Table of Contents
Введение: скрытое влияние проекций карт
Каждая карта, которую вы когда-либо видели, является ложью. Не злонамеренная ложь, а необходимая. Поскольку Земля представляет собой трехмерный земной шар, а плоская карта представляет собой двумерное представление, некоторые искажения неизбежны. Математические методы, используемые для преобразования изогнутой поверхности Земли в плоскую плоскость, называются проекциями карт . Эти проекции гораздо больше, чем технические инструменты для картографов; они фундаментально формируют то, как мы учим географию, как мы воспринимаем мир и как мы развиваем пространственное осознание. Понимание проекций карт необходимо для любого, кто хочет критически мыслить о передаваемых информационных картах, от учащихся классов до политиков.
Выбор проекции влияет на размер, форму, расстояние и направление географических признаков. Ни одна проекция не может точно сохранить все четыре свойства. Вместо этого каждая проекция придает приоритеты определенным характеристикам, принося в жертву другие. Этот неотъемлемый компромисс означает, что используемая вами карта влияет на вашу ментальную модель мира. Например, знакомая проекция Меркатора, долгое время используемая в классах, сильно искажает размер земельных массивов вблизи полюсов, делая Гренландию такой же большой, как Африка, когда в действительности Африка в четырнадцать раз больше. Такие искажения могут привести к постоянным заблуждениям о глобальной географии, силе и ресурсах. В географическом образовании выбор и представление проекций карты могут либо усилить точность, либо распространять ошибку. В этой статье исследуется глубокое влияние проекций карты на географическое образование и пространственное осознание, изучение типов проекций, их исторического контекста, их влияния на обучение и практические стратегии для педагогов.
Исторический контекст проекций карт
Проблема представления сферы на плоской поверхности занимала математиков и картографов на протяжении веков. Древнегреческие ученые, такие как Птолемей, разработали конические и цилиндрические проекции для известного мира. В эпоху исследований точные карты стали решающими для навигации. Проекция Меркатора, введенная Герардом Меркатором в 1569 году, была прорывом для моряков, поскольку она сохраняла углы (конформность) и позволяла строить линии ромба (линии постоянного подшипника) как прямые линии. Это делало ее идеальной для навигации, хотя она сильно искажала области на высоких широтах.
В 20-м веке опасения по поводу политических последствий искажений карты привели к альтернативным проекциям. Артур Х. Робинсон разработал проекцию Робинсона в 1963 году, стремясь к визуально привлекательному компромиссу, который минимизировал искажения по всей карте. В 1974 году Арно Питерс продвигал проекцию Галла-Петерса (фактически разработанную ранее Джеймсом Галлом) как более справедливое представление развивающегося мира, потому что она сохранила равенство областей за счет формы. Это вызвало горячие дебаты об идеологической природе карт. Сегодня такие организации, как Национальное географическое общество, приняли проекцию Винкеля Трипла для карт мира, стремясь к балансу между областью, формой и расстоянием. Понимание этой истории помогает педагогам контекстуализировать, почему существуют разные проекции и почему ни одна карта не является идеально точной.
Общие прогнозы карт и их искажения
Чтобы понять влияние картографических проекций на образование, необходимо сначала понять основные категории и их характеристики.Проекции обычно классифицируются по используемой развиваемой поверхности: цилиндрической, конической или азимутальной (планарной).В рамках этих проекций они различаются по свойствам, которые они сохраняют — конформности (форме), равной площади, равноудаленности или истинному направлению.
Проекция Меркатора
Проекция Меркатор представляет собой цилиндрическую конформную проекцию. Сохраняет углы и формы небольших площадей, что делает её ценной для навигации. Однако искажение площади резко возрастает вдали от экватора. На карте Меркатора Советский Союз кажется больше, чем весь континент Африки, а Гренландия кажется сопоставимой по размерам с Южной Америкой. На самом деле Африка примерно в три раза больше Советского Союза (исторические границы) и Южная Америка в восемь раз больше Гренландии. Распространенность Меркатора в школах и СМИ с 17-го по конец 20-го веков способствовала распространённым заблуждениям об относительном размере континентов, часто раздувая воспринимаемую важность массивов суши в умеренных и полярных регионах при минимизации экваториальных.
Проекция Робинсона
Проекция Робинсона — компромиссная проекция, предназначенная для создания визуально сбалансированной карты, которая не является ни конформной, ни равной по площади. Она немного искажает форму, площадь, расстояние и направление повсюду, но избегает крайнего преувеличения. Национальное географическое общество использовало Робинсона в качестве своего стандарта для карт мира с 1988 по 1998 год. Часто считается хорошим выбором для справочных карт общего назначения, поскольку её искажения менее заметны для неподготовленного глаза. В образовании проекция Робинсона обеспечивает более реалистичное общее впечатление о мире, чем Меркатор, хотя она всё ещё искажает относительные размеры, особенно вблизи полюсов.
Проекция Галл-Питерс
Проекция Gall-Peters projection (также просто называемая проекцией Питерса) представляет собой цилиндрическую проекцию на равные площади. Её основная характеристика заключается в том, что области представлены точно: каждый регион на карте пропорционален своей фактической площади суши. Это делает её политически привлекательной для тех, кто утверждает, что проекция Меркатора несправедливо минимизирует развивающиеся страны вблизи экватора. Однако компромисс заключается в сильном искажении формы: страны кажутся растянутыми вертикально около экватора и раздавленными горизонтально вблизи полюсов. Проекция Питерса вызвала споры в 1970-х и 1980-х годах, подчеркнув, как выбор карты несет идеологический вес. В современном географическом образовании проекция Галла-Петерса часто используется для обучения студентов предвзятости и субъективной природе картографии.
Winkel Tripel Projection (Проектирование тройничного стекла)
Проекция Winkel Tripel представляет собой модифицированную азимутальную проекцию, которая пытается минимизировать все три типа искажений — площадь, форму и расстояние. Она стала стандартом для многих атласов и карт мира, включая National Geographic с 1998 года. Она обеспечивает приятный баланс и широко считается одной из лучших универсальных проекций. В классах Winkel Tripel предлагает более точную ментальную картину мира, чем Mercator, будучи более визуально интуитивно понятным, чем Gall-Peters.
Другие известные прогнозы
Другие проекции служат специализированным целям. Проекция Гуд гомолозин является прерванной проекцией равной площади, которая уменьшает искажение, разбивая карту на доли (например, очищая апельсин). Она превосходно показывает относительную площадь земли с минимальным искажением формы, но прерывания затрудняют видимость глобальной непрерывности. Ламбертская конформная проекция отлично подходит для картирования регионов средней широты, таких как Соединенные Штаты и Европа, сохраняя форму и направление вдоль стандартных параллелей. Азимутальная равноудаленная проекция показывает истинные расстояния от центральной точки, ценная для радиокарт и планирования маршрутов. Каждая проекция имеет место в географическом образовании, в зависимости от цели обучения.
Влияние на географическое образование
Картографические проекции — это не просто технические сноски в учебниках по географии; они являются основой того, как студенты понимают мир. Исследования в области географического образования последовательно показывают, что карты, которые студенты видят, неоднократно формируют их когнитивные карты — ментальные представления пространственных отношений. Если студент растет, видя только проекцию Меркатора в классе, они, вероятно, усвоят идею о том, что Гренландия и Африка похожи по размеру, что Россия доминирует над миром, и что Соединенные Штаты имеют центральное значение. Эти заблуждения могут сохраняться во взрослой жизни.
Неверные представления из проекции Меркатора
Наиболее задокументированное заблуждение проистекает из проекции Меркатора. Исследования показали, что студенты и даже взрослые значительно недооценивают размер Африки и переоценивают размер Европы и Северной Америки. Например, исследование 2019 года, проведенное журналом географии , показало, что участники, которые просмотрели карту мира Меркатора, оценили Африку примерно на 20% от ее истинного размера, в то время как те, кто показал карту равной площади, сделали более точные суждения. Это искажение имеет реальные последствия: оно может влиять на восприятие геополитической власти, распределения ресурсов и даже дискуссий об изменении климата. Когда люди думают, что Африка меньше, чем она есть, они могут упустить из виду ее экологическое или экономическое значение.
Преимущества использования множественных прогнозов
Географические педагоги признали, что использование различных проекций в преподавании имеет решающее значение для построения точного пространственного осознания. Сравнивая один и тот же регион по разным проекциям, студенты узнают, что ни одна карта не является непогрешимой. Эта практика способствует критическому мышлению о природе карт как представлений, а не объективной истины. Национальный совет географического образования (NCGE) рекомендует учителям вводить по крайней мере три различных проекций мира (например, Mercator, Gall-Peters и Robinson) и заставлять студентов анализировать искажения. Такие действия помогают студентам развивать более тонкий взгляд на глобальную географию и понимать компромиссы, которые должны делать картографы.
Интеграция учебных программ
Интеграция образования по проекции карт в учебную программу часто игнорируется. Многие учебники по географии по-прежнему по умолчанию не объясняют концепцию искажения проекции. Более эффективный подход будет включать выделенное подразделение по проекции карт на курсах географии средней и старшей школы. Это подразделение может охватывать математическую основу (соответствующий возрасту), историю и социальное воздействие. Например, урок может сравнивать размеры стран на различных проекциях с помощью интерактивных инструментов, таких как Веб-сайт True Size , который позволяет пользователям перетаскивать страны по карте, чтобы увидеть реальные сравнения размеров. Такие практические действия делают абстрактные искажения осязаемыми и запоминающимися.
Влияние на пространственное осознание
Пространственное осознание — способность воспринимать и рассуждать о положении, форме и отношениях объектов в пространстве — является критическим когнитивным навыком. Географическое образование направлено на развитие пространственного осознания, и проекции карты являются ключевой переменной в этом развитии. Искаженная карта может привести к искаженному пространственному пониманию, которое влияет на навигацию, управление ресурсами и геополитическое мышление.
Навигация и ориентация
Для практической навигации искажения проекции имеют огромное значение. Моряк, использующий проекцию Меркатора, может точно нарисовать прямой курс (линия хумба), но та же карта введет в заблуждение кого-то, пытающегося измерить расстояние между двумя точками, удаленными от экватора. Напротив, гномоническая проекция показывает маршруты большого круга (кратчайший путь по изогнутой Земле) в качестве прямых линий, что делает ее ценной для дальних воздушных путешествий. Если студент учится навигации только из одной проекции, он может не понимать, почему пути полета кажутся изогнутыми на типичных картах мира. Обучение взаимосвязи между проекциями и планированием маршрута улучшает пространственные рассуждения и практические навыки.
Геополитические восприятия
Картографические проекции могут тонко влиять на то, как люди воспринимают национальную мощь и глобальные отношения. Как уже упоминалось, проекция Меркатора раздувает размеры стран в Северном полушарии, в которые исторически входили колониальные державы. Это привело к обвинениям в том, что проекция Меркатора увековечивает евроцентрическое мировоззрение. Напротив, проекции равной площади, такие как Галл-Петерс, придают развивающимся регионам больший визуальный вес. В географическом образовании изучение этих предубеждений побуждает студентов подвергать сомнению политические сообщения, встроенные в карты. Например, дискуссия в классе может вращаться вокруг того, почему многие американские школы использовали Меркатор в течение десятилетий, в то время как европейские школы часто предпочитали проекции равной площади. Такие дискуссии развивают критическое пространственное осознание, которое выходит за рамки запоминания столиц.
Управление ресурсами и экологическая осведомленность
Точное пространственное осознание имеет решающее значение для понимания распределения ресурсов, климатических моделей и экологических проблем. Например, тропический лес Амазонки, который лежит в основном вблизи экватора, кажется уменьшенным на прогнозах Меркатора, что потенциально приводит к недооценке его размера. И наоборот, полярные регионы, такие как Арктика, которые непропорционально велики на Меркаторе, могут показаться более значительными, чем они. Эти искажения могут повлиять на политические решения и общественную поддержку сохранения. В классах географии использование проекции равной площади при преподавании о обезлесении или опустынивании гарантирует, что студенты правильно понимают масштаб этих проблем. Пространственное осознание, таким образом, оказывает прямое влияние на экологическую грамотность.
Преподавание стратегий для картографических прогнозов
Педагоги несут ответственность за то, чтобы помочь студентам стать критическими пользователями карт. Следующие стратегии могут быть интегрированы в уроки географии для улучшения понимания проекций и пространственной осведомленности.
Интерактивные цифровые инструменты
Современные технологии позволяют легко демонстрировать искажения проекции в реальном времени. Такие веб-сайты, как Инструмент перехода проекции Джейсона Дэвиса , позволяют пользователям плавно морфировать между различными проекциями, мгновенно видя, как меняются форма, площадь и расстояния. Google Earth и программное обеспечение ГИС, такое как ArcGIS Online, также позволяют студентам просматривать одну и ту же область в нескольких проекциях. Используя эти инструменты, студенты могут перетаскивать страну по карте и наблюдать за изменением ее размера — мощный урок относительности представлений карт.
Сравнительная деятельность
Одним из эффективных действий является то, чтобы студенты измеряли размер нескольких стран на разных печатных проекциях карты, а затем сравнивали их с фактическими значениями. Предоставьте карту Меркатора, карту Галла-Петера и карту Винкеля-Трипеля вместе со списком реальных областей страны. Студенты заметят, что площадь Гренландии на Меркаторе сильно раздута, в то время как на Галл-Петерсе ее форма искажена, но ее площадь верна. Это практическое сравнение приводит к появлению концепции компромиссов. Еще одна деятельность заключается в том, чтобы нарисовать простую форму (например, круг) на глобусе, а затем проецировать ее на плоскую карту с использованием различных формул (имитация с помощью программного обеспечения) - студенты могут видеть, как формы растягиваются или сжимаются.
Упражнения критического мышления
Помимо технического понимания, студенты должны критически оценивать роль карт в обществе. В рамках дискуссии на уроках можно было бы поставить вопрос: «Должны ли все карты мира в школах быть проекциями на равные площади?» Студенты должны были бы рассмотреть аргументы о справедливости, визуальной привлекательности и образовательных целях. Кроме того, студенты могут проанализировать, как средства массовой информации используют карты — например, карта погоды может использовать проекцию Меркатора, чтобы показать путь урагана, даже если он искажает фактический размер шторма. Это учит студентов скептически относиться к потребителям визуальной информации. Такие упражнения согласуются с целями географической грамотности: думать как географ и понимать, что карты являются аргументами, а не нейтральными фактами.
Заключение
Карточные проекции — это гораздо больше, чем технические детали для картографов; они являются мощными инструментами, которые формируют географическое образование и пространственное осознание. Выбор проекции в классе может влиять на то, как студенты воспринимают размер и важность континентов, относительную силу наций и масштаб экологических проблем. Понимая искажения, присущие проекциям, таким как Меркатор, Робинсон и Галл-Питерс, педагоги могут разрабатывать уроки, которые развивают критическое пространственное мышление, а не пассивное принятие мировоззрения одной карты. Поскольку технология предоставляет все более интерактивные способы визуализации проекций, учителя географии имеют новые возможности для привлечения студентов к увлекательной задаче представления круглого мира на плоской бумаге — или плоском экране. В конечном счете, цель состоит не в том, чтобы найти идеальную проекцию, а в том, чтобы вооружить учащихся навыками интерпретации любой карты с осознанием ее предубеждений. В эпоху глобальной взаимосвязанности точное пространственное осознание — это не просто академическое упражнение; это необходимое условие информированного гражданства.
Для дальнейшего чтения по проекциям карт и их влиянию, обратитесь к окончательному руководству USGS и статье National Geographic о проекции Меркатора . Дополнительные ресурсы включают блог ESRI о выборе правильной проекции для географического анализа.