ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 6, с. 97-106
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ^^^^^^^^ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ
УДК 528.9
ГЛОБУСНОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ1
© 2007 г. Ä. М. Берлянт
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 02.03.2007 г.
В начале XXI в. картография совершила важный шаг в своем развитии, сформировав действующие фотокартографические модели многомасштабных, мультигенерализованных глобальных электронно-справочных систем планеты Земля, допускающие дальнейшее их наполнение и постоянное обновление. Традиционные глобусы, долго остававшиеся только наглядными пособиями по астрономии и географии, уступили место виртуальным моделям. В статье дана классификация глобусов по видам, масштабам, тематике, рассмотрены возможности и недостатки мировых информационно-поисковых систем Google Earth, World Wind, Encarta, проанализированы соотношения электронных глобусов и атласов, отмечены перспективы совершенствования виртуального глобусного картографирования.
Свойства глобусов. Глобус (от латинского globus, шар) - картографическая модель Земли, другой планеты или небесной сферы, выполненная в виде шара. Эта условно-знаковая модель имеет масштаб и систему географических координат, она снабжена надписями и сильно генерализована вследствие своего малого масштаба.
Тематика глобусного картографирования Земли различна: общегеографическая (это наиболее распространенный вариант), природная или социально-экономическая. Глобусы планет и их спутников по содержанию мало отличаются от земных, а форма их соответствует моделируемому телу, так что они не всегда шаровидны, но название "глобус" за ними остается. Небесные или астрономические глобусы представляют собой проекцию звездного неба, видимого с Земли, на шар. Более верную модель дает планетарий, в котором изображение звездного неба, Солнца и светил проецируется на сферический экран-купол, рассматриваемый изнутри.
Не вполне очевиден ответ на простой вопрос о том, является ли глобус двумерной или трехмерной моделью. С одной стороны, это, несомненно, объемная, трехмерная модель Земли, наглядно передающая расположение суши и океана, удобная для показа планетарных объектов, проявляющихся в трехмерном пространстве. Однако в отношении изображения земного рельефа гладкий глобус - такая же двумерная модель, как обычная географическая карта, наклеенная на его сферическую поверхность.
Существуют рельефные глобусы, где рельеф планеты представлен выпукло - их можно счи-
1 Исследование выполнено по программам Поддержки ведущих научных школ России (НШ-8306, 2006.5) и РФФИ (Грант 05-05-65104).
тать действительно трехмерными. Однако, учитывая, что глобусы изготавливают всегда в мелких масштабах (1 : 20000000 и мельче), для создания зрительного представления о неровностях поверхности вертикальный масштаб приходится преувеличивать относительно горизонтального в десятки и даже сотни раз.
Глобус, как геомодель, обладает полным геометрическим подобием с моделируемым объектом, и в этом его принципиальное отличие от всех других геоизображений. Его главные свойства:
• высокая наглядность и максимальная обзорность;
• непрерывность изображения;
• точная передача форм, размеров, направлений и взаимного положения объектов;
• полное отсутствие каких-либо искажений за счет картографической проекции.
Как любая картографическая модель, глобус способен отразить не только реально существующие материальные объекты, но и абстрактные, расчетные явления (например, плотность населения или вегетационный индекс растительного покрова), может показать объекты, не воспринимаемые органами чувств человека, например магнитные аномалии. Глобусное картографирование моделирует размещение и структуру любых геосистем (природных, социально-экономических, экологических), а также пространственно-временные связи между ними, показывает развитие процессов, палеореконструкции, прогнозы и т. п. Во всех этих отношениях глобус мало отличается от карты, его преимущества отчетливо проявляются, когда речь заходит о глобальных закономерностях.
Традиционный глобус как геомодель не лишен довольно существенных недостатков. Это неиз-
бежная мелкомасштабность модели, неудобство хранения и малая транспортабельность, невозможность размещения большой легенды. Появление электронных глобусов, о чем будет сказано ниже, позволило преодолеть эти недостатки.
Виды глобусов. Многообразие свойств глобусов позволяет классифицировать их по разным основаниям. По изображаемому объекту различают глобусы: небесные (Звездного неба), земные, планетные, спутников планет.
Небесные глобусы появились в глубокой древности, поскольку жители Земли привыкли видеть небосвод в виде опрокинутого над головою купола. Сферические изображения Звездного неба были известны уже жрецам и астрологам Древнего Египта, торговцам и мореходам Вавилонии, Индии и Персии. Земные глобусы стали создавать значительно позднее, в античные времена, когда утвердились представления о шарообразности Земли, о ее размерах, о размещении материков и океанов. Глобусы других планет и их спутников появились сравнительно недавно, с развитием космических съемок, планетологии и планетодезии. Для глобусов спутников планет и астероидов математическая картография предлагает использовать трехосный эллипсоид и более сложные, геометрически неправильные фигуры [5, 6].
По тематике глобусы так же, как географические карты, можно подразделять на природные, социально-экономические, экологические, а далее - по отдельным темам. Пока тематическое разнообразие глобусов не столь велико, можно ограничиться самым общим подразделением: глобусы поверхности (рельефа) планет; глобусы отдельных оболочек, в том числе литосферы, атмосферы, гирдросферы, педосферы, биосферы, социо- и техносферы.
Некоторые из названных оболочек существуют и на других планетах, чрезвычайно разнообразны формы поверхности, структурно-морфологические, фотометрические, физико-химические свойства - все это сюжеты для внеземного глобусного картографирования. Особого места в классификации заслуживают тематические глобусы Солнца. Познание светила продвигается такими темпами, что в недалеком будущем можно ожидать появления моделей, отражающих его фотосферу, конвективную зону, хромосферу, солнечные пятна, корону и другие, пока неизвестные нам оболочки и явления.
Наиболее традиционно деление глобусов по назначению на учебные и учебно-научные, навигационные, информационно-справочные, демонстрационные (с подсветкой, вырезами, разборные и т.п.), глобусы-часы и календари.
Самая большая группа - учебные глобусы, прочно вошедшие в школьную практику. Это, как правило, "физические", реже - администра-
тивно-политические глобусы. Учащимся разного уровня подготовки они намного понятнее, чем карты и атласы. Глобусы широко применяются и в вузовской практике при изучении астрономии, планетологии, географии, геологии, метеорологии, геодезии, дистанционного зондирования и, в особенности, математической картографии. Свойства проекций, распределение искажений, системы координат, положение локсодромий и ортодромий, разграфка карт - все эти темы непосредственно связаны с обращением к глобусу, как модели. Для учебных целей изготовляют черные, как классная доска, глобусы, чтобы чертить на них мелом, белые матовые глобусы для рисования цветными фломастерами, глобусы с "немыми" контурами, типа контурных карт и т.п.
Навигационные глобусы сыграли важную роль в эпоху освоения морских торговых путей и географических открытий. Вершиной глобусного картографирования считают глобусы "короля картографов", космографа и гравера Герарда Меркатора (1512-1594 гг.). На мраморном памятнике, установленном на родине великого картографа в Рупельмонде (Восточная Фландрия, современная Бельгия), он изображен с глобусом в руке.
Наиболее совершенный глобус диаметром 42 см Меркатор изготовил в 1541 г. Шар вращался вокруг полярной оси, скрепленной с массивным медным кольцом с градусными делениями. Кольцо вместе с глобусом свободно поворачивалось в вырезе подставки с градуированным горизонтальным кругом. Такая конструкция позволяла поворачивать глобус в любом направлении и отсчитывать по нему углы и расстояния [1]. Глобус 1541 г. отличался от других подобных произведений тем, что на его поверхность была нанесена система локсодромий, предназначенных для обеспечения судовождения. Система позволяла определить курс судна, упрощала расчет координат пункта назначения, если известны широта и долгота исходного пункта и расстояние между ними, а также решала обратную задачу. Иначе говоря, Меркатор впервые попытался изготовить навигационный глобус, он написал даже "Книгу о пользовании глобусом". К сожалению, она утрачена.
Позднее появились точные и несравненно более удобные в обращении и богатые по содержанию морские навигационные карты и атласы, так что громоздкие глобусы, казалось навсегда, вышли из употребления. Однако "неожиданно" они стали средством космической навигации и появились на пультах управления космическими летательными аппаратами. Космический навигационный индикатор в виде глобуса отражает положение станции по долготе и широте в данный момент [4] и ее движение по орбите. На стекле индикатора по центру нанесен визир, указываю-
Рис. 1. Космический индикационный навигатор - часть пульта управления космического корабля [7].
щий положение аппарата над Землей в данный момент (рис. 1).
Перед запуском глобус устанавливают в исходное положение, располагая перекрестие визира над точкой вывода космического аппарата на орбиту. В момент достижения этой точки включаются все устройства вращения глобуса. При изменении или уточнении параметров орбиты корректируется и вращение навигационного индикатора. На стекле, вокруг визира нанесены круги зон радиовидимости наземных измерительных пунктов, отмеченных на глобусе. Кроме того, имеются шкалы отсчета текущих географических координат, счетчик оборотов вокруг планеты, датчики наклона орбиты и периода обращения космического аппарата [7].
В начале XXI в. глобусы в своем новом электронном формате стали основой глобальных
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.