Картография

Картогра́фия; — (от греческого χάρτης — «карта» и γράφειν – «рисовать») наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества. В более широкой трактовке картография включает технологию и производственную деятельность.  Между тем современный взгляд на географические карты как наглядные образно-знаковые модели пространства приводит к более строгому определению предмета и метода картографии  — наука об отображении и исследовании пространственного размещения, сочетаний и взаимосвязей явлений природы и общества (и их изменений во времени) посредством картографических изображений, воспроизводящих те или иные стороны действительности. Это определение включает в круг интересов. карты небесных тел и звёздного неба, а также глобусы, рельефные карты и другие пространственные модели в картографических знаках. Предмет картография (пространственное размещение, сочетания и взаимосвязи явлений) и развитие тематических карт всё более причисляют её к естественным наукам.  Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии (понятными большинству людей) являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, глобусов. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах (бумага, пластик) или в виде изображения на видеомониторе.

Применительно к ГИС, основной интерес представляет картография. Картография — это наука, которая рассматривает методы составления, издания и использования различных карт. Как наука, картография имеет богатую историю, первые рисунки напоминающие карты относятся к III тысячелетию до н.э. и найдены в районе Майкопа на вазе. Известна и египетская карта приисков, датирующаяся возрастом 1400 лет до н.э. В России первая известная карта, дошедшая до нас, это Чертеж украинским и черкасским городам от Москвы до Крыма от 1627 года. Самый большой вклад в развитие картографии внес Петр I. Впоследствии с 1758 г. Картографический департамент возглавил Ломоносов. Интересно, что понятие экономической географии введено им.

Разделы картографии

-Математическая картография:

Основная статья: изучает способы отображения поверхности Земли на плоскости. Поскольку поверхность Земли (приблизительно сферическая) имеет конечную кривизну, её нельзя отобразить на плоскость с сохранением всех пространственных отношений одновременно: углов между направлениями, расстояний и площадей поверхностей. Можно сохранить только некоторые из этих соотношений. Важное понятие в математической картографии — картографическая проекция, то есть функция, задающая отображение географических координат точек на поверхности Земли на декартовы координаты на плоскости. Другой значительный раздел математической картографии — картометрия, которая позволяет по данным карты измерять расстояния, углы и площади на реальной поверхности Земли.

-Составление и оформление карт:

Составление и оформление карт — область картографии, область технического дизайна, изучающая наиболее адекватные способы отображения картографической информации. Эта область картографии тесно взаимосвязана с психологией восприятия, семиотикой, и т. п. гуманитарными аспектами.

Поскольку на картах отображается информация, относящаяся к самым различным наукам, выделяют также такие разделы картографии как историческая картография, геологическая картография, экономическая картография, почвоведческая картография и т. д. Эти разделы относятся к картографии лишь как к методу, по содержанию они относятся к соответствующим наукам.

-Цифровая картография:

Относительно недавно появилась цифровая (компьютерная) картография, занимающаяся компьютерной обработкой картографических данных. Цифровая картография является не столько самостоятельным разделом картографии, сколько её инструментом, обусловленным современным уровнем развития технологии.

История картографии

Картография появилась, вероятно, в глубокой древности, ещё до появления письменности в первобытном обществе. Об этом свидетельствует, например, то, что у народов, не имевших письменности в момент их открытия, имелись развитые картографические навыки. Путешественники, распрашивавшие эскимосов северной Америки о расположении окрестных островов и берегов, получали от них сравнительно внятные описания, в виде карт, нарисованых на кусочках коры, на песке или на бумаге (если она была). Сохранились карты в форме наскальных рисунков в итальянской долине Камоника относящиеся к бронзовому веку.

Древнеегипетские и вавилонские карты

Древнеегипетские и вавилонские картыПомимо наскальных изображений, до нас дошли древнеегипетские и вавилонские карты (3–1 тысячелетию до н. э.). Вавилонские карты на глиняных табличках, датируемые примерно 2500 до н.э., показывают различные по величине объекты, от отдельного землевладения до крупной речной долины. На крышке одного египетского саркофага изображена стилизованная карта дорог древнего Египта.

В 3 в. до н. э. в Египте греческий учёный Эратосфен произвёл первое определение радиуса земного шара на основании правильных геометрических принципов, получивших название градусных измерений. В это время в трудах Аристотеля впервые появилось название «геодезия» как отрасли человеческих знаний, связанной с астрономией, картографией и географией. Во 2 в. до н. э. астрономы и математики установили понятия о географической широте и долготе места, разработали первые картографические проекции, ввели сетку меридианов и параллелей на картах, предложили первые методы определения взаимного положения точек земной поверхности из астрономических наблюдений. В начале 9 в. по поручению багдадского халифа Мамуна было произведено одно из первых градусных измерений вблизи Мосула и достаточно точно определён радиус земного шара.

Китайская картография

Китайская картографияКитайская картография также восходит к глубокой древности. В Китае очень давно и независимо от Запада были разработаны некоторые очень важные технические приемы, в том числе прямоугольная картографическая сетка, использовавшаяся для определения местонахождения объекта. Самый старый из сохранившихся документов по официальной съемке страны и созданию карт относится к династии Чжоу (1027–221 гг. до н. э.). А самыми древними китайскими картами из сохранившихся считаются карты на бамбуковых пластинках, шелке и бумаге, обнаруженные в фанматанских могилах времен Циньской (221–207 гг. до н. э.) и Западной Ханьской (206 г. до н. э. – 25 г. н. э.) династий, а также в мавандуйских могилах Западной Ханьской династии. Эти карты по характеру изображения и детальности сравнимы с топографическими картами. По точности они существенно превосходили даже более поздние европейские карты. Основной же китайский вклад в создание карт заключался в изобретении не позднее II в. до н. э. бумаги, на которой стали составляться карты, и прямоугольной сетки координат, которую впервые применил великий китайский астроном и математик Чжан Хэн (78–139 гг. н. э.). В дальнейшем китайские картографы неизменно пользовались прямоугольной сеткой координат. Столетие спустя китайский картограф Пэй Сю (224–271 гг.) разработал принципы составления карт, основанные на использовании прямоугольной сетки координат, а также принципы измерения расстояний на основе законов геометрии. А выдающийся картограф своего времени Цзя Дан (730 — 805), воспользовавшись этим методом, составил карту всей империи за период с 785 по 801 год. Карта, которую он назвал «Карта китайских и варварских народов между четырьмя морями», имела 9 метров в длину и 10 метров в высоту и была составлена в масштабе 1 кан (2,94 см) к 100 ли (1 танский ли = 18.000 канов, то есть примерно 6 км). На карте была отражена территория площадью около 15.900 км с востока на запад и 17.750 км с севера на юг. Период династий Сун и Юань (960—1368) был золотым веком китайской картографии. Два самых удивительных памятника средневековой китайской картографии, сохранившиеся по сей день, были выгравированы на камне в 1136 году. Ныне они хранятся в «Лесу стел» в городе Сиань, административном центре провинции Шэнси. Первый называется «Карта Китая и варварских стран», второй — «Карта путей Ю». Обе карты имеют размер приблизительно 1 кв.м. Изобретение китайцами в VIII в. книгопечатания позволило им первыми в мировой истории приступить к печатанию карт. Первая из сохранившихся печатных китайских карт датируется 1155 г. Традиционная китайская картография своего пика достигла в рукописной карте Китая Чжу Сыбэня (1273–1333 гг.), изданной в виде атласа два века спустя.

Древнегреческая эпоха

Древнегреческая эпохаМы располагаем лишь немногими примерами карт этой эпохи, из литературных источников известно, что в этой области греки значительно превзошли другие народы. Уже в 4 в. до н.э. греки пришли к выводу о шарообразности Земли и разделяли ее на климатические пояса, из чего позднее возникла концепция широты. Эратосфен в 3 в. до н.э. с помощью простых геометрических построений поразительно точно определил размеры Земли. Ему принадлежит также карта мира, на которой были показаны линии широты и долготы (хотя и не в современном упорядоченном виде). Изображение географических координат в виде правильной сетки с равными интервалами, приписываемое греческому астроному Гиппарху, использовалось прославленным греческим картографом Птолемеем, жившим во 2 в. н.э. в Александрии. Птолемей составил географический справочник, включавший ок. 8000 пунктов с указанием их координат, и разработал руководство по составлению карт, по которому много веков спустя ученым удалось реконструировать некоторые из составленных им карт. Карты Птолемея до нас не дошли. Среди историков картографии существует также точка зрения, согласно которой сам Птолемей не составлял карт, а это сделали по его материалам только византийцы в XIII–XIV веках (данный картографический материал через век был усвоен и развит западноевропейским Возрождением). В последующие эпохи картографическое знание пришло в упадок, хотя римляне вели большие работы по съемке земель и составлению дорожных карт.

Карты в эпоху Средневековья

Косма Индикоплов создал свою В раннем Средневековье в Европе картография пришла в упадок. В VI в. Косма Индикоплов создал свою «Христианскую типографию». Он отверг точку зрения, утвеждавшую, что Земля — шар, и предпочел более старую концепцию плоской земли в форме диска, окруженного океаном. Отцы церкви не все приняли эту доктрину, но в целом в церковной картографии возобладала традиционная форма римской карты — круг. Получили распространение так называемые Т и О карты, на которых поверхность Земли изображалась состоящей из дискообразной суши, окружённой океаном (буква О). Суша изображалась разделённой на три части Европу, Азию и Африку. Европу от Африки отделяло Средиземное море (нижняя часть буквы Т), Африку от Азии река Нил (правая часть перекладины Т), а Европу от Азии река Дон (Tanais) (левая часть перекладины Т). Эти карты отображают идею дохристианской эпохи, слегка адаптированные церковью.

В то же время, традиции Птолемея во многом сохранялись арабскими учёными. Арабы усовершенствовали методы определения широты Птолемея, они научились использовать наблюдения звёзд вместо Солнца. Это повысило точность. Весьма подробную карту тогдашнего мира составил в 1154 году арабский географ и путешественник Аль-Идриси. Его работа стоит особняком, он взял арабские и европейские материалы и переработал их по-своему. Вся работа заняла 15 лет. Карта представляла собой серебряную пластину размером, вероятно, 3,5 х 1,5 метра; позже, в 1160 г., эта пластина попала в руки разъяренной толпы и была разбита на куски. В 1154 г. было завершено составление книги на латинском и арабском языках, а также карты, нарисованной на 70 листах, и небольшой круглой карты мира. Согласно арабским источникам. в 1161 г. Идриси составил более подробные текст и карту. Интересная особенность карты Идриси, как, впрочем, и других карт, составленных арабами — юг изображался сверху карты.

В начале 14 в. в картографии появился новый тип карт. Это были морские карты – портоланы, служившие навигационным целям; их создание стало возможным благодаря появлению в Европе магнитного компаса. Первоначально эти карты, украшенные схематическим изображением компаса и отличавшиеся исключительно подробной проработкой береговых линий, составлялись только для Средиземноморья. Первый дошедший до нас портолан датируется 1296 годом. В некоторых отношениях вершиной средневековой картографии можно считать небольшой глобус, изготовленный Мартином Бехаймом в 1492 и показывающий мир таким, каким он представлялся перед открытием Америки. Это самый старый глобус. С XV в. развитие картографии пошло стремительными темпами, обусловленное тремя основными причинами – турецкой оккупацией Константинополя, изобретением книгопечатания в Европе и началом эры Великих географических открытий.

Эпоха Возрождения и Новое время

Theatrum Orbis TerrarumВ середине XIV века началась эпоха Великих географических открытий. Из-за этого обострился и интерес к картографии. Важные достижения картографии доколумбовского периода — карта фра Мауро (1459 года, эта карта, в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли) и первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом.

После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии новые успехи — появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам. Весьма помогло развитию картографического дела изобретение книгопечатания.

Следующая революция в картографии — создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку: он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. Атлас Ортелиуса под названием Theatrum Orbis Terrarum был напечатан в 1570 году, полностью атлас Меркатора был напечатан только после его смерти.

Развитие современной геодезии и геодезических работ началось в 17 в. В начале 17 в. была изобретена зрительная труба. Большим шагом в развитии геодезии явилось изобретение нидерландским учёным В. Снеллиусом в 1615-1617 гг. метода триангуляции, который до сих пор служит одним из основных методов определения опорных пунктов для топографических съёмок. Появление угломерного инструмента, называемого теодолитом, и сочетание его со зрительной трубой, снабженной сеткой нитей, повысило точность угловых измерений в триангуляции. В середине 17 в. был изобретён барометр, явившийся первым инструментом для определения высоты точек земной поверхности. Были разработаны также графические методы топографической съёмки, упростившие составление топографических карт.

Открытие английским учёным И. Ньютоном закона всемирного тяготения во 2-й половине 17 в. привело к возникновению идеи о сфероидичности Земли, т. е. сплюснутости её в направлении полюсов. Исходя из закона тяготения и гипотез о внутреннем строении Земли, И. Ньютон и нидерландский учёный X. Гюйгенс определили сжатие земного сфероида чисто теоретическим путём и получили сильно противоречивые результаты, вызвавшие сомнения в сплюснутости фигуры Земли и даже в обоснованности закона всемирного тяготения. В связи с этим в 1-й половине 18 в. Парижской Академией Наук были направлены в Перу и Лапландию геодезические экспедиции, которые произвели там градусные измерения, подтвердившие правильность идеи о сфероидичности Земли и доказавшие обоснованность закона всемирного тяготения. В середине 18 в. французский учёный А. Клеро разработал основы теории фигуры Земли и обосновал закон изменения силы тяжести на земном сфероиде в зависимости от географической широты. Эпоха открытия закона тяготения и упомянутых геодезических экспедиций явилась эпохой становления геодезии как самостоятельной науки о фигуре Земли и методах её изучения. В конце 18 в. во Франции П. Мешен и Ж. Деламбр измерили дугу меридиана от Дюнкерка до Барселоны для установления длины метра как 1:10000000 доли четверти меридиана и получили один из первых достоверных выводов о размерах земного эллипсоида.

Хотя некоторые довольно удачные попытки составления больших карт (Германии, Швейцарии и т. д.) были сделаны ещё в конце XIV и в XVII веках, однако только в XVIII в. мы видим большой успех в этом отношении, а также существенное расширение более точных картографических сведений по отношению к Вост. и Сев. Азии, Австралии, Сев. Америке и т. д. Лишь в конце XIX столетия стали производиться точные инструментальные съемки на больших пространствах и издаваться настоящие топографические карты различных государств в крупных масштабах. К началу XX столетия съёмка мелкомасштабных топографических карт большинства государств ещё не была закончена. Полностью задачу построения мелкомасштабной карты мира удалось решить только к середине XX века.

Древнейшие карты

Древнегреческая эпоха

древнейшая бумажная карта в миреСамые древние греки, например, философы милетской школы (примерно VI век до н. э.) считали Землю диском, или четырёхугольником. Однако, они уже сомневались в этом, например, философ из той же школы Анаксимандр, считал Землю цилиндром. Однако, уже в IV веке до н. э. начало утверждаться учение о шарообразности Земли. Уже тогда появилось первые понятия о климатических зонах, а следовательно, и географической широте. Примерно в 250 году до н. э. Эратосфен определил с помощью геометрических построений радиус Земли с ошибкой не больше 15 %. Он же ввёл линии широты и долготы на картах. Однако, на картах Эратосфена линии широты и долготы не были сколь-либо равноотстоящими — расстояние между ними варьировалось, для наиболее удобной передачи известных ему пунктов. Древнегреческая методика определения широты — по максимальной высоте Солнца над горизонтом. Гиппарх развил учение о широте и долготе и разработал первые картографические проекции. На основании сведений и методики Гиппарха, Клавдий Птолемей составил обширный справочник по координатам различных точек и учебник по составлению карт. Карты Птолемея до нас не дошли, однако их можно восстановить по данным его справочника и методикам. Среди историков картографии существует также точка зрения, согласно которой сам Птолемей не составлял карт, а это сделали по его материалам только византийцы в XIII-XIV веках (данный картографический материал через век был усвоен и развит западноевропейским Возрождением). Труды Птолемея были вершиной древнегреческого картографического знания. После этого сведения лишь обобщались, а в последующие эпохи картографическое знание пришло в упадок. В раннем Средневековье картография пришла в упадок. Вопрос о форме Земли перестал быть важным для философии того времени, многие снова начали считать Землю плоской. Получили распространение так называемые Т и О карты, на которых поверхность Земли изображалась состоящей из дискообразной суши, окружённой океаном (буква О). Суша изображалась разделённой на три части Европу, Азию и Африку. Европу от Африки отделяло Средиземное море (нижняя часть буквы Т), Африку от Азии река Нил (правая часть перекладины Т), а Европу от Азии река Дон (Tanais) (левая часть перекладины Т).

Карта аль-Идриси

Карта аль-ИдрисиВ то же время, традиции Птолемея во многом сохранялись арабскими учёными (вообще, греческая культура дошла до европейцев в основном благодаря арабам). Арабы усовершенствовали методы определения широты Птолемея, они научились использовать наблюдения звёзд вместо Солнца. Это повысило точность. Весьма подробную карту тогдашнего мира составил в 1154 году арабский географ и путешественник Аль-Идриси. Интересная особенность карты Идриси, как, впрочем, и других карт, составленных арабами — юг изображался сверху карты.

Фрагмент портолана

Фрагмент портоланаНекоторую революцию в европейской картографии устроило введение в пользование в конце XIII—начале XIV веков магнитного компаса. Появился новый тип карт — подробные компасные карты берегов портоланы (портуланы). Подробное изображение береговой линии на портоланах нередко совмещалось с простейшим делением на страны света Т и О карт. Первый дошедший до нас портолан датируется 1296 годом. Портоланы служили сугубо практическим целям, и как таковые мало заботились об учёте формы Земли.

Эпоха Возрождения и Новое время

В середине XIV века началась эпоха Великих географических открытий. Из-за этого обострился и интерес к картографии. Важные достижения картографии доколумбовского периода — карта фра Мауро (1459 года, эта карта, в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли) и «Земное яблоко» — первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом.

После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии новые успехи — появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам. Весьма помогло развитию картографического дела изобретение книгопечатания. Детализированные трехмерные макеты (сохранилось очень мало археологических находок) и рисованные планы (не сохранились; только упоминаются) местностей — карты — широко применялись в Империи Инков в XV-XVI веках на основе системы направляющих секе[1][2], выходящих из столицы Куско. Измерение расстояний и площадей производилось с помощью универсальной единицы измерения — тупу.

Карта Европы Меркатора

Карта Европы МеркатораСледующая революция в картографии — создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку: он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. Атлас Ортелиуса под названием Theatrum Orbis Terrarum был напечатан в 1570 году, полностью атлас Меркатора был напечатан только после его смерти.

Увеличению точности карт содействуют более точные способы определения широт и долгот, открытие Снеллиусом в 1615 году способа триангуляции и усовершенствование инструментов — геодезических, астрономических и часов (хронометров).

Хотя некоторые довольно удачные попытки составления больших карт (Германии, Швейцарии и т. д.) были сделаны ещё в конце XIV и в XVII веках, однако только в XVIII в. мы видим большой успех в этом отношении, а также существенное расширение более точных картографических сведений по отношению к Вост. и Сев. Азии, Австралии, Сев. Америке и т. д.

Важное техническое достижение XVIII века — разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах. Таким образом, появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции.

Развитие картографии в конце XIX—начале XX веков

Лишь в конце XIX столетия стали производиться точные инструментальные съёмки на больших пространствах и издаваться настоящие топографические карты различных государств в крупных масштабах. К началу XX столетия съёмка мелкомасштабных топографических карт большинства государств ещё не была закончена. Полностью задачу построения мелкомасштабной карты мира удалось решить только к середине XX века.

История картографии в России

Карта Фёдора ГодуноваУже в допетровскую эпоху в России было известно искусство составления географических чертежей, что доказывает «Большой Чертеж», начавший составляться ещё в XVI веке (по-видимому, по приказу Ивана Грозного) и значительно пополненный в XVII веке, но который, к сожалению, до нас не дошёл (он имелся лишь в одном экземпляре); сохранился лишь комментарий к нему, «Книга Большому Чертежу». О старинных русских чертежах мы можем получить понятие из карты Сибири, составленной в 1667 г. по приказанию воеводы П. И. Годунова и копия с которой сохранилась в Стокгольмском государственном архиве, из сибирского чертежа Ремезова 1701 г. и из нескольких чертежей отдельных местностей конца XVII в., сохранившихся в русских архивах. Что касается «Большого Чертежа», то он послужил для составления карты, над которой трудился царевич Фёдор Борисович Годунов и на основании которой были изданы в 1612-14 гг. карты Российская карта мира 1707 года типографии В. О. КиприяноваМассы и Герарда в Голландии. Эти карты были первыми сколько-нибудь удовлетворительными генеральными картами России, хотя попытки к составлению таковых делались на Западе и ранее: известна, например, карта Бернардо Агнезе 1525 г. сохранившаяся в венецианском архиве и основанная на расспросных сведениях; карта Вида и особенно карта Герберштейна, который мог пользоваться отчасти и русским чертежом или, по крайней мере, русскими дорожниками. Некоторые добавления к картографическим сведениям о России, особенно Сибири, были сделаны в 18 ст. — Витзеном и Штраленбергом, но со времён Петра I начинается и история правильной русской картографии. Пётр I, интересуясь географией, посылал для съёмок геодезистов (Кожин, Никита) и морских офицеров и выписал из-за границы для издания карт граверов Шхонебека и Пикара. Картографические материалы в его время собирались в Сенат, секретарь которого И. Кирилов был большой любитель географии; благодаря ему был издан первый русский географический атлас из 19 карт, в 1745 г. Позже составление и издание карт перешло в Академию наук, которой при Екатерине II был издан более подробный атлас (в котором до 70 пунктов уже было определено астрономически). Множество картографических данных было собрано в эпоху Екатерины II путешественниками-академиками, а также благодаря начатому в это же время генеральному межеванию. При Павле I составление карт перешло в военное ведомство и при Александре I приурочено к Главному штабу, при котором в 1822 г. был учреждён корпус военных топографов. К эпохе Александра I относятся первые триангуляции в России, исполнявшиеся сперва под руководством генерала Теннера, затем генерала Шуберта. После основания Пулковской обсерватории, при Николае I, геодезия и картография в России сделали значительные успехи и заявили себя такими крупными работами, как измерение (под руководством Струве) дуги меридиана от Лапландии до устьев Дуная и составление (с 1846 г.) 3-хверстной топографической карты западных губерний. При Александре II листы этой карты стали поступать и в продажу, и в то же время была издана 10-верстная карта Европейской России, также ряд карт по Азиатской России (Кавказу, Средней Азии), многие специальные карты и т. д.; с этого же времени возникла у нас и частная картографическая деятельность.



Огигинал новости «Картография»   -
«ООО Геомастер»   -