Teraz sledujme itinerár vývoja kartografie. Zistíme, že vývoj kartografie ako vedy bol podmienený jednak úrovňou rozvoja iných ved ných disciplín - matematiky, geografie, geodézie, tak aj úrovňou poznatkov o Zemi a hospodárskou úrovňou. Pestovanie vied v antickom Grécku umožnilo podať dôkazy o guľatosti Zeme (Aristoteles. Pytagoras), zaviesť pojem zemepis ných súradníc a vypracovať prve matematicky definované kartografické zobrazenie (Táles z Miletu) Ptolemaios považovaný za najvýznamnejšieho gréckeho geografa a kartografa vypracoval teóriu konštrukcie glóbusov, zosystemizoval mapovanie povrchu Zeme, naznačil pravidlá generalizácie, zaviedol konvenčné kartografické značky. Na poznatky antickej vedy nadviazal až novovek. V historickom vývoji zohrala dôležitú úlohu tvorba máp sveta. Z celého radu nedokonalých máp bola prvá najvýznamnejšia až Toscanelliho mapa, ktorá inšpirovala, Krištofa Kolumba na cestu do Ázie západným smerom. S pribúdaním geografických poznatkov o Zemi sa začína v 16. storočí rozvíjať tvorba veľkých atlasov Obdobie od roku 1570 až do polovice 18. storočia nazývaný tiež "Zlatý vek holandskej kartografie" - je však nielen obdobím atlasov. ale aj obdobím formovania sa samostatnej disciplíny - matematickej kartografie. Táto bola až do druhej svetovej vojny jedinou naj- ucelenejšou kartografickou teóriou. Rozvoj techniky koncom 16. storo- čia viedol k spresňovaniu rozmerov Zeme, k rozvoju podrobného mapovania a zavedením triangulácie (1533, 1610) a nových prístrojov (teodolit, merací stôl, sextant...) k rozvoju topografického mapovania. Vznik presných máp podnietil rozvoj ďalšej samostatnej disciplíny - kartometrie. Nemenila sa však iba kartografická tvorba, ale aj predmet mapového znázorňovania. Priestorové rozmiestnenie objektov na fyzickom zemskom povrchu postupne nahradili špeciálne prístupy k vyjadreniu krajiny. Vznikali mapy reliéfu, geologické mapy, magnetická mapa atď., a to bol podnet k rozvoju tematickej kartografie, ktorá sa sformovala v 19. storočí. Prierez históriou nás upozornil na dôležité medzníky, keď sa kartografia vnútorne diferencovala. Odtiaľ bol už len krôčik k sformovaniu sa samostatnej vednej disciplíny. Neprehliadnime však dôležitú a na prvý pohľad zrejmú súvislosť. Vývoj kartografie ako vedy sa v skutočnosti zakladá na vývoji mapy.
ČO JE TO MAPA?
Zatiaľ len najvšeobecnejšia definícia: mapa je rovinný, matematicky definovaný obraz určitého priestorového javu. Všimnime si obidva objekty určitý priestorový jav i jeho obraz v mape - bližšie. Z množiny priestorových javov si vyberieme ľubovoľnú krajinu ako konkrétny priestorový objekt zobrazenia. Krajinu presnejšie charakterizujeme ako ľubovoľný výrez z geografickej sféry. Táto je sférou najintenzívnejších vzťahov medzi základnými zložkami krajiny, a to: atmosféry, hydrosféry, litosféry, pedosféry, biosféry. Preto možno geografickú sféru, a teda aj krajinu ako výraz z nej považovať za systém. A pretože krajinu vnímame v trojrozmernom priestore, považujeme ju zároveň za priestorový systém. Vlastnosti krajiny môžeme teda sledovať v ľubovoľnom bode tohto priestoru, ktorého poloha má z hľadiska zobrazenia do mapy prvoradý význam. Hovoriť o polohe možno však až vtedy, keď zavedieme súradnicovú sústavu, v ktorej chceme zmenu polohy sledovať. Ak zložitý zemský povrch, alebo tiež reálny systém nahradíme jednoduchým povrchom, napr. guľou, možno polohu ľubovoľného bodu A tohto systému vyjadriť jednak priestorovými pravouhlými súradnicami (X, Y, Z), alebo zemepisnými súradnicami - zemepisnou šírkou a zemepisnou dĺžkou λ..
Vlastnosti krajinných prvkov (atmosféry, hydrosféry...) sa menia z miesta na miesto. Stačí sa pozrieť okolo seba niekde je teplo, nie kde chladno, niekde samá voda, inde zase sucho. Zmena krajinných prvkov ako prvkov reálneho priestorového systému spôsobuje zmenu krajiny ako celku. Preto rozlišujeme rôzne typy krajín. Hovoríme tiež, že reálny priestorový systém je diferencovaný. Priestorovú diferenciáciu krajiny možno pozorovať vo väčšom i menšom meradle všade. Napríklad Podunajskú nížinu môžeme takto rozdeliť na niekoľko krajinných typov: oblasť riečnych nív, oblasť riečnych terás, oblasť sprašovej roviny a pahorkatiny a nakoniec oblasť prikarpatskej depresie. Krajinu ako objekt zobrazenia môžeme preto v ľubovoľnom bode charakterizovať z hľadiska vlastností jednotlivých krajinných prvkov i z hľadiska vzťahov medzi viacerými krajinnými prvkami. V obidvoch prípadoch možno každý bod reálneho priestoru, určený zemepisnými súradnicami o, λ popísať množinou charakteristík (alebo tiež para- metrov): P (P1, P2, P3...Pn) A to je zatiaľ o krajine ako reálnom priestorovom systéme všetko. Všimnime si teraz ďalší objektmapu ako zobrazovaciu rovinu, pretože do nej sa zobrazuje objekt zobrazenia - reálny priestorový systém. Ľubovoľný bod A', ktorý leží v rovine mapy, možno bližšie charakterizovať 1. polohou a, 2. kartografickým znakom, ktorým je v mape grafický znázornený. Polohu bodu A' určujeme vzhľadom na rovinný pravouhlý súradnicový systém (O, X, Y).POMÔŽE MATEMATIKA
Určite súhlasíte s tým, že by nám nebola nanič taká mapa, kde by sme mali zakreslené dve Bratislavy, tri Prahy a podobné nezmysly. Preto musí vždy platiť pravidlo, podľa ktorého každému bodu na zemskom povrchu musí odpovedať jediný bod na mape ako jeho obraz. Samozrejme, platí aj opačný vzťah. Inými slovami, poloha bodu na mape nie je náhodná, ale zobrazenie krajiny ako reálneho priestorového systému do mapy sa riadi presnými pravidlami jednoznačnosti: A (0, 2) A' (X, Y) Presné pravidlá platia aj pri grafickom znázornení krajiny na mape. Kartografické znaky sú grafickým vyjadrením prvkov krajiny. Všimnime si celú množinu kartografických znakov na nejakej mape a zistíme, že vyjadrujú údaje o jednotlivých prvkoch krajiny. Kartografické znaky majú určitú vnútornú skladbu. Preto je dôležité poznať: 1. z čoho pozostáva grafická for- ma kartografických znakov, 2. podľa akých pravidiel sa grafická forma tvorí. Všetky kartografické znaky pozostávajú v podstate z bodových, čiarových, plošných alebo farebných prvkov, prípadne ich kombinácií. V každej mape musia byť kartografické znaky vo vzájomnej logickej súvislosti. Mapu tak považujeme za abstraktný kartografický systém reálneho priestorového systému, charakterizovaný množinou prvkov (kartografické obrazy krajinných prvkov) a množinou závislosti (kartograficky vyjadrená množina vzťahov medzi krajinnými prvkami). Priblížili sme si vlastnosti krajiny ako objektu zobrazenia, ako aj vlastnosti zobrazovacej roviny - mapy a na základe toho môžeme usudzovať, že zobraziť krajinu do mapy vlastne znamená:- určiť polohu bodu A na zemskom povrchu pomocou zemepisných súradníc, λ a priradiť množinu parametrov (P) charakterizujúcich vlastnosti krajiny v danom bode,
- zobraziť bod A (p, 2) do mapy do A' (X, Y) na princípe jednoznačnosti a graficky vyjadriť bod pomocou príslušného kartografického znaku. Problém zobrazenia, ale aj použitá symbolika naznačujú, že sme sa dostali do oblasti matematickej kartografie. Bude nás zaujímať, za akých podmienok sa zobrazovacie problémy objavujú. Máme dve možnosti: a) zobrazovacie problémy nemáme, b) zobrazovacie problémy máme. Ak si myslíte, že je to slovná hračka, mýlite sa. Prvá možnosť nastáva vtedy, ak zobrazujeme malú časť zemského povrchu a môžeme preto jeho zakrivenie zanedbať (to platí pre územia do 200 km2).
Druhá možnosť sa vyskytuje vždy pri väčších územných celkoch. Vtedy treba zakrivenú plochu Zeme nahradiť jednoduchšou geometrickou plochou a zobraziť do roviny mapy. Keďže guľovú plochu nemožno rozvinúť do roviny, ako napríklad plochu valca či kužeľa, umiestňujú sa tieto plochy (nazývajú sa zobrazovacie) na referenčnú guľu a na nich sa uskutočňuje zobrazovací proces. V najjednoduchšom prípade si ho možno predstaviť ako premietanie, sú však aj iné, na predstavivosť náročnejšie postupy, keď sa pravidlá zobrazenia odvodia z požadovaných vlastnosti mapy. V každom prípade sú však pravidlá zobrazenia predurčené typom zobrazovacej plochy, a podľa toho sa aj kartografické zobrazenia delia na rovinné, valcové a kužeľové. Ako sa menia pravidlá zobrazenia v týchto prípadoch, menia sa aj geometrické vlastnosti odpovedajúcich kartografických zobrazení - máp. Na prvý pohľad sa presvedčíme hoci aj na školských mapách sveta o tom, že zemský povrch sa nejaví vždy rovnako. Ináč povedané, to isté miesto je v mapách rôzne deformované vzhľadom ku skutočnosti. Nie je to dôkaz o nejednoznačnosti zobrazenia? Nie je, práve naopak. Pretože deformačné vlastnosti mapy sú jednoznačne určené typom zobrazovacej plochy (rovinná, valcová, kužeľová) a spôsobom zobrazenia reálneho priestorového systému krajiny do mapy. Odborníci kartografi musia preto dobre ovládať teóriu deformácie kartografických zobrazení a každú mapu, ktorá sa nám dostane do rúk, musia vybaviť informáciami o skreslení dĺžok, uhlov, alebo plôch vzhľadom ku skutočnosti. Na mape totiž robíme rôzne merania a bez zváženia jej deformačných vlastnosti by tieto nemali žiaden význam. Kartografické zobrazenia preto triedime aj z hľadiska deformačných vlastnosti. Rovnakouhlé zobrazenia sú také, v ktorých sa ne- skresľujú uhly, rovnakoplošné a rovnakodĺžkově zase nemajú deformované plochy alebo dĺžky. Jestvujú aj tzv. vyrovnávacie zobrazenia, ktoré vyrovnávajú priveľké skreslenia. V kartografii sa vyčlenila samostatná disciplina - kartometria - ktorá využívajúc tieto poznatky zaoberá sa odmeriavanim dĺžok, uhlov, plôch, morfometrických charakteristík atď. Priblížme si problém zobrazenia na príklade: zobrazme zemský povrch na kužeľovú plochu, ktorá sa ho dotýka v rovnobežke po. Vlastnosti tohoto kartografického zobrazenia definoval už Ptolemaios, a preto sa aj nazýva Ptolemaiovo kužeľove rovnakodĺžkové zobrazenie. Princíp jednoznačného zobrazenia vyjadrujú tzv. zobrazovacie funkcie: x= [Rcotg 40+ Rarc (-40)] cos >. y=[Rcotg po+Rarc (0-0)] sin >. Dosadením hodnôt R (polomer ref. gule) ., 90 do týchto funkcii vypočítame hodnoty súradníc x, y bodu A' ako obrazu bodu A (9, λ). Okrem toho už názov zobrazenie zdôrazňuje, že dĺžky sa v určitom smere neskresľujú. To znamená, že skutočnú vzdialenosť dvoch bodov určíme z dĺžkového úseku v mape iba prepočtom na danú mierku zmenšenia. Pojem mierka informuje o miere zmenšenia zobrazovaného priestoru v mape vzhľadom na jeho skutočné rozmery na zemskom po- vrchu. Čím väčšia je miera zmenšenia, tým menšia je mierka. Mapy možno triediť aj podľa mierky na: mapy malých mierok (M 1.1 000 000 a menšie), mapy stredných mierok (M 1:500 000 až 1:25 000), mapy veľkých mierok (M 1:10 000 a väčšie).
Možnosť vymedziť ďalšie typy máp vyplýva zo samotného prístupu k objektu zobrazenia - krajine. Komplexnú charakteristiku geografickú krajiny zobrazujú mapy všeobecnogeografické. Na rozdiel od nich tematické mapy vyjadrujú priestorovú štruktúru iba niektorého z krajinných prvkov. Patria sem napríklad mapy klimatické, hydrologické, pedologické, geologické, geomorfologické, ale aj mapy obyvateľstva a sídel, mapy fyzickogeografické atď. Podľa toho, či sa zobrazuje iba priestorové rozšírenie nejakého prvku, alebo aj iné priestorové vzťahy, sa mapy delia na analytické, komplexné, syntetické. Analytické mapy zobrazujú jednotlivé javy osobitne, napríklad mapa zrážok, mapy naftových ložisk atď. Komplexné mapy interpretujú súčasne viacero vzájomne úzko súvisiacich javov, napríklad synoptické mapy, topografické mapy atď. Syntetické mapy zobrazujú zložité javy, napríklad mapy klimatických, pedogeografických, priemyselných a iných regiónov atď. Z hľadiska vystihnutia časového faktora jestvujú mapy statické, dynamické, prognostické. V praxi sa zaužívalo rozlišovanie máp aj podľa účelu na odvetvové, školské, pre verejnosť (turistické, automapy, orientačné plány), pre vojenské účely, politicko-agitačné účely a iné.
ZOBRAZENIE RELIÉFU V MAPE
Reliéf je neodmysliteľný prvok krajiny, bez ktorého si len ťažko vieme predstaviť bežnú orientáciu v nej. Najprv niekoľko základných informácií. Krajinný reliéf je myslená plocha zemského povrchu, tvoriaca rozhranie medzi horninovým obalom a atmosférou, prípadne hydrosférou. Každý bod tejto myslenej plochy možno bližšie popísať vo forme A [(p. 2), h], kde pisná dĺžka, h, zemepisná šírka, λ=zeme- nadmorská výška meraná od hladiny mora v smere normály k zemskému povrchu. Ak sa pohybujeme po reliéfe tak, aby sa výška nemenila, pohybujeme sa po vrstevnici. Presnejšie: vrstevnica je spojnica bodov s rovnakou nad- morskou výškou. Bodu A zodpovedá v mape jeho obraz A' (x, y). Pomocou množiny viacerých obrazov môžeme reliéf v mape modelovať. Ak spojíme v mape body s rovnakou nadmorskou výškou, dostaneme vrstevnicovú mapu, ktorá je podkladom pre určenie ďalších významných (morfometrických) paametrov krajinného reliéfu. Sú to: klon reliéfu v smere spádových kriviek, orientácia reliéfu voči svetovým stranám a rôzne geometrické formy. Priestorové rozloženie jednotlivých morfometrických parametrov samostatne vo forme máp sklonov, orientácie a geometrických tvarov má široké uplatnenie. Napríklad pri vytyčovaní trasy diaľnic so zadaný- mi parametrami sa výrazne uplatňuje mapa sklonov. Mapa orientácie spolu s mapou sklonov sú zasa podkladmi na získanie informácií o oslnení reliéfu, na výpočet intenzity oslnenia a určenia celkovej energetickej potencie vybranej oblasti atď. Reliéf je súčasťou obsahovej náplne mnohých druhov máp, je však nevyhnutnou súčasťou máp topografických. Sú to mapy mierok 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, ktoré obsahujú dôležité údaje o rozložení a vzájomnom zastúpení jednotlivých zložiek geografickej krajiny. Ich obsah tvorí tzv. výškopis a polohopis. Výškopis je vrstevnicové vyobrazenie reliéfu s výškovými rozdielmi Ah 5 m (základný interval). Polohopis je zobrazením vybraných krajinných prvkov, pričom súčasne obsahuje i vybrané kvantitatívne údaje týchto prvkoch. Sú to zobrazené komunikácie, t. j. cesty všetkých druhov, železnice, mosty, budovy, sídla, továrne, elektrické vedenia, vodné toky, jazerá (s údajmi o šírke, hĺbke, prípadne rýchlosti toku). Treba si ešte uvedomiť, že topografické mapy poskytujú všetky základné údaje dôležité pre bojovú činnosť. Vrstevnice, zobrazené hnedou farbou sú z hľadiska danej mierky matematicky presné izočiary nadmorských výšok a možno z nich odmerať rôzne dôležité údaje. Parametre sklonu a orientácie reliéfu sú významné pri určení oblasti najintenzívnejšieho účinku jadrových zbraní, ďalej pri vykrytí územia optimálnou sieťou radarov. Na základe podrobne vypracovanej mapy sklonitosti so zvolenou stupnicou sklonov a zadaných parametrov možno konštruovať mapu priechodnosti terénu pre jednotlivé druhy bojovej (kolesovej i pásovej) techniky. Určité druhy máp teda plnia významnú úlohu z hľadiska obrany štátu, a preto treba niektoré dôležité in- formácie v mapách utajovať.
AKO SA MAPUJE RELIÉF
Keď vo vašom meste, či dedine zastane terénne vozidlo a vystúpia z neho pracovnici - geodéti s nive lačnými latami a rôznymi prístrojmi, signalizuje to, že vo vašom okoli sa bude budovať čosi významné. Na zvedavé otázky domorodcov geodéti odpovedajú len toľko, že podrobne mapujú terén. Pracovnici pri prístrojoch nemilosrdne preháňajú pomocníkov s latami, hlásia zapisovateľovi nejaké čísla a kdesi ďalej možno zbadáte aj zakresľovača, čo manipuluje s pravítkami a usilovne graficky zaznamenáva informácie od zapisovateľa.
VIETE, ČO ROBIA?
Nazrime do zápisníka zapisovateľa. Nie je to obyčajný zápisník, ale tzv. tachymetrický. Vidíme záplavu čísel, ale keď sa lepšie prizriemę, objavime medzi nimi poriadok. Sú to čísla, ktoré nás podrobne informujú o každom zameriavanom bode. Presnejšie povedané o jeho polohe v priestore (O, X, Y, Z), pričom rovina (X, Y) je priemetňa, do ktorej zobrazujeme terén (zakrivenie zemského povrchu zanedbávame). Každý bod je určený poradovým číslom a súradnicami x, y, z, kde z je jeho nadmorská výška. Zakresľovač zaznamenáva všetky body na výkres. Ten bude nakoniec pokrytý sieťou trojuholníkov, ktorých vrcholy sú popísané poradovým číslom zameraných bodov. Ramená trojuholníkov znázorňujú smer merania. Z jedného stanoviska možno zamerať viac bodov. Hustota bodov, podľa ktorých sa reliéf popisuje, závisí od podrobnosti budúcej mapy, teda od mierky. Čim je väčšia mierka, tým je potrebná hustejšia sieť bodov. Hustota bodov však závisí aj od členitosti reliéfu: čím je reliéf členitejší, tým hustejšie treba voliť body. Práca v teréne je však len prvou etapou tvorby mapy. Práca pokračuje v kartografickom laboratóriu. Tu sa všetky údaje z tachymetrického zápisníka znovu veľmi presne vynesú na papier. Rovina papiera predstavuje zároveň zobrazovaciu rovinu (0,X,Y). Údaj s príslušným poradovým číslom sa vynesením súradníc zobrazí vo forme bodu, ku ktorému sa pripíše aj hodnota súradnice z nadmorská výška. Z pripravenej siete bodov sa potom podľa pripraveného náčrtu konštruuje trojuholníková sieť. A to je už priamy podklad na tvorbu vrstevnicovej mapy. K okrajovým bodom každej strany trojuholníka sú priradené nadmorské výšky. Vieme, že vrstevnice sa konštruujú podľa určitého výškového intervalu Ah-1, 2, ...m. Preto na strane každého trojuholníka hľadáme body, v ktorých nadmorská výška dosahuje určité násobky výškového intervalu Ah (vo výškovom rozpätí, danom koncovými bodmi trojuholníkovej strany). Ide o tzv. interpoláciu výšok. Nakoniec pristúpime k poslednej etape konštrukcii vrstevníc. Vieme už, že vrstevnice sú čiary, ktoré spájajú miesta s rovnakou nadmorskou výškou. Preto nainterpolované body na stranách trojuholníkov s rovnakou hodnotou nadmorskej výšky spájame priamkou, alebo plynulou krivkou - vrstevnicou. Každá vrstevnica má svoju hodnotu, ktorú vyjadrujeme číselne. Hlavička čísla musí byť pritom orientovaná v smere rastúcej nadmorskej výšky. Tento postup tvorby vrstevnicovej mapy však nie je jediný. Väčšinu ľudskej práce i tu môžu nahradiť počítače od získania základných údajov o území z leteckých či družicových snímok až po samotné vyhotovenie mapy automatickým koordinátografom.
POČÍTAČ VYRÁBA MAPY
Zavedenie výpočtovej techniky malo aj v kartografickej vede veľký význam. Nové odvetvie diaľkový prieskum Zeme - totiž zabezpečuje prostredníctvom pravidelne ziskavaných snímok ľubovoľnej oblasti na Zemi doteraz nepredstaviteľné množstvo kvalitných a aktuálnych informácii o území. Bez počítačov, ktoré umožňujú ich uchovávanie v operatívnom stave, by tieto informácie boli pre nás stratené. Na to, aby počítač vyhotovil mapu, potrebuje poznať údaje o území a postup práce. Údaje o území mu môžeme zadať na diernych štítkoch: pracovný postup zasa zabezpečia riadiace algoritmy, ktoré usmerňujú prácu so získanými údajmi v jednotlivých etapách: pri tvorbe trojuholníkovej siete, interpolácii nadmorských výšok a konštrukcii vrstevníc. Len na ilustráciu: oblasť, ktorá obsahuje zhruba 200 bodov, spracuje počítač so strednou operačnou rýchlosťou asi za 1 hodinu. Rozvoj kartografie dnes spočíva vo vydávaní nových druhov máp a v ich využití vo vede a praxi. Základnou úlohou kartografickej produkcie naďalej zostáva doplňovanie fondu základných máp zodpovedajúcich skutočnosti. Rast vzdelanostnej a kultúrnej úrovne obyvateľstva, potreba podrobnej a presnej priestorovej informácie o prírodnom prostredí, o osídlení, výrobných silách, ale aj potreba ochrany a tvorby životného prostredia sú však určujúce faktory, ktoré podporujú aj rozvoj komplexných a tematických máp. V tomto roku sa verejnosti dostane do rúk významné kartografické dielo, ktoré je svedectvom vysokej úrovne kartografickej vedy a kartografickej tvorby - ATLAS SSR. Množstvo tematických máp, vytvorených z presných podkladov o pôdach, vodách, klíme, biosfére, sociosfére atď., bude významným zdrojom informácií o prírodných a spoločenských javoch a ich väzbách.
Zdroj: Časopis Elektrón
