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Verständnis flächengleicher Projektionen in der Kartographie
In der Kartographie ist eine äquivalente, authalische oder flächengleiche Projektion eine Kartenprojektion, die die relative Flächengröße zwischen allen Kartenregionen bewahrt Diese grundlegende Eigenschaft macht flächengleiche Projektionen zu wesentlichen Werkzeugen für Geographen, Kartographen und alle, die mit räumlichen Daten arbeiten, bei denen eine genaue Größendarstellung wichtiger ist als die Erhaltung von Formen oder Winkeln.
Die Herausforderung, die dreidimensionale sphärische Oberfläche der Erde auf einer zweidimensionalen Ebene darzustellen, beschäftigt Kartographen seit Jahrhunderten. Jede Kartenprojektion beinhaltet Kompromisse, und das Verständnis dieser Kompromisse ist entscheidend für die Auswahl der geeigneten Projektion für einen bestimmten Zweck. Eine Kartenprojektion bewahrt entweder Gebiete überall oder verzerrt sie überall. Dies ist eine Alles-oder-Nichts-Eigenschaft.
Da die Kugel keine entwicklungsfähige Oberfläche ist, ist es unmöglich, eine Kartenprojektion zu konstruieren, die sowohl flächengleich als auch konform ist. Diese mathematische Realität bedeutet, dass Kartographen wählen müssen, welche Eigenschaften sie basierend auf dem beabsichtigten Gebrauch der Karte bewahren sollen.
Die mathematische Grundlage der flächengleichen Projektionen
Die Projektionen mit gleicher Fläche funktionieren, indem sie sicherstellen, dass jeder gegebene Bereich auf der Karte proportional zur gleichen Fläche auf der Erdoberfläche entspricht. Wenn man eine Karte mit gleicher Fläche betrachtet, stellt ein Quadratzoll an einer Stelle die gleiche Menge der Erdoberfläche dar wie ein Quadratzoll irgendwo anders auf der Karte, unabhängig von Breiten- oder Längengrad.
Bei einer Projektion mit gleicher Fläche haben Tissot-Kreise die gleiche relative Größe über die Karte. Die Tissot-Indikatrix ist ein mathematisches Werkzeug, mit dem Kartographen Verzerrungen in Kartenprojektionen visualisieren. Trotz der Veränderungen der Tissot-Indikatrix von einem Kreis zu einer Ellipse behält diese Projektion die relative Größe bei. Während die Kreise zu Ellipsen mit Formverzerrung werden können, bleiben ihre Bereiche konstant, was die Eigenschaft mit gleicher Fläche bestätigt.
Winkel, Flächen, Richtungen, Formen und Abstände können sich verzerren, wenn sie von einer gekrümmten Oberfläche in eine Ebene umgewandelt werden. Es wurden verschiedene Vorsprünge entwickelt, bei denen die Verzerrung in einer Eigenschaft minimiert wird, während andere Eigenschaften stärker verzerrt werden. Flächengleiche Vorsprünge minimieren die Verzerrung auf Kosten anderer Eigenschaften, insbesondere Form- und Winkelverhältnisse.
Haupttypen von flächengleichen Projektionen
Kartographen haben im Laufe der Jahrhunderte zahlreiche flächengleiche Projektionen entwickelt, von denen jede einzelne unterschiedliche Merkmale aufweist, die für unterschiedliche Kartierungsanforderungen geeignet sind.
Zylindrische flächengleiche Projektionen
Die häufigsten Projektionsflächen sind zylindrisch (z. B. Mercator), konisch (z. B. Albers) und planar (z. B. stereographisch). Zylindrische flächengleiche Projektionen stellen sich vor, einen Zylinder um den Globus zu wickeln, die Erdoberfläche darauf zu projizieren und dann abzurollen, um eine flache Karte zu erstellen.
Die Gall-Peters-Projektion wurde erstmals 1855 vom schottischen Geistlichen James Gall beschrieben, der sie zusammen mit zwei anderen Projektionen auf dem Glasgower Treffen der British Association for the Advancement of Science (BBA) vorstellte.
Die Standardparallelen der Gall-Peters sind 45° N und 45° S. Diese Projektion wurde zum Zentrum bedeutender Kontroversen in der kartographischen Welt. Er förderte sie als überlegene Alternative zur allgemein verwendeten Mercator-Projektion, da die Mercator-Projektion die relativen Größen der Regionen auf einer Karte stark verzerrt.
Die Kontroverse um die Gall-Peters-Projektion ging über die technische Kartographie hinaus und ging in soziale und politische Bereiche. Als Arno Peters 1973 seine Projektion vorstellte, behauptete er, es sei die erste Karte, die die Welt fair zeigt, und beschuldigte den Mercator systematischer Vorurteile gegen Entwicklungsländer. Professionelle Kartographen waren empört und wiesen darauf hin, dass identische Projektionen gleicher Fläche existierten, seit James Gall 1855 die gleiche Mathematik veröffentlichte.
Die öffentlichen Schulen des US-Bundesstaates Massachusetts und Boston begannen im März 2017 mit der schrittweisen Einführung dieser Karten und wurden damit der erste öffentliche Schulbezirk und Staat in den Vereinigten Staaten, der Gall-Peters-Karten als Standard annahm.
Hobo-Dyer Projection: Diese Kartenprojektion wurde von ODT, Inc. konzipiert und ist auf die Minimierung der Verzerrung von Größe und Form der Landmassen ausgelegt, was eine genauere Darstellung der relativen Größen von Ländern und Kontinenten im Vergleich zu traditionellen Kartenprojektionen ermöglicht.
Die Hobo-Dyer-Kartenprojektion erregte globale Aufmerksamkeit, als Präsident Jimmy Carter sie nutzte, um die internationalen Bemühungen seiner Agentur während seiner Friedensnobelpreisverleihung im Dezember 2002 zu illustrieren.
Konische flächengleiche Projektionen
Konische Projektionen stellen sich vor, wie man einen Kegel über den Globus stellt, dessen Oberfläche die Erde entlang ein oder zwei Standardparallelen berührt. Diese Projektionen eignen sich besonders gut für Regionen mittlerer Breiten mit größerer Ost-West- als Nord-Süd-Ausdehnung.
]Albers Equal-Area Conic Projection: Die USGS verwendet üblicherweise die Albers Equal Area Conic Projektion, weil sie proportional Bereiche für die kontinuierlichen Vereinigten Staaten darstellt. H. C. Albers führte diese Kartenprojektion erstmals 1805 mit zwei Standardparallelen ein.
Die Albers-Projektion zeichnet sich dadurch aus, dass sie Länder oder Regionen repräsentiert, die sich hauptsächlich in Ost-West-Richtung erstrecken.
Einige, wie die Albers Equal Area Conic, verzerren mehr, wenn man nach Norden oder Süden geht, aber nicht viel, wenn man nach Osten oder Westen geht. Sie sind also gut für die Kartierung eines Gebiets wie die Vereinigten Staaten. Das macht es zur Projektion der Wahl für viele US-Regierungs-Kartierungsagenturen.
Pseudozylindrische flächengleiche Projektionen
Pseudozylindrische Projektionen stellen Parallelen als gerade Linien dar, kurven jedoch die Meridiane, wodurch eine visuell ansprechendere Darstellung des Globus bei gleichflächigen Eigenschaften entsteht.
Die sinusförmige Projektion ist eine der ältesten und einfachsten gleichflächigen Projektionen. Um demgegenüber zu sagen, zeigen gleichflächige Projektionen wie die Sinus- und Gall-Peters-Projektion die korrekten Größen von Ländern relativ zueinander, verzerren jedoch Winkel. In Wirklichkeit sind einige der ältesten Projektionen gleichflächig (wie die sinusförmige Projektion), und Hunderte mehr wurden beschrieben.
Mollweide Projection: Die Mollweide-Projektion, auch bekannt als Babinet oder homolographische Projektion, präsentiert die Welt in einer Ellipse. Sie behält flächengleiche Eigenschaften bei und bietet eine ästhetisch ansprechendere Darstellung als einige zylindrische flächengleiche Projektionen. Die Projektion ist besonders nützlich für Weltkarten, die globale Verteilungen zeigen.
Goodes Homolosinprojektion: Diese innovative Projektion kombiniert die sinusförmige Projektion für niedrige Breiten mit der Mollweide-Projektion für hohe Breiten. Durch die Unterbrechung der Karte entlang der ozeanischen Regionen minimiert Goodes Homolosin die Verzerrung kontinentaler Landmassen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Eigenschaften mit gleicher Fläche. Dies macht es besonders wertvoll für die Anzeige globaler Daten im Zusammenhang mit landbasierten Phänomenen.
Equal Earth map projection: Die Equal Earth map projection ist eine neue pseudozylindrische Projektion mit gleicher Fläche für Weltkarten, die gemeinsam von Bojan Šavrič (Esri), Tom Patterson (US National Park Service) und Bernhard Jenny (Monash University) entwickelt wurde.
Die Equal Earth-Projektion wurde als Reaktion auf eine Welle von Nachrichten im Jahr 2017 erstellt, nachdem die Boston Public Schools angekündigt hatten, dass sie für alle Klassenweltkarten auf die Gall-Peters-Projektion umgestellt wurde. Diese Artikel behaupteten fälschlicherweise, dass die Gall-Peters-Projektion die einzige flächengleiche Projektion sei, die Landmerkmale in ihrer wahren relativen Größe zeigt, trotz des Konsenses über die Unangemessenheit dieser Projektion für kleine Kartierungen.
Zusätzlich zu der Tatsache, dass die Fläche überall streng gleich ist, umfassen andere Eigenschaften der Equal Earth-Projektion: • Eine Gesamtform, die der Robinson-Projektion ähnelt. (Der Robinson ist zwar beliebt und angenehm für das Auge, ist jedoch nicht flächengleich wie die Equal Earth-Projektion). Diese Kombination aus mathematischer Strenge und visueller Anziehungskraft hat die Equal Earth-Projektion für Bildungs- und Referenzkartierungen immer beliebter gemacht.
Anwendungen und Verwendungen von flächengleichen Projektionen
Flächengleiche Projektionen spielen in verschiedenen Bereichen eine entscheidende Rolle, in denen eine genaue Darstellung des Gebiets von größter Bedeutung ist.
Thematisches Mapping und statistische Visualisierung
Gleichwertige Projektionen werden häufig für thematische Karten verwendet, die die Verteilung von Szenarien wie Bevölkerung, Ackerland, bewaldete Gebiete und andere flächenrelevante Phänomene zeigen. Bei der Erstellung von Choropleth-Karten, die Farbe verwenden, um Datendichte oder -intensität darzustellen, stellen flächengleiche Projektionen sicher, dass visuelle Vergleiche gültig bleiben.
Wenn Sie Karten mit Choropleth- oder Punktdichte erstellen, suchen Sie nach einer Projektion mit gleicher Fläche. Diese Empfehlung rührt von dem Grundprinzip her, dass diese Kartentypen zur Informationsübertragung auf die Fläche angewiesen sind. Fläche — Karten mit Dichte erfordern Projektionen mit gleicher Fläche. Wenn Sie beispielsweise mit einem Datensatz von Personen pro Quadratmeile arbeiten, muss Ihre Karte sicherstellen, dass jede Quadratmeile gleich groß aussieht. Wenn Flächen verzerrt werden, werden einige Orte dünner oder dichter aussehen, als sie wirklich sind.
Die Projektion eignet sich für kleinräumige Kartierungen, insbesondere für thematische Weltkarten, die die Merkmale der Gebiete darstellen, und für Analysen, die genaue Gebiete erfordern, wodurch flächengleiche Projektionen für globale Analysen der Klimamuster, der Ressourcenverteilung, der landwirtschaftlichen Landnutzung und der demografischen Entwicklung unerlässlich sind.
Geografische Informationssysteme (GIS)
Moderne GIS-Anwendungen erfordern häufig flächengleiche Projektionen für die räumliche Analyse. Bei der Berechnung von Gebieten, der Analyse räumlicher Muster oder der Durchführung von Überlagerungsoperationen, bei denen Flächenmessungen von Bedeutung sind, stellen flächengleiche Projektionen die mathematische Grundlage für genaue Ergebnisse dar. Viele GIS-Softwarepakete enthalten zahlreiche flächengleiche Projektionsoptionen, um unterschiedliche geografische Ausdehnungen und analytische Anforderungen zu berücksichtigen.
Für regionale Analysen ist die Auswahl einer flächengleichen Projektion, die der Ausdehnung und Ausrichtung des Untersuchungsgebiets entspricht, entscheidend. Verschiedene Projektionen haben unterschiedliche Verzerrungsmuster. Einige, wie der Albers Equal Area Conic, verzerren sich mehr, wenn man nach Norden oder Süden geht, aber verzerren sich nicht viel, wenn man nach Osten oder Westen geht. Das Verständnis dieser Verzerrungsmuster hilft GIS-Experten, Projektionen zu wählen, die Verzerrungen in ihren spezifischen Untersuchungsgebieten minimieren.
Bildungs- und Referenzmapping
Flächengleiche Projektionen spielen eine immer wichtigere Rolle in Bildungseinrichtungen, wo die genaue Darstellung der relativen Größe von Ländern und Kontinenten den Schülern hilft, genaue mentale Karten der Welt zu entwickeln, was sie besonders für Bildungszwecke, Initiativen für soziale Gerechtigkeit und für ein genaueres Verständnis der globalen Geographie nützlich macht.
Die erste bekannte thematische Karte, die unter Verwendung der Equal Earth-Projektion veröffentlicht wurde, ist eine Karte der globalen mittleren Temperaturanomalie für Juli 2018, die vom Goddard Institute for Space Studies der NASA erstellt wurde. Sie zeigt, wie flächengleiche Projektionen der wissenschaftlichen Kommunikation dienen, indem sie sicherstellen, dass räumliche Muster ohne Flächenverzerrungen dargestellt werden.
Trotz der akademischen Kontroverse wurde die Peters-Projektion von zahlreichen internationalen Organisationen übernommen. UNESCO, UNICEF und viele NGOs wählten sie für ihre Veröffentlichungen, weil sie Entwicklungsländer in ihrer wahren proportionalen Größe zeigt und ihre Mission unterstützt, globale Gerechtigkeitsfragen hervorzuheben.
Vorteile von Equal-Area Projections
Flächengleiche Projektionen bieten mehrere überzeugende Vorteile, die sie zu wesentlichen Werkzeugen für die Kartographie und räumliche Analyse machen. Das Verständnis dieser Vorteile hilft zu erklären, warum Kartographen weiterhin neue Flächengleiche Projektionen entwickeln und bestehende verfeinern.
Genaue Größenvergleiche
Der Hauptvorteil von flächengleichen Projektionen ist ihre Fähigkeit, die relativen Größen von geografischen Merkmalen genau darzustellen. Der Begriff "gleiche Fläche" in der Hobo-Dyer-Karte bezieht sich auf ihre kartographische Projektion, die sicherstellt, dass die Größe jeder Region auf der Karte ihre wahre relative Größe auf der Erdoberfläche genau widerspiegelt. Diese Eigenschaft ermöglicht einen direkten visuellen Vergleich von Gebieten über die gesamte Karte hinweg.
Das bedeutet, dass Gebiete, die typischerweise verzerrt sind, wie Grönland, das auf traditionellen Karten größer als Afrika erscheint, in Bezug auf ihre tatsächliche Landfläche genau dargestellt werden. Auf einer Mercator-Projektion erscheint Grönland in seiner Größe ähnlich wie Afrika, während Afrika in Wirklichkeit etwa 14-mal größer ist.
Statistische Integrität
Bei Karten, die statistische Daten anzeigen, behalten flächengleiche Projektionen die mathematischen Beziehungen zwischen den Gebieten und den Daten, die sie repräsentieren.
Diese statistische Integrität ist besonders wichtig für wissenschaftliche Forschung, Politikanalyse und Bildungsmaterialien, bei denen ein genaues räumliches Verständnis die Entscheidungsfindung und das Verständnis beeinflusst.
Soziale und politische Gerechtigkeit
Die Projektion fand Unterstützung bei Gruppen, die sich für soziale Gerechtigkeit einsetzten, und sie fand auch Unterstützung für eine ausgewogenere Darstellung der Welt. Durch die genaue Darstellung der Größe der Entwicklungsländer stellt sie historische Vorurteile in Frage und fördert eine egalitärere Perspektive.
Die Hobo-Dyer-Projektion zeichnet sich durch ihren Aspekt der sozialen Gerechtigkeit aus. Indem sie alle Länder in ihrer wahren relativen Größe zeigt, kontern flächengleiche Projektionen den impliziten Hierarchien, die sich aus Projektionen ergeben können, die die Größe der wohlhabenden Nationen der nördlichen Hemisphäre übertreiben und gleichzeitig die Regionen der tropischen und südlichen Hemisphäre minimieren.
Die Kampagne Correct the Map, die von der Afrikanischen Union und der Karibischen Gemeinschaft unterstützt wird, hat die breitere Einführung der Equal Earth-Projektion als Alternative zur Mercator-Projektion gefordert, was die wachsende Erkenntnis widerspiegelt, dass Kartenprojektionen soziale und politische Auswirkungen haben, die über ihre technischen Eigenschaften hinausgehen.
Einschränkungen und Verzerrungen in flächengleichen Projektionen
Während sich flächengleiche Projektionen durch die Erhaltung von Gebietsbeziehungen auszeichnen, führen sie notwendigerweise andere Formen der Verzerrung ein.
Formverzerrung
Die korrekte Darstellung von Flächenverhältnissen verzerrt jedoch zwangsläufig die Formen mehr als viele andere Karten, die nicht flächengleich sind, was die sichtbarste Einschränkung von Projektionen gleicher Flächen darstellt und oft Anlass zur Kritik gibt.
Formen, Richtungen, Winkel und Entfernungen sind verzerrt und in tropischen und mittleren Breitenbereichen nordsüdlich gestreckt. Näher an den Polen sind Merkmale in Nord-Süd-Richtung zusammengedrückt. Dieses Verzerrungsmuster variiert je nach verwendeter spezifischer gleichflächiger Projektion, aber alle gleichflächigen Projektionen verzerren die Formen bis zu einem gewissen Grad.
Formverzerrung: Ein wesentlicher Nachteil der Gall-Peters-Projektion ist die Verzerrung von Formen. Während Bereiche genau dargestellt werden, sind die Formen von Kontinenten und Ländern länglich und gestreckt. Arthur Robinson sagte berühmt, dass es aussieht wie lange Unterwäsche, die an einer Wäscheleine hängt. Diese anschauliche Beschreibung fängt die visuelle Wirkung extremer Formverzerrungen in einigen zylindrischen, flächengleichen Projektionen ein.
Die Hobo-Dyer-Projektion minimiert zwar Verzerrungen in Bezug auf die Fläche, führt jedoch Verzerrungen in Bezug auf Form und Richtung ein. Wie viele Projektionen mit gleicher Fläche können auch Formen in der Nähe der Pole verzerrt sein, aber dies ist ein Kompromiss für die Aufrechterhaltung einer genauen Flächendarstellung.
Winkel- und Richtungsverzerrung
Da die gekrümmte Oberfläche der Erde nicht isometrisch zu einer Ebene ist, erfordert die Erhaltung der Formen zwangsläufig einen variablen Maßstab und folglich eine nichtproportionale Darstellung der Bereiche. Diese mathematische Realität bedeutet, dass Kartographen zwischen Erhaltungsbereichen und Erhaltungswinkeln wählen müssen - sie können nicht beides gleichzeitig tun.
Für Navigation oder Anwendungen, die genaue Winkelbeziehungen erfordern, sind flächengleiche Projektionen ungeeignet. Form — Konformale Projektionen eignen sich oft für die allgemeine Referenzkartierung, wo wir Orte erkennbar und vertraut halten wollen. Sie werden auch oft für Navigationskarten verwendet. Durch die Beibehaltung lokaler Winkel verzerren sie nicht die Pfade - eine 45o-Kurve auf der Erde sieht aus wie eine 45o-Kurve auf der Karte, während dies bei verzerrten Winkeln nicht der Fall wäre.
Abstandsverzerrung
Flächengleiche Projektionen verzerren auch Entfernungen, obwohl das Muster und die Größe der Verzerrung je nach Projektionstyp variieren. Während wir Kartenprojektionen haben, die Flächen oder Formen überall auf der Karte erhalten können, gibt es keine, die Entfernungen überall bewahren können. Es gibt nur Projektionen, die es Ihnen ermöglichen, Entfernungen relativ zu nur einem oder zwei Punkten auf der Karte zu bewahren.
Das bedeutet, dass die Messentfernung auf flächengleichen Projektionskarten zu ungenauen Ergebnissen führen kann, es sei denn, die Messung erfolgt entlang bestimmter Linien, bei denen die Projektion die Entfernung beibehält.
Der Projection Selection Prozess
Die Wahl der richtigen Kartenprojektion erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung mehrerer Faktoren. Es gibt nie eine einzige "richtige Antwort" bei der Auswahl einer Kartenprojektion; die beste Auswahl hängt davon ab, alle oben beschriebenen Faktoren zu wiegen. Es gibt jedoch nur wenige Fakten und Faustregeln, die helfen können, Ihre Auswahl zu beschränken.
Die Auswahl der Kartenprojektionen erfolgt also nach den Zwecken der Karte. Das Verständnis des Zwecks der Karte, der Zielgruppe und der geographischen Ausdehnung, die abgebildet wird, beeinflusst die Projektionsauswahl. Für flächengleiche Projektionen speziell leiten mehrere Überlegungen den Auswahlprozess.
Zweck und Anwendung
Die Karten sollten eine Projektionsauswahl ermöglichen. Gibt es eine bestimmte Eigenschaft, die Sie bewahren müssen? Denken Sie daran, dass einige Projektionen Bereiche, Formen, Entfernungen oder Richtungen frei von Verzerrungen halten. Manchmal wird dem Motiv, das Ihre Abbildung darstellt, besser gedient, wenn Sie eine dieser Eigenschaften beibehalten.
Wenn die Karte Dichtedaten anzeigt, Flächen vergleicht oder räumliche Analysen unterstützt, die Flächenmessungen erfordern, ist eine flächengleiche Projektion unerlässlich, wenn jedoch Navigation, allgemeine Referenz oder Anwendungen, bei denen die Formerkennung im Vordergrund steht, eine flächengleiche Projektion dienen, können andere Projektionstypen geeigneter sein.
Geographische Ausdehnung und Orientierung
Die geographischen Gebiete, die kartographiert werden, beeinflussen signifikant, welche flächengleiche Projektion am besten funktioniert. Sie sind jedoch nicht so gut für die Kartierung eines Landes wie Chile, das Nord-Süd-Richtung verläuft. Der Transverse Mercator (anders als der einfache Mercator) verzerrt viel Ost-West, aber nicht sehr viel Nord-Süd-Richtung, also wäre es eine bessere Wahl für Chile.
Für Weltkarten bieten pseudozylindrische gleichflächige Projektionen wie der Mollweide, Sinus oder Equal Earth oft gute Kompromisse zwischen Gebietserhaltung und akzeptabler Formverzerrung.
Erwartungen des Publikums
Zum Beispiel, während viele Leser mit dem Mercator vertraut sind, können die weniger bekannten Verzerrungen, die sie auf einem Azimutalen Äquidistanten sehen, sie abwerfen (oder sie vielleicht intrigieren und dazu führen, dass sie mehr Aufmerksamkeit auf Ihre Karte legen).
Die Vertrautheit des Publikums mit verschiedenen Projektionen kann die Effektivität einer Karte beeinflussen. Während Kartographen die technischen Vorzüge verschiedener flächengleicher Projektionen schätzen können, können unbekannte Projektionen für das allgemeine Publikum verwirrend oder ablenkend sein. Die technische Angemessenheit mit den Erwartungen des Publikums in Einklang zu bringen ist Teil einer effektiven kartographischen Kommunikation.
Mercator vs. Equal-Area-Debatte
Die Beziehung zwischen der Mercator-Projektion und den Projektionen gleicher Fläche war eine Quelle der anhaltenden Debatte in der Kartographie, insbesondere hinsichtlich ihrer angemessenen Verwendung und sozialen Implikationen.
Die Mercator-Projektion, die für Navigationszwecke entwickelt wurde, wurde oft in Weltkarten verwendet, wo andere Projektionen geeigneter gewesen wären. Dieses Problem wurde schon lange erkannt, auch außerhalb von Fachkreisen. Wenn Sie mit Webkarten arbeiten, haben Sie oft keine andere Wahl als Mercator. Seien Sie sich bewusst, dass diese Projektion für viele Arten von thematischen Abbildungen für etwas Größeres als lokale Gebiete als ungeeignet angesehen wird, also seien Sie vorsichtig und vermeiden Sie Mercator außerhalb dieser Webumgebungen.
Im 20. Jahrhundert wurde jedoch kritisiert, dass sich die Regionen weiter vom Äquator entfernt vergrößert haben, was zu erheblichen falschen Darstellungen der relativen Größe führt, beispielsweise Grönland und Afrika werden als ungefähr gleich groß dargestellt, obwohl Afrika in Wirklichkeit etwa vierzehnmal größer ist.
1989 und 1990, nach einigen internen Debatten, sieben nordamerikanische geographische Organisationen verabschiedeten eine Resolution, die alle rechteckigen Weltkarten ablehnte, eine Kategorie, die sowohl den Mercator als auch die Gall-Peters-Projektionen umfasst, obwohl die North American Cartographic Information Society es bemerkenswert ablehnte, sie zu unterstützen.
Die National Geographic Society und die meisten Atlasse bevorzugen Kartenprojektionen, die zwischen Flächen- und Winkelverzerrungen kompromittieren, wie die Robinson-Projektion und die Winkel-Tripel-Projektion. Diese Kompromissprojektionen erkennen an, dass für viele Anwendungen eine moderate Verzerrung mehrerer Eigenschaften nützlichere und visuell akzeptablere Karten erzeugt als eine extreme Erhaltung einer Eigenschaft auf Kosten anderer.
Neuere Entwicklungen in flächengleichen Projektionen
Kartographen entwickeln weiterhin neue flächengleiche Projektionen, die die Grenzen früherer Entwürfe berücksichtigen und dabei die mathematische Strenge beibehalten.
Nachdem sie einen einprägsamen Namen angenommen hatten - Equal Earth Projection - begannen sie, einen Hybrid zu schaffen, der Merkmale von Eckert IV und Putninš P4 'mit einer von Jenny entwickelten Webanwendung für die Gestaltung der neuen Projektion vermischte.
Die Equal Earth-Kartenprojektion wurde zu einem der meistgelesenen Artikel der Zeitschrift mit mehr als 12.000 Ansichten. Die Projektion wurde in zahlreichen Wissenschaftsmagazinen vorgestellt, darunter New Scientist, Popular Mechanics, xyHt und National Geographic Magazine. Sie war auch Gegenstand von Nachrichtenartikeln in der Daily Mail, Newsweek, Metro und CityLab. Und war ein Trendthema auf Social Media-Kanälen. Diese weit verbreitete Aufmerksamkeit zeigt das anhaltende öffentliche Interesse an Kartenprojektionen und ihren Auswirkungen.
Der Entwicklungsprozess für die Equal Earth-Projektion beinhaltete Feedback von der breiteren kartografischen Gemeinschaft, was einen kollaborativeren Ansatz darstellt als einige frühere Projektionskontroversen. Das Team integrierte Feedback von der kartografischen Gemeinschaft zum grafischen Design der Projektion. Dieser kollaborative Ansatz half sicherzustellen, dass die neue Projektion sowohl technische Anforderungen als auch ästhetische Überlegungen berücksichtigte.
Praktische Überlegungen zur Verwendung von flächengleichen Projektionen
Die erfolgreiche Umsetzung von flächengleichen Projektionen erfordert die Aufmerksamkeit auf mehrere praktische Überlegungen, die über die Auswahl eines geeigneten Projektionstyps hinausgehen.
Software-Implementierung
Moderne GIS- und Mapping-Softwarepakete umfassen umfangreiche Bibliotheken von Kartenprojektionen, darunter zahlreiche flächengleiche Optionen. Die Projektionsgleichungen sind einfach zu implementieren und schnell auszuwerten. Software zur Implementierung der Projektion ist einfach zu schreiben und effizient auszuführen. Diese Zugänglichkeit macht flächengleiche Projektionen für eine Vielzahl von Anwendungen praktisch.
Die meisten professionellen GIS-Software ermöglicht es Benutzern, Daten on-the-fly neu zu projizieren, so dass es einfach ist, mit verschiedenen flächengleichen Projektionen zu experimentieren, um diejenige zu finden, die am besten zu einer bestimmten Anwendung passt.
Umfang und Umfang der Überlegungen
Die geeignete flächengleiche Projektion variiert je nach Umfang und geografischer Ausdehnung der Karte erheblich. Weltkarten, Kontinentalkarten und Regionalkarten profitieren jeweils von unterschiedlichen Projektionsoptionen. Was für eine globale thematische Karte gut funktioniert, kann zu unnötigen Verzerrungen für eine regionale Analyse führen.
Bei groß angelegten Abbildungen kleiner Bereiche wird die Auswahl der Projektion weniger kritisch, da die Verzerrung unabhängig vom Projektionstyp minimal ist. Bei klein angelegten Abbildungen großer Bereiche wirkt sich die Projektionsauswahl jedoch erheblich auf die Genauigkeit und Nutzbarkeit der Karte aus.
Dokumentation und Metadaten
Die korrekte Dokumentation der Projektion für jede Karte oder jeden räumlichen Datensatz ist für die Reproduzierbarkeit und genaue Interpretation unerlässlich. Metadaten sollten nicht nur den Projektionsnamen, sondern auch spezifische Parameter wie Standardparallelen, Mittelmeridian und Datum enthalten. Diese Informationen ermöglichen es anderen, die Karte korrekt zu interpretieren und Daten erforderlichenfalls in andere Koordinatensysteme umzuwandeln.
flächengleiche Projektionen im digitalen Mapping
Der Aufstieg der digitalen Kartierung und webbasierten GIS hat neue Überlegungen für die Verwendung von flächendeckenden Projektionen mit sich gebracht. Während Web-Mapping-Plattformen aus technischen Gründen im Zusammenhang mit dem fliesenbasierten Rendering typischerweise standardmäßig auf die Web Mercator-Projektion zurückgreifen, stellt dies Anwendungen, die eine flächendeckende Genauigkeit erfordern, vor Herausforderungen.
Einige moderne Web-Mapping-Bibliotheken unterstützen jetzt alternative Projektionen, einschließlich flächengleicher Optionen, obwohl die Implementierung komplexer bleibt als die Verwendung des Standard-Web Mercator.Für Anwendungen, bei denen die Genauigkeit von Bereichen von Bedeutung ist - wie z. B. Umweltüberwachung, Ressourcenmanagement oder demografische Analyse - ist die zusätzliche Komplexität der Implementierung von flächengleichen Projektionen in Webumgebungen oft gerechtfertigt.
Interaktive digitale Karten bieten auch Möglichkeiten, die Benutzer über Projektionseigenschaften und Verzerrungen aufzuklären. Einige innovative Mapping-Anwendungen ermöglichen es den Benutzern, zwischen verschiedenen Projektionen zu wechseln, was ihnen hilft zu verstehen, wie sich die Projektionsauswahl auf die Darstellung von geografischen Merkmalen und räumlichen Beziehungen auswirkt.
Lehren und Lernen mit flächengleichen Projektionen
Flächengleiche Projektionen dienen wichtigen pädagogischen Funktionen in der Geographie- und Kartographieausbildung. Zu verstehen, warum und wie diese Projektionen funktionieren, hilft den Schülern, kritische räumliche Denkfähigkeiten zu entwickeln und sich darüber bewusst zu werden, wie Karten unser Verständnis der Welt prägen.
Der Vergleich von Karten derselben Region mit verschiedenen Projektionen bietet leistungsstarke Lernerfahrungen. Die Schüler können direkt beobachten, wie die Projektionsauswahl das Aussehen und die Interpretation geographischer Muster beeinflusst. Diese praktische Erkundung hilft, die Kartographie zu entmystifizieren und fördert die kritische Bewertung von Karten, die in verschiedenen Kontexten angetroffen werden.
Die sozialen und politischen Dimensionen der Projektionswahl bieten auch reiche Möglichkeiten für interdisziplinäres Lernen. Diskussionen darüber, warum bestimmte Projektionen Standard wurden, wie sie Machtstrukturen reflektieren oder herausfordern und was "faire" Repräsentation ausmacht, verbinden Kartographie mit breiteren Themen in Sozialwissenschaften, Geschichte und kritischem Denken.
Zukünftige Richtungen in der flächengleichen Projektionsentwicklung
Trotz jahrhundertelanger kartographischer Entwicklung gibt es immer noch Innovationen bei Kartenprojektionen. Beachten Sie, dass Kartenprojektionen Kompromisse beinhalten und unterschiedliche Projektionen unterschiedlichen Zwecken dienen. Die Wahl einer bestimmten Projektion hängt von den spezifischen Anforderungen und Prioritäten des Kartenherstellers oder Benutzers ab.
Zukünftige Entwicklungen können sich auf die Erstellung von flächengleichen Projektionen konzentrieren, die für bestimmte Anwendungen oder geografische Regionen optimiert sind, adaptive Projektionen entwickeln, die Eigenschaften basierend auf dem betrachteten Gebiet anpassen, oder Projektionen erstellen, die mehrere Eigenschaften für bestimmte Anwendungsfälle besser ausbalancieren. Fortschritte in der Computerkartographie und Visualisierungstechnologie erweitern weiterhin die Möglichkeiten, wie wir die Erdoberfläche darstellen.
Der anhaltende Dialog zwischen technischen kartographischen Anforderungen und sozialen Überlegungen wird wahrscheinlich weiterhin die Projektionsentwicklung beeinflussen. Da das Bewusstsein dafür, wie Karten Weltanschauungen formen, wächst, kann die Nachfrage nach Projektionen, die technische Genauigkeit und gerechte Darstellung in Einklang bringen, weitere Innovationen vorantreiben.
Fazit: Die dauerhafte Bedeutung von flächengleichen Projektionen
Flächengleiche Projektionen bleiben wesentliche Werkzeuge in der Kartographie, GIS und räumlichen Analyse. Ihre Fähigkeit, die relativen Größen der geografischen Merkmale genau darzustellen, macht sie für thematische Kartierung, statistische Visualisierung und Anwendungen, in denen Flächenmessungen die Analyse und Entscheidungsfindung vorantreiben, unerlässlich.
Während flächengleiche Projektionen zwangsläufig andere Eigenschaften verzerren - insbesondere Form und Winkel - ist dieser Kompromiss für viele Anwendungen angemessen und notwendig. zu verstehen, wann flächengleiche Projektionen verwendet werden, welche Art am besten zu einem bestimmten Zweck passt, und wie man damit erstellte Karten interpretiert, ist für die kartographische Kompetenz von grundlegender Bedeutung.
Die Debatten um Projektionen wie die Gall-Peters zeigen, dass Karten niemals neutrale Darstellungen sind. Sie verkörpern Entscheidungen darüber, was zu bewahren und was zu verzerren ist, Entscheidungen, die sowohl technische als auch soziale Implikationen haben. Flächengleiche Projektionen bieten einen Ansatz, um gerechtere Darstellungen unserer Welt zu schaffen, indem sie sicherstellen, dass alle Regionen in ihrer tatsächlichen relativen Größe vertreten sind.
Da sich die Kartierungstechnologie weiterentwickelt und unser Verständnis der sozialen Dimensionen der Kartographie vertieft wird, werden flächengleiche Projektionen weiterhin eine wichtige Rolle dabei spielen, wie wir räumliche Muster und Beziehungen auf der Erdoberfläche visualisieren, analysieren und verstehen. Ob für wissenschaftliche Forschung, Politikanalyse, Bildung oder allgemeine Referenz, diese Projektionen bieten die mathematische Grundlage für eine genaue Darstellung der Gebiete bei der herausfordernden Aufgabe, unsere dreidimensionale Welt auf zweidimensionale Oberflächen zu kartieren.
Weitere Informationen zu Kartenprojektionen und kartographischen Prinzipien finden Sie auf der Website des U.S. Geological Survey oder auf der Website der Royal Geographical Society. Die Website National Geographic Education bietet auch hervorragende Ressourcen, um zu verstehen, wie Karten unsere Welt repräsentieren.