Pierwsze karty
Mapy geograficzne mają długą historię.
Dawno, dawno temu podróżnicy wyruszający w daleką podróż nie mieli ani map, ani urządzeń nawigacyjnych – niczego, co pozwoliłoby im określić swoje położenie. Musiałem polegać na swojej pamięci, Słońcu, Księżycu i gwiazdach. Ludzie robili szkice odwiedzanych miejsc – tak powstały pierwsze mapy.
Od czasów starożytnych mapy były jednym z najważniejszych dokumentów każdego państwa. Władcy wielu krajów organizowali wyprawy w celu eksploracji nieznanych krain, a głównym celem wszystkich podróżników było przede wszystkim sporządzanie szczegółowych map geograficznych z zaznaczonymi na nich najważniejszymi punktami orientacyjnymi: rzekami, górami, wioskami i miastami.
Współczesna nazwa „Karta” pochodzi od łacińskiego słowa „karta”, oznaczającego „literę”. W tłumaczeniu „mapy” oznaczają „arkusz lub zwój papirusu do pisania”.
Trudno określić, kiedy pojawiły się pierwsze obrazy kartograficzne. Wśród znalezisk archeologicznych na wszystkich kontynentach można zobaczyć prymitywne rysunki terenu wykonane na kamieniach, płytach kostnych, korze brzozy, drewnie, których wiek naukowcy szacują na około 15 tysięcy lat.
Najprostsze rysunki kartograficzne znane były już w społeczeństwie prymitywnym, jeszcze przed narodzinami pisma (dodatek). Świadczą o tym prymitywne obrazy kartograficzne wśród ludów, które w momencie ich odkrycia lub badań znajdowały się na niskim poziomie rozwoju społecznego i nie posiadały języka pisanego (Eskimosi z Ameryki Północnej, Nanai z Dolnego Amuru, Czukczowie i Oduli z Azja Północno-Wschodnia, Mikronezyjczycy z Oceanii itp.).
Te rysunki, wykonane na drewnie, korze itp. i często odznaczały się dużą wiarygodnością, służyły zaspokajaniu potrzeb wynikających z warunków ogólnej pracy ludzi: wskazywaniu szlaków wędrówek, miejsc łowieckich itp.
Zachowały się obrazy kartograficzne wyryte w skałach z epoki prymitywnego społeczeństwa. Szczególnie niezwykłe są malowidła naskalne z epoki brązu w dolinie Camonica (północne Włochy), w tym plan przedstawiający pola uprawne, ścieżki, strumienie i kanały irygacyjne. Plan ten jest jednym z najstarszych planów katastralnych.
Przed ich pojawieniem się głównym źródłem informacji o lokalizacji danego obiektu były opowieści ustne. Jednak w miarę jak ludzie zaczęli często podróżować na coraz większe odległości, pojawiła się potrzeba długoterminowego przechowywania informacji.
Do najstarszych zachowanych obrazów kartograficznych należy na przykład plan miasta na ścianie Çatalhöyük (Turcja) datowany na około 6200 rok p.n.e. p.n.e., wizerunek mapopodobny na srebrnej wazie z Majkopu (ok. 3000 p.n.e.), wizerunki kartograficzne na tabliczkach glinianych z Mezopotamii (ok. 2300 p.n.e.), liczne mapy petroglifowe Valcamonica we Włoszech (1900 –1200 p.n.e.), egipska mapa złota kopalnie (1400 r. p.n.e.) itp. Od Babilonu, poprzez Greków, świat zachodni odziedziczył sześćdziesiętny system liczbowy, oparty na liczbie 60, w której współcześnie wyrażane są współrzędne geograficzne.
Pierwsi kartografowie sami zbierali opisy różnych znanych wówczas części świata, przeprowadzając wywiady z marynarzami, żołnierzami i poszukiwaczami przygód, przedstawiając otrzymane dane na jednej mapie, a swoją wyobraźnią uzupełniali brakujące miejsca lub szczerze pozostawiali niezamalowane puste miejsca.
Pierwsze mapy zawierały ogromną ilość nieścisłości: początkowo nikt nie myślał o rygorze pomiarów, skalach czy znakach topograficznych. Ale nawet takie karty były wysoko cenione. Z ich pomocą udało się powtórzyć drogę obraną przez odkrywcę i uniknąć kłopotów, jakie czyhały na podróżnych.
Począwszy od VI wieku. pne e., główny wkład w technologię tworzenia map w świecie starożytnym wnieśli Grecy, Rzymianie i Chińczycy.
Niestety, nie zachowały się żadne mapy greckie z tamtych czasów, a wkład Greków w rozwój kartografii można ocenić jedynie na podstawie źródeł tekstowych – dzieł Homera, Herodota, Arystotelesa, Strabona i innych starożytnych Greków – oraz późniejszych rekonstrukcji kartograficznych.
Grecki wkład w kartografię obejmował wykorzystanie geometrii do tworzenia map, rozwój odwzorowań map i pomiary Ziemi.
Uważa się, że twórcą pierwszej mapy geograficznej jest starożytny grecki naukowiec Anaksymander. W VI wieku. PNE. narysował pierwszą mapę znanego wówczas świata, przedstawiającą Ziemię jako płaski okrąg otoczony wodą.
Starożytni Grecy doskonale zdawali sobie sprawę z kulistego kształtu Ziemi, obserwując jej zaokrąglony cień w okresach zaćmień Księżyca oraz obserwując, jak statki pojawiają się nad horyzontem i znikają za nim.
Grecki astronom Eratostenes (ok. 276–194 p.n.e.) już w III wieku p.n.e. mi. dość dokładnie obliczył rozmiar globu. Eratostenes napisał książkę Geografia, w której po raz pierwszy użył terminów „geografia”, „szerokość” i „długość geograficzna”. Książka składała się z trzech części. W pierwszej części przedstawiono historię geografii; drugi opisuje kształt i wielkość Ziemi, granice lądów i oceanów, klimat Ziemi; w trzecim następuje podział krainy na części świata i sphragedy – prototypy stref przyrodniczych, a także dokonany zostaje opis poszczególnych krajów. Sporządził także mapę geograficzną zaludnionej części Ziemi.
Jak wspomniano powyżej, Eratostenes udowodnił kulistość Ziemi i zmierzył promień globu, a Hipparch (ok. 190–125 p.n.e.) wynalazł i zastosował system południków i równoleżników w rzutach kartograficznych.
W Cesarstwie Rzymskim kartografia służyła praktyce. Mapy drogowe stworzono na potrzeby wojskowe, handlowe i administracyjne. Najbardziej znanym z nich jest tzw. tablica Peitingera (kopia mapy z IV w.), będąca zwojem złożonym z 11 sklejonych arkuszy pergaminu o długości 6 m, 75 cm i szerokości 34 cm. Przedstawia ona sieć dróg Cesarstwo Rzymskie od Wysp Brytyjskich do ujścia Gangesu, liczące około 104 000 km, z rzekami, górami, osadami.
Ukoronowaniem dzieł kartograficznych czasów rzymskich było ośmiotomowe dzieło Klaudiusza Ptolemeusza (90–168) „Przewodnik po geografii”, w którym podsumował i usystematyzował wiedzę starożytnych uczonych o Ziemi i Wszechświecie; wskazanie współrzędnych wielu punktów geograficznych pod względem szerokości i długości geograficznej; który przedstawia podstawowe zasady tworzenia map i podaje współrzędne geograficzne 8000 punktów. I, która w XIV wieku cieszyła się tak dużą popularnością wśród naukowców, podróżników i kupców, że została przedrukowana 42 razy.
„Geografia” Ptolemeusza zawierała, jak już wspomniano, wszystkie dostępne wówczas informacje o Ziemi. Dołączone do niego mapy były bardzo dokładne. Mają siatkę stopni.
Ptolemeusz sporządził szczegółową mapę Ziemi, jakiej nikt wcześniej nie stworzył. Przedstawiała trzy części świata: Europę, Azję i Libię (jak wówczas nazywano Afrykę), Ocean Atlantycki (zachodni), Morze Śródziemne (afrykańskie) i Morze Indyjskie.
Znane wówczas rzeki, jeziora i półwyspy Europy i Afryki Północnej zostały przedstawione dość dokładnie, czego nie można powiedzieć o mniej znanych obszarach Azji, które odtworzono na podstawie fragmentarycznych, często sprzecznych informacji i danych geograficznych.
Za pomocą współrzędnych wykreślono 8000 (osiem tysięcy) punktów od Atlantyku do Oceanu Indyjskiego; położenie niektórych z nich określono astronomicznie, a większość wykreślono wzdłuż tras.
Mapa jest przedłużona w kierunku wschodnim. Połowa mapy poświęcona jest znanym krajom. W jego południowej części znajduje się ogromny kontynent zwany Nieznaną Krainą.
Kartografia rozwinęła się w Chinach niezależnie od tradycji europejskich. Najstarszy zachowany dokument dotyczący oficjalnych badań geodezyjnych kraju i tworzenia map pochodzi z czasów dynastii Zhou (1027–221 p.n.e.). Za najstarsze zachowane mapy chińskie uważa się mapy na płytach bambusowych, jedwabiu i papierze, odkryte w grobowcach Fanmatan z czasów dynastii Qin (221–207 p.n.e.) i zachodnich Han (206 p.n.e. – 25 lat p.n.e.). a także w grobach Mawangdui z zachodniej dynastii Han.
Mapy te są porównywalne pod względem jakości i szczegółowości obrazu z mapami topograficznymi. Były znacznie dokładniejsze niż nawet późniejsze mapy Europy.
Głównym chińskim wkładem w tworzenie map był wynalazek nie później niż w II wieku. pne mi. papier, na którym zaczęto rysować mapy, oraz prostokątna siatka współrzędnych zastosowana po raz pierwszy przez wielkiego chińskiego astronoma i matematyka Zhang Henga (78–139 n.e.). Następnie chińscy kartografowie niezmiennie stosowali prostokątną siatkę współrzędnych.
Sto lat później chiński kartograf Pei Xiu (224–271) opracował zasady rysowania map w oparciu o siatkę prostokątną oraz zasady pomiaru odległości w oparciu o prawa geometrii.
Wynaleziony przez Chińczyków w VIII wieku. druk pozwolił im jako pierwsi w historii świata rozpocząć drukowanie map. Pierwsza zachowana drukowana mapa chińska pochodzi z 1155 roku.
Średniowieczne mapy
We wczesnym średniowieczu kartografia podupadła.
Po upadku w IV w. W okresie Cesarstwa Rzymskiego osiągnięcia naukowe i kartograficzne starożytnej Grecji i Rzymu zostały w Europie na kilka stuleci zapomniane. Aż do X wieku. Pewne ożywienie w tworzeniu map zaobserwowano dopiero w klasztorach, gdzie dla zilustrowania dzieł teologicznych umieszczano schematyczne mapy świata o niewielkich rozmiarach – mappae mundi, przedstawiające Ziemię jako okrąg podzielony na pięć stref termicznych.
Kwestia kształtu Ziemi przestała być istotna dla ówczesnej filozofii, wielu ponownie zaczęło uważać Ziemię za płaską. Powszechne stały się tzw. mapy T i O, na których powierzchnię Ziemi przedstawiano jako składającą się z lądu w kształcie dysku otoczonego oceanem (litera O).
Kraina została przedstawiona jako podzielona na trzy części: Europę, Azję i Afrykę. Europę od Afryki oddzielało Morze Śródziemne (dolna część T), Afrykę od Azji Nil (prawa część poprzeczki T), a Europę od Azji rzeką Don (Tanais) (lewa część poprzeczki T).
Ówcześni kartografowie, ukrywając swoją geograficzną ignorancję, wypełniali mapę różnorodnymi rysunkami artystycznymi: pustynie i lasy „zapełniały” dzikie zwierzęta, zamieszkałe miejsca wypełniały postacie ludzi, morza dekorowano rysunkami statków i zwierząt morskich .
Na tle upadku geografii i kartografii w Europie we wczesnym średniowieczu pomyślnie rozwinęła się kartografia arabska (w ogóle kultura grecka dotarła do Europejczyków głównie dzięki Arabom). Arabowie udoskonalili stosowane przez Ptolemeusza metody określania szerokości geograficznej; nauczyli się wykorzystywać obserwacje gwiazd zamiast Słońca. To zwiększyło dokładność. Tutaj, w Bagdadzie, w IX wieku. Geografia Ptolemeusza została przetłumaczona na aramejski, a następnie na arabski.
Rozkwit kartografii arabskiej wiąże się z nazwiskiem arabskiego geografa i kartografa Idrisiego (1100–ok. 1165), który stworzył mapę znanej wówczas części świata na srebrnej płycie o wymiarach 3,5 x 1,5 m, jako oraz na 70 kartkach papieru. Ciekawą cechą mapy Idrisi, a także innych map opracowanych przez Arabów, jest to, że południe zostało przedstawione na górze mapy.
Rozpowszechnienie się kompasu na Morzu Śródziemnym od X do XI wieku i potrzeby żeglugi handlowej spowodowały pojawienie się tu pod koniec XIII wieku. pierwsze mapy nawigacyjne - mapy portolanowe, czyli mapy kompasowe. Katalonię uważa się za ich ojczyznę. Mapy portolańskie szczegółowo przedstawiały linię brzegową Morza Śródziemnego i Morza Czarnego, wskazano wiele nazw geograficznych, a w wielu punktach naniesiono siatki kompasów, wskazując położenie punktów kardynalnych i kierunków pośrednich.
Ponadto część z nich przedstawiała wybrzeże Atlantyku od Danii po Maroko i Wyspy Brytyjskie. W drugiej połowie XV w. Na mapach Portolan zaczęto umieszczać liczne wizerunki róż kompasowych. Najstarszą zachowaną mapą portolańską jest mapa z Pizy, datowana na koniec XIII wieku.
Pewną rewolucję w kartografii europejskiej spowodowało wprowadzenie do użytku kompasu magnetycznego na przełomie XIII i XIV wieku. Pojawił się nowy rodzaj map - szczegółowe mapy kompasowe wybrzeży Portolan (portolan). Szczegółowy obraz linii brzegowej na portolanach często łączono z najprostszym podziałem na punkty kardynalne map T i O. Pierwszy portolan, który do nas dotarł, pochodzi z 1296 roku. Portolanie służyli celom czysto praktycznym i jako tacy nie przywiązywali dużej wagi do uwzględnienia kształtu Ziemi.
W połowie XIV wieku rozpoczęła się era wielkich odkryć geograficznych.
Z tego powodu wzrosło zainteresowanie kartografią. Do ważnych osiągnięć kartografii okresu prekolumbijskiego zalicza się mapę Fra Mauro (1459, mapa ta w pewnym sensie trzymała się koncepcji płaskiej Ziemi) oraz „Ziemskie Jabłko” – pierwszy globus sporządzony przez niemieckiego geografa Martina Beheima.
Po odkryciu Ameryki przez Kolumba w 1492 r. nastąpił nowy postęp w kartografii - wydawało się, że zbadano i przedstawiono zupełnie nowy kontynent. Zarysy kontynentu amerykańskiego stały się jasne w latach trzydziestych XVI wieku.
Wynalazek druku znacząco przyczynił się do rozwoju kartografii.
Kolejną rewolucją w kartografii było stworzenie pierwszych atlasów globu przez Gerhardta Mercatora i Abrahama Orteliusa. Jednocześnie Mercator musiał stworzyć kartografię jako naukę: opracował teorię odwzorowań map i system notacji. Nazwę „atlas” wprowadził dla zbioru map flamandzki kartograf Gerardus Mercator, który opublikował „Atlas” w I595 r.
Atlas Orteliusa, zatytułowany Theatrum Orbis Terrarum, został wydrukowany w 1570 roku; atlas Mercatora został wydrukowany w całości dopiero po jego śmierci. Wszyscy nawigatorzy z XVI i początku XVII wieku. korzystał z tego atlasu, który składał się z 70 (siedemdziesięciu) map wielkoformatowych wraz z tekstem objaśniającym.
Każda mapa jego atlasu jest starannie wygrawerowana na miedzi i zaopatrzona w siatkę stopni. Na mapie półkul kontynenty Starego i Nowego Świata zostały przedstawione ze wszystkimi szczegółami, ale ich kontury nie odpowiadały jeszcze rzeczywistości. Jedna z map poświęcona jest Kontynentowi Południowemu (Magelanii), który rozciągał się od Bieguna Południowego do 40-50° S, dwukrotnie przecinał Zwrotnik Koziorożca i był oddzielony od Ameryki Południowej Cieśniną Magellana. Jako półwyspy przedstawiono Ziemię Ognistą i Nową Gwineę.
Zwiększeniu dokładności map sprzyjają dokładniejsze metody wyznaczania szerokości i długości geograficznej, odkrycie triangulacji przez Snella w 1615 r. oraz udoskonalenie instrumentów - geodezyjnych, astronomicznych i zegarowych (chronometrów). Choć dość udane próby opracowania dużych map (Niemiec, Szwajcarii itp.) podejmowano już pod koniec XIV i XVII w., to dopiero w XVIII w. widzimy pod tym względem duży sukces, a także znaczną ekspansję dokładniejszych informacji kartograficznych w odniesieniu do Wschodu. i Sev. Azja, Australia, północ. Ameryka itp.
Ważnym osiągnięciem technicznym XVIII wieku był rozwój metod pomiaru wysokości nad poziomem morza i sposobów przedstawiania wysokości na mapach. W ten sposób stało się możliwe tworzenie map topograficznych. Pierwsze mapy topograficzne powstały w XVIII wieku we Francji.
Pierwsza mapa Rosji, zwana „Wielkim Rysunkiem”, została opracowana, jak sugerują naukowcy, w drugiej połowie XVI wieku. Jednak ani „Wielki Rysunek”, ani jego późniejsze uzupełniane i modyfikowane egzemplarze nie dotarły do nas. Zachował się jedynie dodatek do mapy – „Księga Wielkiego Rysunku”. Zawierała ciekawe informacje o przyrodzie i działalności gospodarczej ludności, o głównych drogach i głównych rzekach jako szlakach komunikacyjnych, o „miastach” i różnych obiektach obronnych na granicach państwa rosyjskiego.
Zatem mapa geograficzna jest największym dziełem ludzkości. Służy jako wspaniały sposób na zrozumienie i przekształcenie otaczającego nas świata. Zwracają się do niego inżynierowie i badacze, geolodzy i agronomowie, naukowcy i personel wojskowy i każdy znajduje niezbędne odpowiedzi na swoje pytania.
Pracując z mapą, można jednocześnie oglądać znaczny obszar lub całą powierzchnię Ziemi.
Tylko mapa pozwala zobaczyć i zbadać względne położenie kontynentów i bloków miejskich, przepływy transportowe między krajami i trasy lotów ptaków.
Korzystając z mapy, możesz wyciągnąć wnioski na temat wielu procesów i wzorców zachodzących na naszej planecie. Na niektórych mapach można zobaczyć dno oceanu, strukturę skorupy ziemskiej, pokrywy lodowe z przeszłości, a nawet zajrzeć w przyszłość.
Prymitywne rysunki terenu znalezione przez archeologów na kamieniach, korze brzozy, drewnie, a nawet na kawałku kła mamuta, które mają około 15 tysięcy lat, wskazują, że początki mapy sięgają odległej przeszłości.
Mapa jest więc nie tylko najważniejszym źródłem wiedzy geograficznej, ale szczególnym środkiem informacji; nie da się jej zastąpić ani tekstem, ani żywym słowem.
Historia powstania pierwszej mapy Imperium Rosyjskiego sięga 1745 roku. Słynny rosyjski kartograf Iwan Kiriłow wraz z wielkim astronomem Josephem Nicola de Lisle wnieśli swój wkład w powstanie i rozwój zbioru map. Cała mapa Rosji stanowi pierwsze i kompletne krajowe badanie europejskiej i azjatyckiej części Rosji. Aleksiej Postnikow, autor książki „Rosja na mapach”, stwierdza, że ten pierwszy atlas Rosji „zbiera wszystkie odkrycia geograficzne z początku XVIII wieku, co daje nam wyobrażenie o ówczesnym Imperium Rosyjskim. Atlas zawiera 20 map = 17 map + 2 strony tekstu, w tym mapy Petersburga i Moskwy. Mapy posiadają nazwy geograficzne w języku rosyjskim i łacińskim strony tytułowe zapisano w języku francuskim i rosyjskim pod tytułami Atlas Russicus i Atlas Rosji 13 map europejskiej części Rosji w skali 1: 1 470 000 (35 wiorst na cal, 1 wiorsta równa się 3500 stopom). oraz 6 map Syberii w skali 1:3 444 000 (82 wiorsty na cal). mapy terytorium Rosji, plany wojny rosyjsko-tureckiej z 1736 r., ryciny fortyfikacji wojskowych, mapy Jeziora Ładoga i okolic. Petersburga, Kronsztadu i Zatoki Fińskiej.
Ogólna mapa Imperium Rosyjskiego rozciąga się od Morza Bałtyckiego po Pacyfik w skali 1:9030000:
Każda z 13 map europejskiej części Rosji wykonana jest w skali 1: 1470,00, czyli 35 wiorst na cal. Wiele z nich posiada ozdobne kartusze:
Ta mapa pokazuje długość rzeki Wołgi:
6 map azjatyckiej części Rosji w skali 1: 3444000 lub 82 wiorst w calach:
Legenda (w języku niemieckim) na ostatniej stronie tekstu opisuje różne symbole użyte na kartach:
Plan Petersburga od 1737 roku:
Dołączona jest także mapa przedstawiająca Zatokę Fińską pomiędzy Sankt Petersburgiem a wyspą Kronsztad, 1741 r.:
Oraz plan Moskwy z 1739 roku:
Mapa Morza Kaspijskiego od 1728 roku:
Złożony obraz mapy europejskiej Rosji:
A oto złożony obraz mapy Syberii:
Strony atlasu tytułowego i tekst stron wydrukowano w trzech językach: rosyjskim, francuskim, łacińskim i niemieckim.
Ludzkość zawsze potrzebowała map. Setki lat temu żeglarze i podróżnicy sporządzili już mapy lokalizacji kontynentów, większości wysp, dużych rzek i gór. Na początku XX wieku na mapie świata praktycznie nie było już „białych” miejsc, jednak dokładność lokalizacji większości obiektów pozostawiała wiele do życzenia.
Tak wyglądały mapy w XVI wieku: podróż Francisa Drake'a dookoła świata, zwróć uwagę na zarysy kontynentów
Nowa runda w rozwoju kartografii pojawiła się dzięki możliwości wykonywania zdjęć lotniczych terenu, a później systemów satelitarnych. Wreszcie ludziom udało się rozwiązać tysiącletni problem - stworzyć idealny obiekt orientacyjny z maksymalną dokładnością. Ale nawet wtedy wszystkie problemy się nie skończyły.
Konieczne było stworzenie narzędzia, które będzie w stanie przetworzyć nie tylko zdjęcia satelitarne, ale także informacje, o których mogą wiedzieć na przykład tylko lokalni mieszkańcy. Tak pojawiły się usługi OpenStreetMap (OSM) i Wikimapia. Omówmy bardziej szczegółowo, w jaki sposób rzeczywisty świat jest digitalizowany i mapowany.
Utrwalanie terenu
Pierwsze mapy pojawiły się tysiące lat temu. Były to oczywiście mapy niezwykłe we współczesnym znaczeniu, a raczej diagramy, na których proste i faliste linie przedstawiały zakola rzek, mórz, szczyty górskie itp. Niedawno odnaleziono podobną schematyczną mapę dzielnic Madrytu sprzed około 14 tysięcy lat.
Później wynaleziono kompas, teleskop, sekstans i inne instrumenty nawigacyjne, które w okresie Wielkich Odkryć Geograficznych umożliwiły badanie i nanoszenie na dużą skalę tysięcy obiektów geograficznych. Uderzającym tego przykładem jest mapa Juana de la Cos z 1500 roku. Za okres rozkwitu kartografii uważa się połowę ostatniego tysiąclecia. Mniej więcej w tym czasie wynaleziono podstawowe odwzorowania map, metody matematyczne i zasady konstruowania map. Ale to wciąż nie wystarczyło, aby stworzyć dokładne mapy.
Mapa Juana de la Cos, 1500. Ma już zarysy Nowego Świata
Nowy etap w kartografii rozpoczął się od naziemnych badań topograficznych terenu, a później badań lotniczych. Pierwsze zdjęcia trudno dostępnych miejsc wykonano z samolotu w 1910 roku. Po wykonaniu zdjęcia lotniczego obszaru następuje złożony proces dekodowania obrazu. Każdy obiekt wymaga rozpoznania, określenia cech jakościowych i ilościowych, a następnie zarejestrowania wyników. Mówiąc najprościej, należy wziąć pod uwagę trzy podstawowe czynniki: optykę obrazu, jego geometrię i umiejscowienie w przestrzeni.
Następnie następuje etap tworzenia terenu. W tym celu stosuje się metodę kombinowaną konturową i stereotopograficzną. W pierwszym przypadku za pomocą przyrządów geodezyjnych wyznaczane są główne wysokości terenu, a następnie na zdjęciach nanoszone są kontury obiektów geograficznych. W drugiej metodzie dwie fotografie nakłada się na siebie w taki sposób, aby uzyskać pozory trójwymiarowego obrazu terenu, a następnie za pomocą przyrządów wyznacza się wysokości kontrolne.
Pojawienie się fotografii lotniczej w XX wieku umożliwiło tworzenie dokładniejszych map i uwzględnienie terenu
Zdjęcia satelitarne
Obecnie fotografia naziemna i lotnicza jest wykonywana coraz rzadziej i zostały one zastąpione przez satelity teledetekcyjne Ziemi. Zdjęcia satelitarne otwierają przed współczesnymi kartografami znacznie szersze możliwości. Oprócz danych o rzeźbie, zdjęcia satelitarne pomagają w konstruowaniu obrazów stereo, tworzeniu cyfrowych modeli terenu, określaniu przemieszczeń i deformacji obiektów i tak dalej.
Satelity można z grubsza podzielić na konwencjonalne i ultrawysokiej rozdzielczości. Naturalnie fotografowanie tajgi czy oceanu nie wymaga zdjęć bardzo wysokiej jakości, a w przypadku niektórych terytoriów lub zadań po prostu konieczne są satelity fotografujące w ultrawysokiej rozdzielczości. Do takich satelitów zaliczają się na przykład modele Landsat i Sentinel, które odpowiadają za globalne badania środowiska i bezpieczeństwa z dokładnością rozdzielczości przestrzennej do 10 metrów.
Era obrazowania satelitarnego doprowadziła dokładność map do rozdzielczości 10 metrów
Satelity regularnie przesyłają terabajty danych w kilku widmach: widzialnym, podczerwonym i niektórych innych. Informacje z widma niewidocznego dla ludzkiego oka pozwalają monitorować zmiany rzeźby terenu, stan atmosfery, oceanu, występowanie pożarów, a nawet wzrost upraw rolnych.
Dane z satelitów odbierane i przetwarzane są bezpośrednio przez ich właścicieli lub oficjalnych dystrybutorów, takich jak DigitalGlobe, Airbus Defence and Space i inni. Na podstawie danych Global Land Survey (GLS) uzyskanych głównie z projektu Landsat stworzono wiele różnych usług. Od 1972 roku satelity Landsat wytwarzają obrazy całego globu w czasie rzeczywistym. To właśnie ten projekt pozostaje głównym źródłem informacji dla wszystkich służb kartograficznych przy projektowaniu map o małej skali.
Zdjęcia satelitarne oferują szeroki zakres danych o całej powierzchni Ziemi, ale firmy zazwyczaj kupują zdjęcia i dane opcjonalnie i dla określonych obszarów. W przypadku obszarów gęsto zaludnionych obrazy są rejestrowane szczegółowo, natomiast w przypadku obszarów mniej zaludnionych są rejestrowane w niskiej rozdzielczości i ogólnie. W obszarach pochmurnych satelity wykonują zdjęcia kilkukrotnie, aż do uzyskania pożądanego rezultatu.
Na podstawie zdjęć satelitarnych i pomiarów terenu tworzone są mapy wektorowe, które następnie sprzedawane są firmom drukującym mapy papierowe lub tworzącym usługi kartograficzne (Google Maps, Yandex.Maps). Samodzielne tworzenie map w oparciu o dane satelitarne jest zadaniem bardzo trudnym i kosztownym, dlatego wiele korporacji kupuje gotowe rozwiązania w oparciu o Google Maps API lub Mapbox SDK, a następnie finalizuje niektóre szczegóły z własną kadrą kartografów.
Problemy ze zdjęciami satelitarnymi i OpenStreetMap
Teoretycznie do stworzenia mapy wektorowej wystarczy zdjęcie satelitarne i edytor graficzny lub usługa, za pomocą której można narysować wszystkie obiekty z obrazu. Ale w rzeczywistości nie wszystko jest takie: prawie zawsze rzeczywiste obiekty na powierzchni ziemi nie odpowiadają danym cyfrowym o kilka metrów.
Zniekształcenie wynika z faktu, że wszystkie satelity wykonują zdjęcia pod kątem do Ziemi z dużą prędkością. Dlatego ostatnio, aby wyjaśnić lokalizację obiektów, zaczęto korzystać z fotografowania i nagrywania filmów, a nawet śledzenia samochodu. Do tworzenia dokładnych map niezbędna jest także ortokorekta – konwersja zdjęć satelitarnych wykonanych pod kątem na zdjęcia ściśle pionowe.
Dane kartograficzne otrzymane z satelitów wymagają ręcznej korekty
A to tylko mały wierzchołek góry lodowej. Wybudowano nowy budynek, na rzece pojawił się bród, wycięto część lasu – tego wszystkiego prawie nie da się szybko i dokładnie wykryć za pomocą zdjęć satelitarnych. W takich przypadkach na ratunek przychodzi projekt OpenStreetMap i podobne, działające na podobnej zasadzie.
OSM to projekt non-profit powstały w 2004 roku, będący otwartą platformą do tworzenia globalnej mapy geograficznej. Każdy może przyczynić się do poprawy dokładności map, czy to poprzez zdjęcia, ślady GPS, filmy czy zwykłą wiedzę lokalną. Łącząc te informacje i zdjęcia satelitarne, tworzone są mapy możliwie najbliższe rzeczywistości. Pod pewnymi względami projekt OSM przypomina Wikipedię, w której ludzie z całego świata pracują nad stworzeniem bezpłatnej bazy wiedzy.
Każdy użytkownik może samodzielnie edytować mapy, a po sprawdzeniu i zatwierdzeniu tych zmian przez pracowników projektu, zaktualizowana mapa staje się dostępna dla każdego. Podstawą do tworzenia map są ślady GPS i zdjęcia satelitarne z Bing, Mapbox i DigitalGlobe. Ze względu na ograniczenia komercyjne nie można używać map Google i Yandex.
Otwarte projekty mapowe pozwalają każdemu włączyć się w tworzenie dokładnych map
Geodane służą do łączenia lub przenoszenia obiektów ze zdjęcia satelitarnego. Korzystając z odbiornika GPS, należy zarejestrować jak najwięcej punktów trasy wzdłuż obiektów liniowych (drogi, linie brzegowe, tory kolejowe itp.), a następnie nałożyć je na zdjęcia satelitarne. Yelp, TripAdvisor, Foursquare i inne odpowiadają za aktualizację nazw różnych obiektów powiązanych z geolokalizacją i samodzielne wprowadzanie ich do OpenStreetMap i Google Maps.
Konkluzja
Postęp nie stoi w miejscu i kartografia nie jest wyjątkiem. Już powstają usługi oparte na uczeniu maszynowym i sieciach neuronowych, które potrafią samodzielnie dodawać obiekty, identyfikować obszary gęsto zaludnione i analizować mapy. Na razie ten trend nie jest jeszcze bardzo widoczny, ale w niedalekiej przyszłości być może ludzie w ogóle nie będą musieli edytować map w OSM. Kartografowie uważają, że przyszłość leży w zautomatyzowanym tworzeniu map, w których wizja maszynowa będzie wykorzystywana do modelowania obiektów z centymetrową dokładnością.
Najstarsze znalezione mapy pochodzą z czasów, gdy ludzkość nie miała nawet pojęcia o pisaniu. Jeśli się nad tym zastanowić, można to wytłumaczyć – poruszanie się po terenie było dla starożytnych znacznie ważniejsze niż prowadzenie kronik i spisywanie czegoś.
A wszystko zaczęło się od obrazów gwiaździstego nieba na ścianach jaskiń. W ten zdumiewający sposób starożytni ludzie oznaczali swoje położenie ponad 18 000 lat temu. Wiedza ta jest nadal wykorzystywana podczas opuszczania nieznanych miejsc i oglądania konstelacji gwiazd.
Dopiero tysiące lat później pojawiły się pierwsze zdjęcia tego obszaru na kamieniach, drewnie i skórach zwierzęcych, które można zabrać ze sobą lub przekazać innym. Ale takie mapy obejmowały zwykle stosunkowo niewielki obszar: zwykle w promieniu 100 kilometrów kwadratowych.
Pierwsze próby stworzenia mapy całego świata pojawiły się około 5-3 tysiącleci p.n.e. Ale rzadko wyróżniały się jakąkolwiek dokładnością, ponieważ nie uwzględniały faktu, że Ziemia jest okrągła.
Kogo uważa się za twórcę kartografii?
Ikoniczne i znane nawet dzieciom w wieku szkolnym południki i równoleżniki pojawiły się dopiero w III wieku p.n.e. Zostały stworzone i umieszczone na mapach przez sławnych Grecki naukowiec Eratostenes. Uważany jest za „ojca” współczesnej kartografii. Chociaż wielu historyków nie zgadza się z tym faktem i uważa za takiego pewnego Anaksymandra, a nawet Pitagorasa.
Dzieło Eratostenesa kontynuował i udoskonalał w II wieku w Aleksandrii równie słynny Ptolemeusz. To on wpadł na pomysł podzielenia południków i równoleżników na stopnie. Jego mapy nie miały sobie równych przez 12 wieków.
Ale znane nam atlasy pojawiły się dopiero pod koniec XVIII i na początku XIX wieku. Ułatwił to rozwój przemysłu lotniczego, fotografii i określenie południka zerowego.
Kilka interesujących faktów na temat map geograficznych
Historia powstania i rozwoju kartografii na całym świecie nie była jednolita:
- Najstarsza mapa znaleziona w Chinach została narysowana na jedwabiu i stworzona, aby wyznaczyć ścieżkę zabójcy.
- W czasach starożytnych większość ludzi mogła z łatwością narysować diagram otaczającego obszaru.
- Większość plemion Tuaregów tworzy mapy reliefowe z mokrego piasku.
- Niektóre plemiona Aborygenów w Australii rzeźbią mapę swoich ziem na drewnianej broni jako totem.
- Przewodnicy morscy starożytnej Polinezji byli skomplikowanym splotem nici, muszli mięczaków, gałązek, a nawet kamieni. Jednocześnie pokazywały wszystkie główne kierunki, najmniejsze atole, a nawet kierunek prądów.
To tylko niewielka część niezwykłych faktów z historii pojawiania się atlasów geograficznych. Ale nawet z tego jasno wynika, że autora pierwszej mapy nigdy nie uda się znaleźć.
Człowiekiem zawsze kieruje ciekawość. Tysiące lat temu odkrywcy, wędrując coraz dalej w nieznane krainy, tworzyli pierwsze pozory map geograficznych, próbując umieścić widoczne płaskorzeźby na arkuszach papirusu lub glinianych tabliczkach.
Prawdopodobnie najstarsza odnaleziona mapa pochodzi z Muzeum Egipskiego w Turynie, sporządzona na papirusie na polecenie faraona Ramzesa IV w 1160 roku p.n.e. mi. Z mapy tej korzystała ekspedycja, która na rozkaz faraona poszukiwała kamienia do budowy. Znana naszym oczom mapa pojawiła się w starożytnej Grecji pół tysiąca lat przed naszą erą. Anaksymander z Miletu uważany jest za pierwszego kartografa, który stworzył mapę znanego wówczas świata.
Oryginały jego map nie zachowały się, ale 50 lat później zostały odrestaurowane i udoskonalone przez innego naukowca z Miletu, Hekataeusa. Naukowcy odtworzyli tę mapę na podstawie opisów Hekatajosa. Łatwo rozpoznać Morze Śródziemne i Morze Czarne oraz pobliskie lądy. Ale czy można określić odległości od niego? Wymaga to skali, która nie była jeszcze dostępna na starożytnych mapach. Jako jednostkę miary długości Hekatajos użył „dni żeglugi” po morzu i „dni marszu” na suchym lądzie, co oczywiście nie zwiększało dokładności map.
Starożytne mapy geograficzne miały także inne istotne wady. Zniekształcali obraz, ponieważ powierzchni kulistej nie da się obrócić na płaszczyznę bez zniekształcenia. Spróbuj ostrożnie usunąć skórkę pomarańczową i docisnąć ją do powierzchni stołu: nie uda się tego zrobić bez podarcia. Ponadto nie posiadały siatki stopni równoleżników i południków, bez których nie da się dokładnie określić położenia obiektu. Południki pojawiły się po raz pierwszy na mapie Eratostenesa w III wieku p.n.e. e. prowadzono je jednak na różne odległości. Nie bez powodu Eratostenes został nazwany „ojcem geografii” jako matematyk wśród geografów. Naukowiec nie tylko zmierzył rozmiar Ziemi, ale także użył rzutu cylindrycznego, aby zobrazować ją na mapie. W tej projekcji występuje mniejsze zniekształcenie, ponieważ obraz jest przenoszony z kuli na cylinder. Nowoczesne mapy tworzone są w różnych rzutach – cylindrycznym, stożkowym, azymutalnym i innych.
Za najdoskonalsze mapy starożytności uważa się mapy geograficzne Ptolemeusza żyjącego w II wieku n.e. mi. w egipskim mieście Aleksandria. Klaudiusz Ptolemeusz wszedł do historii nauki dzięki dwóm wielkim dziełom: „Podręcznikowi astronomii” składającemu się z 13 ksiąg oraz „Podręcznikowi geografii”, który składał się z 8 ksiąg. Do Podręcznika Geografii dodano 27 map, w tym szczegółową mapę świata. Lepszego nikt nie stworzył ani przed Ptolemeuszem, ani 12 wieków po nim! Ta mapa miała już siatkę stopni. Aby go stworzyć, Ptolemeusz określił współrzędne geograficzne (szerokość i długość geograficzną) prawie czterystu obiektów. Naukowiec określił szerokość geograficzną (odległość od równika w stopniach) na podstawie wysokości Słońca w południe za pomocą gnomona, długość geograficzną (odległość w stopniach od południka zerowego) na podstawie różnicy w czasie obserwacji zaćmienia Księżyca z różnych punktów.
W średniowiecznej Europie prace starożytnych naukowców zostały zapomniane, ale zachowały się w świecie arabskim. Tam mapy Ptolemeusza zostały opublikowane w XV wieku i przedrukowane jeszcze prawie 50 razy! Być może to właśnie te mapy pomogły Kolumbowi w jego słynnej podróży. Władza Ptolemeusza wzrosła do tego stopnia, że nawet zbiory map przez długi czas nazywano „Ptolemeuszami”. Dopiero w XVI wieku, po opublikowaniu Atlasu Świata Gerardusa Mercatora, na którego okładce przedstawiono Atlas trzymający Ziemię, zbiory map zaczęto nazywać „atlasami”.
Mapy geograficzne powstawały także w starożytnych Chinach. Co ciekawe, pierwsza pisemna wzmianka o mapie geograficznej nie jest związana z geografią. W III wieku p.n.e. mi. Chiński tron zajmowała dynastia Qin. Rywal w walce o władzę, książę koronny Dan, wysłał do władcy dynastii zabójcę z mapą jego ziem narysowaną na jedwabnej tkaninie. Najemnik ukrył sztylet w kłębie jedwabiu. Historia uczy, że zamach nie powiódł się.
W epoce Wielkich Odkryć Geograficznych na mapach świata pojawiły się obrazy Ameryki i Australii, oceanów Atlantyku i Pacyfiku. Błędy na mapach często kończyły się tragedią dla żeglarzy. Po zbadaniu wybrzeży Alaski duża wyprawa na Kamczatkę Witusa Beringa w XVIII wieku nie zdążyła wrócić na Kamczatkę przed początkiem jesiennych burz. Marzyciel Bering spędził trzy tygodnie cennego czasu na poszukiwaniu mapowanej, ale nieistniejącej Krainy Gama. Jego żaglowiec „St. Peter”, rozbity, z marynarzami umierającymi na szkorbut, wylądował na bezludnej wyspie, gdzie słynny Komendant spoczął na zawsze. „Krew mnie zalewa za każdym razem” – napisał jeden z asystentów Beringa – „kiedy przypominam sobie bezwstydne oszustwo spowodowane błędem na mapie”.
Dziś kartografia została całkowicie przeniesiona do formatu cyfrowego. Do tworzenia szczegółowych map wykorzystuje się nie tylko naziemne instrumenty geodezyjne - teodolit, niwelator, ale także pokładowy skaning laserowy, nawigację satelitarną i cyfrową fotografię lotniczą.
Ilustracja: depozytphotos.com | Kuzmafoto
Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.