Czym jest odwzorowanie kartograficzne?

Wiemy już, że Ziemia nie jest płaska. MapamapaMapa natomiast jest pomniejszonym obrazem powierzchni Ziemi lub jej fragmentu wykonanym na płaszczyźnie. W jaki więc sposób można przenieść na płaską powierzchnię kulę ziemską? Na kulistym modelu Ziemi (globusie) wyznaczono linie pomagające lokalizować miejsca na powierzchni Ziemi – są to południki i równoleżniki. W rzeczywistości linie te nie istnieją na powierzchni naszej planety, lecz są wytworem wyobraźni, pomagającym przedstawić niewidzialny układ współrzędnych geograficznych. Wyobrażony przez nas układ południków i równoleżników na powierzchni kuli ziemskiej (globusie) nazywamy siatką geograficzną, zaś odwzorowanie kartograficzneodwzorowanie kartograficzneodwzorowanie kartograficzne to sposób jej przeniesienia z powierzchni kuli na płaszczyznę. Opracowanie mapy wymaga przestrzegania wielu zasad i wiąże się z pewnymi błędami, nazywanymi zniekształceniami.  Do wykonania odwzorowania kartograficznego niezbędna będzie wiedza z zakresu geometrii płaskiej i przestrzennej.

Odwzorowaniem kartograficznym nazywamy rysunek siatki kartograficznej powstały przez rzutowanie siatki geograficznej z powierzchni kuli na odpowiednio dobraną powierzchnię odwzorowania. Jakie płaszczyzny można przyłożyć? Właściwie dowolną figurę geometryczną, ale w kartografii wykorzystuje się płaszczyzny zwykłe (np. okrąg, prostokąt) lub powierzchnie boczne walców i stożków, które po rozcięciu tworzą odpowiednio prostokąt i wycinek koła. Powierzchnia odwzorowania może być styczna do kuli, może ją przecinać, czyli być sieczną, może też nie mieć żadnego punktu stycznego, ale zawsze powierzchnia odwzorowania jest płaska. Dlatego tylko niewielki obszar Ziemi stanowiący mały fragment powierzchni można przedstawić na mapie bez odkształceń. Zestawmy więc teraz powyższe informacje w celu pokazania, jakie rodzaje odwzorowań kartograficznych możemy uzyskać, decydując się na określony sposób przenoszenia siatki geograficznej.

W zależności od położenia rzutowanej siatki geograficznej względem powierzchni, na którą rzutowanie to się odbywa, mówimy, że dana siatka kartograficzna znajduje się w położeniu normalnym, poprzecznym lub ukośnym.

W jaki sposób na każdym rodzaju rzutów zachowane zostają poszczególne cechy siatki geograficznej? Najprościej, jeśli wyobrazisz sobie, że przykładasz wybrany rodzaj płaszczyzny do powierzchni kuli ziemskiej, a w jej środku lub na biegunie  zamontujesz punkt świetlny, który prześwietli kulę ziemską, rzucając cienie na płaszczyźnie w miejscach, gdzie światło przechodzi przez siatkę geograficzną.

Siatki umowne powstają wskutek przyjęcia pewnych zasad, na podstawie modyfikacji istniejących już siatek, które wymieniono wyżej, powstały siatki umowne takie jak siatka Merkatora, Mollweidego lub siatka Kirchhoffa. Najbardziej znaną siatką umowną jest siatka Mollweidego, która jest dzisiaj jedną z najpowszechniej stosowanych siatek na mapach. To siatka pseudowalcowa, ma następujące cechy:

• kula ziemska przedstawiona jest jako elipsa,

• równoleżniki są proste i równoległe, a także podzielone południkami na takie same odcinki,

• bieguny przedstawione są jako punkty.

Siatka Mollweidego jest przykładem odwzorowania wiernopowierzchniowego. Oznacza to, że przedstawione przy tym odwzorowaniu obiekty zachowują swoją powierzchnię z uwzględnieniem skali. Ogólny podział siatek ze względu na zniekształcenia wygląda następująco:

• wiernoodległościowe (równoodleglościowe) - siatki te zachowują proporcje odległości od jednego lub dwóch wybranych punktów, stosuje się je w komunikacji radiowej czy w opracowaniach geofizycznych, przykładami siatek wiernoodległościowych są siatka Eckerta i siatka Postela;

• wiernopowierzchniowe (równopolowe) - zachowują proporcje wszystkich pól powierzchni, stosowane są np. w atlasach powszechnego użytku, na mapach politycznych i do obliczania np. powierzchni lasów czy jednostek administracyjnych, przykładami tych siatek są siatka Lamberta czy Mollweidego;

• wiernokątne (równokątne) - zachowujące miary kątów pomiędzy wybranymi równoleżnikami i południkami, przykładami siatek równokątnych są siatka Merkatora czy siatka Gaussa‑Krügera,

• umowna - siatka powstająca w drodze modyfikacji siatek klasycznych odpowiednimi wzorami, siatka ta minimalizuje wszystkie zniekształcenia lub przynajmniej dwa z nich, przykładami takich siatek są siatka Merkatora czy Mollweidego.

Siatki w podziale na zniekształcenia nie mogą równocześnie przyjąć więcej niż jednej właściwości.

Słownik