Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

1. Mapa jako obraz Ziemi

1.1. Mapa a plan

Mapa jest to uproszczony obraz powierzchni Ziemi lub jej fragmentu wykonany z góry na płaszczyźnie, w skali (czyli w pomniejszeniu), według określonych zasad odwzorowania, w siatce kartograficznej (w siatce południków i równoleżników), z zastosowaniem znaków umownych. Jest podstawowym źródłem i metodą prezentacji informacji geograficznej. Powierzchnią odniesienia map jest elipsoida obrotowa. Może dotyczyć także innego ciała niebieskiego lub kosmosu (ewentualnie ich fragmentów). Dziedzina nauki o mapach, metodach ich sporządzania i użytkowania oraz dziedzina wytwórcza zajmująca się konstrukcją map to kartografia.

Głównymi cechami mapy są:

  • wiarygodność – zastosowanie reguł matematycznych (skala, odwzorowanie, siatka kartograficzna) w celu odczytywania rzeczywistych wymiarów i położenia względem siebie,

  • wymierność – możliwość określenia położenia geograficznego dzięki siatce kartograficznej i możliwość obliczenia na mapie odległości i powierzchni dzięki skali,

  • czytelność, uzyskana dzięki temu, że mapa jest symboliczna,

  • generalizacja, czyli dobór i uogólnienie elementów treści mapy,

  • zastosowanie znaków umownych do prezentacji treści mapy (wyjaśnionych w legendzie).

Plan różni się od mapy tym, że:

  • dotyczy mniejszego fragmentu powierzchni Ziemi (miasto, dzielnica), do 750 kmIndeks górny 2,

  • nie uwzględnia krzywizny Ziemi,

  • nie posiada siatki kartograficznej, lecz kwadratową (pola literowe i liczbowe),

  • jest wykonany w dużej skali (duży stopień szczegółowości).

1.2. Elementy mapy

Mapa składa się z zasadniczych elementów, które można podzielić na cztery grupy:

  • matematyczne – umożliwiają odpowiednie odwzorowanie powierzchni na płaszczyźnie:

    • siatka kartograficzna lub kilometrowa,

    • skala mapy,

    • odwzorowanie kartograficzne,

    • punkty osnowy geodezyjnej – punkty na mapach topograficznych, których położenie i wysokość zostały określone bardzo dokładnie,

    • ramka z podziałem stopniowym lub kilometrowym;

  • geograficzne – treść mapy (treść przedstawiona za pomocą znaków punktowych, liniowych i powierzchniowych opisanych w legendzie):

    • fizjograficzne (linie brzegowe, sieć rzeczna, bagna, rzeźba powierzchni, pokrycie roślinne),

    • społeczno‑ekonomiczne, polityczne i kulturalne (osiedla, sieć komunikacyjna, granice, budynki);

  • napisy (nazwy własne, tytuł mapy, legenda, rodzaj odwzorowania, materiał źródłowy, rok wydania);

  • dane uzupełniające (wykresy, tabele).

1.3. Skala mapy

Skala mapy to stosunek odległości między dwoma punktami na mapie do odpowiadającej jej odległości w terenie. Mówi nam, ile razy dany fragment powierzchni Ziemi został pomniejszony.

S=1M=dD

gdzie:

S – skala mapy

M – mianownik skali mapy

d – odległość (powierzchnia) na mapie

D – odległość (powierzchnia) w terenie.

Rodzaje skali

1

odległościowa

polowa

liczbowa

mianowana

liniowa (podziałka)

np. 1:30 000 000

np. 1 cm – 45 km

np.

RewUXeMs7bu3m

np. 1 cmIndeks górny 2 – 25 kmIndeks górny 2

Sposoby rozwiązywania zadań ze skalą zaprezentowano w grafice interaktywnej.

Skala to iloraz – im większa wartość za znakiem dzielenia (inaczej: poniżej kreski ułamkowej), tym cała skala jest mniejsza (zawiera mniej szczegółów). Ponadto mapa wykonana w mniejszej skali przedstawia większy obszar na tym samym formacie papieru niż skala wykonana w większej skali.

RCtkJvBvT9e6q1
Wykres zależności między skalą mapy a przedstawianym obszarem
Źródło: W. Ostrowski, J. Pasławski, Przedmiot kartografii i jej powiązania z innymi naukami, [w:] Wprowadzenie do kartografii i topografii, J. Pasławski (red.), Nowa Era, Wrocław 2006, s. 13.

Dla przykładu:

Rdwf5jcercVoF
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RwKCEhDvePVcZ
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

mapa wykonana w skali mniejszej

mapa wykonana w skali większej

np. 1:50 000

np. 1:30 000

na tym samym arkuszu papieru przedstawiony jest większy obszar

na tym samym arkuszu papieru przedstawiony jest mniejszy obszar

mapa zawiera mniej szczegółów

mapa zawiera więcej szczegółów

1.4. Generalizacja kartograficzna

Generalizacja kartograficzna to uogólnienie treści mapy polegające na pominięciu szczegółów mniej istotnych z punktu widzenia jej przeznaczenia oraz uproszczeniu przebiegu zjawisk przedstawionych liniowo (rzek, dróg, granic itp.). W celu stworzenia jak najbardziej czytelnego obrazu Ziemi przedstawia się treści ważne dla danej mapy. Celem generalizacji jest podniesienie czytelności mapy i ułatwienie interpretacji jej treści. Na proces ten mają wpływ: skala oraz tematyka mapy i jej przeznaczenie.

Może być związana z przejściem od map w skalach większych do map w skalach mniejszych
(z A do B, a następnie do C)

Może być związana ze zmianą przeznaczenia lub tematyki mapy (z tworzeniem mapy tematycznej)
(z A do B; mapa C związana jest już z przejście do skali mniejszej)

RTtOjk34m8NVL
R1Toq6ger9HMt

Indeks górny Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o. na podstawie K. Saliszczew, Kartografia ogólna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998. Indeks górny koniec

Istnieją dwa zasadnicze sposoby generalizacji: ilościowa i jakościowa.

  • Ilościowa – polega na uogólnianiu treści, formy mapy lub obiektu poprzez usunięcie zbędnych informacji, np. na mapach w małych skalach nie zaznacza się małych miejscowości lub pojedynczych budynków czy drzew; generalizacja formy natomiast polega na upraszczaniu kształtów obiektów, np. budynków, likwidowaniu krętości dróg czy rzek.

  • Jakościowa – ma na celu uogólnienie jakościowych różnic na mapie poprzez zastąpienie klasyfikacji szczegółowej bardziej ogólną, np. zamiast stosowania odrębnych oznaczeń dla upraw pszenicy, jęczmienia czy kukurydzy, na mapach w małych skalach używa się pojedynczego oznaczenia – zboża. W przypadku generalizacji jakościowej nie narusza się geometrii zjawiska.

RBtGcbywza52P
R115oCcAd3U1R
RaBY1pmGSubTR

przed generalizacją

generalizacja jakościowa

generalizacja ilościowa

1.5. Rodzaje map i ich zastosowanie

RlsFEBdpE1jam1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: podział map ze względu na
    • Elementy należące do kategorii podział map ze względu na
    • Nazwa kategorii: treść
      • Elementy należące do kategorii treść
      • Nazwa kategorii: mapy ogólnogeograficzne (można z nich odczytać ogólne informacje o powierzchni Ziemi, np. ukształtowanie terenu,[br] granice administracyjne, wody powierzchniowe, większe miejscowości (miasta), sieć komunikacyjna; przykłady: mapa fizyczna,[br] mapa krajobrazowa, mapa polityczna, mapa topograficzna)
      • Nazwa kategorii: mapy tematyczne (przedstawiają konkretne zagadnienie przyrodnicze lub społeczno-ekonomiczne; treść podkładu[br] stanowią często niektóre elementy mapy ogólnogeograficznej – w celu orientacji; przykłady: mapa klimatyczna, mapa geologiczna,[br] mapa ludnościowa, mapa przemysłu, mapa turystyczna)
      • Koniec elementów należących do kategorii treść
    • Nazwa kategorii: skalę
      • Elementy należące do kategorii skalę
      • Nazwa kategorii: mapy wielkoskalowe (w skali większej niż 1:200 000, w tym mapy topograficzne i szczegółowe mapy tematyczne)
      • Nazwa kategorii: mapy średnioskalowe (w skali od 1:200 000 do 1:1 000 000, nazywane topograficzno-przeglądowymi)
      • Nazwa kategorii: mapy małoskalowe (w skali mniejszej niż 1:1 000 000, nazywane przeglądowymi, gdyż przedstawiają duży obszar na małej powierzchni)
      • Koniec elementów należących do kategorii skalę
    • Nazwa kategorii: formę
      • Elementy należące do kategorii formę
      • Nazwa kategorii: mapy analogowe (papierowe, tradycyjne, w tym ścienne)
      • Nazwa kategorii: mapy cyfrowe (w wersji cyfrowej, z możliwością edytowania)
      • Koniec elementów należących do kategorii formę
    • Nazwa kategorii: przedstawiony obszar
      • Elementy należące do kategorii przedstawiony obszar
      • Nazwa kategorii: mapy świata
      • Nazwa kategorii: mapy kontynentów
      • Nazwa kategorii: mapy państw
      • Nazwa kategorii: mapy regionów
      • Nazwa kategorii: mapy mórz i oceanów
      • Koniec elementów należących do kategorii przedstawiony obszar
    • Nazwa kategorii: wykorzystanie (zastosowanie)
      • Elementy należące do kategorii wykorzystanie (zastosowanie)
      • Nazwa kategorii: mapy turystyczne (wykorzystywane przez turystów, a tworzone na bazie map topograficznych)
      • Nazwa kategorii: mapy komunikacyjne (wykorzystywane przez kierowców, pilotów samolotów czy kapitanów statków)
      • Nazwa kategorii: mapy wojskowe (w celach militarnych, strategicznych i obronnych; są bardzo dokładne)
      • Nazwa kategorii: mapy ewidencyjne (wykorzystywane w administracji i zarządzaniu)
      • Nazwa kategorii: mapy planistyczne (wykorzystywane w opracowaniach planistycznych urzędów)
      • Nazwa kategorii: mapy naukowe (specjalistyczne, szczegółowe)
      • Nazwa kategorii: mapy szkolne (dla uczniów, urozmaicone graficzne)
      • Koniec elementów należących do kategorii wykorzystanie (zastosowanie)
      Koniec elementów należących do kategorii podział map ze względu na
Polecenie 1

Wymień sytuacje z życia codziennego, podczas których używasz mapy.

R1CQhGnfDbqt4
(Uzupełnij).

1.6. Siatka geograficzna a siatka kartograficzna

Siatka geograficzna to układ południków i równoleżników wyznaczonych umownie na kuli ziemskiej (globusie, elipsoidzie obrotowej), a siatka kartograficzna to układ południków i równoleżników na płaszczyźnie (na mapie).

Cechy równoleżników

Cechy południków

RXBhwv8i6iD6X
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

● wyobrażone linie równoległe do siebie i równika

● wyobrażone linie łączące bieguny

● są różnej długości – długość maleje symetrycznie w kierunku od równika do biegunów

● mają tę samą długość (ok. 20 tys. km)

● mają kształt okręgów zmniejszających się od równika ku biegunom

● mają kształt półokręgów zbiegających się przy biegunach

● biegną w kierunku N‑S

● biegną w kierunku E‑W

● najdłuższy: równik – wyznacza półkulę N i S,

● ważniejsze: zwrotnik Raka i zwrotnik Koziorożca oraz koła podbiegunowe i bieguny, które są punktami

● najważniejsze to: południk zerowy, który dzieli ziemię na półkulę E i W, oraz południk 180°, czyli linia zmiany daty

● południki i równoleżniki przecinają się pod kątem 90° (na siatce geograficznej i kartograficznej)

● jest ich nieskończenie wiele

● przyjmują wartości od 0° do 90°

● przyjmują wartości od 0° do 180°

● ich wartości rosną w kierunku do równika ku biegunom

● ich wartości rosną w kierunku od południka zerowego (0°) na wschód i zachód, aż do południka 180° będącego po przeciwnej stronie globu w stosunku do południka zerowego

● podawane w stopniach (°), minutach (′) i sekundach (″): 1° = 60′, a 1′ = 60″

● służą do określania szerokości geograficznej

● służą do określania długości geograficznej

R1C2FhLnsdMML
Długość i szerokość geograficzna
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Szerokość geograficzna (phi) to kąt zawarty między płaszczyzną równika a półprostą wychodzącą ze środka Ziemi i przechodzącą przez dany punkt na powierzchni Ziemi. Może być północna (na północ od równika) lub południowa (na południe od równika).

Długość geograficzna (lambda) to kąt zawarty między półpłaszczyzną południka zerowego a półpłaszczyzną południka przechodzącego przez dany punkt na powierzchni Ziemi. Może być wschodnia (na wschód od południka zerowego) lub zachodnia (na południe od południka zerowego).

Mapa umożliwia odczytywanie współrzędnych geograficznych i rozciągłości geograficznej. Zostało to objaśnione w grafice interaktywnej.

1.7. Odwzorowania kartograficzne

Ze względu na fakt, iż powierzchnia kuli ziemskiej ma kształt sfery, nie jest możliwe wierne odwzorowanie jej na płaszczyźnie – zawsze pojawią się jakieś zniekształcenia (odległości, kierunków, powierzchni). Najwierniejszym, trójwymiarowym modelem Ziemi jest globus. Przedstawia on Ziemię niemalże bez zniekształceń, co jest zaletą w stosunku do map. Natomiast wadami globusa są: duże zmniejszenie, brak szczegółów oraz to, że jest niewygodny w przemieszczaniu. Słowo „globus” pochodzi z łaciny i oznacza tyle, co kula. Pierwszy globus skonstruował Krates z Mallos. Zaczęto je sporządzać powszechnie dopiero w XVI wieku. Najstarszym zachowanym jest globus M. Behaima z 1492 r. Natomiast Globus Jagielloński z 1508 r. jest najstarszym zachowanym globusem z nazwą Ameryki. Przechowywany jest w Muzeum Uniwersytetu Jagiellońskiego. Co ciekawe, globusy dotyczą nie tylko Ziemi, ale również nieba, Księżyca i innych ciał niebieskich.

Odwzorowanie kartograficzne to umowny, matematyczny sposób przekształcenia siatki geograficznej w siatkę kartograficzną.

R14PQaWeIbiXy1
Odwzorowanie kartograficzne
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rodzaje odwzorowań kartograficznych:

  • ze względu na rodzaj powierzchni, na którą rzutujemy siatkę:

    • płaszczyznowe (azymutalne) – na płaszczyznę; stosowane do przedstawiania obszarów okołorównikowych, okołobiegunowych i niektórych państw,

    • walcowe – na powierzchnię boczną walca; stosowane do przedstawiania całej Ziemi i tworzenia map topograficznych,

    • stożkowe – na powierzchnię boczną stożka; stosowane do przedstawiania obszarów umiarkowanych i rozciągniętych równoleżnikowo;

R1c5qTQvAXweo1
Graficzne przedstawienie sposobu odwzorowań kartograficznych ze względu na rodzaj powierzchni, na którą rzutujemy siatkę.
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • ze względu na położenie płaszczyzny rzutowania w stosunku do kuli ziemskiej:

    • normalne (biegunowe) – płaszczyzna jest styczna do kuli na biegunie, a oś stożka lub walca pokrywa się z osią przechodzącą przez bieguny,

    • poprzeczne (równikowe) – płaszczyzna rzutowania jest styczna na równiku, a oś stożka lub walca leży w płaszczyźnie równika,

    • ukośne – płaszczyzna rzutowania i osie stożka lub walca zajmują położenia pośrednie między równikiem a biegunem;

  • ze względu na źródło promieni rzutujących:

    • centralne – w środku Ziemi,

    • stereograficzne – po przeciwnej stronie Ziemi niż punkt styczności płaszczyzny z Ziemią,

    • ortograficzne – w nieskończoności (równoległe do siebie, a prostopadłe do płaszczyzny);

  • ze względu na odległość powierzchni rzutu od kuli:

    • styczne – płaszczyzna rzutowania dotyka powierzchni kuli ziemskiej w jednym miejscu lub jednym punkcie,

    • sieczne – płaszczyzna rzutowania przecina powierzchnię kuli,

    • odległe – płaszczyzna rzutowania nie ma żadnego punktu wspólnego z powierzchnią kuli ziemskiej;

  • ze względu na rodzaj zniekształcenia (tzw. odwzorowania umowne, zmodyfikowane):

    • wiernopowierzchniowe (równopolowe) – przedstawiają bez zniekształceń pola powierzchni danych obszarów, np. odwzorowanie Mollweidego i Lamberta,

    • wiernoodległościowe (równodługościowe) – przedstawiają bez zniekształceń odległości w niektórych kierunkach między danymi punktami, np. odwzorowanie Eckerta, Postela,

    • wiernokątne (równokątne) – przedstawiają bez zniekształceń kąty między dwoma kierunkami w dowolnym punkcie mapy, np. odwzorowanie Merkatora, Gaussa–Krügera.

RBkb2KWm7rmLF1
Podział odwzorowań kartograficznych
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., oprac. na podstawie: Wprowadzenie do kartografii i topografii, J. Pasławski (red.), Nowa Era, Wrocław 2006, licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z poniższymi mapami świata przedstawionymi w podobnej skali, lecz przy pomocy innych odwzorowań umownych. Zapisz, które odwzorowania najbardziej zniekształcają powierzchnię naszej planety i w których jej częściach. Podaj nazwę odwzorowania, które służyło niegdyś jako narzędzie propagandy. Uzasadnij swoją odpowiedź.

RD21kI6qPwvIh
(Uzupełnij).

1.8. Atlas

Atlas – zbiór map uporządkowany według ściśle określonych kryteriów. Jego nazwa pochodzi od imienia mitycznego tytana Atlasa, którego Zeus skazał na noszenie na ramionach sklepienia niebieskiego. Terminu tego po raz pierwszy użył kartograf holenderski Merkator (Gerhard Kremer), wybitny matematyk i geograf. Atlasy dzieli się ze względu na: zasięg terytorialny, zakres treści oraz przeznaczenie, podobnie jak mapy.

2. Kartograficzne metody prezentacji informacji geograficznej

Źródłem i metodą prezentacji informacji dla geografa jest mapa, co odróżnia go od innych badaczy. Mówi się często, że „mapa jest językiem geografa”, ponieważ służy do komunikowania się w obie strony.

2.1. Metody prezentacji rzeźby terenu na mapach

R12dN25Ig9ktg
Metody przedstawiania rzeźby terenu na mapach
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1QS93kggBuWK
Metoda kopczykowa
Źródło: domena publiczna.

Stosowana była od starożytności do XVII w. Na mapach tych posługiwano się perspektywiczną prezentacją terenu, oznaczając kopczyki różnej wielkości i kształtu, usytuowane względem siebie w sposób najlepiej oddający charakter prezentowanego obszaru, jednak z zachowaniem pozycjonowania obiektów geograficznych i wrysowania ich w jedno odwzorowanie kartograficzne z zachowaniem proporcjonalnych do siebie odległości i kątów. Jej znaczenie i zastosowanie stopniowo malało. Współcześnie używana jest jedynie jako forma stylizacji map – nadając im charakter antyczny.

RYPm0ad0MBnL1
Metoda kreskowa
Źródło: domena publiczna.

Stosowana była od XVII do XVIII w. Rzeźbę terenu z zastosowaniem metody kreskowej, uwzględniając różnice w wysokościach względnych prezentowanego na mapie obszaru, przedstawiano poprzez system kresek rysowanych zgodnie z nachyleniem zboczy gór, wzniesień, wąwozów, dolin rzecznych. Uznawano, że tereny strome uzyskują mniej światła słonecznego niż obszary o stokach łagodnych. Dlatego też kreski rysowane były tym gęściej, im większe przedstawiały nachylenie stoków. Płaszczyzna pionowa w metodzie kreskowej odznaczała się czarnym kolorem. Jednak bez matematycznych podstaw jej twórcy przez ponad dwa wieki używali metody w sposób dowolny, powodując często niemożność odczytania rzeczywistego obrazu rzeźby terenu. Wynikało to z ograniczeń technicznych – braku pomiarów niwelacyjnych, ich niewystarczającej liczby i jakości. Przełom nastąpił w roku 1799, kiedy to niemiecki topograf wojskowy Johann Georg Lehmann dokonał uporządkowania metody – opracował i zastosował nową teorię oznaczania płaszczyzn pochyłych, posługując się wzorami matematycznymi do ustalenia proporcji między kątem spadku terenu a stopniem zaciemnienia powierzchni na mapie. Metoda ta również współcześnie zachowała głównie charakter formy stylizacji map.

Ry5cJJ9PYjnx2
Metoda cieniowania
Źródło: domena publiczna.

Stosowana była od XVIII do XIX w. Cieniowanie odzwierciedlało stopnie natężenia barwy, które były adekwatne do spadków terenu, czyli stosowano tutaj również zasadę rysunku kreskowego. Cieniowanie było uproszeniem metody kreskowej, wynikającym głównie z faktu, iż wykonanie rysunku kreskowego było bardzo żmudne, podczas gdy przedstawienie rzeźby metodą cieniowania było dosyć proste i nie wymagało aż tyle czasu. Metoda ta okazała się jednak bardzo mało dokładna. Z czasem cieniowanie zaczęto stosować w celu uzyskania wrażenia plastyczności rzeźby. W wyniku prób stwierdzono, że znacznie lepszą plastyczność można uzyskać dzięki przyjęciu oświetlenia ukośnego, gdyż taki sposób oświetlenia jest bardziej naturalny niż oświetlenie górne, ponieważ częściej występuje w naturze. Metodę cieniowania opracowano w oparciu o tzw. oświetlenie skośne – rzeźba terenu oświetlona była z boku pod kątem 45°, w efekcie tego zabiegu stoki o różnych ekspozycjach pokryte były cieniami o różnym natężeniu. Sprawiało to wrażenie naturalnego oświetlenia. Cień boczny pozwalał również odróżnić formy wypukłe od wklęsłych. Współcześnie cieniowanie stanowi metodę uzupełniającą np. w treści map turystycznych, podnosząc jej walory estetyczne.

RHAZyxjaXH45j
Metoda poziomicowa i hipsometryczna
Źródło: domena publiczna.

Pierwszą mapę poziomicową opracowano już w XVI w., lecz powszechnie stosowana jest od 2. połowy XIX w., głównie na mapach topograficznych. Mapa poziomicowa, czyli taka, na której rzeźbę terenu przedstawiono za pomocą poziomic (linii łączących punkty o tej samej wysokości bezwzględnej), jest obecnie najczęściej stosowaną metodą przedstawiania rzeźby terenu. Łączy się ją często z metodą cieniowania. Rozszerzeniem metody poziomicowej jest metoda hipsometryczna. Polega ona na zastosowaniu barw dla wybranych wysokości. Uplastyczniając rzeźbę, ułatwia percepcję treści zawartych na mapie – eksponuje formy wklęsłe i wypukłe oraz przyspiesza czytanie mapy. Obecnie jest często stosowana w wielu opracowaniach kartograficznych – stała się podstawą wizualizacji komputerowych. Barwy stosowane na mapach hipsometrycznych w różnych krajach mogą nieco się różnić. W Polsce najbardziej rozpowszechniona jest skala barw, która została opracowana i rozpropagowana w 1908 roku przez polskiego geografa – Eugeniusza Romera. Zastosował on barwy zielone do oznaczenia obszarów nizinnych wraz z depresjami. Barwy żółte odnosiły się do wyżyn. Natomiast obszary górskie opisywały barwy pomarańczowe, czerwone i brązowe. Zastosowanie takiego zestawu barw oparte zostało na możliwościach ludzkiego oka – barwy ciepłe wydają się przybliżać, barwy chłodne oddalać elementy rzeźby. Uzupełnieniem map rzeźby terenu są mapy batymetryczne opisujące stosunki głębokościowe akwenów wodnych. Wykorzystuje się na nich tony barwy niebieskiej. W tym przypadku im kolor jaśniejszy, tym mniejsza głębokość.

2.2. Metody jakościowe i ilościowe

Metody jakościowe – ta grupa metod przedstawia na mapie rozmieszczenie zjawisk geograficznych, które nie mają wartości liczbowych. Nie można więc odczytać ich natężenia.

metoda sygnaturowa

Charakterystyka: za pomocą znaków umownych (sygnatur) przedstawia się zjawiska występujące punktowo lub liniowo.

  • Sygnatury punktowe: geometyczne, literowe, obrazkowe, np. surowce mineralne, gałęzie przemysłu.

  • Sygnatury liniowe: linie, np. rzeki, drogi, linie kolejowe.

  • Sygnatury ruchu: strzałki wskazujące np. kierunek rzeki, prądów morskich czy migracji.

  • Sygnatury ilościowe, które są wyjątkiem – dotyczą na przykład zmienności sygnatur przedstawiających wielkość miast.

Przykłady map: rozmieszczenie surowców mineralnych, rozmieszczenie gałęzi przemysłu, rozmieszczenie prądów morskich.

metoda zasięgów

Charakterystyka: wydziela się obszar występowania danego zjawiska. W przypadku tej metody kilka zjawisk może się na siebie nakładać, a ponadto fragmenty mapy mogą pozostać puste (bez występowania żadnego zjawiska).

  • Zasięg liniowy – przedstawiany za pomocą linii ciągłej, przerywanej itd.

  • Zasięg plamowy – przedstawiany za pomocą pól o różnych barwach lub deseniach.

  • Zasięg sygnaturowy – przedstawiany za pomocą powtarzających się sygnatur ułożonych w kształt linii.

  • Zasięg opisowy – przedstawiany za pomocą tekstu ułożonego w kształt linii.

  • Zasięgi mogą być zamknięte lub otwarte.

Przykłady map: zasięg zlodowaceń w Polsce, zasięg występowania wybranych gatunków roślin czy zwierząt, zasięg telefonii komórkowej

metoda powierzchniowa (chorochromatyczna, tła jakościowego)

Charakterystyka: za pomocą barw lub szrafu przedstawia się występowanie danego zjawiska. W przeciwieństwie do metody zasięgów na mapie powierzchniowej zjawiska nie mogą się na siebie nakładać, a ponadto żaden fragment mapy nie może pozostać pusty (jeżeli zjawisko tam nie występuje, należy to oznaczyć i opisać w legendzie).

Przykłady map: podział administracyjny, mapa polityczna, mapa krajobrazowa, występowanie gleb, jednostek geologicznych, formacji roślinnych, języków, grup etnicznych.

Metody ilościowe – grupa metod prezentujących cechy ilościowe zjawisk geograficznych tworzona na podstawie danych statystycznych (danych liczbowych), co pozwala odróżnić tę grupę metod od metod jakościowych. Dane ilościowe można wyrażać w sposób ciągły lub skokowy (zgrupowany w przedziały).

metoda kartogramu

Charakterystyka: kartogram to mapa z podziałem na mniejsze jednostki terytorialne (np. świat na państwa lub Polska na województwa, powiaty itd.), na której natężenie (wielkość) danego zjawiska przedstawione jest za pomocą barw lub szrafu. Ważną cechą jest wprowadzenie wartości względnych zależnych od siebie, uśrednionych dla danej jednostki (np. przeliczonych przez jednostkę powierzchni czy przez liczbę ludności). Ułatwia to porównywanie różnych jednostek (państw, województw), choć zniekształca obraz natężenia zjawiska w obrębie wybranej jednostki. Kartogramy mogą być proste (gdy przedstawiono występowanie jednego zjawiska) lub złożone (gdy przedstawiono więcej zjawisk, na przykład jedno zjawisko na pomocą skali barw, a drugie – za pomocą szrafu nałożonego na barwy).

Przykłady: metodę tę stosuje się głównie dla zjawisk społeczno‑gospodarczych przedstawionych koniecznie jako wartości względne, np.: plony, gęstość zaludnienia, procent ludności miejskiej czy wskaźnik urodzeń i zgonów.

Nie należy mylić kartogramu z metodą powierzchniową zastosowaną na mapie z podziałem terytorialnym, na której przedstawionych zjawisk nie da się stopniować.

metoda kartodiagramu

Charakterystyka: kartodiagram to – podobnie jak kartogram – mapa z podziałem na mniejsze jednostki terytorialne, na której natężenie (wielkość) danego zjawiska przedstawiono za pomocą wykresów lub diagramów. W przeciwieństwie do kartogramu, w metodzie kartodiagramu należy używać wartości bezwzględnych (absolutnych), czyli nieprzeliczonych.

  • Kartogram sumaryczny – przedstawia tylko wielkość danego zjawiska.

  • Kartogram strukturalny – przedstawia tylko strukturę danego zjawiska.

  • Kartogram sumaryczny strukturalny – przedstawia zarówno wielkość, jak i strukturę danego zjawiska.

Przykłady: dochód, wartość produkcji, emisja zanieczyszczeń w poszczególnych województwach, obroty handlowe, struktura zatrudnienia ludności, użytkowanie ziemi.

Bardzo często metoda kartogramu współwystępuje na jednej mapie z metodą kartogramu. Na przykład: za pomocą metody kartogramu można przedstawić udział ludności pracującej jako odsetek ludności czynnej zawodowo, natomiast za pomocą kartodiagramu można przedstawić liczbę pracujących i strukturę według sektorów gospodarki narodowej.

Metoda kartodiagramu może być także zastosowana dla obiektów punktowych, np. miast.

Szczególnym przykładem kartodiagramu jest metoda wstęgowa. Za pomocą wstęgi o różnej szerokości przedstawia się różną wartość liczbową zjawisk występujących wzdłuż pewnej linii (np. liczbę turystów, pasażerów czy też ilość przewiezionych towarów).

metoda kropkowa

Charakterystyka: za pomocą kropek określa się lokalizację i wielkość prezentowanych zjawisk, a tym samym przedstawia się koncentrację lub rozproszenie zjawisk, najczęściej związanych z rozmieszczeniem ludności, upraw czy hodowli. Kropkom (czasem innym symbolom) przypisuje się bezwzględną wartość liczbową (tzw. wagę). Kropki dzieli się na: jednowagowe (jeden rodzaj znaku graficznego, np. 1 kropka = 500 osób) lub wielowagowe (np. mniejsza kropka oznacza 100 osób, większa kropka – 500 osób, a największa – 1000 osób).

Przykłady: rozmieszczenie ludności, upraw, zwierząt hodowlanych.

Nie należy mylić metody kropkowej z metodą sygnaturową, na której za pomocą kropek przedstawiono jedynie obecność danego zjawiska (bez jego wielkości).

metoda izolinii (izarytmiczna)

Izolinie (izarytmy) to linie na mapie łączące punkty o tej samej wartości danego zjawiska.

RqN2dC2DmIXyN

Charakterystyka: przedstawiane zjawiska muszą cechować się ciągłością występowania w przestrzeni. Wprowadza się izolinie, a pomiędzy nimi niekiedy barwy (pokazujące zróżnicowanie zjawiska). Wyznaczanie przebiegu izolinii odbywa się w wyniku interpolacji danych pochodzących z istniejących punktów pomiarowych. Dzięki interpolacji można z dużą dokładnością wyznaczyć położenie określonej wartości znajdującej się pomiędzy dwiema innymi wartościami.

Przykłady: metoda stosowana często na mapach klimatycznych, mapach hipsometrycznych (obrazujących rzeźbę terenu) czy też mapach gospodarczych (np. określających koszty transportu lub odległości).

Wyznaczanie przebiegu izolinii odbywa się w wyniku interpolacji danych pochodzących z istniejących punktów pomiarowych. Dzięki interpolacji można z dużą dokładnością wyznaczyć położenie określonej wartości znajdującej się pomiędzy dwiema innymi wartościami.

Polecenie 2

Zapoznaj się z przykładami map, na których zjawiska zostały przedstawione za pomocą różnych metod ilościowych i jakościowych. Korzystając z atlasu geograficznego, znajdź po dwa przykłady innych map wykonanych za pomocą poszczególnych metod.

2.3. Inne metody prezentacji danych geograficznych

Innymi metodami prezentacji informacji geograficznej są: tabele, wykresy, diagramy, przekroje, profile, blokdiagramy itp.

RM47rWRhuwoyp
Fragment Rocznika Demograficznego GUS 2019. Tabela przedstawia dane zgromadzone m.in. przez urzędy statystyczne i instytucje naukowe. Wiele z nich jest ogólnodostępnych. Dobrze skonstruowana tabela pozwala na szybkie porównanie danych. Na podstawie danych w tabeli można skonstruować wykresy, diagramy, mapy i inne.
Źródło: oprac. Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wykres to graficzne przedstawienie zależności między danymi w przyjętym układzie współrzędnych (prostokątnych lub biegunowych). Najczęściej stosuje się wykresy liniowe, słupkowekropkowe. Czasem można spotkać się z wykresem warstwowym, będącym modyfikacją wykresu liniowego o kilku seriach danych. Jeżeli przedstawiają wartości względne, wyrażone w procentach, które łącznie – na przykład na jednym słupku – dają wartość 100%, wówczas mówimy o wykresach skumulowanych. Jeżeli na jednym wykresie przedstawione są przynajmniej dwie serie danych, zaprezentowanych w różnych formach, np. jedna seria za pomocą słupków, a druga – za pomocą linii, wówczas mówimy o wykresie złożonym.

R5hXykoEf7fQc
Rodzaje wykresów
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., oprac. na podstawie: Wprowadzenie do kartografii i topografii, J. Pasławski (red.), Nowa Era, Wrocław 2006, licencja: CC BY-SA 3.0.

Diagram natomiast to figura geometryczna, której wielkość (ewentualnie powierzchnia lub objętość) są proporcjonalne do przedstawianych wartości statystycznych. Najczęściej spotykamy diagramy kołowe. Ich modyfikacją są diagramy pierścieniowe. Charakterystycznym typem diagramu jest diagram segmentowy, który stanowi najczęściej kwadrat podzielony na 100 mniejszych. Obrazuje on strukturę danego zjawiska (w procentach).

Rbaucf3uzKA5d
Rodzaje diagramów
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., oprac. na podstawie: Wprowadzenie do kartografii i topografii, J. Pasławski (red.), Nowa Era, Wrocław 2006, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 3

Rozpoznaj typ każdego z poniższych wykresów.

1

Przykłady innych metod prezentacji zostały przedstawione także w poprzednich częściach tego e‑materiału.

3. Zdjęcia lotnicze i satelitarne

Pierwsze zdjęcie lotnicze zostało wykonane w 1858 roku, natomiast zdjęcia satelitarne wykonywane są od lat 60. ubiegłego stulecia, czyli od momentu umieszczenia sztucznych satelitów na orbicie ziemskiej. Zdjęcia lotnicze i satelitarne są źródłami informacji o środowisku geograficznym. Przedstawiają niemal każde miejsce na Ziemi. Dzięki temu, że są one wykonywane z dużą regularnością od wielu lat, można porównywać zmiany, jakie zaszły w danym okresie na określonym obszarze. Zdjęcia satelitarne i lotnicze wykonane z góry służą do tworzenia aktualnych map. Należy na ich podstawie utworzyć ortofotomapę, czyli przedstawić w układzie współrzędnych geograficznych i nadać skalę. Pomagają w tym specjalistyczne programy komputerowe. Przy ich użyciu kartografowie dokonują selekcji najważniejszych treści i wektoryzują te obiekty. Pozwala nam to poznać rozmieszczenie, rozmiary i cechy obiektów i zjawisk zachodzących na Ziemi. Dzięki specjalistycznym przyrządom możliwe jest także określenie wysokości obiektów występujących na dwóch zdjęciach lotniczych o odpowiednim stopniu pokrycia.

Zdjęcia lotnicze i satelitarne wykonuje się w różnych zakresach promieniowania, dzięki czemu – przy użyciu programów komputerowych – naukowcy wykonują szereg operacji matematycznych na podstawie ogromnej ilości informacji zapisanych w każdym rastrze zdjęcia. Dla przykładu, na podstawie zdjęcia wykonanego w określonym zakresie promieniowania są oni w stanie określić kierunki i przebieg ruchu wody w zlewni danej rzeki, a także przewidzieć, jak to zjawisko będzie kształtowało się w przyszłości i utworzyć przewidywane modele.

Zdjęcia satelitarne wykorzystywane są różnych dziedzinach, np. meteorologii (prognozowanie pogody i groźnych zjawisk meteorologicznych), hydrologii (obserwacja cieków i obiektów wodnych), geologii (do poszukiwania miejsc występowania bogactw naturalnych), gleboznawstwie (badania właściwości gleb) czy rolnictwie (obliczanie powierzchni, rodzaju i stanu pól uprawnych).

RWHgdbXU3sOBy
Zdjęcie satelitarne – huragan Katrina z 2005 roku
Źródło: NASA, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Z kolei zdjęcia wykonane z powierzchni Ziemi służą nam do dokładnej obserwacji cech danego obiektu. Dobrym źródłem informacji o zmianach zachodzących w środowisku na przestrzeni wieków są także obrazy.

RPwgKzPMWdlkA
Zimowy pejzaż z łyżwiarzami i pułapką na ptaki
Źródło: Pieter Bruegel (starszy), dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Obraz Pietera Bruegla Zimowy pejzaż z łyżwiarzami i pułapką na ptaki z 1565 roku, przedstawiający Holandię, jest przez naukowców uznawany za dowód tzw. małej epoki lodowej w XVI–XIX w.

4. Systemy informacji geograficznej (GIS)

GIS (ang. geographical information systemsystem informacji geograficznej) to zorganizowany zestaw sprzętu komputerowego, oprogramowania, metod, danych odniesionych przestrzennie oraz osób (wykonawców i użytkowników), stworzony w celu pozyskiwania, efektywnego magazynowania/gromadzenia, obróbki, analizy, wizualizacji oraz udostępniania danych przestrzennych (geograficznych).

R12n7M4cCkyxM
Elementy tworzące system GIS
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Do wizualizacji danych GIS wykorzystuje się warstwy tematyczne dotyczące osobnych zagadnień. Po nałożeniu na siebie wielu warstw powstaje jedna mapa cyfrowa przedstawiająca dany obszar. Obiekty w poszczególnych warstwach tematycznych zawierają wiele dodatkowych informacji (atrybutów) – stanowiących olbrzymią bazę danych – które można wybierać i przedstawiać w zależności od tematyki, zastosowania i celu.

Każdy z nas może stworzyć mapę w programie GIS. Istnieje bowiem wiele darmowych programówdanych. Jednym z najpopularniejszych programów typu open sourceopen sourceopen source jest QGIS. Dane systemów GIS reprezentują wyniki pomiarów lub pozyskane w inny sposób cechy charakteryzujące lokalizację, typ i właściwości obiektu, jego wielkość, skład, własności fizyczne, chemiczne, stan prawny itp. Dane przedstawia się za pomocą cyfr, liter, symboli lub w innej postaci nadającej się do wprowadzenia do komputera i do dalszego przetwarzania oraz wizualizacji. Mogą one występować w postaci tzw. danych dyskretnych lub ciągłych, które odpowiadają dwóm zasadniczym typom warstw, czyli danym wektorowymdane wektorowe (wektorowy model danych)wektorowym i rastrowymdane rastrowe (rastrowy model danych) rastrowym. Warstwy w programie komputerowym należy układać od warstw z obiektami powierzchniowymi (poligonami) – najniżej, przez warstwy z obiektami liniowymi, po warstwy z obiektami punktowymi – najwyżej. Zabezpiecza to przed nakładaniem się obiektów na mapie GIS. Informacje przestrzenne uzupełniają dane opisowe, które jako takie są danymi nie przestrzennymi, ale zawierają charakterystykę dwóch poprzednich typów danych i są z nimi powiązane. Dzięki możliwości wprowadzania nieskończenie wielu danych do warstw w matematyczny sposób programy analizują zależności między zjawiskami zachodzącymi w środowisku. Można także wykonać modele i symulacje.

R1PBFTxxRTHUQ
Typy danych GIS
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Oprócz samodzielnego tworzenia map i badania zależności można także skorzystać ze stron internetowych obrazujących dane przestrzenne, czyli geoportali. Umożliwiają one również tworzenie własnych zasobów, modyfikując już opracowane.

R5ABOCpRUzc3l1
Schemat. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: praktyczne wykorzystanie GIS
    • Elementy należące do kategorii praktyczne wykorzystanie GIS
    • Nazwa kategorii: telekomunikacja
    • Nazwa kategorii: transport i logistyka
    • Nazwa kategorii: górnictwo
    • Nazwa kategorii: ochrona zdrowia
    • Nazwa kategorii: walka z przestępczością
    • Nazwa kategorii: wspomaganie pracy służb ratunkowych
    • Nazwa kategorii: leśnictwo
    • Nazwa kategorii: administracja
    • Nazwa kategorii: planowanie przestrzenne
    • Nazwa kategorii: urzędy statystyczne
    • Nazwa kategorii: banki i instytucje finansowe
    • Nazwa kategorii: turystyka
    • Nazwa kategorii: lokalizacja działalności gospodarczej
    • Koniec elementów należących do kategorii praktyczne wykorzystanie GIS
Praktyczne wykorzystanie GIS w wybranych branżach
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

5. Globalny System Pozycjonowania (GPS)

GPS (ang. Global Positiong SystemGlobalny System Pozycjonowania) to amerykański system nawigacji satelitarnej, który pierwotnie służył wyłącznie w celach wojskowych (dziś również w celach cywilnych). Jest on najstarszym i najpopularniejszym tego typu systemem, więc nazwą tą określa się także inne: rosyjski Glonass, europejski Galileo, chiński Beidou (Compass).

W skład systemu nawigacji wchodzą trzy główne segmenty:

  • segment kosmiczny, obejmujący satelity,

  • segment naziemny, nadzorujący pracę systemu,

  • segment użytkowników, czyli każdy użytkownik systemu nawigacji lub urządzenie techniczne korzystające z sygnału systemu.

R1DSZSVTkMMKO
Schemat działania systemu GPS
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

GPS umożliwia określenie współrzędnych geograficznychwysokości bezwzględnej urządzeń radiolokacyjnych (odbiorników GPS) na powierzchni Ziemi. Pośrednio uzyskuje się także wartość prędkości poruszania się. Satelity nawigacyjne krążące wokół Ziemi wysyłają do powierzchni naszej planety sygnał z zawartymi informacjami dotyczącymi jego numeru i położenia satelity oraz czasu wysłania sygnału. Następnie – na podstawie różnicy czasu jego dotarcia – obliczane są wskazane wyżej elementy lokalizacji geograficznej z dokładnością do 4–12 m. Warunkiem do tego niezbędnym jest lokalizacja odbiornika w zasięgu czterech satelitów (trzech – do wyznaczenia położenia geograficznego, a czwartego – do określenia wysokości bezwzględnej). Większa liczba zlokalizowanych przez odbiornik satelitów pozwala na dokładniejsze pomiary. Wokół Ziemi znajduje się obecnie 30 satelitów GPS, 24 satelity Glonass, 26 satelitów Galileo, a potrzeba jedynie 24 satelitów w przestrzeni kosmicznej, żeby każdy punkt na Ziemi mógł odbierać sygnał przynajmniej czterech z nich. Odbiorniki GPS najlepiej działają na terenach otwartych.

R1dCpgB5o3AoB
Lokalizacja GPS
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

GPS znajduje swoje zastosowanie w geodezji i kartografii, transporcie lądowym, wodnym i lotniczym, ratownictwie oraz sporcie i rekreacji, a także w wielu sytuacjach życia codziennego.

Obsługa większości odbiorników GPS jest intuicyjna i podobna do obsługi telefonu komórkowego. Po włączeniu odbiornika na jego ekranie powinna od razu pojawić się informacje o czasie i lokalizacji (współrzędnych geograficznych). Szczegółowy sposób obsługi odbiornika i korzystanie z wybranych funkcji są uzależnione od posiadanego modelu. Istnieje wiele aplikacji na telefon, które wykorzystują GPS (np. Google Maps). Umożliwiają one m.in. odczytanie pokonanej trasy, obliczenie jej długości i pokonanej wysokości, zapisanie przebytej trasy, jej edycję (w tym dodawanie przez nas lokalizacji miejsc, którymi jesteśmy szczególne zainteresowani). Niektóre z nich są przeznaczone specjalnie do wędrówek szlakami turystycznymi, jazdy rowerem, biegania i innej aktywności sportowej.

RuHysMFbjiUTd
Ekran urządzenia GPS
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Podczas jazdy nawigacja na bieżąco analizuje naszą aktualną pozycję z zaplanowaną przez nas trasą. Uwzględniając reguły ruchu komunikacyjnego, prowadzi nas do celu.

RRfZXFiuXZH3M
Skrytka geocaching z ukrytymi w niej skarbami
Źródło: https://pixabay.com/pl/service/terms/#license, dostępny w internecie: pixabay.com.

Geocaching to gra terenowa wykorzystująca odbiornik GPS. Polega na odnajdowaniu ukrytych skrzynek umieszczonych przez innych uczestników zabawy w ciekawszych miejscach w terenie lub budynkach.

Słownik

blokdiagram
blokdiagram

wykres przedstawiający fragment skorupy ziemskiej, w perspektywie prezentuje ukształtowanie terenu oraz budowę geologiczną

dane wektorowe (wektorowy model danych)
dane wektorowe (wektorowy model danych)

dane GIS reprezentujące obiekty rzeczywiste, których typ i kształt wyrażane są za pośrednictwem uporządkowanych współrzędnych (x, y); mogą reprezentować zarówno zjawiska dyskretne, jak i ciągłe

dane rastrowe (rastrowy model danych)
dane rastrowe (rastrowy model danych)

typ danych cyfrowych wykorzystywany do gromadzenia i przetwarzania danych pochodzących ze skanowania istniejących materiałów mapowych, zdjęć lotniczych i satelitarnych oraz obrazów teledetekcyjnych; dane o obiektach zapisywane są w postaci regularnych elementów powierzchniowych zwanych pikselami

interpolacja
interpolacja

technika wyznaczania izolinii na podstawie znanych wartości sąsiednich (wyższej i niższej)

open source
open source

darmowe oprogramowanie z dostępem do kodu źródłowego i możliwością wykorzystania komercyjnego

profil kauzalny
profil kauzalny

profil topograficzny z naniesionymi znakami lub wykresami przedstawiającymi wzajemne zależności wybranych zjawisk w terenie

szraf
szraf

wzór graficzny składający się z równoległych lub krzyżujących się kresek pozwalający zastąpić stosowanie kolorów i półtonów, kiedy ich użycie nie jest możliwe