Z jakich elementów składa się mapa?

Mapa to obraz powierzchni Ziemi lub jej fragmentu (także innego ciała niebieskiego lub nieba) przedstawiony na płaszczyźnie i w pomniejszeniu, to znaczy w skali, przy użyciu odwzorowania kartograficznego. Rysując treść mapy, konieczne jest zastosowanie odpowiednich symboli kartograficznych (znaków umownych), których zestawienie wraz z opisami nazywamy objaśnieniami mapy lub legendą. Nie ma możliwości przedstawienia na mapie wszystkich obiektów, jakie istnieją w rzeczywistości na prezentowanym obszarze, co zmusza nas do uproszczenia, czyli generalizacji jej treści.

Generalizacja może być:

• ilościowa, polegająca na generalizacji formy (kiedy zostaje uproszczony kształt obiektów, np. rzek, granic, dróg itp.) i treści (kiedy pominięte zostają pewne obiekty, np. mniejsze miejscowości, rzeki itp.), zmniejszeniu ulega liczba znaków na mapie;

• jakościowa, czyli pewne elementy mapy ulegają uogólnieniu – symbolizacji (np. granice zabudowy miasta zostają zamienione w sygnaturę o kształcie kwadratu lub koła itp.) i grupowaniu (np. kilka mniejszych powierzchni leśnych z różnymi rodzajami drzewostanu zostaje połączonych w jedną ogólną powierzchnię leśną).

Generalizacja ilościowa - film edukacyjny

R5whajzr946ut

Nagranie wideo obrazuje generalizację ilościową.

Nagranie wideo obrazuje generalizację ilościową.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R5whajzr946ut

Nagranie wideo obrazuje generalizację ilościową.

Generalizacja jakościowa - film edukacyjny

RQrLQcnJ1Gshd

Nagranie wideo obrazuje generalizację jakościową.

Nagranie wideo obrazuje generalizację jakościową.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RQrLQcnJ1Gshd

Nagranie wideo obrazuje generalizację jakościową.

Podstawowymi elementami mapy są:

• osnowa matematyczna, czyli przyjęte odwzorowanie kartograficzne i związana z nim siatka kartograficzna i skala;

• obraz kartograficzny, czyli główna treść mapy informująca o rozmieszczeniu różnorodnych obiektów i zjawisk (przyrodniczych, ekonomicznych i in.) oraz o powiązaniach między nimi;

• oznaczenia pomocnicze, czyli objaśnienia mapy, tzw. legenda (tytuł mapy, objaśnienia zastosowanych umownych znaków kartograficznych, ewentualnie rok wydania mapy, autor itp.), wykresy lub inne dane informacyjne.

Czasami na mapie znajdują się także dodatkowe elementy ułatwiające korzystanie z niej. Są to na przykład przekroje, diagramy, tabele czy rysunki (szczególnie często stosowane na dawnych mapach).

R1RcSGc9arzx1

Ilustracja zawiera prosty schemat prezentujący elementy mapy. Pod niebiesko-zielono-fioletowo-czerwonym łukiem znajduje się napis "elementy mapy". Nad łukiem umieszczono cztery koliste pola tekstowe w kolorach odpowiadających tym z łuku. W polach tekstowych umieszczono kolejno napisy: osnowa matematyczna, obraz kartograficzny, oznaczenia pomocnicze, dane uzupełniające. W tle schematy znajduje się jasnoszara mapka świata.

Ciekawostka

Dawne mapy często nie spełniały większości kryteriów, które obecnie traktowane są jako konieczne. Brakowało konsekwencji w stosowaniu skali, co prowadziło do tego, że każdy fragment mapy miał inną podziałkę. Odwzorowania kartograficznego nie wykorzystywano wcale, a symbole na mapie zależały wyłącznie od fantazji kartografa.

R1KHL627MA5K9

XVI‑wieczna Mapa Morska Carta Marina, jedna z pierwszych map Skandynawii sporządzona przez szwedzkiego geografa Olausa Magnusa. Autor ozdobił ją rycinami przedstawiającymi życie codzienne mieszkańców Szwecji i Finlandii oraz różne potwory morskie. Ilustracja to mapa Skandynawii wykonana w szesnastym wieku. Mapa przedstawia nie tylko informacje związane z rozmieszczeniem najważniejszych miast, rzek, gór i mórz. Na kolorowej mapie znajdują się rysunki mieszkańców krajów skandynawskich. Kolorowe postacie wykonują różne codzienne czynności. Przedstawione są zarówno realne postaci, jak i zwierzęta jak i fantastyczne. Są to między innymi kupcy jadący na wozach drewnianych. Rybacy brodzący w wodzie. Na mapie przedstawieni są również żeglarze na łodziach. W centralnej części mapy przedstawieni są łucznicy na polowaniu. Myśliwi trzymają łuk w dłoniach, kierując strzałę w stronę zwierząt. Na niebieskim kolorze wskazującym morza i ocean znajdują się rysunki potworów morskich. Są to olbrzymie czerwone węże pływające w głębinach. Foki z olbrzymimi wąsami i pasami wzdłuż ciała. Ryby wielkości wielorybów z grzywą wokół głowy. Duże nagromadzenie wymienionych rysunków powoduje, że mapa jest mało czytelna, pozostaje w całości wypełniona. Wzdłuż centralnej części Półwyspu Skandynawskiego zaznaczono wyraźnie łańcuch górski poprzez wykonanie rysunków przedstawiających szczyty i wzniesienia. Tereny zalesione oznaczono za pomocą naniesienia ma mapie rysunków małych drzewek. W niektórych miejscach naniesiono również nazwy danych obszarów. Rysunki ludzi, zwierząt, potworów i scen z życia codziennego dominują nad elementami ściśle związanymi z opisem rzeźby przedstawionego terenu.

Siatka geograficzna i siatki kartograficzne

Siatka geograficzna jest umownym układem południków i równoleżników na powierzchni kuli ziemskiej lub na jej modelu zwanym globusem, a siatka kartograficzna jest jej odpowiednikiem na płaszczyźnie. Jednym z podstawowych zadań kartografii jako nauki było wynalezienie sposobu na dokonanie rzeczy z pozoru niemożliwej – takiego „rozpłaszczenia” powierzchni kulistej (albo jej części), aby każdy jej fragment przylegał idealnie do płaszczyzny. Kartografowie opracowali matematyczne i optyczne metody sprostania temu zadaniu. Sposoby te nazywamy odwzorowaniami kartograficznymi.

Najłatwiej można zrozumieć, czym jest odwzorowanie kartograficzne, wyobrażając sobie szklaną kulę, na którą naniesiona została siatka geograficzna, a wewnątrz znajduje się świecąca żarówka. Wówczas na przyłożoną do kuli płaską powierzchnię będą padały cienie południków i równoleżników, tworząc na niej siatkę kartograficzną.
Można wyróżnić trzy główne rodzaje odwzorowań ze względu na sposób przyłożenia powierzchni rzutowania:

• azymutalne (płaszczyznowe),

• stożkowe,

• walcowe,

• umowne (modyfikacja wyżej wymienionych według określonych założeń matematycznych celem uzyskania wiernego odwzorowania kątów, powierzchni lub odległości).

R1YsliHbJUFpt

Ilustracja przedstawia trzy sposoby transformacji powierzchni kuli na płaską powierzchnię. Pierwszy rysunek przedstawia, na czym polega odwzorowanie azymutalne, zwane inaczej płaszczyznowym. Obrazuje przezroczystą kulę, na której wyrysowana jest siatka południków i równoleżników. Wewnątrz kuli znajduje się świecąca żarówka. Do bieguna północnego na górze kuli przylega okrągła płaska powierzchnia. Światło żarówki powoduje, że cień linii południków i równoleżników rzucany jest na tę płaską powierzchnię. Obok przedstawiona jest okrągła płaska powierzchnia z wyrysowanymi, rozchodzącymi się gwiaździście południkami i rozchodzącymi się koncentrycznie, jak koła na wodzie po wrzuceniu kamienia – równoleżnikami. Drugi rysunek obrazuje, na czym polega odwzorowanie stożkowe. Przedstawia przezroczystą kulę z naniesionymi na nią południkami i równoleżnikami oraz z żarówką umieszczoną wewnątrz. Kula w całości znajduje się wewnątrz stożka. Światło żarówki rzuca cienie linii południków i równoleżników na powierzchnię stożka. Obok znajduje się ten sam stożek z wyrysowanymi już południkami i równoleżnikami, jego podstawa jest usunięta. Na prawo od stożka przedstawiona jest rozwinięta na płasko jego powierzchnia boczna z wyrysowaną siatką południków i równoleżników. Uzyskana powierzchnia ma kształt wycinka koła. Ułożenie powierzchni stożka w ten sposób możliwe było dzięki przecięciu od podstawy do jego wierzchołka. Zostało to zobrazowane poprowadzeniem prostej przerywanej linii oraz zamieszczeniem symbolu nożyczek. Trzeci rysunek pokazuje, na czym polega odwzorowanie walcowe. Przedstawia przezroczystą kulę z południkami i równoleżnikami oraz z żarówką wewnątrz. Kula znajduje się wewnątrz walca. Światło żarówki rzuca cienie linii południków i równoleżników na powierzchnię boczną walca. Obok znajduje się ten sam walec z wyrysowanymi już południkami i równoleżnikami, jego podstawy są usunięte. Na prawo od walca przedstawiona jest rozwinięta na płasko powierzchnia boczna walca z wyrysowaną siatką południków i równoleżników. Uzyskana powierzchnia ma kształt prostokąta. Ułożenie powierzchni walca w ten sposób możliwe było dzięki prostemu przecięciu na jego całej długości. Zostało to zobrazowane poprowadzeniem na walcu przerywanej linii biegnącej od podstawy do podstawy oraz umieszczeniem symbolu nożyczek.

Niestety, każde odwzorowanie kartograficzne powoduje pewne zniekształcenia przedstawianego obszaru. Odwzorowania wiernokątne zachowują na siatce kartograficznej w sposób wierny tylko kąty, wiernopowierzchniowe zgodnie z rzeczywistością oddają jedynie powierzchnię, a wiernoodległościowe – odległości, przy czym są one wierne tylko wzdłuż określonych linii lub kierunków. Zawsze, kiedy jedna z tych wielkości była wiernie odwzorowana, pozostałe ulegały niestety deformacji. Często stosuje się odwzorowania kartograficzne, które zniekształcają zarówno kąty, powierzchnię, jak i odległości, ale wówczas wszystkie te zniekształcenia są zminimalizowane.

Ciekawostka

Na załączonej poniżej mapie równoleżniki są rzeczywiście równoległe, a kąty między równoleżnikami i południkami – proste. W efekcie im dany obszar leży bliżej biegunów, tym większe są zniekształcenia jego powierzchni oraz odległości. Grenlandia (powierzchnia rzeczywista ok. 2,2 mln kmIndeks górny 2²) wygląda na tej siatce na znacznie większą od Australii (powierzchnia ok. 7,7 mln kmIndeks górny 2²).

RpqymQXiIq9jD

Ilustracja przedstawia mapę Ziemi. Mapa ma kształt prostokąta. Widoczne są wszystkie kontynenty. Na powierzchni kontynentów zielony kolor wskazuje powierzchnie pokryte roślinnością, na przykład lasy. Lądy, na których występują pustynie lub znikoma roślinność, oznaczone są różnymi odcieniami koloru piaskowego. Jest to głównie północna Afryka, południowo‑zachodnia część Azji, Australia, a także części wschodnich wybrzeży obu Ameryk. Lodowce i miejsca pokryte lądolodem oznaczone są kolorem białym – głównie są to okolice biegunów, Grenlandia, Antarktyda. Kolor niebieski wokół kontynentów to morza i oceany. Wszystkie południki i równoleżniki położone są prostopadle do siebie. Miejsca przecięcia południków z równoleżnikami są zawsze pod kątem prostym. Ze względu na wykonanie mapy w odwzorowaniu walcowym normalnym Mercatora, powierzchnia lądów w miarę oddalania się od równika ulega zwiększeniu. Szczególnie widoczne jest to na obszarach najbardziej wysuniętych na północ lub południe, dla przykładu Grenlandia na mapie ma kilka razy większą powierzchnię niż w rzeczywistości i dorównuje powierzchni Afryki. Podobnie rozciągnięta jest Antarktyda.

Proces powstawania map

Mapy wykorzystywane są przez ludzi od wielu tysięcy lat. Za najstarszą uważa się rysunek terenu wyryty na małej płytce piaskowca blisko 14 tys. lat temu. Rozkwit kartografii przypadał na epokę wielkich odkryć geograficznych. Przez stulecia proces tworzenia map nie był łatwym przedsięwzięciem. Z tej przyczyny „stare” mapy obarczone są często wieloma błędami oraz przekłamaniami. Postęp w dziedzinie kartografii nastąpił w połowie XIX wieku, z chwilą pojawienia się zdjęć wykonywanych z powietrza, początkowo z balonów, a następnie z samolotów. Na początku ubiegłego stulecia rozwinęła się fotogrametriafotogrametriafotogrametria. Metoda ta jest stosowana również współcześnie, a dodatkowych możliwości dostarczają obecnie zdjęcia wykonywane z satelitów i statków kosmicznych.

Przed przystąpieniem do konstruowania mapy na podstawie zdjęcia lotniczego lub satelitarnego warto poznać parametry wykonania tych obrazów. W aerofotografiiaerofotografiaaerofotografii ważnym czynnikiem jest wysokość, z jakiej wykonano zdjęcie, a także właściwości urządzeń optycznych takich jak ogniskowa obiektywu. Po ustaleniu skali opracowywanej mapy kartografowie dokonują wyboru obiektów, które powinny być na niej umieszczone. W zależności od tematyki mapy stosowane są różne formy i metody prezentacji. Pierwowzorem są mapy wykonywane w jak największych skalach. W przypadku tworzenia map małoskalowych konieczna jest redukcja szczegółów zgodnie z zasadami generalizacjigeneralizacjageneralizacji.

Cechy map

Głównymi cechami map, odróżniającymi je od zdjęć lotniczych czy satelitarnych, są:

• przedstawienie treści za pomocą umownych znaków,

• dobór treści, odpowiednio do przyjętej skali oraz przeznaczenia mapy (generalizacja),

• zastosowanie osnowy matematycznej (odwzorowania kartograficznegoodwzorowanie kartograficzneodwzorowania kartograficznego oraz osnowy geodezyjnejosnowa geodezyjnaosnowy geodezyjnej).

Zastosowanie powyższych zasad sprawia, że mapy charakteryzuje:

Ciekawostka

Obecnie często stosowanym rozwiązaniem jest połączenie cech zdjęć lotniczych z mapami. Takie obrazy nazywamy ortofotomapą.  Jest to obraz fotograficzny, który został przetworzony do jednolitej skali i przedstawiony w odwzorowaniu kartograficznym. Dzięki temu, że zachowują zasady kartometryczności, mogą być wykorzystywane do wykonywania na ich podstawie pomiarów.

R8pQC0itjRnMT

Dwa połączone zdjęcia. Zdjęcie lewe - lotnicze - przedstawia szeroki, widziany z daleka krajobraz, zawierający takie elementy jak lasy, jeziora i zabudowania. Zdjęcie po prawej stronie to ten sam krajobraz po korekcie geometrycznej usuwającej zniekształcenia powierzchni. Wygląda tak, jakby fotografujący znajdował się dokładnie nad fotografowaną powierzchnią.

RkVvZD9MPTCss

Na zdjęciu ujęto z lotu ptaka miasto. Widoczne są liczne, czerwone dachy budynków, ułożone w większości ciasno obok siebie, tworzące długie linie z niedużych prostokątów. W centrum zdjęcia znajduje się także duży obszar zielony. Widoczne są tu także liczne drzewa.

Rodzaje map

Mapa jest obrazem powierzchni Ziemi (lub jej fragmentu) wykonanym na płaszczyźnie w siatce kartograficznej (siatce południków i równoleżników) w pomniejszeniu (skali) za pomocą odpowiednich znaków, które są przedstawione w legendzie, a także przy pomocy odpowiedniego odwzorowania kartograficznego. Chcąc uporządkować ogromny zbiór map, można dokonać ich klasyfikacji według różnych kryteriów. Najprostszym z nich jest treść, czyli tematyka mapy. Innym kryterium jest skala. Mapy można podzielić również ze względu na formę prezentacji. Kolejnymi kryteriami są: przedstawiony obszar geograficzny i wreszcie sposób wykorzystania. Oczywiście można je dzielić jeszcze na inne sposoby.

Biorąc pod uwagę treść mapy, zwykle wyróżnia się dwa rodzaje map:

- ogólnogeograficzne, które dają ogólną charakterystykę geograficzną danego terenu. Prezentują one m.in. ukształtowanie powierzchni, hydrografię, pokrycie terenu, rodzaje krajobrazów, osiedla (lub miasta) czy linie komunikacyjne. Znajdują się na nich często granice administracyjne i polityczne,

- tematyczne, które przedstawiają wybrane zagadnienia fizycznogeograficzne i społeczno‑ekonomiczne. Dla celów orientacyjnych zaznaczane są na nich często rzeki, miasta lub inne elementy mapy ogólnogeograficznej.

Dzieląc mapy pod względem skali, wyróżnia się zazwyczaj mapy:

- wielkoskalowe, w tym topograficzne (wykonane w skalach większych niż 1:200 000),

- średnioskalowe (sporządzone w skalach od 1:200 000 do 1:1 000 000),

- małoskalowe, tzw. przeglądowe (w skalach mniejszych niż 1:1 000 000).

Mapy mogą przedstawiać różne obszary: od całego świata, przez pojedyncze kontynenty, wybrane państwa, aż po małe jednostki fizycznogeograficzne lub administracyjne, np. gminy. Istnieją także mapy oceanów i mórz.

R1NBd7C39bMTS

Rycina przedstawiająca wykres zależności między skalą mapy a przedstawianym obszarem. Im większy obszar, tym skala mapy tego obszaru jest mniejsza. Rycina przedstawia kolejne wartości i napisy: jeden do dwudziestu pięciu tysięcy na przykład powiat; jeden do miliona na przykład Polska; jeden do czterdziestu milionów, na przykład kontynent; jeden do stu milionów, na przykład świat. Skala jeden do dwudziestu pięciu tysięcy jest na dole, najbliżej osi X i Y, gdzie skala jest duża, a obszar mały. Skala jeden do stu milionów jest najwyżej i najbardziej oddalona od osi X i Y - skala jest mała, a obszar duży. Pozostałe wartości są pomiędzy podanymi. Wszystkie biegną na wykresie na skos, w górę.

Dzięki systemom informacji geograficznej możliwe jest przedstawianie tradycyjnych map analogowych w formie cyfrowej. Można nie tylko przeglądać wybrane z nich, ale także samemu uaktualniać, modyfikować i zmieniać zakres ich wyświetlania na ekranie komputerów lub urządzeń mobilnych poprzez zbliżanie i oddalanie obrazu czy zmianę liczby i zawartości warstw.

Plan

Mimo udoskonalenia metod konstruowania map podstawowym problemem kartografii jest fakt, że nie można rozwinąć powierzchni bryły na płaszczyźnie, nie powodując przy tym odkształceń. Wybierając mapę, warto pamiętać, że podczas przenoszenia siatki geograficznej dochodzi do zniekształceń odległości, powierzchni lub kątów. Informacja ta jest ważna dla użytkowników, którzy powinni wybierać opracowania kartograficzne zgodnie z celem, któremu mają służyć mapy. Odwzorowania kartograficzne zachowujące wiernie kąty stosowane są w nawigacji, wiernopowierzchniowe mapy pozwalają natomiast na porównywanie wielkości różnych obiektów geograficznych.

Kwestie te przestają mieć znaczenie, jeśli korzystać będziemy z planów. Takim mianem określamy mapy przedstawiające tak małe fragmenty Ziemi, że można uznać je za powierzchnię płaską, a tym samym pozbawioną deformacji wynikających z kulistości Ziemi. Drugą z zalet tego rodzaju map jest ich skala. Plany wykonywane są w dużych skalach, zazwyczaj nie mniejszych niż 1:25 000. Zastosowanie dużej skali, tj. małego stopnia zmniejszenia, powoduje, że plany są bardziej szczegółowe i dokładniejsze niż inne mapy.

Z tych względów plany służą głównie do przedstawienia obrazów wsi, miast czy dzielnic miejskich. Tę formę kartograficzną wykorzystuje się również w architekturze, urbanistyce czy planistyce jako plany zagospodarowania przestrzennego.