Det är lätt att tänka på kartor som uppsättningar av visuella riktningar. Oavsett om du försöker ta dig till toppen av Mount Everest eller till en väns nya hem, kan en karta hjälpa dig att hitta rätt. Men kartor kan göra mer än att hjälpa dig att ta reda på var du är och vart du är på väg. De är representationer av information som kan beskriva nästan vad som helst om världen.
Om du ville få en uppfattning om vilka hundraser som är mest populära i olika regioner, kan du spendera dagar med att titta på listor och diagram. Eller så kan du titta på en karta och få ett omedelbart grepp om samma information. Att lära sig om olika länders fysiska egenskaper, import, export och befolkningstäthet skulle ta evigheter om du litade på skrivna beskrivningar i en bok. Men med en karta , alla siffror, mönster och korrelationer är precis framför dig. Som Ian Turner, senior kartograf på GeoNova, uttryckte det:"En karta är en typ av språk. Det är ett grafiskt språk. Den presenterar information på ett förhoppningsvis ett sätt som är mycket lätt att förstå."
Det är en kartografs jobb (någon som gör kartor) för att lägga all denna information i ett format som folk kan förstå och lära sig av. Exakt vad en person kan lära sig beror på vilken typ av karta. De flesta kartor börjar med en kontur av en plats, som en bit mark eller en vattenmassa. Sedan ger de information om platsens attribut. Olika kartor innehåller olika attribut. Till exempel:
Denna kombination av platser och attribut gör det möjligt att placera mycket information på ett mycket litet utrymme. En enda karta kan visa dig alla länder på en kontinent, deras gränser, deras ungefärliga befolkning och deras primära import och export. Människor kan också använda specialiserade tematiska kartor för att analysera trender och mönster i alla typer av data. En karta som visar kommunikationskostnader i olika delar av världen, till exempel, kan hjälpa en ideell organisation att bestämma var man ska bygga ett trådlöst nätverk till låg kostnad. Som Turner förklarade, "Kartor handlar mer än om huvudstäder och länder - det handlar egentligen om hur ekonomi och klimat och naturliga egenskaper, hur alla olika variabler som utgör ett samhälle relaterar till varandra."
Gemensamma konventioner hjälper kartografer att presentera all denna information på ett vettigt sätt. Vi kommer att titta på dem mer i detalj i nästa avsnitt.
Innehåll
Även om de kan innehålla olika uppsättningar data följer kartor vanligtvis flera grundläggande konventioner som hjälper människor att förstå dem direkt. Turner förklarade, "[En konvention] som används i kartografi på politiska kartor, på de flesta kartor är att vattnet är blått. Det kan kasta människor när du försöker använda en annan färg för att beteckna något som vatten." På fysiska kartor är landmassorna dessutom vanligtvis bruna eller bruna och växtligheten grön.
Kartor visar sitt ämne ovanifrån och använder linjer och färg för att skilja mellan regioner. Politiska kartor tenderar att använda liknande symboler och typstorlekar för att indikera gränser, städer och andra objekt. På många, men inte alla, kartor är norr överst - andra kartor innehåller ofta en pil för att ange riktningar. De flesta kartor har en legend som förklarar deras symboler, och många har ett skalanteckningsförhållande mellan storleken på kartan och storleken på den verkliga världen, till exempel 1 tum till 100 miles. Vissa kartor uttrycker skalan som ett förhållande, till exempel 1:25 000.
De flesta kartor innehåller också någon form av koordinatsystem för att hjälpa människor att hitta specifika platser. På en gatukarta över en stad kan detta vara ett enkelt rutnät markerat med bokstäver och siffror. Större kartor använder vanligtvis imaginära linjer som kallas longitud och latitud. På en jordglob är dessa linjer ordnade och jämnt fördelade. Alla longitudlinjer, eller meridianer, som går i nord-sydlig riktning är lika långa. Latitudlinjerna, eller parallellerna, löper alla öster och väster och är kortare ju längre de är från ekvatorn.
Kartor, å andra sidan, kan orsaka förödelse på parallellerna och meridianerna. Detta beror på att jorden är formad ungefär som en pumpa och att få ett platt papper att exakt likna hela ytan på en pumpa är inte lätt. Du kan få en uppfattning om svårigheterna genom att rita en bild på en uppblåst ballong. Sträck sedan ut den tömda ballongen tills den ligger platt. Du kan fortfarande föreställa dig hur originalbilden såg ut, men storlekarna och formerna är helt fel.
Du kan göra den tömda bilden lite mer exakt genom att skära den i bitar så att ballongen liknar gores används för att göra sfäriska klot av platt papper. Tyvärr ser den resulterande serien av spetsiga segment fortfarande inte mycket ut som originalbilden. Intilliggande delar berör inte varandra, och du måste föreställa dig hur de skulle se ut utan mellanrummen.
För att komma runt bristerna med en plan yta använder kartografer en mängd olika kartprojektioner. Vi kommer att utforska dem i nästa avsnitt.
Paralleller och meridianerMed hjälp av grader, minuter och sekunder mäter meridianer hur långt öster eller väster en plats är från prime meridianen . Paralleller mäter hur långt norr eller söder en plats är från ekvatorn .
Även om de är lätta att fälla ihop och bära runt på, har varken kraftigt förvrängda kartor eller demonterade jordklotgormar någon större praktisk användning. Av denna anledning har kartografer utvecklat ett antal kartprojektioner , eller metoder för att översätta en sfär till en plan yta. Ingen projektion är perfekt – alla sträcker, river eller komprimerar jordens egenskaper i någon grad. Men olika projektioner förvränger kartans olika kvaliteter.
"Alla kartor har en viss grad av inexakthet," förklarade Turner. "Vi tar en rund jord och projicerar den på en tvådimensionell yta - på ett papper eller en datorskärm - så det kommer att bli viss förvrängning." Lyckligtvis gör mängden tillgängliga projektioner det möjligt för en kartograf att välja en som bevarar precisionen hos vissa funktioner samtidigt som de förvränger mindre viktiga.
Att skapa en kartprojektion är ofta en mycket matematisk process där en dator använder algoritmer för att översätta punkter på en sfär till punkter på ett plan. Men du kan tänka på det som att kopiera egenskaperna hos en jordglob till en krökt form som du kan skära upp och lägga platt - en cylinder eller en kon. Dessa former är tangenta till eller vidrör jorden vid en punkt eller längs en linje, eller så är de sekanter till jorden och skär genom den längs en eller flera linjer. Du kan också projicera delar av jorden direkt på ett tangent- eller sekantplan.
Projektioner tenderar att vara mest exakta längs den punkt eller linje där de berör planeten. Varje form kan röra eller skära genom jorden när som helst och från vilken vinkel som helst, vilket dramatiskt förändrar det område som är mest exakt och formen på den färdiga kartan.
Vissa projektioner använder också tårar eller avbrott , för att minimera specifika snedvridningar. Till skillnad från en jordklots gores är dessa avbrott strategiskt placerade för att gruppera relaterade delar av kartan tillsammans. Till exempel en Goode homolosin projektion använder fyra distinkta avbrott som skär genom haven men lämnar stora landmassor orörda.
Olika projektioner har olika styrkor och svagheter. I allmänhet kan varje projektion bevara vissa, men inte alla, av kartans ursprungliga kvaliteter, inklusive:
Du kan lära dig mer om de specifika kartprojektionerna och deras styrkor och svagheter från NASA och United States Geological Survey (USGS). National Atlas of the United States avslutades 2014, men mycket av deras arbete finns tillgängligt på andra webbplatser.
Att välja rätt projektion är bara en del av att skapa en framgångsrik karta. En annan är att hitta rätt data. Vi ska titta på var kartinformationen kommer ifrån i nästa avsnitt.
Mercator-projektionenDetta är en projektion av en karta över världen på en cylinder så att alla latitudparalleller har samma längd som ekvatorn. Den utvecklades av den flamländska kartografen Gerardus Mercator 1569. Cylindriska kartprojektioner som Mercator används ofta för navigering.
I sin kärna är kartor visuella uttryck för mått. Mätningarna för de första kartorna kom troligen från kartmakarnas utforskning av den lokala terrängen. Så småningom reste fler människor och dokumenterade platserna för avlägsna landmassor och vattendrag. Kartmakare sammanställde dessa personliga mätningar, skisser och anteckningar till representationer av mer av världen. Kartografer byggde också på kunskapen om sina föregångare, en trend som fortsätter med dagens härledda kartor, som använder andra kartor som källor.
Vissa av dagens kartor förlitar sig också på fysiska mätningar gjorda av riktiga människor. Lantmätare använder instrument för att ta exakta mätningar av land och vatten, såväl som positionerna för konstgjorda objekt. Denna information är avgörande för korrekta topografiska kartor. På samma sätt förlitar sig geologiska kartor också på geologers fältstudier. Förbättrade instrument, inklusive GPS-mottagare och elektroniska datainsamlare, har gjort sådan fältforskning allt mer exakt. Forskare kan också studera gärningar och försäljningsregister och intervjua lokala invånare för att fastställa de korrekta ortnamnen för kartor över tidigare omartade områden.
Dagens teknik gör det också möjligt för kartografer att göra detaljerade kartor över platser de aldrig varit på. Fältet för fjärranalys , eller flyg- och satellitfotografering, har gett kartografer en stor mängd ny information om jorden. Fjärranalys är inte särskilt nytt — den första användningen av flygfotografering för karttillverkning ägde rum 1858. Användningen av den inom karttillverkning var dock inte utbredd förrän efter andra världskriget, då kartografer började använda spaningsfotografier som kartdata.
För det mesta kräver en mänsklig kartografs skicklighet att konvertera satellit- och flygbilder till kartor. Kartografer kan mäta funktionerna i en bild med jämna mellanrum, eller så kan de spåra hela konturer. Dessa två metoder kallas raster och vektor kodning, och båda kan vara tidskrävande. Datorprogram kan hjälpa till med processen, och vissa kan till och med känna igen skillnader i gamla och nya fotografier. Detta kan så småningom automatisera processen med att uppdatera kartdata. Vi tar en titt på tematiska kartor i nästa avsnitt.
Kartografer och datorer kan också använda parallax, eller skillnaden i vinkel mellan två bilder av samma motiv, för att mäta höjder. Processen liknar hur dina ögon uppfattar djup. Det tillåter kartografer att använda fjärranalysbilder för att skapa fysiska och topografiska kartor.
För tematiska kartor är världens form bara början. När man gör en tematisk karta måste kartografer hitta korrekta, uppdaterade informationskällor för en rad sociala och miljömässiga fenomen. "Vi använder en mängd olika källor för att på bästa sätt generalisera funktionen vi vill visa", säger Turner. "Till exempel, för en befolkningstäthetskarta, vart tionde år i USA finns det en folkräkning. De nya folkräkningsdata kommer att göras tillgängliga för allmänheten, och vi kommer att kunna ta den informationen och göra nya kartor från det. "
Kartografer måste också avgöra vilken informationskälla som är den mest aktuella, korrekta och fullständiga. "Om vi gör en statlig karta över Virginia, kan vi få information från staten vid en period, som utvecklades vid ett tillfälle," förklarade Turner. "Vi kan få information från en stad eller ett län som utvecklades vid ett annat tillfälle, och en del av det roliga med mitt jobb är att tolka [vilken källa] som är korrekt."
De flesta tematiska kartor innehåller ett citat som förklarar var informationen kom ifrån. Några vanliga källor är:
Tillsammans med data om planetens storlek och form lagras mycket av denna tematiska information i databaser. Kartografens uppgift är att kombinera informationen från de olika databaserna och befintliga kartor för att skapa en ny begriplig karta. Vi ska titta på hur detta händer i nästa avsnitt.
Tissots IndicatrixIbland kan det vara svårt att säga exakt hur en kartprojektion förvränger formen på jordens egenskaper. Ett verktyg för att undersöka förvrängningar är Tissots indikator , en serie små, identiska cirklar ritade på en jordglob. På en projektion kan du se hur storleken och formen på cirklarna förändras, vilket motsvarar typen och riktningen för förvrängningen.
Människor har gjort kartor i tusentals år. Babylonierna etsade kartor till lertavlor så tidigt som 2300 f.Kr. Vissa äldre målningar kan också vara exempel på kartor, men arkeologer och antropologer är oense om huruvida konstnärerna hade för avsikt att göra en karta eller måla en bild. Oavsett så har kartor funnits länge och under större delen av den tiden har folk ritat och målat dem för hand. De tidigaste kartorna var troligen baserade på personlig erfarenhet och visade områden som kartmakaren kände till.
Handritade kartor blev mer exakta när människor gjorde nya upptäckter inom matematik och geografi. Exakta uppskattningar av jordens diameter hjälpte kartografer att avbilda landmassor och hav i rätt proportioner. Detta gällde särskilt efter att kartografer började kartlägga både östra och västra halvklotet samtidigt. Under 1600- och 1700-talen gjorde framstegen inom klocktillverkning det möjligt för resenärer att bestämma sin longitud exakt, vilket gjorde det lättare att få korrekta mätningar för kartor.
Även om framsteg inom tekniken gjorde det lättare att få korrekt kartdata, krävde det fortfarande en konstnärs skicklighet att skapa en bra karta. En kartmakare var tvungen att kunna rita eller måla alla kartans funktioner så att de var korrekta, läsbara och attraktiva. Detsamma gäller idag. Datorer och geografiska informationssystem (GIS) har automatiserat många kartläggningsuppgifter för att lägga till djup och informativa funktioner till kartor. En mjukvaruplattform, GIS samlar in, analyserar och organiserar data som hjälper kartor att presentera en lättläst bild av mönster. Varje gång du har tittat på en karta färgkodad efter sjukdomsförekomst i ett visst område eller fattigdomsnivåer har du uppskattat GIS-kapaciteten.
Men de bästa kartorna kommer fortfarande från skickliga kartografer som använder all tillgänglig teknik, men med en mänsklig touch.
När en kartograf gör en karta måste han ta hänsyn till flera faktorer, inklusive:
Detta är en projektion av en karta över världen på en cylinder så att alla latitudparalleller har samma längd som ekvatorn. Den utvecklades av den flamländska kartografen Gerardus Mercator 1569. Kartor med cylindriska projektioner används ofta i navigering.
Kartor avsedda för onlinevisning har också andra krav än de som är avsedda att ses på papper. Turner förklarade:
Om du utvecklar en karta specifikt för internet måste typsnitten vanligtvis vara större så att du kan läsa typen på skärmen. Du har färre val i färg eftersom inte alla färger nödvändigtvis kommer att matas ut korrekt om någon försöker skriva ut kartan. Så på grund av begränsningar i färg, på grund av begränsningar i typstorlek, jämfört med en utskriftskarta måste det i allmänhet vara mycket enklare...Du utvecklar vanligtvis en karta som kommer att passa på en vanlig datorskärm så att användaren inte behöver inte panorera runt för att kunna tolka informationen.Med allt detta i åtanke måste kartografen samla in data och ta reda på hur man använder visuella element för att presentera det på kartan. Detta kräver mer än bara att noggrant skissera kontinenter och vattendrag. Kartografen måste använda färger, linjer, symboler och text för att se till att läsaren kan tolka kartan rätt. Dessa visuella element hjälper till att göra det tydligt vilka delar av kartan som är viktigast, samt vilka delar som är i förgrunden och vilka som är i bakgrunden. Ofta kan kartografen använda ett GIS för att undersöka flera versioner av samma karta för att avgöra vilken som fungerar bäst.
Även med hjälp av ett GIS, för att lyckas skapa en karta krävs att en kartograf har mycket specialiserad kunskap. Många kartografer har examen i kartografi eller i relaterade ämnen, såsom geografi, lantmäteri eller matematik. På grund av förekomsten och komplexiteten hos geografiska informationssystem måste kartografer också vara skickliga på att använda datorer. Dessutom är många kartografer också intresserade av fält som använder sig av massor av kartor. Turner sa:"För mig är det väder och politik. För andra kan det vara språk eller geologi. För vissa kan det vara historia, vare sig amerikansk historia eller världshistoria."
Förbättringar i kartografiska tekniker och i geografiska informationssystem har gjort det möjligt för människor att få mycket specialiserade kartor mycket snabbt. Detta är en stor förbättring som har skett under de senaste decennierna. Tidigare kunde det vara en utmaning att få en specialiserad karta av hög kvalitet, särskilt med kort varsel.
Nuförtiden har GIS gjort analysen av data mycket enklare och kartor kan göra mycket mer än att bara visa platser. Datoriserade kartor kan till exempel upptäcka mönster, som att hitta hot spots för brott i en stad eller förutsäga väderförhållanden i ett otillgängligt område.
Fyrfärgsteori1852 upptäckte Francis Guthrie att det var möjligt att färglägga en karta över alla grevskap i England med bara fyra färger. Han ansåg sedan att det var möjligt att använda endast fyra färger för att färglägga vilken karta som helst. Detta blev känt som fyrfärgssatsen . Flera matematiker har föreslagit bevis för satsen, inklusive ett som kräver användning av en dator för att slutföra.
Även om vi verkligen undrar hur vi någonsin levt utan GPS, är faktum att alla gjorde det bra tills för inte så länge sedan. Tillgängligheten av denna teknik har dock förvandlat karttillverkning till ett ännu mer exakt företag än det redan var. Helt känt som Global Positioning System (GPS), består det av dussintals satelliter som tillhandahåller geografiska koordinater för olika jordiska egenskaper. Ursprungligen sattes i omloppsbana av det amerikanska försvarsdepartementet, de har varit tillgängliga för civila fördelar sedan 1980-talet, och sedan dess har tekniken revolutionerat allt från flygplansnavigering till landmätning och vidare. Det spelar till och med en roll i spel.
Eftersom dessa satelliter kontinuerligt kretsar runt jorden (cirkulerar två gånger om dagen), har datainsamling och tillämpning av data påskyndats dramatiskt. Detta gör det möjligt för kartskapare att skapa de mest aktuella kartorna, särskilt viktigt eftersom markplanering och miljöpåverkan har blivit sådana heta frågor de senaste åren.
GPS-teknik ledde också till utbyggnaden av personliga navigeringsverktyg, som Waze och Google Maps. Tidigare var det bara militär- och transportorganisationer som var medvetna om dessa uppgifter. Idag kan (och gör) vem som helst använda dessa realtidskartor för att ta sig dit de behöver gå med hjälp av sväng-för-sväng-instruktioner. Ingen behöver verkligen veta hur man "läser" en karta för att få vägbeskrivningar. Nu uppdateras rullande, GPS-kartor har kommit långt ifrån för bara några år sedan när det fanns gott om "döda platser" att hitta.
Teknikens exponentiella framsteg kommer sannolikt att leda till att karttillverkning och användning kommer att fortsätta att förändras under de närmaste åren. Men trots bekvämligheten med digitala kartor är det osannolikt att papperskartor någonsin skulle (eller borde) utrotas. Även om en anledning är att din telefon kan dö och lämna dig kartlös vid varje given tidpunkt, finns det en bättre anledning att hålla fast vid papper om du verkligen vill resa eller förstå ett område på djupet. Tydligen är digital information bara bra för att få information på låg nivå, som hur man tar sig från punkt A till B. Samma information på papper, i jämförelse, är mer benägna att smältas och bevaras bättre, vilket ger användaren en mer grundlig förståelse av innehållet och området.
Speciellt tackTack till Ian Turner, senior kartograf på GeoNova, för hans hjälp med den här artikeln. Turner, som vi pratade med 2007, är nu ägare/president för Globe Turner, LLC, som tillhandahåller kartinnehåll och tjänster för alla medier.
