1.Картография, ее предмет и задачи, научное и практическое значение.

Картография – это область науки технологии и производства, охватывающая создание, изучение и использование картографических произведений.

Предметом картографии по определению являются разнообразные картографические произведения - их свойства, методы создания и использования.

Картография интегрирует фундаментальные дисциплины рассматриваемой области знаний: картоведение; теорию и историю картографии; математическую картографию; проектирование, составление и редактирование карт; оформление (картографический дизайн) и издание карт; картометрию.

Главнейшая задача картографии - это разработка, создание, изучение и использование картографических произведений. В настоящее время одной из главных задач картографии является создание цифровых и электронных карт, а также формирование баз цифровой картографической информации.

В настоящее время в картографии сложилось несколько теоретических концепций - систем взглядов на предмет и метод картографии.

Познавательная или модельно-познавательная концепция трактует картографию как познавательную науку, тесно связанную с науками о Земле, естественными и социально-экономическими науками. Представителями этой концепции являются главным образом российские картографы Н.Н.Баранский, К.А.Салищев, А.В.Гедымин, А.Г.Исаченко и их последователи еще с 1940-х гг.

Коммуникативная концепция рассматривает картографию как отрасль информатики, а карту как средство коммуникации, канал информации. В развитие этой системы взглядов большой вклад внесли в 60-70 годы XX в. западные картографы Е.Арнбергер, А.Колачный, А.Робинсон и др.

Языковая (картоязыковая) концепция считает картографию как науку о языке карты, а карту — как особый текст, выполненный с помощью условных знаков. Разработками этой концепции являются А.Ф.Асланикашвили, А.А.Лютый, Я.Правда (1970-1980 -е гг.).

2. История картографии. Картография античного времени. Карты Эратосфена и Птолемея. Римские дорожные карты. Появление картографии в Китае и арабском мире. Истоки зарождения картографии относятся к глубокой древности. Еще в первобытном обществе, задолго до появления письменности появились схематические рисунки (чертежи) расположения участков охоты, рыбной ловли с указанием дорог к ним и др. Эти рисунки изображались на скалах, стенах пещер, берестяных, костяных или глиняных пластинах. Глиняные таблички Вавилона, папирусные изображения древнего Египта – исторические свидетельства развития способов картографического изображения в древнем мире. Греческие мыслители, создавшие первые естественнонаучные теории о происхождении и строении мира, сначала представляли Землю в виде круглого или овального диска, плавающего на поверхности безграничного океана. Но уже в V в. до н. э. Парменид выдвинул чисто умозрительное предположение о шарообразности Земли. Убедительные доказательства этой гипотезы были приведены в сочинениях великого ученого древности Аристотеля (384-322 гг. до н. э). Наиболее близкое к действительности определение длины земного меридиана, выполненное в античное время, принадлежит Эратосфену . В своем труде «География» (известном в отрывках) Эратосфен подробно рассмотрел вопрос о фигуре Земли, привел данные о размерах и форме ее обитаемой части . Вслед за Эратосфеном и другие ученые античного мира включали в задачи географии графическое изображение Земли. С того времени почти в течение двух тысячелетий география и картография (последний термин вошел в употребление только в середине XIX в.) развивались нераздельно, хотя соотношение двух компонентов – описательного и картографического – было у разных авторов неодинаковым. Крупный шаг в дальнейшем совершенствовании изображений Земли был сделан крупнейшим астрономом древности Гиппархом (около 190-126 гг. до н. з.), предложившим строить карты на сетке меридианов и параллелей, определяя положение точек земной поверхности по широте и долготе; для их обозначения он стал использовать заимствованное у вавилонян деление круга на 360 градусов и далее на минуты и секунды. Научные основы картографии заложил знаменитый древнегреческий ученый-математик, астроном, картограф и географ Клавдий Птолемей (I-II вв. н.э.). Знаменитое его «Руководство по географии» было по существу руководством по составлению географических карт. Его карты считались самыми лучшими в то время. По прошествии времени появились другие изображения направлений, и на смену головам ветров пришла роза ветров и компас. На карте мира Клавдия Птолемея представлены географические координаты в виде географической сетки с равными интервалами, исчисляемыми в градусах, где широты измерялись от экватора, а долготы – от самой западной точки известного тогда мира. В Древнем Риме карты широко использовались в военных и экономических целях для транспортных связей с удаленными провинциями и странами. Появились дорожные карты, предназначенные для пользования ими в пути. До нашего времени сохранилась копия с одной из таких карт, найденная в XVI в. немецким историком Пёйтингером и в литературе поэтому получила название «Пёйтингерова таблица. Ее содержание: населенные пункты – города, укрепления, стоянки римских легионов, дорожная сеть, реки, горы, озера и леса. Самые ранние из известных сохранившихся в Китае карт датируются IV веком до нашей эры. В 1986 году семь древних китайских карт было найдено в археологических раскопках гробницы царства Цинь, До этой находки самыми ранними из известных существующих карт были три шелковые карты, обнаруженные в ходе раскопок в Мавандуе (Чанша, провинция Хунань) в 1973 г. и датируемые II веком до нашей эры, началом династии Хань. Карты Царства Цинь IV века до нашей эры были нарисованы черными чернилами на деревянных блоках.

3. Картография в средние века. Развитие картографии в Новое время. Эпоха Средневековья. В раннем Средневековье картография пришла в упадок. Вопрос о форме Земли перестал быть важным для философии того времени, многие снова начали считать Землю плоской.

Некоторую революцию в европейской картографии устроило введение в пользование в конце XIII—начале XIV веков магнитного компаса. Появился новый тип карт — подробные компасные карты берегов — портуланы.

«Т и О» карты (или «Т-О», «О-Т» карты; Orbis Terrae, шар или окружность Земли, обозначаемой буквой «О», с буквой «Т» внутри «O»), представляет собой тип средневековой карты мира, иногда также называются Беатовой картой или картой Беата, поскольку одна из самых ранних известных карт с подобным представлением мира встречается у Беата Либеанского, испанского монаха XII века. Карта появилась в прологе к его двенадцати книгам комментариев к «Апокалипсису».

Впервые карта описывающая мир в стиле «Т и О» встречается в энциклопедии Исидора Севильского «Этимологии»

«Т» — это Средиземное море, река Нил, и река Дон (прежнее название Танаис), разделяющие три континента Африку, Европу и Азию, а «О» — это кольцевой океан. Центром карты, обычно, устанавливался Иерусалим. Азия, как правило, была размеров в два других континента вместе взятых. Так как солнце восходило на востоке, в Раю (Сады Эдема), который изображался в Азии, то Азия была расположена в верхней части карты.

Это качественный и концептуальный тип средневековой картографии может добавить весьма подробные карты, в дополнение к обычным представлениям. На ранних картах отмечалось лишь небольшое число городов. Четыре священных реки на Святой земле были изображены всегда. Наиболее удобными инструментами для путешественника были итинерарии, в которых перечислялись маршруты между двумя пунктами в порядке названий городов, и периплы, которые делали то же самое для портов и достопримечательностей вдоль морских берегов.

Поздние карты такого формата, в связи с Крестовыми походами, имели более подробные сведения о городах и реках, как Восточной, так иЗападной Европы. В дополнение к новым географическим особенностям включались и декоративные иллюстрации. Наиболее важные города в дополнение к их именам, будут представлены различными фортификационными сооружениями и башнями, а пустые места будут заполнены изображениями странных мифических существ.

Эпоха Возрождения и Новое время

В середине XV века началась эпоха Великих географических открытий. Из-за этого обострился и интерес к картографии. Важные достижения картографии Доколумбовского периода — карта Фра Мауро 1459 года (эта карта в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли) и «Земное яблоко» — первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом.

После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии новые успехи — появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам.

Весьма помогло развитию картографического дела изобретение книгопечатания.

Детализированные трехмерные макеты (сохранилось очень мало археологических находок) и нарисованные планы (не сохранились; только упоминаются) местностей — карты — широко применялись в Империи Инков в XV—XVI веках на основе системы направляющих секе, выходящих из столицы Куско. Измерение расстояний и площадей производилось с помощью универсальной единицы измерения — тупу.

Следующая революция в картографии — создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку: он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. Атлас Ортелиуса под названием «Theatrum Orbis Terrarum» был напечатан в 1570 году, полностью атлас Меркатора был напечатан только после его смерти[49].

Увеличению точности карт содействуют более точные способы определения широт и долгот, открытие Снеллиусом в 1615 году способа триангуляции и усовершенствование инструментов — геодезических, астрономических и часов (хронометров).

Некоторые довольно удачные попытки составления больших карт (Германии, Швейцарии и т. д.) были сделаны ещё в конце XIV и в XVII веках. Однако большой успех в этом отношении, а также существенное расширение точных картографических сведений по отношению к Восточной и Северной Азии, Австралии, Северной Америке и т. д. виден только в XVIII в.

Важное техническое достижение XVIII века — разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах. Таким образом, появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции.

4. Карта, ее свойства. Элементы географических карт: картографическое изображение, легенда, математическая основа, вспомогательное оснащение, дополнительные данные. Карта- математически определенное, уменьшенное, генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства.

Элементы карты - это ее составные части, включающие само картографическое изображение, легенду и за рамочное оформление карт. Картографическое изображение-содержание карты, совокупность сведений об объектах и явления, их размещении, взаимосвязях, динамике. (Общегеографические карты-населенные пункты, соц-эконом и культурные объекты, на тематических и специальных-гео.основа, тематическое изображение).Легенда-система использованных на ней условных обозначений и текстовых пояснений к ним. Математическая основа-координатная сетка, масштаб, геодезическая основа. Вспомогательное оснащение карты облегчает чтение и пользование ей. Включает картометрические графики, схему изученности картографируемой территории, схему использованных материалов, разнообразные справочные сведения. К дополнительным данным относят карты-врезки, фотографии, диаграммы, графики, профили, текстовые и цифровые данные.

5. Картографические произведения: глобусы (классификация и свойства), блок-диаграммы,профили, анаглифы, рельефные карты и др. Фотокарты, космофотокарты. Понятие об электронных картах. Глобусы-вращающиеся шарообразные модели Земли, планет или небесной сферы, с нанесенным на них картографическим изображением. Имеют масштаб, систему меридианов и параллелей. На глобусах отсутствуют искажения, присущие картографическим проекциям, сохраняется постоянство масштаба. Глобусы различаются по объекту(земные, небесные, планетные), тематике(общегеографические, геологические, политические), назначению(учебные, навигационные и др.), по размерам(большие кабинетные, настольные, малые, миниатюрные).Первые глобусы изготовлены в Европе в 15-16 в. Современные глобусы из пластика. Наиболее употребительные масштабы земных глобусов – 1:30000000 – 1:80000000.

Рельефные карты –карты, дающие объемное трехмерное изображение местности. Вертикальный масштаб всегда преувеличен по сравнению с горизонтальным в 2-5 раз. Изготавливали из дерева, гипса, картона, теперь из пластика.

Блок-диаграммы – трехмерные плоские картографические рисунки, совмещающие изображение какой-либо поверхности с продольными и поперечными вертикальными разрезами. Геологические и геоморфологические отражают устройство земной поверхности, почвенные – соотношение рельефа местности и почвенного профиля. Иногда блок-диаграммы строят в виде системы профилей(вертикальных сечений), делают в них вырезы или изображают отдельные блоки как бы раздвинутыми.

Анаглифы (анаглифические карты) – карты, отпечатанные двумя взаимно дополняющими цветами(сине-зеленым и красным) с параллактическим так, что оба изображения образуют пару. Просмотр таких карт через специальные очки, в которых каждый глаз видит только свой цвет, но в результате они воспринимаются как единое черно-белое объемное стереоскопическое изображение. Используют в качестве учебных пособий как наглядные рельефные модели.

Фотокарты – карты, совмещенные с фотоизображением. Сочетают достоинства подробных снимков с обобщенностью карт, что удобно при ориентировании на местности, научных исследованиях, инженерных и проектно-изыскательских работах. Если фотоосновой карты служат космические снимки, то таки карты называются космофотокартами.

Электронные карты – цифровые карты, визуализированные в компьютерной среде с использованием программных и технических средств в принятых проекциях. Изображения выведенных на дисплей называют экранными картами. Наряду с электронными картами существуют и электронные атласы – компьютерные аналоги обычных атласов. Интернет-карты, веб-карты, интернет-атласы

6. Математическая основа карт: элементы математической основы. Фигура и размер Земли. Эллипсоид Ф.Н. Крассовского. Элементами математической основы карт является координатная сетка, масштаб, геодезическая основа. Известно, что Земля шарообразна, т.. н обладает формой идеального шара. Земля, как и всяко вращающееся тело сплюснуто у полюсов. Имеет выпусклости и вогнутости из-за неравномерного распределения массы земного в-ва и глобальных тектонических деформаций. Фигура земли, органиченая уровенной поверхностью океана – геоид. Наилучшее геометрическое приближение к реальной фигуре Земли – эллипсоид вращения – геометрическое тело, которое образуется при вращении эллипса вокруг его малой оси.

Эллипсо́ид Красо́вского — земной эллипсоид, определённый из градусных измерений в 1940 году. Малая полуось (полярный радиус) 6356863.019 м

Большая полуось (экваториальный радиус) 6378245.000 м

Средний радиус Земли, принимаемой за шар 6371100 м

Полярное сжатие (отношение разницы полуосей к большой полуоси) 1/298.3

Площадь поверхности Земли 510 083 058 км²

Длина меридиана 40 008 550 м

Длина экватора 40 075 696 м

Длина дуги 1° по меридиану на широте 0° 110,6 км

Длина дуги 1° по меридиану на широте 45° 111,1 км

Длина дуги 1° по меридиану на широте 90° 111,7 км

7. Математическая основа карт: масштаб карт. Координатная сетка. Компоновка. Элементами математической основы карт является координатная сетка, масштаб, геодезическая основа. Масштаб карты – степень уменьшения объектов на карте относительно их размеров на земной поверхности(не поверхности эллипсоида). Различают главный и частный масштаб карт. Главный масштаб показывает, во сколько раз линейные размеры на карте уменьшены по отношению к эллипсоиду или шару. Частный масштаб отражает соотношения размеров объектов на карте и эллипсоиде в данной точке. Он может быть меньше или больше главного. Чем мельче масштаб картографического изображения и чем обширнее территория, тем сильнее сказываются различия между главным и частным масштабом. В основном карты городов составляют в масштабе 1:40000, областей 1:600000. Обзорные георафические карты могут составляться в любых масштабах мельче миллионного: 1:1500000, 1:2500000, 1:10000000.

КООРДИНАТНАЯ СЕТКА, в топографии сеть воображаемых линий, опоясывающих земной шар в широтном и меридиональном направлениях, с помощью которой можно точно определить положение любой точки на земной поверхности. Отсчет широт ведется от экватора – большой окружности, плоскость которой делит пополам земной шар под прямым углом к его оси. Параллельно экватору располагаются окружности, радиусы которых последовательно уменьшаются по направлению к Северному и Южному полюсам. Линии равных долгот соединяют между собой полюса и каждая из них составляет половину большой окружности, диаметром которой служит земная ось. Эти линии, называемые меридианами, делят поверхность Земли на 360 равных сегментов. Начальный меридиан, выбранный произвольно согласно международному соглашению, проходит через бывшую обсерваторию в Гринвиче (ныне район Лондона, Англия). Линии равных широт, или параллели, проводят через одинаковые расстояния вкрест меридианам. Экватор соответствует 0° широты; первая параллель к северу от него – 1° северной широты (с.ш.); десятая параллель к югу от экватора – 10° южной широты (ю.ш.) и т.д. Таким образом формируется система параллелей между экватором и полюсами. На полюсе широта равна 90°. Каждый градус широты (расстояние между соседними параллелями) подразделяется на 60 частей, называемых минутами (дальнейшее деление на 60 секунд представляет интерес главным образом для геодезистов и топографов). Линии долготы – меридианы, пересекающие параллели под прямыми углами и сходящиеся у полюсов, тоже подразделяются на градусы и минуты. Только на экваторе расстояние в 1° между соседними меридианами равно расстоянию между соседними параллелями – 111 км. С удалением от экватора по направлению к полюсам расстояние между соседними меридианами последовательно сокращается. На широте 45° оно составляет лишь 79 км. Отсчет долгот ведется к востоку и западу от Гринвича, в каждом направлении – по 180°. Линия, соответствующая долготе 180°, – продолжение нулевого меридиана. Она пересекает Тихий океан от полюса до полюса и проходит южнее экватора к востоку от Новой Зеландии, а севернее – через западную часть Алеутских о-вов.

Компоновка карт – это использование их внутреннего пространства. Использование внутреннего пространства карты означает выбор границ изображаемой территории, положение территории по отношениям рамки карты.Тонкости: располагать территорию ближе к рамкам, для более крупного изображения территории и по меньше прихватить сопредельной территории. Элемент компоновки карт: выбор центрального меридиана (для России 70-100. Центральный для Европы и Африки). Использование внутреннего пространства для размещение различных дополнительных элементов. Ее содержание: условные обозначения, дополнительные врезные карты, графики и т.п.

8. Картографические проекции. Виды искажений в проекциях. Классификация проекций по характеру искажений. Картографическая проекция – математически определенное отображение поверхности эллипсоида планет на плоскость карты. Виды искажений: искажение длин(масштаб карты непостоянен в разных точках, линии и расстояния искажены), искажения площадей(масштаб площадей в разных точках карты различен, нарушаются размеры объекта), искажение углов(углы между направлениями на карте искажены относительно тех же углов на местности), искажение форм(фигуры на карте деформированы и не подобны фигурам на местности). По характеру искажений проекции бывают: равновеликие(сохраняются площади без искажений. Нарушены углы и формы), равноугольные(без искажений углы и формы, имеют искажение площадей), равнопромежуточные(масштаб длин по одному из главных направлений постоянен и обычно равен главному масштабу карты. Равнопромежуточные по меридианам/параллелям- без искажений остается масштаб вдоль меридианов/параллелей), произвольные(остальные виды проекций, в которых в тех или иных произвольных соотношениях искажаются и площади и углы).

10. Выбор и распознавание картографических проекций На выбор проекций влияет: гео особенности картографируемой территории/назначение, масштаб, тематика карты/требования к точности результатов измерений. Карты мира обычно составляют в цилиндрических, псевдоцилиндрических, поликонических проекциях. Карты полушарий – всегда строят в азимутальных проекциях. Для Западного и Восточного полушарий –поперечные, для Северного и Южного – нормальные. Карты материков – чаще всего строят в равновеликих косых азимутальных проекциях. Для Африки – поперечные, для Антарктиды – нормальные азимутальные. Карты отдельных стран, областей, провинций, штатов выполняют в косых равноугольных и равновеликих конических или азимутальных проекциях. Топографические карты создаются в поперечно-цилиндрической проекции. Морские и аэронавигационные карты – цилиндрическая проекция Меркатора.

Распознать проекцию, в которой составлена карта, - значит установить е назначение, определить принадлежность к тому или иному виду, классу. Нормальные проекции распознаются по виду меридианов и параллелей. Существуют специальные таблицы – определители проекций для карт мира, полушарий, материков и океанов. Проведя необходимые измерения по карте, можно отыскать в такой таблице название проекции.