maps-and-exploration
תחזיות ודיסטוריציה: הבנת האתגרים של ייצוג כדור הארץ
Table of Contents
למה פרויקטים של מפות חשובים
כל מפה שטוחה של כדור הארץ היא פשרה. כי כדור הארץ הוא spheroid - מעט שטוח על הקוטבים ובולע על קו המשווה - העברת פני השטח העקומה שלו על מטוס באופן בלתי נמנע מציגה שגיאות. שגיאות אלה, הידועות בשם עיוותים, משפיעות על אחד או יותר של ארבעה תכונות בסיסיות: צורה, שטח, מרחק, וכיוון.
ללא תפיסה ברורה של איך מפה מעוותת את המציאות, החלטות המבוססות על המפה הזאת יכולות להיות פגומות.מנהל לוגיסטי באמצעות מפה עם עיוות שטח חמור עלולות להטעות את גודל אזור השוק. מדען אקלים המסתמך על מפה שמשמרת צורה אך מעוות שטח יכול להטעות את היקף מערכת מזג האוויר. מאמר זה מסביר את סוגי הליבה של תחזיות, עיוותים ספציפיים שהם מציגים, כיצד להתמודד עם בעיות עבודה ודרכים, לבחור את הקרטיות שלך.
הגיאומטריה של Projection
כל תחזיות המפה מתחילות עם מודל גיאומטרי של כדור הארץ - בדרך כלל כדור או אליפסואיד.תהליך ההקרנה מתמטי "לא כפול" משטח 3D זה על מטוס 2D. שלושה משטחים התפתחותיים בסיסיים משמשים: cylinders, cones, מטוסים.
פרויקט Cylindrical Projections
תארו לעצמכם שחתוף גליל של נייר ברחבי העולם כך שהוא נוגע לאורך קו המשווה (או מקביל אחר) מקורות אור ממיקומים שונים פרויקט את ה- גרגר על הגליל.כאשר הצלינדר אינו מגולל, התוצאה היא הקרנה צייליאנית.הדוגמה המפורסמת ביותר היא פרויקט המריטור, אשר תוכנן עבור ניווט כי הוא משמר זוויות (עוק) כמו קווי רוחב גדול יותר, לעומת זאת, נראה שטח גדול יותר של אמריקה.
פרויקטים
קונואנט מוצב ברחבי העולם, נוגע לאורך מקבילה סטנדרטית.אור מארגן את הרצף על התחזיות הקונטיננטליות מצוינות למיפוי אזורי ביניים עם מישורים מזרח-מערביים, כגון ארצות הברית או אירופה.בדרך כלל יש עיוות נמוך ליד המקבילה אך הגדלת עיוות ממנו.אלברס השווה-ares שווה-aconaconic ו- Lambertal conalthalths הם שני גרסאות נרחבות.
Azimuthal (Planar) Projections
מטוס שטוח נוגע בגלובוס בנקודה אחת (בדרך כלל הקוטב או מרכז של אזור עניין) הקרנבל הוא מצופה על המטוס. Azimuthal Projections לשמר מרחקים וכיוונים מהמרכז החוצה, מה שהופך אותם אידיאליים עבור מפות הקוטביות והצגת נתיבי תעופה מעיר מרכז.
סוגי מיזמים של מפות על ידי תחזוקת נכסים
קרטוגרפים מסווגים את התחזיות של הנכס שהם שומרים עליו, שום הקרנה לא יכולה לשמר את כל ארבעת המאפיינים; כל אחד מהם מקריב דיוק באזור אחד כדי לשמור על נאמנותו של האחר.
פרויקטים מתקדמים
תחזיות קונפורטיביות לשמר זוויות וצורות מקומיות.זה אומר שצורות קטנות - איים, מדינות או כיכרות של קו רוחב / געגוע - מופיעות כפי שהן עושות על פני העולם, ללא הירר.המרקר ומברט תחזיות קונפורמיות תואמים הם קונפורמאליים. כי צורות הן מדויקות ליד נקודת המגע, אלה מועדות לניווט, מפות מזג אוויר, ובסיס טופוגרפיות.
פרויקט שווה-שטח (Equivalent)
תחזיות שוויוניות-area לשמר את הגודל היחסי של תכונות. סנטימטר רבוע על המפה מייצג את אותו האזור בכל מקום בעולם.אלה הם קריטיים עבור מיפוי matic - מראה צפיפות האוכלוסייה, יבולים או תוצאות בחירות - שבו השוואת גדלים במדויק הוא חיוני.הגל-פטרים, Mollweide, ו-Albers conic Projections הם שווים-area.העלות היא מעוותת, במיוחד ליד הקצוות של מדינות מתוחכמות עשוי להיראות.
פרויקטים שוויוניים
תחזיות ברורות משמרות מרחק לאורך קווים ספציפיים, בדרך כלל מאחת או שתיים נקודות לכל שאר הנקודות.לדוגמה, ההקרנה השוויונית של הזימוט מראה מרחקים נכונים מהמרכז לכל נקודה אחרת.אלה שימושיים לתכנון נתיב אוויר, מפות שידור רדיו, ומפות של הארקטי.אין מפה ניתן להיות שוויוני מכל הנקודות; רק ממרכז או מקבילות מדויקים.
פרויקטי פשרה
תחזיות פשרה אינן שומרות באופן מושלם על כל רכוש יחיד, אלא נועדו לייצוג מאוזן, ויזואלי מושך עם עיוות מתון בכל התכונות.ההקרנה רובינסון, המשמש פעם על ידי הגיאוגרפיה הלאומית, הוא דוגמה קלאסית. מיזם Winkel Tripel, עכשיו מאומצת באופן נרחב עבור מפות העולם, מצמצם עיוות של צורה, אזור, בו זמנית.
אכזבות נפוצות בפירוט
כל עיוות מפה נופל לאחת מארבע קטגוריות, הבנת כל אחת עוזרת לך לאבחן מדוע המפה נראית יוצאת דופן ואיך לבחור הקרנה טובה יותר.
צורה של Distortion
עיוות צורה פירושו כי קווי המתאר של יבשת או תכונה מתוחים, מעוות, או דחוס.בהקרנה בהתאמה, צורה היא נכונה מקומית, אבל העונש הוא עיוות שטח.בקרנות דומות, צורה יכול להיות מעוות מאוד - גרינלנד נראה ארוך וצר בקרן גלי-פטרוס אבל הוא למעשה תחזיות קומפקטיות.
שטח Distortion
עיוות שטח גורם לאזורים מסוימים להיראות גדולים או קטנים יותר מאשר גודלם האמיתי ביחס לאחרים.הדוגמה הקלאסית היא פרויקט המריטור, שבו גרינלנד (2.16 מיליון קילומטרים2) נראית גדולה כמו אפריקה (30.37 מיליון קילומטרים2) אם כי אפריקה היא 14 פעמים גדול יותר.זה יכול להטעות משתמשים על חלוקת הקרקע, משאבים או אוכלוסיות.
דיסטוריציה מרחוק
עיוות מרחק פירושו כי המרחק הממדד בין שתי נקודות על המפה אינו תואם את המרחק הגדול בפועל גדול-הטווח.כל התחזיות מעוות מרחקים מלבד קווים ספציפיים (למשל, המשווה בתחזיות מימיות cylindrical).ההקרנה הגנונונית מראה את כל הקווים הישרים כמו מעגלים גדולים, כך המרחק הוא רק מדויק לאורך מעגלים גדולים אלה.
המונחים:
עיוות כיוון מתרחש כאשר הזווית בין שתי נקודות במפה שונה מהזווית האמיתית על פני כדור הארץ.התחזיות הרפורמיות מראות באופן מדויק זוויות באופן מקומי, כך מצפן נושאות נכונות למרחקים קצרים.נכסו של פרויקט המארגן של המראות את כל קווי ה-Rhumb (constantt נושאת) כקווים ישר הפכו אותו לזמין עבור ניווט.
אתגרים ב- Map Representation
מעבר להסכמי הסחר הטבועים בין ארבעת המאפיינים, מספר אתגרים מעשיים מסבך את ייצוג המפה.
הבעיה של The Scale Factor
קנה מידה על פני כדור הארץ הוא קבוע, אבל על כל הקרנה שטוחה, קנה מידה משתנה על פני המפה.שבריר נציג כמו 1:1 000 הוא רק נכון בנקודה המרכזית או לאורך המקבילות הסטנדרטיות (ה) כדי לשמור על עיוותים נסבלים, קרטוגרפים משתמשים לעתים קרובות בגורם בקנה מידה - יחס שמתאים את הסקאלה המרכזית למזער עיוות ממוצע על האזור המפות.
בחירת פרויקט למטרה
ההקרנה חייבת להתאים לשימוש המיועד במפה.מפרש צריך הקרנה תואמים עבור ניווט מצפן. חוקר אקלים מיפוי גשמים גלובליים צריך הקרנה שווה-שטח כדי להשוות במדויק את המשקעים. מפרסם ספר יכול לבחור הקרנה פשרה עבור המראה המתפתל שלה עיוותים מתון.הבחירה תלויה גם באזור: קוני עבור מדינות ביניים, azithal עבור קטבים, quarelith for , אזורים קוויטריאלי עבור אזורים קווירית.
מיפוי מודרני ותחזיות דיגיטליות
מפות אינטרנט, כגון אלה המסופקים על ידי Google Maps, OpenStreetMap, ו- Bing Maps, להשתמש בהקרנה של Web Mercator (EPSG:38.זהו פרויקט תואם מותאם עבור הטיה מקוונת, בעוד נוח עבור panning ו- zooming, הוא יורש מספרים לא נכונים של אזור עיוות, ופרויקט שלה עבור מיפוי עולמי כבר ביקורת.
כלים מודרניים גם מאפשרים מפות דינמיות, אינטראקטיביות שיכולות לשנות תחזיות.לדוגמה, משתמש יכול לעג בין מורג' לבין הקרנה של Winkel Tripel ביישום אינטרנט כדי להבין כיצד הנתונים משתנים.עם זאת, רוב המפות סטטיות עדיין מיוצרים בפרויקט קבוע, כך שההחלטה חייבת להיעשות במהלך עיצוב.
כיצד קרטוגרפים מתייחסים ל Distortion
אנשי מקצוע משתמשים בכמה אסטרטגיות כדי למזער את ההשפעה של עיוות.
מקבילות סטנדרטיות ומרכזיות
על ידי בחירת קווים סטנדרטיים אחד או שניים - שבו פני השטח של ההקרנה נוגעים בעולם - המפה יש אפס עיוות לאורך השורות האלה.שימוש בשני מקבילות סטנדרטיות (כמו בקונפיגורציה תואמים אלברס) מפיץ את העיוות באופן שווה יותר על פני האזור.ה meridian המרכזית ממוקם בדרך כלל באמצע האזור המפומז כדי להפחית את עיוות מזרח מערב.
פרויקטים מפוזרים ופסוצילינליים
תחזיות מופרכות (למשל, ה- Goode Hoolosine) חותכות את המפה ל-Lobes, כל אחד עם מרכז ההקרנה שלו עצמו.זה מאוד מקטין עיוות על כל כיכר, עלות של פירוק העולם לחתיכות. pseudocylindrical Projections (למשל, ה-Sinusoidal ו- Robinson) משתמשים במקבילות שאינן כולן, שיפור ישיר או בצורת סימטריות אמיתית.
מספר פרויקטים למפות מורכבות
כמה אטלס משתמשים בתחזיות שונות לאזורים שונים.מפת עולם עשויה להשתמש ב-Winkel Tripel, מפה של קנדה משתמשת בקונפדרציה של Lambert, ומפה קוטבית משתמשת בשוויון עצלני.
בחירת פרויקט: מדריך מעשי
השתמש בשאלות הבאות כדי לקבוע את ההקרנה הטובה ביותר עבור המפה שלך:
- (FLT:0) מהי המטרה העיקרית?FLT:1 ניווט או מדידה זוויתית? השתמש בהקרנה בהתאמה (למשל, מורג'טור, למברט קונפורציה בהתאמה) מיפוי אמפתי עם השוואה לאזור? השתמש במיזם שווה-הערך (למשל, אלברס, מוליד).
- (FLT:0) מהו אזור הריבית? (FLT:1) במפה גלובלית?חשב הקרנה פסאודופיטרית או פשרה באזור קונסיון? אזור הקוטב? Azimuthalion?
- (FLT:0) מהו המפה?FLT:1 עבור מפות בקנה מידה גדול (אזורים קטנים, למשל, עיר או מחוז), עיוות הוא בלתי ניתן כמעט בכל הקרנה.הבחירה הופכת קריטית יותר עבור מפות בקנה מידה קטן (אזורי זחל, למשל, יבשות או העולם).
- (FLT:0) איזה יחס היבט וכיוון?(FLT:103) כמה תחזיות נראות טוב יותר בפורמט נוף; אחרים עובדים בדיוקנאות.
- (FLT:0) האם המפה תשמש דיגיטלית או מודפסת?BuildFLT:1) מפות דיגיטליות לעתים קרובות להשתמש Web Mercator עבור תאימות עם שירותי אריח.דמפות יש גמישות רבה יותר אבל חייב לשקול מגבלות הדפסה.
פרויקטים מפורסמים ושימוש בהם
להלן התייחסות מהירה של תחזיות ידועות, תכונותיהם, ויישומים משותפים.
| Projection | Type | Use Case |
|---|---|---|
| Mercator | Conformal cylindrical | Navigation, nautical charts, web maps |
| Lambert Conformal Conic | Conformal conic | Aviation charts, topographic maps of mid-latitudes |
| Gall-Peters | Equal-area cylindrical | Thematic maps where area comparison is key |
| Mollweide | Equal-area pseudocylindrical | Global distribution maps, NASA Earth data |
| Albers Equal-area Conic | Equal-area conic | USA thematic maps, climate maps |
| Winkel Tripel | Compromise | World reference maps (National Geographic) |
| Robinson | Compromise | General world maps, formerly used by National Geographic |
| Azimuthal Equidistant | Equidistant azimuthal | Polar maps, radio coverage, airline route maps |
| Gnomonic | Azimuthal (true great-circle lines) | Plotting great-circle routes, navigation planning |
| Sinusoidal | Equal-area pseudocylindrical | Global equal-area mapping, interrupted versions |
משאבים ללמידה נוספת
כדי להעמיק את ההבנה של תחזיות ועיוותים, המשאבים החיצוניים האלה הם נקודות התחלה מצוינות:
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) [15] ,9) [15] , [13] , [13] ,ב"ד: "התחילה ל"התחילה" (בתרגום חופשי: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- [01:0] ⁇ [=] ⁇ ] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- [01:0] ה ה ה ה ה ה
- (ב) ויקרא יא"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"א): "הבאה" (ב) ויקרא ויקרא י"ד): "הבאה" (ב"ב) ויקרא ויקרא כ"ד).
מסקנה
תחזיות מפות הן תערובת מרתקת של מתמטיקה, גיאוגרפיה ועיצוב מעשי.כל מפה שטוחה נושאת את העיוותים הבלתי ניתנים למניעה של מיפוי 1 של צורה, שטח, מרחק או כיוון.על ידי הבנת המאפיינים של סוגים שונים של הקרנה - קונפורמאלית, שווה-area, שווה-aredistant, ופשרה - אתה יכול לקבל החלטות מושכלות על המפה הטובה ביותר משרתת את הצרכים שלך.
תמיד לבחון את האגדה ואת פתק ההקרנה על כל מפה שאתה משתמש בה.שאלה איך המפה יכולה להיות מעוות המציאות.וכאשר אתה יוצר את המפה שלך, לקחת את הזמן לבחור הקרנה שמתאימה למטרות שלך.לעשות כך הופך מפה מתמונה פשוטה לתוך כלי חזק ואמינה להבנת העולם שלנו.