Выбор проекции и компоновки подчинен назначению и содержанию карты. При разработке карты важно предусмотреть характер ее использования, виды проводимых с ней работ, на специальных картах еще более разнообразных, чем на общегеографических.
При использовании карт приходится учитывать следующие их особенности, связанные с математической основой:
- зрительное восприятие очертаний;
- возможность измерений расстояний или площадей, размеры и характер получаемых при этом ошибок;
- сохранение на карте прямых линий или превращение их в кривые (при угловых искажениях);
- возможность нанесения на карту дополнительного содержания простейшими способами;
- удобства построения по карте профилей и графиков.
Крупномасштабные специальные карты, как правило, составляются на основе топографических карт в проекции Гаусса, позволяющей практически пренебрегать искажениями при измерениях. Следовательно, особенности выбора проекций для специальных карт сказываются лишь при составлении в мелких масштабах.
Специальные карты среднего и мелкого масштабов нередко используют для приближенных вычислений путем проведения картометрических работ. Примером могут служить подсчеты запасов природных ресурсов. Так, измерение площадей разных видов почв по миллионным картам имеет практическое значение для планирования сельского хозяйства. Вычисления государственных запасов плодородных почв иногда выполняют по картам еще более мелких масштабов. Измерения площадей производят также по картам лесов для подсчетов лесопокрытости, запасов древесины. Геологические, гипсометрические и геоморфологические карты служат для построения профилей и вычисления объема продуктивных толщ месторождений полезных ископаемых.
Необходимость измерений длин, площадей или объемов и требуемая точность вычислений дадут исходные данные при разработке математической основы карты.
Зрительное восприятие контуров существенно не только для сохранения в памяти привычных очертаний материков, стран, областей, но также для наглядного отражения зональности явлений на обзорных картах и особенно на картах учебного характера.
Одним из сложных вопросов при разработке компоновки специальных карт является размещение в пределах рамок легенды, часто занимающей на специальных картах значительную площадь, врезных карт, профилей или схем, дополняющих основное содержание карты.
Разработку математических элементов специальной карты начинают с ее компоновки, учитывая возможность применения ряда подходящих проекций. Выполнив предварительный макет или эскиз компоновки и установив требования, предъявляемые к математической основе карты, переходят к выбору проекции или вычисляют новый ее вариант с учетом содержания составляемой карты.
Большое значение для картографической практики имеет предложенный Н. А. Урмаевым новый метод разработки картографических проекций. Он основывается на использовании в математической картографии положений численного анализа. Это метод позволяет получать проекции по аналитически заданному распределению искажений или на основании эскизов картографической сетки (Г. А. Гинзбург, Т. Д. Салманова, 1964). Применение новых методов Н. А. Урмаева, Г. А. Гинзбурга и др. особенно продуктивно при заранее поставленных требованиях к виду меридианов и параллелей, определяемых специальным содержанием, а также распределению искажений на участках карты. Примером могут служить описанные ниже требования к выбору проекции для серии карт природы СССР для высшей школы.
Чем мельче масштаб карты и, следовательно, больше охват территории, тем сложнее выбор компоновки. Интересный пример дает разработка проекции и компоновки для серии специальных карт мира для высшей школы в масштабе 1 : 15 000 000, выполненная ЦНИИГАиК при проектировании карт. Из серии специальных карт мира издана только физическая карта масштаба 1 : 15 000 000 в 1956 г., подготавливалась серия из восьми карт (Заруцкая, 1957). Сущность задачи заключалась в том, чтобы все карты серии издать в общей проекции для облегчения их сопоставления и возможности составления по ним комплексных профилей и комплексных карт на учебных практических занятиях. Вместе с тем для разных карт была нужна компоновка в двух вариантах — для климатической, тектонической и зоогеографической карт важна цельность показа Тихого океана, для этого пришлось повторить часть материков Северной Америки и Южной Америки; для мировых карт почвенной и растительности, где акватории остаются незаполненными специальным содержанием, естественно, повторение материков Америки сочли излишним. Г. А. Гинзбургом была разработана проекция, отвечающая поставленным требованиям.
В картографической литературе достаточно освещен вопрос о выборе проекций для карт с различным охватом территории: мировых материков и океанов, стран, краев и областей. Ценные пособия для редакторов составлены Г. А. Гинзбургом (1952, 1958), Г. А. Гинзбургом и Т. Д. Салмановой (1964). Поэтому здесь рассмотрены лишь некоторые особенности выбора компоновок, неразрывно связанные с изменениями проекции. Для специального содержания карты иногда важно обеспечить какой-либо район наилучшими условиями для зрительного восприятия или для возможности измерений, сохранить небольшие искажения для одного из районов периферической части карты, связанного со специальным содержанием, но расположенного близ ее рамки и т. п.
Рассмотрим для примера компоновки карт СССР, принятые для специальных карт разного содержания и назначения. Для научносправочных карт всей территории СССР широко применяются нормальные конические проекции, главным образом, равнопромежуточные на секущем конусе. Компоновка карт в конической проекции отличается компактностью (карты занимают наименьшую площадь). Кроме территории СССР легко включаются в рамки карты (незначительно увеличивая ее размеры) омывающие СССР моря, в том числе Черное море с проливом Босфор. На востоке в рамки карты обычно входит Берингов пролив и небольшая часть Аляски. Компоновка карты СССР сильно меняется при разном положении среднего меридиана. Вертикальное положение (но не в середине карты) часто имеет меридиан 100°, при этом очертания страны как бы приобретают зрительное равновесие и возможна наиболее экономная по площади компоновка карты. Вместе с тем существенным недостатком такой компоновки является поворот Европейской части СССР под углом 45° к рамке карты, что вызывает неудобство чтения, особенно для настенной карты. При вертикальном положении меридиана 90° — европейская часть СССР лучше обозревается, но зато Чукотский п-ов сильно поднят и выходит за рамку карты.
Наименьшие искажения для основной площади СССР имеет коническая равнопромежуточная проекция В. В. Каврайского, сохраняющая длину по всем меридианам и параллелям с широтами φ1 = 47° и φ2 = 62°. На территории СССР наибольшие искажения приходятся на северные районы. Меньшие искажения на севере, при общем благоприятном для площади СССР распределении искажений других районов, имеет также равнопромежуточная проекция Ф. Н. Красовского.
Наименьшие искажения для преобладающей территории СССР, экономность компоновки, удобство приближенных измерений и графических работ благодаря прямым меридианам дают нормальным коническим проекциям для карт СССР существенные преимущества.
Однако при разработке серии стенных специальных карт природы СССР для высшей школы были поставлены иные задачи выбора проекции и компоновки, а именно:
- наглядное отображение зональности, для чего необходима меньшая кривизна параллелей (но без резких искажений северных районов);
- более удобное положение (при чтении на стенной карте) территории европейской части СССР, что возможно при повороте изображения, связанном с изменением долготы среднего меридиана;
- охват приполярных районов в связи со значением исследований в Северном Ледовитом океане.
Этим условиям отвечает принятая для названной выше серии карт видоизмененная поликоническая проекция, разработанная Т. Д. Салмановой в 1950 г. К недостаткам этой проекции относятся: во-первых, зрительно заметные искажения в некоторых районах, например уменьшенные размеры Каспийского моря, Памира и др.; во-вторых, неудобство проведения на картах учебных графических работ из-за изогнутых меридианов (трудность нанесения точек по координатам, разграфки на клетки). Однако для стенных карт принятая компоновка и проекция сохраняют свои преимущества. В пределах рамок удачно размещаются легенды и дополнительные врезные карты.
Компоновка карт всей территории СССР нередко требует максимального масштаба для западной части и сокращения площади малоосвоенных районов северо-востока Сибири. В атласах для этой цели применяется способ размещения восточной части СССР в уменьшенном масштабе во врезной карте или на нижней половине страницы.
Разработан также один из вариантов сетки поликонической проекции с уменьшающимися к востоку расстояниями между меридианами. Такой вариант для карт природы может иметь ограниченное применение лишь для схематических карт в тех случаях, когда сравнение между западной и восточной частями СССР не нужно и искажения не имеют значения, а важно лишь показать местоположения, определенных пунктов, расположенных очень густо в западной части СССР и очень редко в Сибири.
Интересный пример изменения компоновки карты СССР дает карта «Русские географические открытия XIX века» масштаба 1 : 5000000 издания 1956 г. для высшей школы. В компоновку карты оказалось необходимым включение всей Аляски для изображения маршрутов русских открытий в Америке. Размещение Аляски во врезке было бы значительно менее наглядным.
Приведенные примеры показывают, что требования к компоновке, характеру и распределению искажений служат исходными для выбора проекции.
Выбор компоновки карт крупных частей СССР — Сибири, Северо-востока, Средней Азии и Казахстана и других требует аналогичного подхода. Особенно важным для карт Сибири и Дальнего Востока является удачный выбор среднего меридиана.
Специальные карты, охватывающие меньшие площади (стран, краев и областей), большей частью имеют специальное содержание в пределах основной территории, а площадь смежных стран или областей до рамок карты («заполняющая территория») сохраняет только изображение географической основы. В этих условиях особенно ярко выделяются очертания границ основной территории и важно дать правильное зрительное восприятие ее конфигурации. Чем меньше территория и крупнее масштаб, тем проще выбрать проекцию и компоновку, отвечающую названным выше требованиям.
Часто при разработке компоновки карты приходится размещать границы территории в заранее заданных пределах, связанных с размером страницы атласа или со стандартными форматами бумаги, а также с размерами легенды, дополнительных пояснений и схем, также помещаемых в пределах рамок или на полях карты.
Для экономии бумаги и сокращения размеров карты легенду размещают на «заполняющей территории». Если же вся площадь карты заполнена содержанием, то легенду рекомендуется расположить на нижнем поле (для стенной карты) или на правом для настольной.
Размещение легенды на участках «заполняющей территории» нередко требует специального ее построения — одним вертикальным столбцом или несколькими столбцами, при этом желательно, чтобы каждый столбец имел свой подзаголовок. Возможно разделение легенды на части, помещаемые на разных свободных участках карты. Необходимо учитывать и эстетические требования компоновки карты, избегая перегрузки какой-либо одной стороны карты, неудачных пропорций. При многочисленных врезках линии их рамок рекомендуется объединять в общую фигуру, без лишних углов. Можно срезать углы по прямой или лекальной линии, кривизна которой увязана с каким-либо контуром на карте.
Если легенда карты не размещается в имеющемся участке «заполняющей территории», можно сдвинуть рамки карты с таким расчетом, чтобы небольшая часть основной территории с одной стороны вышла за рамку (в ее разрыве), а с другой стороны, увеличилось бы место для легенды.
При недостатке места врезку можно размещать от внешней рамки карты, заняв площадь между внешней и внутренней рамками. В отдельных случаях в целях освобождения места для легенды возможно изменение среднего меридиана с поворотом изображения. Так как формат карты обычно увеличивать нежелательно, а часто и невозможно (например, на картах атласа), место для легенды необходимо предусмотреть в начале работы над картой, так как впоследствии, когда будет закончено составление основы, любое изменение компоновки может потребовать сложных и дорогостоящих переделок.
Выбор проекции и компоновки обосновывается в редакционном плане и прилагаемом к нему макете, составленном в натуральную величину карты. На макет наносят только рамки, сетку меридианов и параллелей с их подписями, основные контуры берегов, главные реки и границы, главные населенные пункты. Кроме того, показывают пункты (или объекты специального содержания), располагающиеся вблизи рамок карты и важные для ее содержания.
На макете вычерчивают также рамки всех врезных карт, легенды и других элементов оснащения. Подписывают размеры всей карты по внутренней рамке, расстояния до внешней рамки, размеры бумаги и размеры отдельных листов и всех врезок. Утвержденный макет вместе с редакционным планом является документом для дальнейшей работы.
Источник: И.П. Заруцкая. Составление специальных карт природы. Изд-во Московского университета. Москва. 1966