Table of Contents

Оригинальное название: The Human Need to Map the World

Картографирование — одно из старейших и важнейших интеллектуальных занятий человечества. Перед письменным языком наши предки вычерпывали линии в кости или скалу, чтобы представить пути игровых животных или границы охотничьих угодий племени. Желание знать, что лежит над следующим холмом, через океан или за горизонтом, приводило к исследованиям, торговле и завоеваниям. От простых ориентировочных набросков до спутниковых географических информационных систем эволюция методов картографирования отражает рост науки, математики и технологий. Понимание этой истории помогает нам оценить точность, которую мы принимаем как должное в каждой карте смартфона и маршруте GPS.

В этой статье прослеживается дуга картографических инноваций, начиная с самых ранних записанных карт и продвигаясь по основным вкладам греческих географов, китайских пользователей компаса, исламских ученых, европейских исследователей и современных цифровых архитекторов. Каждая эпоха добавляла еще один уровень точности, удобства использования и охвата, превращая картографирование из искусства повествования в строгую науку.

Древние начала: достопримечательности и первые карты

Вавилонская и египетская картография

Самая старая сохранившаяся карта — вавилонская глиняная табличка примерно 600 года до нашей эры На ней изображен мир как плоский диск, окруженный океаном, в центре которого находится Вавилон. Это символическое представление не было предназначено для навигации; скорее, оно выражало космологическое мировоззрение. Аналогично, древнеегипетские карты, такие как карта Турина Папируса 1150 года до нашей эры, были сосредоточены на практических макетах горных районов, показывая золотые рудники и карьерные дороги в Восточной пустыне. Эти ранние усилия использовали местные ориентиры — реки, горы, поселения — в качестве ориентиров, устанавливая традицию, которая будет сохраняться на протяжении веков.

Греческие инновации: масштабы, сети и широты

Грекам приписывают создание одной из первых карт мира известного мира, а также масштабное представление средиземноморского региона. Позже Эратосфен, библиотекарь Александрии, с замечательной точностью вычислил окружность Земли и использовал систему параллелей и меридианов — ранних широтных линий. Однако самым влиятельным греческим картографом был Клавдий Птолемей Клавдий Птолемей География (около 150 г. н.э.) — восьмитомное пособие, включающее инструкции по проецированию сферической Земли на плоскую поверхность, каталог координат для 8000 мест, и руководство по рисованию карт с использованием сетки.Работа Птолемея стала основой картографии на 1400 лет и до сих пор изучается. (Узнать больше о Птолемей и его География.

Римские дорожные карты и маршруты

Римляне были прагматичными картографами. Им нужны были точные дорожные карты для военной логистики, налогообложения и администрации. Табула Петингериана, средневековая копия римской карты, показывает всю римскую дорожную сеть, простирающуюся от Великобритании до Индии. Хотя она сильно искажена - больше диаграмма, чем масштабированная карта - она использовала линейный формат полосы с расстояниями между остановками, позволяя путешественникам планировать поездки. Римские методы съемки, особенно использование громы (деревянный крест с сантехническими линиями) для выравнивания дорог и центрификации (земельное деление), ввели методическое измерение, которое позже повлияло на средневековое картографирование земли.

Средневековая эра: Портоланские карты и исламская стипендия

Портоланские диаграммы: Спутник моряка

В средние века европейская картография во многом застопорилась, но в Средиземноморье появилось замечательное исключение: портольские карты. Эти навигационные карты, созданные начиная с 13-го века, были нарисованы на коже животных и отличались очень детализированными береговыми линиями, гаванями и паутиной линий ромба (линии постоянного подшипника компаса). В отличие от более ранних классических карт, портоланы были практическими инструментами, построенными на наблюдаемых расстояниях и направлениях магнитного компаса. Их точность для прибрежной навигации была непревзойденной, и они позволяли морякам планировать курс от порта до порта без необходимости небесных наблюдений. Портольские карты были одними из первых карт, которые отдавали приоритет эмпирическим данным над теоретической космологией, отмечая переход к научному, ориентированному на пользователя картированию.

Исламский вклад в картографию

Пока Европа спала, исламский мир сохранил и расширил греческие географические знания. Такие ученые, как al-Idrisi (1100–1165) создали Tabula Rogeriana для нормандского короля Сицилии — подробную карту мира с круговым форматом и обширными данными о названиях мест. Работа Аль-Идриси синтезировала информацию от путешественников, включая Ахмада ибн Рустаха и Ибн Баттуту, чтобы создать карту, которая была наиболее точной в свое время. Исламские картографы также усовершенствовали использование сферических проекций и сохранили сильную традицию математической астрономии, которая оказалась необходимой для определения направления Мекки и времени молитвы.

Китайские инновации: Сети и компас

В Восточной Азии картографирование пошло по другому пути. У китайцев была давняя традиция делать точные топографические карты для административного и военного использования. К династии Хань (206 г. до н.э.-220 г. н.э.) официальные карты были нарисованы на шелке с прямоугольной системой сетки. Шэнцзяо Гуанбэй Ту (1137 г. н.э.) является одной из старейших сохранившихся печатных карт в мире, показывающих Китай с меченой сеткой. Магнитный компас, изобретенный в Китае в период Хань, стал незаменимым для навигации как на море, так и для выравнивания карт на истинный север. Эти достижения, однако, оставались в значительной степени отдельными от европейских и исламских традиций до более позднего контакта.

Эпоха исследований: прогнозы и глобальное картирование

От береговой линии до континентов

В 15-м и 16-м веках произошел взрыв географических открытий. Европейские исследователи — Колумб, да Гама, Магеллан и другие — вернули знания о новых землях, и картографы пытались вписать эти открытия в существующие рамки. Карта Вальдземюллера 1507 года была первой, которая использовала название «Америка» и включала в себя узнаваемый контур Нового Света. Но необходимость представить изогнутую Землю на плоской бумаге заставила картографов изобрести математические проекции.

Проекция Меркатора

В 1569 году фламандский картограф Герард Меркатор опубликовал карту мира с использованием новой цилиндрической проекции, которая сохранила углы — ключевое требование для моряков, плавающих по постоянному компасному подшипнику.В проекции Меркатора прямые линии постоянного подшипника (линии хумба) появляются как прямые линии, что облегчает написание курса.Извращение площади вблизи полюсов было известным компромиссом, но полезность для навигации была настолько огромной, что проекция Меркатора стала стандартом для морских карт на протяжении веков. (Исследуйте историю проекции Меркатора .

Треугольник и небесная навигация

Исследователи также усовершенствовали методы поля. Триангуляция — измерение углов между фиксированными точками для определения расстояния — использовалась землемерами, но в море это было непрактично. Вместо этого капитаны кораблей полагались на небесную навигацию: измерение высоты солнца или звезд с астролябией или квадрантом для определения широты. Долгота оставалась упрямой проблемой до морского хронометра Джона Харрисона в 18 веке, но к концу Эпохи Исследований карты обитаемого мира стали гораздо более подробными и надежными. Известные картографы, такие как Вильям Блау и Йоханнес Янссониус опубликовали красивые атласы, которые сочетали артистизм с точностью, хотя многие регионы оставались пустыми или заполненными мифическими существами.

Просвещение и точность: теодолиты и национальные исследования

Рождение научного исследования

18-й век ввел новый уровень строгости. Изобретение теодолита — прецизионного инструмента для измерения горизонтальных и вертикальных углов — позволило геодезистам расширить триангуляцию по всем странам. Семейство Кассини ФранцииСемейство Кассини создало первую топографически точную карту целой нации, Карте де Кассини, используя базовые измерения и триангуляцию.Опубликованная в 174 листах, она установила золотой стандарт для финансируемого правительством национального картографирования.

Национальные исследования и обзор боеприпасов

Мотивированная военными потребностями после якобитского подъема 1745 года, Британия начала в 1791 году Обследование обычаев, геодезисты использовали теодолиты и цепи для составления карт Британских островов в беспрецедентных масштабах. Первая серия карт размером 1 дюйм, завершенная в конце 19 века, охватывала каждый город и холм. Эти карты были не только военными активами, но и инструментами для городского планирования, сельского хозяйства и инфраструктуры. Подобные исследования были начаты по всей Европе, Северной Америке и колониальным империям, каждая из которых требовала строгих стандартов и массивных команд геодезистов.

Литография и массовое производство

До начала XIX века карты выгравировали вручную на медных пластинах, медленный и дорогостоящий процесс. Изобретение литографии в 1796 году позволило быстрее, дешевле воспроизводить. К середине XIX века карты можно было печатать в больших объёмах, делая картографические знания доступными широкой публике. Эта демократизация картографирования совпала с ростом автомобильного и туристического, подстегнув спрос на дорожные карты и атласы.

Революция 20-го века: аэрофотосъемка, ГИС и GPS

Аэрофотосъемка и фотограмметрия

Вид сверху изменил все. Во время Первой мировой войны самолеты несли камеры для фотографирования вражеских траншей. После войны эти методы были применены к гражданскому картографированию: перекрывающиеся аэрофотоснимки можно было использовать для создания точных топографических карт с помощью процесса, называемого фотограмметрия. К 1930-м годам национальные картографические агентства проводили систематические съемки, производя контурные карты с уровнем детализации, никогда ранее невозможные.

Географические информационные системы (ГИС)

В 1960-х годах родилась цифровая картография. Канадское правительство разработало Канадскую географическую информационную систему (CGIS) для управления данными землепользования. Это была первая настоящая GIS — программная система, которая могла хранить, манипулировать, анализировать и отображать пространственные данные слоями. В течение следующих десятилетий ГИС выросла из нишевого исследовательского инструмента в вездесущую платформу, используемую в городском планировании, науке об окружающей среде, эпидемиологии и логистике. Ключевой инновацией была возможность связывать данные о местоположении с таблицами атрибутов, позволяя запросы, такие как «найти все больницы в пределах 10 миль от зоны наводнения». (Читайте об эволюции GIS история от ESRI )

Глобальная система позиционирования (GPS)

В 1973 году Министерство обороны США запустило глобальную систему позиционирования (GPS), созвездие спутников, передающих точные сигналы времени. К 1990-м годам гражданские приемники могли определять местоположение в пределах нескольких метров в любом месте на Земле. GPS произвела революцию в навигации: путешественнику больше не нужны карта и компас; портативное устройство или автомобильная навигационная система могли мгновенно планировать маршрут. В сочетании с ГИС GPS позволила в режиме реального времени отслеживать транспортные средства, животных и изменения окружающей среды. Сегодня GPS является основой бесчисленных приложений, от приложений для совместного использования поездок до точного сельского хозяйства.

Цифровая эпоха и границы будущего

Картографирование онлайн и рост Google Maps

В конце 1990-х и начале 2000-х годов было показано, как интернет трансформирует картографирование. Веб-сервисы, такие как MapQuest, Yahoo Maps и, в конечном итоге, Google Maps (запущенный в 2005 году) сделали интерактивные, масштабируемые карты доступными для всех, у кого есть браузер. Google Maps интегрировал спутниковые изображения (от таких компаний, как DigitalGlobe) с уличной фотографией и пользовательскими данными. Интерфейсы прикладного программирования (API) позволили разработчикам встраивать карты в веб-сайты, породив многомиллиардную индустрию услуг определения местоположения.

3D-картирование, дополненная реальность и метаверс

Картографирование больше не ограничивается двумя измерениями. 3D модели городов , построенные из лидарных сканов и фотограмметрии, обеспечивают виртуальные копии целых городских сред. Дополненная реальность (AR) накладывает картографические данные на реальный мир в реальном времени — подумайте о Pokémon GO или навигационных стрелках, плавающих на тротуаре. Между тем, платформы, такие как Cesium и Google Earth Studio, позволяют пользователям летать через 3D-глобус с беспрецедентным разрешением.

Искусственный интеллект и будущее

Сегодня алгоритмы машинного обучения автоматически извлекают дороги и здания из спутниковых снимков, обновляют карты быстрее, чем картографы-люди, и даже предсказывают заторы на дорогах. Дроны, оснащенные лидаром, могут отображать недоступные районы за часы, а не недели. Следующие границы могут включать в себя совместное картографирование в реальном времени , обновленное миллионами датчиков, и межпланетную картографию , когда мы картографируем Марс и Луну для будущих населенных пунктов. (Узнайте о современных технологиях картографирования ИИ из Mapbox .

Оригинальное название: The Unending Journey

От глиняных планшетов до нейронных сетей историческое развитие методов картографирования отражает неустанное стремление человечества понять, ориентироваться и формировать нашу окружающую среду. Каждое поколение, построенное на открытиях предыдущего — Птолемей предоставил систему сетки, Меркатор усовершенствовал навигационную карту, Кассини обследовал землю, а цифровой век сделал картографирование мгновенным и интерактивным. Карты сегодняшнего дня — это не просто представления о Земле; это динамические, богатые данными системы, которые влияют на все, от глобальных цепочек поставок до личных решений о путешествиях.

В будущем слияние ИИ, AR и вездесущего восприятия будет продолжать раздвигать границы того, что могут делать карты. Постоянная остается той же: мы составляем карты не только для того, чтобы увидеть, где мы находимся, но и для того, чтобы представить, куда мы можем пойти. Будущее картографии столь же безгранично, как и сам горизонт.