مقدمة إلى توقعات الخرائط

وكل خريطة مسطحة للأرض حل وسط، لأن الكوكب هو جهاز ترفيه ثلاثي الأبعاد، وأي محاولة لإغلاق سطحه على ورقة ذات صبغة ثنائية، لا بد أن تؤدي إلى تشويه، وقد أدى هذا التحدي الأساسي إلى قيام مصورين للرسملة على مدى قرون بتطوير التحولات الرياضية المعروفة باسم توقعات الخرائط، ويعد عرض الخرائط طريقة منهجية لترجمة خطوط العرض وخطوط العرض الرئيسية من الأرض المحمية إلى جانب الأرض المكشوفة في وقت واحد.

إن اختيار الإسقاط يمكن أن يؤثر تأثيراً كبيراً على الطريقة التي نتصور بها العالم، فعلى سبيل المثال، يبالغ الإسقاط المعروف للمنظمة في حجم المناطق المرتفعة الارتفاع، بينما يحافظ مشروع " غايل - بيترز " على المنطقة ولكن يشوه الأشكال، وتكسر الأقسام التالية أهداف الحفظ الرئيسية الثلاثة والإسقاطات التي تخدمها.

أنواع الإسقاطات الخرائطية

وتصنف الإسقاطات المتعلقة بالخرائط عموماً حسب الممتلكات الثابتة التي تصانها، ولكن يمكن تصنيفها أيضاً على أساس طريقة البناء (المحلية، أو المخروطية، أو الزميدال، أو المعالجين المائيين) أو على جانب العالم المستخدم لوضع الإسقاطات (الشكل العادي، أو المعبر، أو البدانة) وتصنف أكثر النظم شيوعاً في ثلاث فئات قائمة على الحفظ:

ولكل نوع من أنواع القوة والضعف التي تجعله ملائما لتطبيقات معينة، فعلى سبيل المثال، فإن التوقعات المطابقة هي مثالية للملاحة، ومجال متساو لرسم الخرائط المواضيعية للكثافة أو التوزيع، ومصففة لقياس المسافات الإشعاعية، وتبحث الأقسام التالية بالتفصيل كل ممتلكات الحفظ.

المسافات المحافظه: الإسقاطات السائلة

وتحافظ التوقعات المتساوية على مسافات حقيقية على طول خطوط محددة أو من نقطة مركزية، ولا يمكن لأي إسقاطات ثابتة أن تحافظ على المسافات بين كل زوج من النقاط على الأرض، وبالتالي فإن الإسقاطات المتوازنة تقيد القياس الدقيق إلى خط مرجعي أو خطين، والخصائص الأكثر شيوعا هي أن المسافات من نقطة الوسط (أو على طول نهر ميدريان) تمثل في الحجم.

How Equidistant Projects Work

وفي عرض سائل، يظل الجدول ثابتاً على طول خط أو أكثر، فعلى سبيل المثال، فإن الإسقاط السائل () المائي () يحافظ على المسافات على طول جميع الحضر وعلى طول خطين أو اثنين من الموازين القياسية.

الإسقاطات المشتركة للمعالجة

  • Equidistant Cylindrical (Plate Carreacute;e):] Simple projection where the equator and all meridians are equally spaced. Distances along meridians are true, but areas and shapes are heavily distorted toward the poles.
  • Azimuthal Equidistant:] Often used for polar regions, this projection shows true great-circle distances from the center point. The United Nations emblem uses an azimuthal equidistant project centered on the North Pole.
  • Equidistant Conic:] Standard for regional maps of mid-latitude areas like the United States, because it preserves distances along the meridians and provides reasonable area and shape accuracy near the standard parallels.

قضايا التجارة والتطبيق

فالتوقعات المتساوية تمثل شكلاً من أشكال التضحية وخطورة المنطقة للحفاظ على دقة المسافات، مثلاً، فإن الإسقاطات التي تصدر عن منطقة بيل كارترات، تنتج تشوهات حادة بالقرب من القطبين، مما يجعل القارة القطبية الجنوبية واسعة النطاق مثل خط الاستواء، غير أنه بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قياس المسافات من مركز (مثلاً، حلقات النطاق الجوي، ومناطق الاستجابة للطوارئ)، لا غنى عن الإسقاطات المكافئة في مجال الخرائط.

External resource: The ArcGIS Pro documentation] offers detailed explanations of equidistant projection properties and usage.

المناطق المحمية: الإسقاطات في منطقة أفريقيا

وتوقعات المناطق المتساوية (أو ما يعادلها) تكفل أن تكون أي منطقة على الخريطة نفس المساحة التي تتواجد فيها الأرض، وهذه الملكية حيوية بالنسبة لرسم الخرائط المواضيعية حيث تكون المقارنة بين حجم الوحدات الجغرافية أساسية، مثل الكثافة السكانية أو غلة المحاصيل أو توزيع الغطاء الأرضي، وعادة ما تشوه الأشكال والزوايا والمسافات، ولا سيما قرب أطراف الإسقاط.

الرياضيات ذات الصلة

وتحافظ التوقعات المتعلقة بالمناطق المتساوية على نسبة ثابتة بين المنطقة الواقعة على الخريطة والمنطقة المقابلة في العالم، ويتحقق ذلك عن طريق التحكم بعناية في تشوهات المقياس على طول المناطق الحضرية والموازاة، وعلى سبيل المثال، في إسقاطات من مشروع مولويد ، يُضغط الوسطاء بالقرب من القطبين لتصحيح ما يُشاهد من إسقاطات في المنطقة:

التوقعات البارزة المتعلقة بالمساواة في الميدان

  • Mollweide:] A pseudocylindriion that creates an oval-shaped world map. It preserves area globally while keeping the central meridian straight. Shapes are most accurate near the center and become increasingly distorted toward the edges.
  • Gall-Peters:] A cylindrical equal-area projection that became controversial for replace the Mercator projection in many educational contexts. It accurately shows the relative sizes of continents but severely distorts shapes, especially at high latitudes.
  • Albers Equal-Area Conic:] Often used for mapping large countries with an east-west extent, such as the United States or China. It uses two standard parallels to minimize distortion across the mapped region and is widely used in statistical mapping.
  • Lambert Azimuthal Equal-Area:] Commonly applied to continental-scale maps, especially of polar regions or individual continents. It preserves area while providing a more visually balanced shape than cylindrical equal-area projections.

الطلبات والحدود

توقعات منطقة متساوية هي معيار الخرائط الكهروبولي وخرائط الكثافة وأي تصورات للمقارنات بين المناطق الرئيسية، على سبيل المثال، تستخدم شعبة السكان في منطقة متساوية لعرض التوزيعات السكانية العالمية، ولكن التشويه يمكن أن يجعل المشاهدين المضللين الذين يتوقعون مخططات مألوفة،

للغطس الأعمق في مبادئ المنطقة المتساوية، يشير إلى دليل المكتبة البريطانية على توقعات الخرائط .]

الاتجاهات الحافظة: الإسقاطات الموحّدة

وتحتفظ الإسقاطات الموحدة بالزوايا والشكلات المحلية، مما يعني أن تقاطع خطوط العرض والخطوط الطويلة يشكل في أي مرحلة من مراحل الخريطة زاوية صحيحة، وتحتفظ السمات الصغيرة بشكلها الصحيح، لأن خطا مستقيما مستمدا من خريطة متطابقة (خط رزم) يمثل تعاطفا دائما، غير أن التوافق الكبير يأتي بتكلفة التشويه في المنطقة.

How Conformal Projections Achieve Accuracy

وتحافظ التوقعات المتطابقة على حجمها على طول جميع الاتجاهات من نقطة معينة، ولكن تغيرات الجدول من نقطة إلى أخرى، فعلى سبيل المثال، فإن توقعات Mercator ] متطابقة، ولكن نطاقها يزداد بشكل كبير مع خط العرض، مما يجعل غرينلاند أكبر من أمريكا الجنوبية، وإن كانت أمريكا الجنوبية أكبر بحوالي ثماني مرات، والملامح الرئيسية هي أن أشكال الأشياء الصغيرة الحجم هي:

الإسقاطات الموحّدة الملحوظة

  • Mercator:] developed in 1569 by Gerardus Mercator, this cylindrical projection was revolutionary for navigation because any straight line is a line of constant bearing (rhumb line). It remains widely used for nautical charts and web maps (e.ggle Maps uses a variant called Web Mercator).
  • Lambert Conformal Conic:] Used for aeronautical charts and regional maps of mid-latitude areas. It preserves shape well over the mapped region, with distortion minimized along two standard parallels.
  • Transverse Mercator:] variant where the cylinder is rotated 90 degrees so that the line of tangency is a meridian. This forms the basis of the Universal Transverse Mercator (UTM) coordinate system, widely used for topographic mapping and GPS coordinates.
  • Oblique Mercator:] Useful for mapping elongated regions that are not aligned with the equator or a meridian, such as the Alaskan panhandle or the long arc of a satellite ground track.

الإسقاطات الموحّدة في العالم الحديث

ويُتوقع أن تكون الخرائط العالمية التي تُستخدم في مواقع الملاحة، على الرغم من التشوهات الشديدة للمناطق، مهيمنة على قرون لأنها توفر معونة ملاحية مفيدة، واليوم، فإن أكثر استخدامات هذه المركبات انتشاراً في تطبيقات رسم الخرائط على الشبكة العالمية، والتوقعات المتعلقة بالترويج على نطاق واسع (FLT:0) هي توقعات متجانسة على شكل خرائط متحركة.

وبالنسبة لرسم الخرائط الملاحية والعسكرية، يوفر نظام الصرف الآلي المركب الذي يستند إلى المركب المعبر تمثيلا محليا دقيقا للغاية للشكل والزوايا، مما يجعله معيارا للذهب للعمليات الأرضية، ويعتمد الطيارون على الخرائط الكونية الموحّدة لامبرت على قطع الطرق لأن الزوايا الصغيرة لا تزال صحيحة.

For more on conformal projections and their history, see the USGS Professional Paper 1395, "Map Projections: A Working Manual"].

الإسقاطات المركبة والمهجورة

ولا يحافظ أي عرض واحد على المسافات والمناطق والاتجاهات بشكل كامل، بل إن التوقعات المُستشفة تحاول تحقيق التوازن بين هذه التشوهات دون أن تُظهر في أي ممتلكات، وكثيرا ما تستخدم في الخرائط العالمية ذات الإحالة العامة حيث يحتاج المشاهدون إلى تمثيل مُرَضِع بصري مع تشويه عام منخفض نسبيا.

إسقاط روبنسون

وقد وضع هذا الإسقاط آرثر ه. روبنسون في عام ١٩٦٣، بهدف وضع خريطة عالمية متوجهة إلى الناشد البصري، تقلل من المبالغة في المناطق القطبية وتحافظ على صيغها المشهودة، وهي ليست منطقة متطابقة ولا متساوية، ولكن تشوهاتها معتدلة عبر الخريطة بأكملها، وقد استخدمت الجمعية الوطنية الجغرافية مشروع روبنسون لخرائطها العالمية من عام ١٩٨٨ إلى عام ١٩٩٨، قبل التحول إلى مشرط ويكيل.

Winkel Tripel Projection

وقد أنشأها أوزوالد وينكل في عام 1921، وهذا المتوسط من الإسقاطات المبردة والمتكافئة، يُنتج خريطة ذات تشوهات منخفضة في المنطقة والشكل معا، وقد أصبح المعيار الذي يُستخدم في العديد من الأطلس المرجعية، بما في ذلك الجمعية الجغرافية الوطنية منذ عام 1998 فصاعدا، ويعرض مشروع وينكل تريبل توازنا ممتازا: فالمسافات بعيدة عن الحواف، والتوقعات الأقل تشوه.

خيارات أخرى مُعدّلة

  • Eckert IV:] A pseudocylindrical equal-area projection that also provides fairly low shape distortion across most of the map.
  • Equal Earth projection:] A relatively new projection (2018) that aims to combine equal-area properties with a more aesthetically pleasing shape, closely resembling the Robinson projection while maintaining true area.
  • Goode Homolosine: ] An interrupted projection that "cuts" the map in the oceans to reduce distortion. It preserves both area and shape within each lobe, but is discontinuous.

والإسقاطات المُعدية هي الخيار غير المسبوق لمعظم الخرائط العالمية في الكتب المدرسية ووسائط الإعلام لأنها توفر صورة مُعترف بها وغير ملائمة للأرض دون تشوهات شديدة من جانب مركاتور أو غايل - بيترز.

كيف تختار الإسقاط

اختيار الإسقاط الصحيح يعتمد على هدف الخريطة وحجمها و المنطقة و الجمهور هنا معايير القرار الرئيسية

  • Navigation or directional analysis:] Use a conformal projection like Mercator (for constant bearing) or Lambert Conformal Conic (for regional charts).
  • Area comparisons (thematic mapping):] Use an equal-area projection such as Albers Equal-Area Conic or Mollweide.
  • Distance measure from a point:] Use an equidistant projection like Azimuthal Equidistant.
  • General reference or classes maps:] Use a compromise projection like Winkel Tripel or Robinson.
  • Interactive web maps:] Must use a projection that tiles efficiently; web Mercator is the de facto standard, but suppliers often provide alternative projections for visualization purposes.
  • Polar regions:] Use stereographic (conformal) or azimuthal equidistant/equal-area projections centered on the pole.

وفي برامجيات نظام المعلومات الجغرافية الحديثة (مثلاً، نظام المعلومات الجغرافية، نظام المعلومات الجغرافية، نظام المعلومات الإدارية المتكامل)، يمكن للمستعملين بسهولة إعادة صياغة البيانات المتعلقة بالطيران، والمفتاح هو اختيار إسقاط يقلل من التشويه في المجال المحدد والهدف التحليلي، أما بالنسبة للخرائط المحلية أو الإقليمية، فإن التوقعات المخروطية (Lambert Conformal Conic أو Albers Equal-Area) تؤدي عادة أفضل أداء.

السياق التاريخي والتطوير

"الدراسة عن توقعات الخرائط تعود إلى اليونانيين القدماء" "تاليس ميليتوس" "تُقيّد بواحد من أول التوقعات" "الإنتقادات" "و"الرسمية"

الاستنتاج: فن الإخلال

كل الخرائط المسطحة تكمن مهمة المصور هو اختيار الأكاذيب الأكثر قبولاً لاستخدام الخريطة المقصودة الإسقاطات التي تحافظ على المسافات التي تضحي بها شكلاً و منطقة، وتلك التي تحافظ على المناطق تشوه المسافات والاتجاهات، والإسقاطات المطابقة لحجم مبالغ فيه، فهم هذه المقايضة يُمكِّن مستخدمي الخرائط من تفسير المعلومات المكانية بشكل حرج واختيار الأداة المناسبة لكل مهمة.

وفي عصر رسم الخرائط الرقمية، حيث يمكن للمستعملين أن يقطنون عبر الكوكب على هواتفهم، كثيرا ما يكون الإسقاط الأساسي غير مرئي، ومع ذلك فإن اختيار الإسقاط يؤثر على كل شيء من الحجم المتصور للبلدان إلى دقة القياسات المسافية، وبتعليم مبادئ المناطق المتوازنة والمتساوية، والتوقعات المتطابقة، فإنكم تكتسبون القدرة على قراءة الخرائط بعيون متناغمة وعلى وضع خرائط تمثل بأمانة البيانات التي تنقلها.