Картография

Картография – это наука  об исследовании, моделировании и  отображении пространственного  расположения, сочетания и взаимосвязи  объектов и явлений природы и  общества. Картография включает технологию и производственную деятельность, если рассматривать её в более широкой  трактовке. Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная - объекты картографии. Наиболее популярными плодами картографии, понятными большинству людей, являются образно-знаковые модели пространства в виде плоских карт, глобусов, рельефных  и объёмных карт. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или  объёмных материалах, таких, как бумага, пластик, или в виде изображения  на видеомониторе.

Способы отображения поверхности  Земли на плоскости изучает математическая картография. Из-за того, что 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.

Картографическая проекция – функция, задающая отображение  географических координат точек  на поверхности Земли на декартовы  координаты на плоскости. Картографическая проекция - важное понятие в математической картографии.

 Картометрия позволяет  по данным карты измерять расстояния, углы и площади на реальной  поверхности Земли. Это тоже  значительный раздел математической  картографии. 

Следует сказать и о  составлении и оформлении карт, что  тоже является областью картографии, областью технического дизайна, изучающей наиболее адекватные способы отображения  картографической информации. Эта область  картографии тесно взаимосвязана  с психологией восприятия, семиотикой и другими гуманитарными аспектами.

На картах отображается информация, относящаяся к самым различным  наукам. Вот почему 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.

Относительно недавно  появилась цифровая (компьютерная) картография, которая занимается компьютерной обработкой картографических данных.

 Цифровая картография  - не столько самостоятельный  раздел картографии, сколько её  инструмент, обусловленный современным  уровнем развития технологии.

 Цифровая картография,  например, не отменяя способов  пересчёта координат при отображении  поверхности Земли на плоскости  (изучается таким фундаментальным  разделом, как математическая картография), изменила способы визуализации  картографических произведений (изучаются  разделом «Составление и оформление  карт»).

 Если раньше авторский  оригинал карты чертился тушью,  то с начала 2009 г. он вычерчивается  на экране монитора компьютера. Для этого используют «Автоматизированные  картографические системы» (АКС), созданные  на базе специального класса  программного обеспечения (ПО). Например, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace и др. Не следует путать АКС и «Географические информационные системы» (ГИС), т. к. их задачи различны. Однако на практике один и тот же набор ПО является интегрированным пакетом, используемым для построения и АКС, и ГИС (яркие примеры — ArcGIS, GeoMedia и MGE).

Следует остановиться и на истории картографии, вспомнить  о древнейших картах.

Туринская папирусная карта  — древнейшая бумажная карта в  мире. У народов, не имевших письменности в момент их открытия, имелись развитые картографические навыки. Путешественники, расспрашивавшие эскимосов Северной Америки о расположении окрестных  островов и берегов, получали от них  сравнительно внятные описания в  виде карт, нарисованных 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. Вероятно, картография появилась ещё до появления письменности в первобытном обществе. Кроме наскальных изображений, до нас дошли древнеегипетские и вавилонские карты, относящиеся к 3—1 тысячелетию до н. э., например, Вавилонская карта мира.

 Говоря о древнегреческой  эпохе, следует отметить, что самые  древние греки, например, философы милетской школы (примерно VI век до н. э.), считали Землю диском или четырёхугольником. Но они уже сомневались в этом, например, философ из той же школы Анаксимандр считал Землю цилиндром. В IV веке до н. э. начало утверждаться учение о шарообразности Земли. Уже тогда появились 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 равноотстоящими. Расстояние между ними варьировалось для наиболее удобной передачи наиболее известных пунктов. Древнегреческая методика определения широты — по максимальной высоте Солнца над горизонтом.

Гиппарх развил учение о широте и долготе и разработал первые картографические проекции. Клавдий  Птолемей, на основании сведений и  методики Гиппарха, составил обширный справочник по координатам различных  точек и учебник по составлению  карт. Карты Птолемея до нас не дошли, но 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 потом, в последующие  эпохи, картографическое знание пришло в упадок.

Вопрос о форме Земли  перестал быть важным для философии  Средневековья. Многие снова начали считать Землю плоской. В раннем Средневековье картография пришла в упадок.

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: Европа, Азия и Африка. 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. Однако многие арабские учёные (вообще, греческая культура дошла до европейцев, в основном, благодаря арабам) во многом сохраняли традиции Птолемея. Арабы научились использовать наблюдения звёзд вместо Солнца, усовершенствовали методы определения широты Птолемея. Это повысило точность. Очень подробную карту мира составил в 1154 году арабский географ и путешественник Аль-Идриси. Интересная особенность карты Идриси, как и других карт, составленных арабами: юг изображался сверху карты. Некоторую 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. Они мало заботились об учёте формы Земли.

 В середине XIV века интерес  к картографии обострился. Началась  эпоха Великих географических  открытий.

 Важные достижения  картографии доколумбовского периода - карта фра Мауро (1459 года) и «Земное яблоко» - первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом. Карта фра Мауро (1459 года) в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли.

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.

Изобретение книгопечатания очень помогло развитию картографического  дела.

 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 ссеке, выходящих  из столицы Куско. Измерение расстояний и площадей производилось с помощью универсальной единицы измерения — тупу.

Создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара - следующая революция в картографии. 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.

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

 Ещё в конце XIV и в XVII веках были сделаны некоторые довольно удачные попытки составления больших карт Германии, Швейцарии и т. д., но только в XVIII веке виден большой успех в этом отношении, а также существенное расширение более точных картографических сведений по отношению к Восточной и Северной Азии, Австралии, Северной Америке и т. д. Разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах - важное техническое достижение XVIII века. Появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции.

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

Интересна история картографии  в России. Уже в допетровскую эпоху  в России было известно искусство  составления географических чертежей, что доказывает «Большой Чертеж», который  начали составлять ещё в XVI веке (по-видимому, по приказу Ивана Грозного). Он был  значительно дополнен в XVII веке, но, к сожалению, до нас не дошёл, потому что был лишь в одном экземпляре. Сохранился лишь комментарий к нему - «Книга к Большому Чертежу». О старинных русских чертежах можно получить понятие из карты Сибири, составленной в 1667 г. по приказанию воеводы П. И. Годунова, 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 пригодился для составления карты, над которой трудился царевич Фёдор Борисович Годунов, и на основании которой были изданы в 1612-1614 годах карты Массы и Герарда в Голландии. Эти карты были первыми, можно сказать, 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 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.

История правильной русской  картографии начинается со времён Петра I. Пётр I, интересуясь географией, посылал  для съёмок геодезистов (Кожин, Никита) и морских офицеров, 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 в 1745 г. был издан первый русский географический атлас из 19 карт. Позже составление и издание карт перешло в Академию наук. Уже при Екатерине II был издан более подробный атлас, в котором до 70 пунктов уже было определено астрономически. Много 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, 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 огромные успехи и заявили о себе 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 в продажу. В то же время была издана 10-верстная карта Европейской России, ряд карт по Азиатской России (Кавказу, Средней Азии), многие специальные карты и т. д. С этого же времени возникла и частная картографическая деятельность. Следует помнить о крупнейших русских картографах: это Красовский Феодосий Николаевич (1878—1948), Малыгин Степан Гаврилович (?—1764), Менде Александр Иванович (1798—1868), Минин Фёдор Алексеевич (1709—?), Ремезов Семён Ульянович (1642 — после 1720), Скуратов Алексей Иванович, Стрельбицкий Иван Афанасьевич (1828—1900), Тилло Алексей Андреевич (1839—1899), Цингер Николай Яковлевич (1842—1918), Шуберт Фёдор Фёдорович (1789—1865).