устья реки Ганг на востоке, с юга и с севера -- океан. Все сжато, вытянуто. Узкими полосами показаны Черное и Средиземное моря. Реки текут либо с востока на запад, либо с запада на восток. Нет никаких долгот и широт, никакой картографической сетки, никакой проекции. Да это и не требуется. Назначение дорожной карты - указывать путь. Вот почему она сделана в виде узкого свитка почти в 7 м длины, - так удобнее пользоваться в дороге. Моря и реки поэтому-то и вытянуты: как же иначе их разместить? При этом правда, очень сильно искажены очертания берегов. Но это не важно для человека, которого дорога приведет обязательно в нужное место. Искажены расстояния между населенными пунктами, нет масштаба, но вдоль дорог на карте подписаны длины линий, а изломы этих линий показывают станции. Дорожные карты очень хорошо служили практическим нуждам. Вот почему они, несмотря на все недостатки,-- замечательный памятник древней картографии.

Рис. 4. Фрагмент дорожной карты

Своим путем шло развитие картографии в рабовладельческом Китае. Еще за несколько столетий до нашей эры, когда Китай состоял из разрозненных царств, его территория была отображена на картах.

Существовал даже такой обычай. Если один царь желал преподнести в дар другому царю какую-то часть своих земель, то он посылал со своим послом карту этих земель.

Картографические изображения тех времен были примитивны и напоминали схемы. В последующей истории китайской картографии известны и более подробные карты страны, но вплоть до XVII в. они составлялись без учета шарообразности Земли.

Значительные успехи в географии были достигнуты народами Ближнего Востока. Арабские ученые заимствовали у греков идеи о мироздании, размерах обитаемой Земли. Особенно велик был авторитет Птолемея. Карты, составленные арабскими картографами, имеют своеобразный вид и малопонятны для людей, привыкших к изображению местности по принципам европейской картографии. В их рисунке поражают геометрические очертания, преимущественно дуги окружностей и прямые линии. (6)

1.2 Эпоха великих географических открытий

В средние века достижения античной картографической науки оказались надолго забытыми. Церковь вступила в жестокую борьбу с научными представлениями о строении мира. Она строго преследовала учение о шарообразной форме Земли.

Средневековые карты содержали живописное изображение местности. Картографы того времени, скрывая свое географическое неведение, заполняли карту разнообразными художественными рисунками: пустыни и леса «заселялись» дикими зверями, обжитые места заполнялись фигурами людей, моря украшались рисунками кораблей и морских животных.

Прошло много времени, прежде чем человеческая мысль освободилась от церковных догм. Лишь в XV в. вновь возрождается учение о шарообразной форме Земли. В это время переиздается карта Птолемея.

Эпоха великих географических открытий создала условия для развития картографической науки. Исключительно важное значение имели путешествия, совершенные в конце XV и начале XVI вв. Наиболее крупными из них были путешествия X. Колумба, открывшего Америку, и кругосветное путешествие Ф. Магеллана. В эту эпоху неизмеримо расширился горизонт знаний человека. Каждый день приносил новые географические данные.

Выдающимся картографом XVI в. был фламандский ученый Г. Меркатор. Он не только составил наиболее точные для того времени карты мира, но и разработал несколько картографических проекций (способов построения градусной сетки для карт). Из них наиболее известна проекция, носящая его имя и применяемая в наши дни (рис. 5). Особенность проекции такова, что околополюсные пространства на ней не могут быть изображены. Поэтому район, прилегающий к Северному полюсу, дан отдельной врезкой в юго-западном углу карты. На нем показаны четыре больших острова с проливами между ними, разделенными у южных входов небольшими островами на узкие протоки. В легенде (пояснении) приводятся источники, послужившие основой такого изображения. Меркатор ссылается на отчет путешествия некоего Якова Кноена. Возможно, такое путешествие было, но не к географическому, а к магнитному полюсу. Заблуждение легко объяснимо: в то время еще не знали о магнитном склонении и полагали, что стрелка компаса направлена на истинный север, а магнитный полюс как раз и находится в островной группе канадского архипелага.

Рис. 5. Карта мира Меркатора



В историю географических открытий вошел английский мореплаватель Д. Кук (1728--1779 гг.). Он открыл много островов в Тихом океане и исследовал восточный берег Австралии.

Успех всех экспедиций знаменитого мореплавателя Кука во многом определил туземец острова Таити - молодой полинезийский жрец Тупиа. У полинезийцев не было ни письменности, ни карт. От природы сообразительный, Тупиа отлично знал Полинезию. С его слов была составлена карта района, находящегося между 130 и 170° з.д., 7 и 27° ю.ш. Она охватывала территорию до 9 млн. км2, и на ней было отмечено около 80 островов. Благодаря этой карте Кук сделал крупнейшие географические открытия.

Экспедицией Кука был открыт Южный океан, но открыть Антарктиду ему не посчастливилось. В своем дневнике он писал: «Если кто-либо... проникнет дальше меня, ...миру его открытия не принесут славы».

Мрачный прогноз Кука не оправдался. Первая русская антарктическая экспедиция, возглавляемая Ф. Беллинсгаузеном и М. Лазаревым, впервые приблизилась к берегам Антарктиды и нанесла их на карту.

Труден был путь создания карты мира. Каждая линия на ней, каждый штрих и точка -- результат огромного многолетнего труда землепроходцев, отважных путешественников и исследователей. Но иногда составители в погоне за славой становились на неверный путь и показывали на карте то, чего не было и не могло быть в действительности. Дорого обходились исследователям такие карты!

Великий русский мореплаватель командор В. Беринг поплатился жизнью, доверившись ошибочно составленной карте. Член его экспедиции Л. Делиль показал составленную его братом Гильомом карту, на которой к югу от Камчатки была изображена несуществующая Земля Гамы. И, несмотря на то, что Сенат совершенно точно указал курс экспедиции Беринга от Камчатки к Америке, командор изменил его в поисках фантастической земли. Конечно, никакой Земли Гамы в том месте он не нашел, только напрасно потратил три недели драгоценного времени. Вот этих-то недель и не хватило В. Берингу для успешного завершения экспедиции. На обратном пути начались осенние штормы, продовольствие было на исходе, и люди совершенно обессилели. Почти неуправляемый корабль был выброшен на один из Командорских островов. Здесь во время вынужденной зимовки скончался великий командор. «Кровь закипает во мне всякий раз, - рассказывает один из помощников В. Беринга С. Ваксель, - когда я вспоминаю о бессовестном обмане, в который мы были введены этой неверной картой». (4)

1.3 Чертежи русских земель

Русская картография имеет свою самобытную, чрезвычайно богатую историю. Ее делали блистательные землепроходцы, ходившие вдоль Амура и Тихого океана: Василий Поярков, Ерофей Хабаров, разведчик Охотского моря Михаил Стадухин, храбрый первопроходчик реки Лены Василий Бугров, искусный художник, составитель карт Семен Ремезов, устроитель Русской Америки Григорий Шелехов, отважный казак Семен Дежнев, открывший пролив между Азией и Америкой, и многие другие, часто безвестные, составители «чертежей», как тогда на Руси называли карты.

Чертежи были примитивны. Их исполнители - казаки, воеводы - не были топографами и даже не могли похвастаться своей грамотностью. Они работали, как умели и как подсказывало им чувство долга. Ориентировка по странам света и расчет расстояний по времени движения являлись основными исходными данными для составления чертежа.

Предполагают, что чертежи создавались еще в XIII в., но ни один из них не сохранился. Зато имеется много свидетельств об использовании их при составлении карт в XVI--XVII вв. русскими и зарубежными картографами. Оригинальные русские чертежи послужили источником для составления замечательной карты Русского государства «Большой Чертеж». Эта карта охватывала огромную территорию от Белого до Черного моря и от Балтийского моря до реки Оби. Масштаб ее был 75 верст в 1 вершке, т.е. примерно 1:1850000, а размер 3х3 аршина (около 2х2 м). На ней имелось более 800 рек, 340 городов, 26 городищ, 34 монастыря, урочища, места добычи соли, озера. Всего на карте было изображено свыше 2000 географических объектов - степень подробности по тому времени очень большая. К великому сожалению, «Большой Чертеж», изготовленный в конце XVI в, не сохранился, но мы имеем полное представление о нем, так как располагаем приложением к нему - географическим описанием, известным под названием «Книга Большому Чертежу».(1) В этой книге содержатся маршрутные описания по дорогам и рекам Московского государства. Вот выдержка из этой книги:

«Царствующий град Москва, на реке на Москве, на левом берегу; а река Москва вытекла по Вяземской дороге, за Можайском верст с 30 или немного больше. А от Москвы дорога до Серпухова 90 верст. А Серпухов стоит на Наре, а от Оки реки с версту». (16)

Такое детальное описание взаимного расположения местных предметов с указанием расстояний между ними убеждает нас в том, что «Большой Чертеж» для того времени был достаточно подробным и точным.

1.4 Новая эпоха в русской картографии

Одна из ярчайших страниц в истории русской картографии связана с именем Петра I. Страстно желая завязать отношения с внешним миром, он в первую очередь обращал внимание на пути сообщения, особенно водные. По материалам гидрографических съемок в 1703 г. был составлен и издан Атлас Дона, Азовского и Черного морей, а в 1720 г. - Атлас Балтийского моря.

Петр I создал первую на Руси Математико-навигационную школу, где ученики обучались морской навигации, геодезии и картографии. Специальным указом от 9 декабря 1719 г. он разослал подготовленных в школе геодезистов во все концы России для съемки отдельных территорий. Очень большой вклад в картографирование страны внесли выпускники школы геодезисты И. Еврейнов и Ф. Лужин. Они прошли от Тобольска до Охотского моря и далее на Камчатку и Курильские острова. Именно они впервые определили точное местоположение разных географических пунктов и составили карту Сибири и Дальнего Востока.

Техника составления карт в те времена была несложной. На листе бумаги вычерчивалась сетка меридианов и параллелей (обычно прямоугольная), на которую по вычисленным координатам наносились опорные точки, а затем - основное содержание карты.

Карта, составленная И. Евреиновым и Ф. Лужиным, имела довольно значительные размеры - 1х0,5 м. Подробность и точность в различных ее частях неодинаковы. Детальнее изображены те места, где побывали геодезисты, а нанесенные со старых чертежей или со слов местных жителей оказались менее точными.

Реки вычерчены одной или двумя линиями в зависимости от их ширины. Горы изображены отдельными, не связанными в цепочки холмами одинаковых размеров с подчеркнутым основанием и слабо оттененной восточной стороной. Исключение составляет лишь изображение Ключевской сопки, которая показана значком грибовидной формы и сопровождается пояснительной надписью: «Сопка горит днем и ночью». Лесам соответствовали разобщенные или сгруппированные значки отдельных деревьев, городам - башни на возвышении с пристройкой и с крестом наверху. Названия указаны для всех населенных пунктов, почти всех рек, морей, некоторых островов. Все надписи сделаны аккуратно, четко, легко читаются.

Карта И. Еврейнова, хотя и имеет ряд погрешностей (из-за неточного определения долгот она получилась сжатой с востока на запад), но обладает значительными преимуществами по сравнению с допетровскими чертежами. Во-первых, она построена на математической основе, которой не было в прежних чертежах; во-вторых, эта карта составлялась картографами-профессионалами, что проявилось в высоком художественном уровне ее исполнения.

Мы не знаем имен всех людей, принимавших участие в съемочных работах с целью создания карт русских земель, не знаем даже сколько их было. Трудно порой оценить, кто сделал больше, кто меньше. Но можно сказать, что съемочные работы, проведенные по указам Петра I, явились большим вкладом в развитие отечественной картографии.

Наиболее значительные успехи русской картографии во второй половине XVIII в. были связаны с именем нашего гениального ученого М. В. Ломоносова, возглавлявшего с 1757 по 1765 г. Географический департамент. Под его руководством подготовлено к изданию много карт, в том числе карта приполярных стран, составленная лично им. На ней берега континентов показаны по-разному. Там, где проведены тщательные исследования и побывали геодезисты, берега изображены сплошными утолщенными линиями, в недостаточно исследованных местах - пунктиром.

М.В. Ломоносова по праву можно считать также и отцом экономической картографии. Он впервые определил ее задачи и наметил программу работ по созданию экономических карт и атласов.

В 1797 г. было организовано Депо карт. Его силами составлена подробная столистная Карта Российской империи в масштабе 1:840000. По сравнению с западноевропейскими картами того времени она выгодно отличалась разносторонней характеристикой природных особенностей местности. На ней умело применены условные знаки и наглядно изображен рельеф.

Впоследствии Депо карт было преобразовано в Военно-топографическое управление, при котором в 1822 г. создан Корпус военных топографов. В нем сосредоточилась вся гигантская работа по картографированию огромной страны. Военные топографы с первыми признаками весны уходили подчас в совершенно необжитые места, месяцами терпели лишения. С громоздкими приборами в руках версту за верстой мерили территорию России. Штрих за штрихом создавали точный портрет страны: прочерчивали линии рек и контуры берегов озер, морей, обозначали долины и кряжи, овраги и высоты. Высокое качество тысяч и тысяч листов карт, созданных русскими топографами, неизменно отмечались на международных выставках и географических конгрессах.

После Великой Октябрьской социалистической революции возникла острая необходимость в ускоренном картографировании страны. Уже с 1920 г. начал внедряться прогрессивный метод создания карт с использованием материалов аэрофотосъемки. Это позволило за сравнительно короткие сроки создать карты на обширные территории и к 1954 г. завершить картографирование нашей страны в масштабе 1:100000. В настоящее время советская картография занимает одно из ведущих мест в мире.

В 1977 г. советскими картографами при участии специалистов социалистических стран завершена работа по созданию уникальной географической Карты мира в масштабе 1:2500000. Такого глобального и детального «портрета» нашей планеты до сих пор не было. На ней впервые изображена вся поверхность Земли, а также показан рельеф океанического дна. Карта содержит сведения о географических условиях, государствах, экономике и призвана помочь специалистам рациональнее использовать природные богатства и проводить мероприятия по охране окружающей среды. (1)

1.5 Глобус, как модель Земли

Уменьшенной моделью Земли, наиболее полно отображающей ее поверхность, является глобус, что в переводе с латинского означает шар. С помощью глобуса можно представить себе вращение Земли вокруг оси, наклон земной оси к плоскости орбиты. А главное, на глобусе мы наблюдаем в уменьшенном виде всю поверхность нашей планеты.

Первый упоминаемый в литературе земной глобус - глобус Кратеса из Пергамы - был сделан во II в. до н. э. Однако ни сам глобус, ни его изображение не найдены. В I в. н.э. среднеазиатский ученый Бируни, родившийся в городе Кяте - древней столице Хорезма, изготовил оригинальный глобус, наиболее точно для того времени передававший представление о земном шаре. О том, как ученый создавал свой глобус, он рассказывал сам: "Я начал с уточнения расстояний и названий мест и городов, основываясь на слышанном от тех, кто по ним странствовал, и собранном из уст тех, кто их видел. Предварительно я проверил надежность материала и принял меры предосторожности путём сопоставления сведений одних лиц со сведениями других". К сожалению и этот глобус до нас не дошел.(10)

Первым из сохранившихся считается глобус, изготовленный в 1492 г. немецким географом М. Бехаймом. На нем еще не было Америки, и расстояние между западным побережьем Европы и восточным побережьем Азии было в два раза меньше, чем в действительности.

Уникальным памятником отечественной науки и техники XVIII в. является большой академический глобус, диаметр которого составляет 3 м 10 см. На наружной поверхности его нанесена карта Земли, а на внутренней - звездного неба. Глобус укреплен на железной оси, нижний конец которой упирается в пол, а верхний с помощью специальных растяжек крепится к стенам зала. Внутри глобуса на его оси смонтированы стол и скамья. Здесь могут разместиться одновременно 10-12 человек. С помощью особого механизма глобус вращается вокруг оси, а сидящие внутри зрители, оставаясь на неподвижной скамье, могут наблюдать движение небесных светил. Этот глобус хранится в музее М. В. Ломоносова в Санкт-Петербурге.(9)

В настоящее время фигуру Земли представляют в виде эллипсоида, так как экваториальный радиус Земли больше полярного примерно на 21 км. Возникает вопрос, почему же глобусы изготовляют в виде шара, а не эллипсоида? Допустим, глобус имеет диаметр 50 см. В этом случае нетрудно посчитать, что разность экваториального и полярного радиусов глобуса составляет всего 0,1 см.

Понятно, что такое малое расхождение радиусов глобуса не может быть ощутимо. И действительно, с космических высот наша планета представляется правильным шаром с затуманенными из-за наличия атмосферы краями. Неровности земной поверхности также не отобразятся на глобусе. Даже такая величайшая вершина мира, как Джомолунгма, и та будет на глобусе незаметной песчинкой высотой несколько микрометров.

Обычно масштабы глобусов очень мелкие-1:30 - 1:80 млн., но в отдельных случаях, например у музейных глобусов, они составляют 1:10 млн. и крупнее. Такие глобусы иногда делают рельефными, но рельеф на них изображают в значительно укрупненном масштабе.

Параллели и меридианы, проведенные на глобусе, образуют своеобразную сетку, которая называется географической. Относительно этой сетки на поверхности глобуса изображены моря и океаны, материки и отдельные страны. Вследствие этого глобус обладает замечательными свойствами. Он не только наглядно представляет фигуру Земли, но и дает правильное представление о положении на земном шаре полюсов и экватора, а также основных частей земной поверхности: материков, океанов, морей, островов и других крупных объектов.

Изображение Земли на глобусе имеет свойства равномасштабности, равновеликости и равноугольности. Это значит, что все линейные размеры даются на нем с одинаковым уменьшением, формы фигур подобны действительным очертаниям на земной поверхности, а площади всех объектов, показанных на глобусе, пропорциональны их действительным площадям на земном шаре.

Глобус как картографическая модель земного шара позволяет рассматривать Землю как бы со стороны, но не издалека и не окутанную в облачный покров, какой она видна из космоса, а расположенную рядом, доступную для непосредственного изучения, измерений и решения различных задач. (7)



2. Классификация карт и глобусов

2.1 Великое разнообразие карт

Сейчас, когда на дворе XXI век разнообразие карт огромное. По картам мы можем не только определить путь, узнать местонахождение той или иной страны, города и даже улицы, но и много другой информации. Возьмем, к примеру, школьный атлас за 7 класс. Просмотрев его, каждый школьник сможет узнать, где какой материк и даже остров, какая самая высокая и самая низкая точка над уровнем моря, а так же строение земной коры, особенности климата, природные зоны, почвы, народы и плотность населения, добычу полезных ископаемых, выдающиеся географические объекты земли и многое-многое другое, не говоря о политической карте с границами всех стран мира. В подтверждение своих слов, о том, что карт огромное множество и разнообразие я хотела бы привести примеры некоторых из них, но это будет лишь малая часть из того, что существует на сегодняшний день:

Общегеографическая карта - географическая карта, отображающая с одинаковой подробностью основные природные и социально-экономические объекты: рельеф, растительность, гидрографию, населенные пункты, границы и др.

Топографическая карта - подробная карта местности, позволяющая определять плановое и высотное положение точек. Топографические карты являются едиными по содержанию, оформлению и математической основе крупномасштабными общегеографическими картами, отображающими основные природные и социально-экономические объекты суши и акватории: рельеф, растительность, населенные пункты, дороги, хозяйственные объекты и т.п. с присущими им качественными и количественными характеристиками. Топографические карты строятся на жесткой геодезической основе в стабильной системе условных знаков.

Физико-географическая карта - карта, главным содержанием которой является изображение географической среды и географической оболочки.

Геологическая карта - карта, отображающая геологическое строение определенного участка верхней части земной коры. Геологические карты подразделяются на: собственно геологические карты, показывающие возраст, состав горных пород и условия их залегания; инженерно-геологические карты; карты полезных ископаемых.

Тектоническая карта - это геологическая карта, отображающая историю тектонических движений и строение земной коры. В мелких масштабах на тектонических картах изображаются платформы, щиты, плиты, геосинклинали, складчатые области, в крупных масштабах - отдельные складки, разломы, горсты, грабены и т.д. Различают: карты тектонического районирования, на которых выделяются естественные структурно-формационные единицы; и структурные карты, отображающие структурные формы с помощью стратоизогипс.

Литолого-фациальные карты - карты, отображающие состав, условия образования, размещение на площади типов осадочных и осадочно-вулканогенных пород определенного возраста; и позволяющие воссоздать физико-географическую обстановку осадконакопления какого-либо промежутка геологического времени.

Металлогенические карты - карты, отображающие закономерности размещения рудоносных площадей, рудных месторождений и всех проявлений минерализации в связи с особенностями геологического строения территории, осадконакопления, тектоники, магматизма и метаморфизма.

Палеогеографические карты - карты, отображающие физико-географические условия геологического прошлого: распределение суши, моря и речной сети, характер рельефа материков, положение границ природных зон, климатические особенности и т.п.

Климатические карты - географические карты, на которых показаны особенности климата данной территории по многолетним, годовым, сезонным, месячным данным. Большей частью особенности климата показываются с помощью изотерм, изобар и других изолиний. Осадки обычно показываются фоновой закраской по шкале цветов соответственно среднегодовому количеству осадков; ветры - стрелками преобладающих направлений или розами ветров. Особые климатические карты представляют схемы климатического районирования, на них наносятся границы климатических поясов и областей.

Синоптические карты - (греч.Synoptikos - способный все обозреть) бланковые карты погоды, на которых цифрами и условными знаками нанесены результаты одновременных наблюдений за погодой на большой территории на определенный момент, а также результаты синоптического анализа. Синоптические карты составляются на синоптический срок: 0, 6, 12 и 18 часов по гринвичскому времени. Различают: приземные синоптические карты, составляемые по наземным метеорологическим наблюдениям; и высотные синоптические карты, составляемые по наблюдениям в свободной атмосфере; прогнозные синоптические карты.

Рельефная карта - карта, на которой рельеф местности передан в объемной форме. Геоморфологические карты - карты, отображающие рельеф земной поверхности (суши и дна океанов), его происхождение, возраст, формы и их размеры. Различают: общие геоморфологические карты широкого содержания; и частные геоморфологические карты, составляемые по отдельным признакам рельефа.

Гипсометрическая карта - (греч.Hypsos - высота + Metreo - измеряю) карта, дающая геометрически точное изображение рельефа суши и морского дна с помощью горизонталей и раскраски (по определенной цветовой шкале) высотных ступеней. На гипсометрические карты наносятся абсолютные отметки характерных точек рельефа.

Батиметрическая карта - (греч.Bathys - глубокий + Metreo - измеряю) карта, отображающая подводный рельеф при помощи изобат совместно с отметками глубин. Окраска батиметрических карт выполняется по ступеням глубин, обычно в синих тонах - чем глубже, тем темнее.

Морфометрические карты - (греч.Morphe - форма + Metreo - измеряю) карты, отображающие территориальное распределение различных морфометрических показателей: карты углов наклона, глубины и густоты расчленения рельефа и др.

Гидрологические карты - карты, отображающие распределение вод на земной поверхности. Гидрологические карты характеризуют режим водных объектов, их сток или расход, количество переносимых наносов, соленость озер и т.д. Так же они позволяют оценивать водные ресурсы.

Геоботанические карты - карты, которые отображают пространственное размещение растительных сообществ, фитоценозов. Различают: общие геоботанические карты, показывающие распространение естественных или измененных человеком фитоценозов; специализированные геоботанические карты, отображающие особенности растительности с точки зрения хозяйственного значения и т.д.

Зоогеографические карты - карты, отображающие географические закономерности размещения животных, их численность, перемещения, связь с географической средой. Составляются карты зоогеографического районирования, ресурсов животного мира, его охраны. Общие зоогеографические карты характеризуют зооценозы, типы расселения различных групп животных и др. Частные зоогеографические карты характеризуют области распространения (ареалы) отдельных животных, численность перемещения животных и т.п.

Карты природных зон - мелкомасштабные карты, показывающие распределение природных зон по площади земного шара, материка или крупного государства.

Ландшафтные карты - карты, отображающие размещение природно-территориальных комплексов (от фаций и урочищ до ландшафтных районов) и их пространственное соотношение. Ландшафтные карты используются для качественного учета земель в сельском хозяйстве, а также при медикогеографических, архитектурно-планировочных оценках территории и т.п.

Почвенные карты - карты, показывающие распространение и физико-химические свойства почв. Различают: общие почвенные карты - карты типов почв; частные почвенные карты - карты, характеризующие отдельные свойства почв: кислотность, засоленность, содержание обломочного материала и др.

Социально-экономические карты - карты, отображающие социально-экономические явления.

Карта народонаселения - тематическая карта, отображающая социальный и экономический характер населения. Различают: карты размещения: людность поселений, плотность населения и т.п.; демографические карты: половой и возрастной состав, перемещения и естественное движение и т.п.; карты социальной структуры; этнологические карты: национальный состав, культура, быт, антропологические и лингвистические особенности и т.п.; экономические карты: состояние и распределение трудовых ресурсов, социальный состав населения, уровень жизни и т.п.

Политическая карта - географическая карта, главным содержанием которой является изображение политической принадлежности территории.

Политико-административная карта - географическая карта, отображающая политическое деление или политико-административное устройство территории. Основными элементами содержания политико-административных карт являются: государства, политические и административные границы, столицы, административные центры, населенные пункты, пути сообщения.

Историческая карта - карта, отображающая исторические явления и события: размещение древних культур, государств, места битв и др.

Авиационная навигационная карта - навигационная карта, которая содержит сведения о рельефе, контуры рек, озер, морей. На такие карты нанесены аэропорты, в том числе те, которые подают регулярные радиосигналы.

Морская навигационная карта - морская карта, предназначенная для обеспечения задач судовождения. На навигационных картах отображаются: береговая линия и глубины; рельеф дна и навигационные опасности; навигационное оборудование; фарватеры; места якорных стоянок; сведения о магнитном склонении, ледовом режиме, грунте дна; районы, запрещенные для плавания. (13)

Все карты делят на виды и типы. Приведу примеры главных классификаций карт:

По виду:

* По назначению:

1) Карты для сельскохозяйственных нужд: - землеустройство - лесоустройство - навигационные - инженерно-проектные Предназначенные для профессионального использования.

2) Карты для просвещения науки и культуры: - карты для слепых - краеведческие - туристические - агитационные - школьные - вузовские

3) карты для нужд обороны (военные): - тактические - оперативные - стратегические

* По математической основе:

1) построенные в конусной проекции

2) построенные в цилидрической проекции

*По эпохе:

1) Античные карты

2) Средневековые

3) Современные

* По языку (на котором построена карта):

1) Латинские

2) Русские

3) Английские

По типу:

1. По широте темы:

Климат - это явление метеорологическое. Элементы - его стороны ( температура, ветер, осадки, давление, …) Когда на карте показано явление в целом - это общее, когда на карте показаны элементы - частные, отраслевые

2. По приему исследования:

- аналитический - дает конкретные характеристики различным явлениям. Строится на основе анализа этих явлений (карта рельефа, климата, почв, вод, растительности, животного мира и т.д.)

- синтетический - дает интегральную характеристику явления, строится на основе синтеза этого явления (ландшафтная карта).

3. По степени объективности (от max к min):

- документальные - реальные явления в результате их непосредственного наблюдения в природе. Создаются непосредственно во время съемок.

- карты - выводы (умозаключения) на основе документальных карт, представляющие собой представления автора в сущности явления.

- гипотетические - для составления не хватает реального материала, и они строятся на основании гипотезы или предположения.

- прогнозные карты - на основании прогнозирования.

- тенденциозные - желаемое выдается за действительное.

4. По практической направленности:

- инвентаризационные - современное состояние природных условий и общественных явлений.

- оценочные карты - природные условия по степени их благоприятности для какого-либо использования.

- рекомендательные - показаны различные виды мероприятий по рациональному использования территорий.

Тем самым становиться ясно, что сейчас карты не только актуальны, но и несут в себе целый кладезь информации на различные темы.

2.2 От глобуса к карте

Глобус, безусловно, даёт самое верное представление о взаимном расположении материков и океанов, рек, городов, гор. Главные свойства глобуса в том, что на них сохранены равномасштабность, равноплощадность и равноугольность. Но с этой моделью нашей планеты не очень удобно работать. Глобусы при всех своих достоинствах очень мелкомасштабны и громоздки. Так, если бы глобус был изготовлен в масштабе 1:1 000 000, то он имел бы диаметр 12,7 м. Кроме того, на нем трудно производить линейные измерения, определять плановые координаты точек, наносить на него изображения географических объектов. Да и пользоваться глобусом не всегда удобно - ведь его нельзя напечатать в книге или на отдельном листе. Поэтому глобусы имеют меньшее распространение и применение, чем карты, которые более удобны для использования и хранения.

Но как перейти от глобуса к карте, как перенести сферическую поверхность Земли на плоскость? Если бы Земля имела форму цилиндра или конуса, то сделать развертку ее поверхности не составило бы больших трудностей. Но если попробовать сделать плоской корку от апельсина, сразу станет ясно: поверхность шара или эллипсоида нельзя перенести на плоскость без разрывов или складок.

Попытаемся сделать так. Перенесем с поверхности глобуса узкие полоски, ограниченные меридианами через 10 или 15° по долготе. В пределах каждой полоски видимых искажений нет, но зато между полосками получились разрывы, которые увеличиваются по мере удаления к полюсам. Заполним эти разрывы, слегка растянув картографические рисунки, изображающие земную поверхность. Из-за этого, правда, расстояния между городами, размеры морей, островов станут большими, чем на глобусе. Гренландия, например, будет выглядеть больше, чем Австралия, хотя на самом деле ее площадь в 3 раза меньше. На глобусе, конечно, таких сюрпризов нет. Но уж тут ничего не поделаешь - другого выхода нет. Приходится с подобными искажениями мириться. Важно только знать, в каком участке карты и на сколько растянуты изображения.

Заметьте, что на каждой полоске, вырезанной из глобуса, крайние меридианы, а также параллели были дугами окружностей, а на карте они после растяжения стали прямыми линиями. Таким образом, переход от поверхности глобуса к плоскости получился в результате преобразования градусной сетки глобуса. В этом и состоит сущность так называемых картографических проекций. В зависимости от вида проекции меридианы и параллели, образующие градусную или картографическую сетку, могут изображаться прямыми, или кривыми линиями. Сетка параллелей и меридианов служит основой любой карты. Ее заполняют географическими объектами, положение которых определяется из топографических съемок. Образно говоря, сетка служит канвой, на которой вышиваются географические узоры.

При создании карт применяют самые разнообразные проекции. Точки земной поверхности проектируют на плоскости, конусы, цилиндры, многоугольники или сразу же на поверхности нескольких совмещенных фигур. При этом Земля принимает самый разнообразный вид.

Над разработкой картографических проекций трудились крупнейшие ученые разных эпох. Достаточно назвать Аристотеля и Птолемея, Леонардо да Винчи и Декарта, М.В. Ломоносова и К. Гаусса. Замечательный русский ученый, создатель периодической системы химических элементов Д.И. Менделеев также внес определенный вклад в картографию: он предложил оригинальную проекцию для карты России, и такая карта была издана в 1906г.

Несмотря на то, что существуют тысячи способов изображения Земли на плоскости, ни один из них не дает точного ее воспроизведения. Всегда чем-то приходится жертвовать. На одних картах правильно изображают очертания материков и океанов, но при этом искажают их размеры. На других - сохраняют площади, зато искажают формы континентов. Ниже, с помощью эллипсов, показаны искажения, которые имеют место в некоторых проекциях (рис. 6-8).

Рис. 6 Равновеликая цилиндрическая проекция

Рис. 7 Равнопромежуточная цилиндрическая проекция

Рис. 8 Равноугольная цилиндрическая проекция

Применяя различные картографические проекции, можно создавать карты, свободные или почти свободные от одних искажений, но сохраняющие искажения другого рода. Знакомясь с различными видами карт, можно только поражаться широте возможностей и гибкости средств, которыми обладает картография. Картографы могут предложить специалистам множество проекций, причем каждая будет удовлетворять ранее заданным условиям, за исключением одного: карты, совершенно свободной от искажений земной поверхности, не существует. Хотите избавиться от одних искажений - придется мириться с другими!

Самые большие искажения свойственны картам мира, так как на них изображают поверхность всего земного шара. На картах отдельных стран искажения будут меньше. Это легко понять: ведь маленькую выпуклость сферы легче перенести на плоскость! Поэтому на карте, изображающей небольшой материк, небольшую страну, разномасштабность в различных ее местах невелика, и при измерениях можно пользоваться одним, средним масштабом.

На первый взгляд, построение картографических проекций может показаться простым делом. На самом же деле любая проекция строится по строгому математическому закону. Изучением законов построения картографических проекций занимается специальная наука - математическая картография. (14)

2.3 Проекции карт

Картографическая проекция - математически определенный способ отображения поверхности земного эллипсоида на плоскости. Картографическая проекция устанавливает аналитическую зависимость между географическими координатами точек земного эллипсоида и прямоугольными координатами тех же точек на плоскости.