Чем отличаются картографические проекции друг друга

Картографические проекции. Урок 6

Картографические проекции сегодня – это математические способы изображения всего земного эллипсоида или его части на плоскости, систематическое преобразование широт и долгот с поверхности сферы на плоскость.

Для создания географических карт выполняют две последовательных операции:

При этом картографы пытаются добиться как можно меньшего количества искажений. Сделать мелкомасштабную карту совсем без искажений невозможно. На крупномасштабных (топографических) картах искажения почти отсутствуют. В зависимости от назначения карты одни погрешности допустимы, другие нет. Поэтому и существуют разные типы проекций, предназначенные для сохранения некоторых свойств сферы за счёт других её свойств.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг другаПроекция на шар — глобус. Автор: UBC Library Digitization Centre

Виды искажений при использовании картографических проекций

Разложить на плоскости эллипс или шар очень трудно, для того, чтобы убедиться в этом, можно попробовать это сделать на практике. Сложить кусочки апельсиновой кожуры так, чтобы между ними не было пустых мест и попробовать получить непрерывную ровную плоскость. Корка соберётся в складки, она не уложится без промежутков.

При любом способе разложения шара на плоскость присутствует один или несколько типов искажения:

При этом типы искажений взаимозависимы, при уменьшении одного из показателей увеличивается другой. В зависимости от назначения карты, на ней присутствуют места с нулевым искажением, с удалением от него количество искажений увеличивается. Поэтому на карте есть три вида масштаба:

При выборе типа картографической проекции сначала строят изоколы – изолинии, соединяющие точки с одинаковым искажением.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг другаИзоколы искажения углов
Источник: https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0617/00148bfe-04623ef1/hello_html_329bd6b7.jpg

Типы проекций по характеру искажений

Для разных целей нужны карты с отсутствием тех или иных видов искажений. При помощи разных проекций можно сделать так чтобы на них отсутствовали погрешности либо углов, либо длин, либо площадей. Чем больше искажаются углы, тем меньше искажаются площади и наоборот. По характеру искажений все картографические проекции делят на:

Равноугольные картографические проекции

На картах, построенных по этому типу, нет искажений направлений и углов. Направления на местности совпадают с таковыми на карте, прямые линии на местности остаются прямыми на карте. Они используются для прокладки точных маршрутов и применяется на навигационных и топографических картах.

Зато на них сильно изменены площади объектов Земли и линейный масштаб карты зависит от положения на ней данной точки. Типичный пример равноугольной проекции – цилиндрическая проекция Герхарда Меркатора (Герарда Кремера), созданная ещё в 1569 г и используемая в морской навигации до сих пор. Примером использования Проекции Меркатора является равноугольная проекция Гаусса-Крюгера.

В этой проекции создаются отдельные океанологические, климатические и геофизические карты.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг другаПроекция Меркатора.
Файл доступен по лицензии: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Равновеликие картографические проекции

Это проекции для построении карт, на которых нет искажения площадей (масштаб площадей имеет везде одну и ту же величину), зато сильно растёт погрешность форм и углов (материки и океаны в высоких широтах сплющиваются). Картами, построенными в равновеликих проекциях, удобно пользоваться для расчета площадей, например типов почв, посадок кукурузы, облесенности материков, загрязнения океана или радиоактивного загрязнения суши и др.

Их применяют для составления климатических, почвенных, геофизических, геологических, зоогеографических, геоботанических, экономических, исторических, этнографических, административных карт.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг другаПример равновеликой проекции. Автор: CC BY-SA 3.0

Произвольные картографические проекции

Углы и площади здесь искажаются, но значительно меньше, чем в предыдущих двух проекциях. Поэтому они наиболее используемы. Произвольные картографические проекции не относятся ни к равновеликим, ни к равноугольным.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг другаПроизвольная проекция Робинсона. Автор: CC BY-SA 3.0

Равнопромежуточные картографические проекции

Это тип произвольных картографических проекций. В них масштаб длин одного из главных направлений остаётся неизменным. Пример: прямая азимутальная проекция. Равнопромежуточные проекции используют для создания общегеографических, физических, тектонических, политических и др. видов карт.

Характер искажения всегда входит в общее название проекции (равновеликая азимутальная, равноугольная коническая, равновеликая цилиндрическая и т.д.).

Интересно,

что д ревнейшей картографической проекцией является гномическая проекция, применённая на картах звёздного неба Фалесом Милетским ещё в Древней Греции.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг другаРавнопромежуточная коническая проекция. Автор: CC BY-SA 3.0

Классификация географических проекций по геометрической фигуре, являющейся вспомогательной поверхностью

На плоскость эллипсоид проектируют при помощи геометрических фигур, а поверхности, на которые он проектируется, могут быть секущими (разрезающей) фигуру или касательными (соприкасается, но не разрезает глобус) к ней. При этом на полученной карте касательные и секущие линии (стандартные) представлены неискажёнными.

Проекции также бывают по-разному ориентированы.

Поверхности, которые могут быть развёрнуты на плоскость или лист без растяжений, разрыва или усадки, называются разрабатываемыми поверхностями. Ими являются цилиндр, конус и плоскость. Поэтому по вспомогательной поверхности проекции делятся на:

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Полное название проекций может быть следующим: косая азимутальная равновеликая, нормальная равноугольная цилиндрическая, произвольная поликоническая и т.д.

Источник

Чем отличаются картографические проекции друг от друга

Картографическая проекция – это математически определенный способ изображения поверхности эллипсоида на плоскости, устанавливающий аналитическую зависимость между географическими координатами точек земного эллипсоида и прямоугольными координатами тех же точек на плоскости. Друг от друга они могут отличаться по характеру искажений, виду нормальной сетки или по ориентировке геометрической поверхности по отношению к элементам земного эллипсоида. Попробуем разобраться, в чем разница между картографическими проекциями подробнее.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

По характеру искажений проекции делятся на равноугольные, равновеликие и произвольные. Первые можно выявить по отсутствию искажений углов и форм бесконечно малых фигур на карте. Масштаб длин в каждой точке постоянен по всем направлениям и зависит только от положения точки. Эллипсы искажений – окружности, увеличивающие радиус по мере удаления от места нулевых искажений. Равновеликие проекции отличаются тем, что на карте искажения площадей отсутствуют. Увеличение масштаба длин по одной оси эллипса искажений компенсируется уменьшением масштаба длин по другой оси, что вызывает сильное искажение углов и форм. Произвольные картографические проекции имеют искажения и углов, и площадей. Однако искажений углов в них меньше, чем в равновеликих, в то время как искажение площадей меньше, чем в равноугольных.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

По виду вспомогательной геометрической поверхности различают цилиндрические, конические и азимутальные проекции. Картографические проекции первого вида характеризуются тем, что сеть меридианов и параллелей с поверхности эллипсоида переносится на боковую поверхность касательного или секущего цилиндра, затем цилиндр разрезается по образующей и развертывается в плоскость. В зависимости от ориентировки цилиндра относительно земной оси цилиндрические проекции бывают нормальными, косыми и поперечными. Конические картографические проекции характеризуются тем, что в них сеть меридианов и параллелей с поверхности эллипсоида переносится на боковую поверхность касательного или секущего конуса, затем конус разрезается по образующей и развертывается в плоскость. В зависимости от ориентировки конуса относительно земной оси их делят также на нормальные, косые и поперечные. Косые и поперечные конические проекции встречаются очень редко. Азимутальными называют картографические проекции, в которых сеть параллелей и меридианов переносится с поверхности эллипсоида на касательную (или секущую) картинную плоскость. Точка касания плоскости и земного эллипсоида является точкой нулевых искажений. Делят такие проекции в зависимости от положения точки касания на простые и перспективные.

Выводы:

Источник

Ликбез по картографическим проекциям с картинками

Визуализация данных самого разного рода, имеющих некое географическое распределение, в последнее время получает все большее и большее распространение. Тут, на Хабре, статьи с картами встречаются чуть ли не каждую неделю. Карты в статьях очень разные, но роднит их одно: как правило, в них используются всего две картографические проекции, при том — не самые удачные из существующих. Мне бы хотелось дать несколько наглядных примеров проекций, которые выглядят более эстетично и лучше приспособлены для разных видов визуализации. В этой статье будут рассмотрены общемировые проекции и проекции большей части Земли, так как визуализация чего-либо на карте мира, пожалуй, является наиболее распространенной из подобных задач.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Легкое введение

Поскольку статья ориентирована на вопросы визуализации данных, я не буду касаться глубоко теории проекций (датумов, конформности, равноугольности и тому подобного), кроме общих принципов их построения. Также, я буду говорить тут о «проекциях», формально подразумевая «систему координат», coordinate reference system, потому что для карт таких масштабов не имеет смысла отдельно рассматривать проекцию и датум. Математики здесь тоже практически не будет, кроме простой геометрии. Желающие ознакомиться с математическими принципами, могут это сделать по статьям на Wolfram MathWorld. Так что изучающим программирование в области геоинформационных систем или их опытным пользователям, эта статья, возможно, будет не очень полезна.

Перед началом, объясню пару вещей. Все примеры будут даваться с использованием набора данных государственных границ с вот этого сайта и набора данных Blue Marble Next Generation с сайта NASA. Последний включает в себя синтезированные безоблачные снимки земной поверхности за каждый из двенадцати месяцев 2004-го года, что позволит внести некоторое разнообразие в иллюстрации.

Я очень люблю открытый софт, но использовать GDAL в данном случае мне показалось неэффективно — некоторых не очень ходовых, но полезных проекций в его реализации на данный момент либо нет, либо я плохо смотрел исходники, а потому иллюстрации я готовил в коммерческой программе GlobalMapper, которой пользуюсь уже много лет, и которая славится поддержкой внушительного списка систем координат.

Названия проекций и некоторые термины я буду давать и англоязычные, потому что если кому-то захочется поискать материалы по этой теме, русскоязычных источников в сети найдется несколько меньше (объем статей в Википедии на русском меньше в несколько раз). Для большинства проекций я постараюсь дать не только названия, но и коды EPSG и/или WKID, а также название проекции в библиотеке PROJ.4, широко используемой в открытом софте (например, в пакете R) для поддержки систем координат.

Некоторые проекции, возможно, окажутся кому-то знакомыми по картинке с xkcd, но все из них тут рассмотрены не будут.

Проблема

Начнем с того, что же это за самые распространенные проекции, и что с ними не так.

Первая проекция — так называемая «Географическая», она же – Geographic projection, Latitude/Longitude, Plate carrée EPSG:4326 WKID:54001 PROJ.4:longlat. Строго говоря, она даже не совсем является проекцией, потому что получается путем интерпретации полярных угловых координат, как линейных прямоугольных, без всяких вычислений. Эту проекцию используют, потому что она способна отобразить всю поверхность Земли целиком и потому, что она самая простая математически, а данные очень часто распространяются не спроецированными, то есть именно в географических координатах (градусах широты и долготы).

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Другая весьма популярная проекция — «проекция Меркатора», Mercator projection PROJ.4:merc. Она также используется для визуализации данных, покрывающих весь мир, но ее популярность продиктована не только простотой — ее варианты являются стандартом де-факто для глобальных картографических сервисов, таких как Google Maps, Bing Maps, Here. С ней глубоко связаны картографические библиотеки OpenLayers, Leaflet, API упомянутых выше сервисов. В варианте Google и OpenStreetMap она носит название Web Mercator и имеет код EPSG/WKID:3857, иногда на нее также ссылаются, как на EPSG:900913. Принцип ее построения не сильно сложнее Географической – это проекция на цилиндр, чья ось совпадает с географической осью Земли, проецирование происходит линиями, выходящими из центра планеты, от чего ошибка растяжения приполярных областей по горизонтали оказывается скомпенсирована пропорциональным растяжением по вертикали. Проблема с этим только в том, что карта получится слишком большой по вертикали, если попытаться отобразить и север Гренландии. Потому обычно отбрасывают 16° полярных областей (в равной пропорции или больше — с юга).

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

На чей-то взгляд выглядит чуть лучше, чем Географическая, но одну проблему мы уже упомянули, а вторая — чем ближе объект к полюсам, тем он кажется больше, хотя его форма уже не так искажена. Потому, если предмет визуализации — плотность маркеров на единицу территории или расстояния, такой способ отображения будет вводить в заблуждение. При грамотном выборе способа визуализации, конечно, это можно скомпенсировать, а для каких-то случаев это вообще не проблема: например, если величина какого-то показателя в целой стране соотнесена с цветом этой страны на карте, эффект растяжения площадей не сказывается. Эта проекция сохраняет только форму объектов, потому очертания континентов и стран выглядят довольно узнаваемо. И, как я уже сказал, она — ваш первый и самый простой вариант при создании интерактивных веб-карт.

Варианты решения

Что же делать с глобальными данными, если нам по какой-то причине понадобилась проекция, лучше сохраняющая такие свойства объектов, как форма, площадь, расстояния и углы? Законы геометрии не дают нам сохранить все эти свойства сразу, развернув круглую поверхность Земли на плоскость. Однако, для визуализации данных более всего важна эстетика и восприятие, а не сохранение свойств, как для навигационных или измерительных задач. Потому становится возможным подобрать такую проекцию, искажения в которой были бы равномерно распределены по свойствам. И таких проекций существует довольно много. Существуют три самых известных, обладающих сходными свойствами: «Тройная проекция Винкеля» Winkel Tripel WKID:54042 PROJ.4:wintri, «проекция Робинсона» Robinson projection WKID:54030 PROJ.4:robin, «проекция Каврайского» (Kavrayskiy projection). Первая и последняя имеют визуально минимальные искажения, а неспециалисту, не видя градусной сетки, вообще весьма сложно различить их, потому я приведу иллюстрацию для Winkel Tripel, как той, которая лично мне нравится больше всего.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Вот так описание этой проекции выглядит в формате ESRI WKT:
PROJCS[«Robinson»,
GEOGCS[«GCS_WGS_1984»,
DATUM[«D_WGS84»,
SPHEROID[«WGS84»,6378137,298.257223563]
],
PRIMEM[«Greenwich»,0],
UNIT[«Degree»,0.017453292519943295]
],
PROJECTION[«Robinson»],
PARAMETER[«central_meridian»,0],
PARAMETER[«false_easting»,0],
PARAMETER[«false_northing»,0],
UNIT[«Meter»,1]
]

Как легко видеть, хотя искажение контуров и некоторое увеличение площади стран к полюсам здесь также наблюдаются, но это нельзя даже сравнивать с растяжением Географической проекции и пропорциональным увеличением проекции Меркатора.

Тут стоит сделать небольшое отступление и обратить внимание на то, что вид этой проекции по умолчанию страдает одним недостатком, который касается и других общемировых проекций. Дело в том, что если за центральный меридиан — линию, соединяющую северный и южный полюс через центр карты (longitude of origin) — принять нулевой меридиан, то карта будет разрезана по 180-му. Но при этом треть Чукотки окажется на левом краю карты, а две трети — на правом. Чтобы сделать карту красивее, разрез должен проходить где-то в районе 169-го западного меридиана восточнее острова Ратманова, для чего за центральный должен быть принят 11-й. Вот иллюстрация того, что получается:

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

А вот измененное для этого случая описание в ESRI WKT:
PROJCS[«Robinson»,
GEOGCS[«GCS_WGS_1984»,
DATUM[«D_WGS84»,
SPHEROID[«WGS84»,6378137,298.257223563]
],
PRIMEM[«Greenwich»,0],
UNIT[«Degree»,0.017453292519943295]
],
PROJECTION[«Robinson»],
PARAMETER[«central_meridian»,11],
PARAMETER[«false_easting»,0],
PARAMETER[«false_northing»,0],
UNIT[«Meter»,1]
]

В формате определения системы координат для PROJ.4 долгота центра проекции задается параметром +lon_0=.

11-й меридиан — «магическое» число: практически все мировые проекции, имеющие равномерный масштаб вдоль экватора, могут быть разрезаны по Берингову проливу, если за центральный принять именно его, а не нулевой.

Замечу, что задумываясь о выборе проекции, стоит принимать во внимание все существующие реальные требования к визуализации. Например, если данные касаются климата, то может иметь смысл либо нанести на карту линии широты, либо использовать проекцию, где они горизонтальны, а не загибаются к краям карты (то есть, отказаться от Тройной Винкеля в пользу, например, Робинсона). В данном случае, это позволит легче и точнее оценить относительную близость разных мест к полюсам и экватору. Еще один весомый плюс проекции Робинсона — то, что она поддерживается множеством софта, в том числе открытого, тогда как про некоторые другие этого сказать нельзя.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Иногда, когда требуется максимально сохранить какое-то свойство, например — соотношение площадей объектов (стран) — эстетическая сторона страдает. Но поскольку это все же может для чего-то понадобиться, я приведу один пример такой проекции — «проекцию Моллвейде», Mollweide projection WKID:54009 PROJ.4:moll.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Как видно, она довольно сильно напоминает проекцию Робинсона, но с той разницей, что полюса все же стянуты в точки, от чего форма приполярных областей выглядит сильно искаженной. Но пропорции площадей стран, как и требовалось, сохраняются куда лучше.

Самым молодым конкурентом этих проекций является проекция Natural Earth PROJ.4:natearth — она представляет из себя гибрид проекций Каврайского и Робинсона, а ее параметры были подобраны группой американских, швейцарских и словенских специалистов в 2007 году, тогда как возраст большинства картографических проекций — не менее полувека.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Для перепроецирования данных в нее существует некоторое количество инструментов, которые были написаны специально для этого, но ее поддержка еще далека от повсеместной.

Немного экзотики и специальных случаев

Конечно, все многообразие проекций на этом не заканчивается. Их изобретено немало. Некоторые просто выглядят странно (скажем, проекция Бонне изображает Землю в виде фигуры, напоминающей разрезанное яблоко или стилизованное сердце), некоторые — предназначены для особых ситуаций. Например, готов поспорить, что очень многие видели на картинках карту мира, которая похожа на корку мандарина, которую сняли и расплющили. Это, наверняка, была «Разрывная гомолосинусоидальная проекция Гуда» Interrupted Goode Homolosine projection WKID:54052.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Вид ее вполне достоин названия. Ее назначение — отображать размер объектов (и в некоторой степени — форму) близко к естественным пропорциям. Ее главная проблема, кроме названия и странного вида, состоит в том, что путем подбора центрального меридиана невозможно добиться того, чтобы ни один крупный кусок суши не был разрезан. Обязательно пострадает что-то из списка: Гренландия, Исландия, Чукотка, Аляска. Лично на мой взгляд, проще привести отдельно изображения стран, чем использовать такую карту, если вы не хотите стилизовать свою работу под середину XX века.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

На иллюстрации эта проекция имеет широту и долготу центра, равные широте и долготе Москвы, а высоту — 5000000 метров. Чем больше это расстояние, тем сильнее изображение Земли становится похоже на ее изображение в проекции, которую мы рассмотрим последней.

Проекция, которая показывает вид на Землю в параллельной перспективе, то есть как-бы с бесконечного расстояния, называется «Ортографическая проекция» Orthographic projection WKID:43041 PROJ.4:ortho. В каком-то смысле, она знакома всем, кто когда-либо пользовался Google Earth. Я говорю, что в каком-то смысле, потому что «направление взгляда» в этой проекции всегда перпендикулярно поверхности Земли, тогда как в Google Earth его можно наклонять как угодно.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Для нее, как и для предыдущей проекции, можно задать центральные широту и долготу, чтобы ориентировать Землю желаемым образом. Например, можно показать полушарие с центром в какой-то точке, о которой идет речь — скажем, иллюстрируя транспортные потоки континентального масштаба, исходящие от одного предприятия. Сделав две карты с противоположными значениями координат, можно получить карту всего мира (правда, на краях искажения будут очень велики). Генерация последовательности карт с плавным изменением центральной точки даст кадры для анимации вращающейся планеты без всякой трехмерной графики.

Если статья окажется интересной, постараюсь написать продолжение о проекциях, используемых для отображения отдельных стран или регионов, ориентированную, как и эта статья, на базовые свойства этих проекций для задачи визуализации данных, инфографики и тому подобного.

Источник

Классификация картографических проекций

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Все картографические проекции классифицируются по ряду признаков, в том числе, по характеру искажений, виду меридианов и параллелей нормальной картографической сетки, положению полюса нормальной системы координат.

1. Классификация картографических проекций

по характеру искажений:

а) равноугольные, или конформные оставляют без искажений углы и форму контуров, но имеют значительные искажения площадей. Элементарная окружность в таких проекциях всегда остается окружностью, но размеры ее сильно меняются. Такие проекции особенно удобны для определения направлений и прокладки маршрутов по заданному азимуту, поэтомy их всегда используют на навигационных картах.,

Эти проекции могут быть описаны уравнениями в характеристиках вида:

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Рис. Искажения в равноугольной проекции. Карта мира в проекции Меркатора

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Рис. Искажения в равновеликой проекции. Карта мира в проекции Меркатора

в) равнопромежуточные (эквидистантные).

В этих проекциях линейный масштаб по одному из главных направлений постоянен и обычно равен главному масштабу карты, т. е. имеет место

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Не сохраняют ни углов, ни площадей.

2. Классификация картографических проекций по способу построения

Вспомогательными поверхностями при переходе от эллипсоида или шара к карте могут быть плоскость, цилиндр, конус, серия конусов и некоторые другие геометрические фигуры.

1) Цилиндрические проекции проектирование шара (эллипсоида) ведется на поверхность касательного или секущего цилиндра, а затем его боковая поверхность разворачивается в плоскость.

В этих проекциях параллели нормальных сеток есть прямые параллельные линии, меридианы – также прямые линии, ортогональные к параллелям. Расстояния между меридианами равны и всегда пропорциональны разности долгот

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Рис. Вид картографической сетки цилиндрической проекции

Условные проекции — проекции, для которых нельзя подобрать простых геометрических аналогов. Их строят, исходя из каких-либо заданных условий, например желательного вида географической сетки, того или иного распределения искажений на карте, заданного вида сетки и др., полученные путем преобразования одной или нескольких сходных проекций.

Псевдоцилиндрические проекции: параллели изображаются прямыми параллельными линиями, меридианы – кривыми линиями, симметричными относительно среднего прямолинейного меридиана, который всегда ортогонален параллелям (применяют для карт мира и Тихого океана).

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Рис. Вид картографической сетки псевдоцилиндрической проекции

Полагаем, что географический полюс совпадает с полюсом нормальной системы координат Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга
Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга
Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

в) косая цилиндрическая ось вспомогательного цилиндра расположена под углом к плоскости экватора. Она удобна для вытянутых территорий, ориентированных на северо-запад или северо-восток.

2) Конические проекции — поверхность шара (эллипсоида) проектируется на поверхность касательного или секущего конуса, после чего она как бы разрезается по образующей и разворачивается в плоскость.

Различают:

· нормальную (прямую) коническую проекцию, когда ось конуса совпа­дает с осью вращения Земли. Меридианы представляют собой прямые, расходящиеся из точки полюса, а параллели — дуги концентрических окружностей. Воображаемый конус каса­ется земного шара или сечет его в районе средних широт, поэто­му в такой проекции удобнее всего картографировать территории России, Канады, США, вытянутые с запада на восток в средних широтах.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

· поперечную коническую — ось конуса нежит в плоскости экватора

· косую коническую— ось конуса на­клонена к плоскости экватора.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Псевдоконические проекции — такие, в которых все параллели изображаются дугами концентрических окружностей (как в нормальных конических), средний меридиан — прямая линия, а остальные меридианы — кривые, причем кривизна их возрастает с удалением от среднего меридиана. Применяются для карт России, Евразии, других материков.

Поликонические проекции — проекции, получаемые в результа­те проектирования шара (эллипсоида) на множество конусов. В нормальных поликонических проекциях параллели представлены дугами эксцентрических окружностей, а меридианы — кривые, симметричные относительно прямого среднего меридиана. Чаще всего эти проекции применяются для карт мира.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

3) Азимутальные проекции поверхность земного шара (эллип­соида) переносится на касательную или секущую плоскость. Если плоскость перпендикулярна к оси вращения Земли, то получается нормальная (полярная) азимутальная проекция. В этих проекциях параллели изображаются одноцентровыми окружностями, меридианы – пучком прямых линий с точкой схода, совпадающей с центром параллелей. В этой проекции всегда кар­тографируют полярные области нашей и других планет.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

а — нормальная или полярная проекция на плоскость; в — сетка в поперечной (экваториальной) проекции;

г — сетка в косой азимутальной проекции.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

Рис. Вид картографической сетки азимутальной проекции

Если плоскость проекции перпендикулярна к плоскости эква­тора, то получается поперечная (экваториальная) азимутальная проекция. Она всегда используется для карт полушарий. А если проектирование выполнено на касательную или секущую вспомогательную плоскость, находящуюся под любым углом к плоскости экватора, то получается косая азимутальная проекция.

Среди азимутальных проекций выделяют несколько их разно­видностей, различающихся по положению точки, из которой ве­дется проектирование шара на плоскость.

Псевдоазимутальные проекции — видоизмененные азимуталь­ные проекции. В полярных псевдоазимутальных проекциях парал­лели представляют собой концентрические окружности, а мери­дианы — кривые линии, симметричные относительно одного или двух прямых меридианов. Поперечные и косые псевдоазимуталь­ные проекции имеют общую овальную форму и обычно применя­ются для карт Атлантического океана или Атлантического океана вместе с Северным Ледовитым.

4) Многогранные проекции проекции, получаемые путем про­ектирования шара (эллипсоида) на поверхность касательного или секущего многогранника. Чаще всего каждая грань представляет собой равнобочную трапецию.

Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть фото Чем отличаются картографические проекции друг друга. Смотреть картинку Чем отличаются картографические проекции друг друга. Картинка про Чем отличаются картографические проекции друг друга. Фото Чем отличаются картографические проекции друг друга

3) Классификация картографических проекций по положению полюса нормальной системы координат

В зависимости от положения полюса нормальной системы Ро, все проекции подразделяются на следующие:

а) прямые или нормальные – полюс нормальной системы Ро совпадает с географическим полюсом (φо = 90°);

б) поперечные или экваториальные – полюс нормальной системы Ро лежит на поверхности в плоскости экватора (φо = 0°);

в) косые или горизонтальные – полюс нормальной системы Ро располагается между географическим полюсом и экватором (0°

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *