Профессор химии Александр Щилин (Alexander Scheeline) из Университета Иллинойса сделал из мобильного телефона спектрометр, чтобы увлечь школьников аналитической химией.

Профессор собрал основной научный инструмент химика из недорогих материалов и цифровой камеры. Спектрофотометрия является одним из наиболее широко используемых средств для идентификации и определения количества материалов. Если, например, нужно измерить количество протеина в мясе, воды в зерне или железа в крови – нужен спектрометр .

Студент не может оценить работу спектрофотометрии, если пользуется загадочным «ящиком» лабораторного спектрометра. Он не понимает, что происходит внутри и просто меняет образцы и записывает результаты, – объясняет Александр Щилин. – Это не помогает учебному процессу. Если вы хотите научить кого-то творчески использовать инструмент и улучшать его, нужно что-то попроще и понятнее".

Рис. 1. Это все, что нужно для изготовления спектрометра.

Если вы хотите обратить внимание на недостатки инструмента, намного проще, когда эти недостатки очень большие и не компенсируются сложностью устройств и настройкой", – объясняет Александр Щилин.

В спектрометре белый свет проходит сквозь образец материала, который поглощает определенные длины волн света. Затем дифракционная решетка раскладывает свет на цвета, и химики могут анализировать спектр, определяя свойства образца.

Рис. 2. Собранный спектрометр. Светодиод просвечивает кювету прямо напротив решетки, которая закреплена прозрачным скотчем.

В качестве источника света профессор Щилин использовал один светодиод , питаемый 3-вольтовой батарейкой. Дифракционную решетку, кюветы для образцов в США купить несложно и в итоге все оборудование стоит менее 3 долл. Осталось найти подходящую цифровую камеру, и тут ученый вспомнил, что у каждого школьника и студента есть мобильный телефон. После этого осталось только решить проблему обработки данных. Для этого профессор написал программу анализа спектров по фотографиям в формате jpeg и выложил ее в свободный доступ в интернет вместе с исходными кодами.

Впервые Александр Щилин продемонстрировал свое изобретение во время работы по программе обмена в Ханое (Вьетнам). Вьетнамские студенты не имели опыта работы с научными приборами, но с энтузиазмом приступили к экспериментам с сотовым телефоном-спектрометром.

Рис. 3. Мобильный телефон не заменит в серьезных научных исследованиях точный спектрометр, но не у каждого школьника есть 3000 долл. карманных денег для хобби.

В Соединенных Штатах профессор использовал самодельный спектрометр в ходе уроков в средней школе. К концу 45-минутного урока ученики усвоили вещи, которые ускользают от большинства учеников, использующих только учебники. Например, один ученик спросил о влиянии рассеянного света на чувствительность камеры и ее способность считывать спектр.

Старшеклассник, который еще час назад почти ничего не знал о спектрофотомерии, обнаружил основную проблему всех спектрометров, – радуется Александр Щилин. – С тех пор, как я начал преподавать, я пытался объяснить своим студентам концепцию воздействия рассеянного света на спектрометр и влияние этой проблемы на качество работы оборудования. И вдруг я увидел, как школьник сам понял суть этой проблемы и задал мне правильный вопрос!"

Ученый с радостью делится своим изобретением со школьными учителями и преподавателями ВУЗов на различных семинарах и с помощью интернета. Он надеется, что его изобретение усовершенствуют, например, напишут программу обработки изображений для смартфонов, что позволит избавиться от необходимости использовать компьютер. Мобильный телефон-спектрометр может увлечь массу людей аналитической химией, которая многим кажется сложной и непонятной наукой. Однако изобретение Александра Щилина демонстрирует, что врожденную любознательность человека легко пробудить – достаточно предложить простые, понятные и увлекательные творческие эксперименты.

В предыдущих статьях я описывал, как тестировал различные светодиоды для растений. Для анализа спектра я и взятые у знакомого учителя физики.

Но потребность в таком приборе появляется периодически и спектроскоп, а еще лучше спектрометр хотелось бы иметь под рукой.

Мой выбор — ювелирный спектроскоп с дифракционной решеткой

Раз вещь для ювелиров - то в комплекте шел «кожаный» чехол

Размеры у спектроскопа маленькие

Что в прочем было ясно из описания магазина
Собрано все крепко, так что расчлененки не будет.
Поверим и так, что с одной стороны трубки стоит объектив-линза, с другой дифракционная решетка и защитное стекло.

А внутри красивая радуга. Налюбовавшись ею вволю стал искать, а что бы такое посмотреть на спектре.
К сожалению, по прямому назначению спектроскоп применить не удалось, так как вся моя коллекция брильянтов и драгоценных камней ограничилась обручальным кольцом, совершенно непрозрачным и не дающим никакого спектра. Ну разве что в пламени горелки))).
Зато ртутная люминисцентная лампа честно дала много красивых полосок. Вволю налюбовавшись различными источниками света озадачился вопросом, что нужно картинку как то зафиксировать и спектр измерить.

Немного DIY

В голове уже давно крутилась картинка насадки на фотоаппарат, а под столом стоял , не прошедший еще последней модернизации, но вполне успешно справляющийся с ПВХ пластиком.

Конструкция получилась не очень красивой. Все таки люфты по X и Y я победил не до конца. Ничего ШВП уже лежат в сборе и ждут, когда опорные линейные рельсы приедут.

А вот функциональность получилось вполне приемлемой, чтобы радуга отобразилась на стареньком Canon, давно лежащем без дела.

Правда тут меня ждало разочарование. Красивая радуга становилась какой то дискретной.

Всему вина - RGB матрица любого фотоаппарата и камеры. Поигравшись с настройками баланса белого цвета и режимами съемки, я смирился с картинкой.
Ведь преломление света не зависит от того, каким цветом фиксировать изображение. Для спектрального анализа подошла бы и черно-белая камера с максимально равномерной чувствительностью по всей ширине измеряемого диапазона.

Методика спектрального анализа.

Путем проб и ошибок нарисовалась такая методика
1. Рисуется картинка шкалы видимого диапазона света (400-720нм), на ней обозначаются основные линии ртути для калибровки.

2. Снимается несколько спектров, обязательно с эталонным ртутным. В серии съемок нужно зафиксировать положение спектроскопа на объективе, чтобы исключить сдвиг спектра из серии снимков по горизонтали.

3. В графическом редакторе шкала подгоняется под ртутный спектр, а все остальные спектры масштабируются без горизонтального сдвига в редакторе. Получается что-то вроде этого

4. Ну а потом все загоняется в программу анализатор Cell Phone Spectrometer из этой статьи

Проверяем методику на зеленом лазере, у которого длина волны известна - 532нм

Погрешность получилась около 1% что при ручной методике подгона ртутных линий и рисования шкалы практически от руки очень даже неплохо.
Попутно узнал, что зеленые лазеры не прямого излучения, как красные или синие, а используют твердотельную диодную накачку (DPSS) с кучей вторичных излучений. Век живи - век учись!

Измерение длины волны красного лазера тоже подтвердило правильность методики

Для интереса померил спектр свечки

и горящего природного газа

Теперь можно мерить спектр светодиодов, например «полный спектр» для растений

Спектрометр готов и работает. Теперь буду готовить с его помощью следующий обзор — сравнение характеристик светодиодов разных производителей, дурят ли нас китайцы и как сделать правильный выбор.

Вкратце, полученным результатом доволен. Может быть имело смысл подключить спектроскоп к веб камере для непрерывного измерения спектра, как в этом проекте

Тестирование спектрометра моим помощником

Тематические карты

Тематическими называются географические карты, показывающие расположение и динамику лишь одного географического явления или специальных элементов, более широко раскрывающих природу этого явления, используя прочие явления лишь в качестве ориентиров. Этим тематические карты отличаются от общегеографических, отображающих все географические, геологические и политические явления данной местности.

Тематические карты разделяются на две большие группы: карты природных явлений и карты общественных явлений. Все сведения о природных и общественных явлениях составляют специальное содержание карты.

К первой группе относят геологические, геофизические, карты рельефа земной поверхности и дна Мирового океана, метеорологические и климатические, океанографические, ботанические, гидрологические, почвенные, карты полезных ископаемых, карты физико-географических ландшафтов и физико-географического районирования и т.п.

Ко второй: карты населения, экономические, политические, исторические и социально-географические карты.

Рассмотрим каждый из видов тематических карт более подробно.

Геологические карты служат для показа геологических образований, разбитых по группам и системам. Делятся на стратиграфические, тектонические, гидрогеологические, металлогенические, инженерно-геологические и многие другие.

Геофизические карты служат для графического отображения магнитного, гравитационного, электрического, теплового и других физических полей, сейсмических областей Земли. С их помощью определяют характеристики разных оболочек планеты, изучают процесы протекающие в них.

Гидрологические карты находят применение в народном хозяйстве для оценки водных ресурсов территории, прогноза опасных гидрологических явлений, исследования руслового режима рек, изучения влияния стока на интенсивность эрозионных процессов.

Карты рельефа земной поверхности делятся на гипсометрические, геоморфологические и палеогеоморфологические. Служат для изучения морфологии, генезиса, возраста и динамики рельефа суши и морского дна, поиска полезных ископаемых, оценки освоения территории, планирования и проведения природоохранных мероприятий.

На основе карт рельефа строится множество производных морфометрических карт, показывающих глубины и густоты расчленения, овражности, озерности, закарстованности территории, крутизны, длины, экспозиции и освещенности склонов, кривизны и асимметрии разного порядка, остаточного рельефа, продольных профилей речных долин и их деформаций.

Почвенные карты отображают зональное расположения типов почв на равнинных и горных территориях. Отдельно отмечены области занятые песками и ледниками. Используются для кадастрового учёта почвенных ресурсов, экономической оценки почв, при разработке агрономических, мелиоративных и противоэрозионных мероприятий.

Карты месторождений полезных ископаемых служат для показа условий образований и размещения важнейших месторождений полезных ископаемых. Составляются такие карты посредством списков полезных ископаемых, на основании данных геологической съёмки, поисков и разведок месторождений, используя методы металлогенических, геохимических, гидрохимических, литологических, палеогеографических исследований.

Делятся на три группы: регистрационные, карты закономерностей размещения полезных ископаемых и прогнозные. Карты первой группы показывают месторождения полезных ископаемых с помощью внемасштабных условных знаков на общегеографических картах или на схематической геологической основе, часто являясь дополнительным графическим материалом к кадастру месторождений и проявлений полезных ископаемых. Карты второй группы предназначены для описания характеристик определённого вида полезных ископаемых, его генезиса и методов изучения. Делятся на металлогенические, геохимические, карты угленакопления и углехимические, нефтегазоносности, галогенных и др. формаций, рудоносности кор выветривания, карты россыпей и шлиховые и карты гидрогеологических исследований. Прогнозные карты являются одним из видов карт закономерностей размещения полезных ископаемых и служат для выявления и изображения площадей, перспективных для обнаружения новых месторождений и залежей полезных ископаемых.

Климатические карты делятся на множество видов: карты климатических поясов, карты среднегодовой температуры воздуха, карты среднемесячных температур января и июля (самого холодного и самого теплого месяцев году в большинстве пунктов земного шара), карты годового количества осадков и другие. Чаще всего климатические карты составляются для отдельных стран, при этом на картах может даваться дополнительная информация в виде графиков годового хода температуры, выпадения осадков. Для описания климата всего мира составляются только карты: радиационного баланса, испаряемости за год, сезонности выпадения осадков, разности осадков и испаряемости за год, климатических поясов и областей.

Совокупность климатических карт позволяет выявить связь между различными компонентами климата, оценить возможности конкретной территории для развития сельского хозяйства, а также для составления подробной климатической характеристики территории с целью выяснения воздействия климата на жизнь и здоровье людей, оценки рекреационной привлекательности.

Метеорологические карты или карты погоды служат для анализа фактической погоды в различных пунктах земной поверхности. На таких картах проведены изотеры, изотермы и изохимены, т.е. линии, соединяющие точки с одинаковыми средними данными, будь то температура воздуха, давление либо скорость ветра.

Карты ландшафтов или ландшафтные карты показывают графические результаты исследования ландшафтов разного таксономического ранга. Бывают общенаучные и тематические или прикладные. Ландшафтные карты находят широкое применение при подготовке мероприятий по охране окружающей среды, при составлении комплексных территориальных планировок, для описания закономерностей пространственной дифференциации природной среды.

Океанографические или океанологические карты создаются для изучения Мирового океана и отдельных его частей: морей, заливов и проливов. С их помощью решается широкий круг задач, важнейшими из которых являются анализ взаимодействия океана с литосферой, атмосферой и биосферой, а также возможностей освоения минеральных и биологических ресурсов. В последнее время создаются объёмные картографические модели для пространственного изучения процессов в океанах и морях не только в горизонтальной, но и вертикальной плоскости.

Карты физико-географического районирования служат для графического отображения распределения на земной поверхности географических поясов и природных зон.

Ботанические карты делятся на геоботанические, флористические карты лесов и многие другие. Отражают зональные типы растительности, ареалы произрастания различных видов растений и т.д. Служат для оценки растительных ресурсов и возможностей хозяйственного освоения территории, разработки комплекса мер по охране окружающей среды.

Зоогеографические карты служат для графического отображения зоогеографических областей, ареалов обитания различных видов животных. Отдельными значками на картах отображаются места обитания

Применяются при инвентаризации животного мира, изучения размещения отдельных видов, миграций животных, связей растространения видов со средой обитания. Находят применение зоогеографические карты и при разработке мер по охране и воспроизводству животного мира, а также для выявления ареалов обитания и оценки численности промысловых видов.

Экономические карты служат для описания промышленности и отдельных её отраслей, отображения развития транспорта и связи конкретной территории.

Политические карты показывают политическое деление мира, стран и административно-территориальных единиц разного уровня. Населённые пункты на таких картах обозначаются кружками разного размера и рисунка, зависящих от численности населения. Политическое и политико-административное значение населённых пунктов отмечено подчерком названия.

Социально-географические отображают маршруты транспорта, расположение социально-значимых объектов.

Карты населения подразделяются на собственно географические, демографические, этнографические и социально-экономические. Их целью является графическое отображение особенностей размещения, воспроизводства, территориального и национального состава населения, внутренних и внешних миграций.

Исторические карты служат для отображения исторических явлений и событий и их взаимосвязи с географическими факторами.

На данной странице приведён список ссылок, по которым вы можете перейти на страницы с тематическими картами отдельных регионов и стран.

тематические карты Абхазии

тематические карты Авдаленда

тематические карты Австралии

тематические карты Австрии

тематические карты Азавада

тематические карты Азании

тематические карты Азербайджана

тематические карты Азорских островов

тематические карты Акротири и Декелии

тематические карты Аландских островов

тематические карты Алжира

тематические карты Американских Виргинских островов

тематические карты Американского Самоа

тематические карты Ангильи

тематические карты Анголы

тематические карты Андорры

тематические карты Антигуа и Барбуды

тематические карты Аргентины

тематические карты Армении

тематические карты Арубы

тематические карты Атолла Джонстон

тематические карты Атолла Пальмира

тематические карты Атолла Уэйк

тематические карты Афганистана

тематические карты Ашмора и Картье

тематические карты Багам

тематические карты Бангладеша

тематические карты Барбадоса

тематические карты Бахрейна

тематические карты Беларуси

тематические карты Белиза

тематические карты Бенина

тематические карты Бермуд

тематические карты Болгарии

тематические карты Боливии

тематические карты Бонэйра

тематические карты Бразилии

тематические карты Британских Виргинских островов

тематические карты Боснии и Герцеговины

тематические карты Ботсваны

тематические карты Британской территории в Индийском океане

тематические карты Брунея

тематические карты Буркино-Фасо

тематические карты Бурунди

тематические карты Бутана

тематические карты Вазиристана

тематические карты Вануату

тематические карты Венесуэлы

тематические карты Ватикана

тематические карты Великобритании

тематические карты Венгрии

тематические карты Восточного Тимора

тематические карты Вьетнама

тематические карты Габона

тематические карты Гаити

тематические карты Гайаны

тематические карты Гамбии

тематические карты Галмудуга

тематические карты Ганы

тематические карты Гваделупы

тематические карты Гватемалы

тематические карты Гвианы

тематические карты Гвинеи

тематические карты Гвинеи-Бисау

тематические карты Германии

тематические карты Гернси

тематические карты Гибралтара

тематические карты Гондураса

тематические карты Гонконга

тематические карты Гренады

тематические карты Гренландии

тематические карты Греции

тематические карты Грузии

тематические карты Гуама

тематические карты Дании

тематические карты Демократической Республики Бакасси

тематические карты Демократической Республики Конго

тематические карты Джамаата Аш-Шабааб

тематические карты Джерси

тематические карты Джибути

тематические карты Джубаленда

тематические карты Доминики

тематические карты Доминиканской Республики

тематические карты Египта

тематические карты Замбии

тематические карты Зимбабве

тематические карты Израиля

тематические карты Индии

тематические карты Индонезии

тематические карты Иордании

тематические карты Ирака

тематические карты Ирана

тематические карты Ирландии

тематические карты Исламского эмирата Абьян

тематические карты Исламского эмирата Шабва

тематические карты Исландии

тематические карты Испании

тематические карты Италии

тематические карты Йемена

тематические карты Кабо-Верде

тематические карты Казахстана

тематические карты Каймановых островов

тематические карты Камбоджи

тематические карты Камеруна

тематические карты Канады

тематические карты Катара

тематические карты Кашмира

тематические карты Кении

тематические карты Кипра

тематические карты Киргизии

тематические карты Кирибати

тематические карты Клиппертона

тематические карты КНДР

тематические карты КНР

тематические карты Кокосовых островов

тематические карты Колумбии

тематические карты Комор

тематические карты Конго

тематические карты Республики Корея

тематические карты Косово

тематические карты Коста-Рики

тематические карты Кот-д’Ивуара

тематические карты Кубы

тематические карты Кувейта

тематические карты Кюрасао

тематические карты Лаоса

тематические карты Латвии

тематические карты Лесото

тематические карты Либерии

тематические карты Ливана

тематические карты Ливии

тематические карты Литвы

тематические карты Лихтенштейна

тематические карты Люксембурга

тематические карты Маврикия

тематические карты Мавритании

тематические карты Мадейры

тематические карты Майотты

тематические карты Макао

тематические карты Македонии

тематические карты Малави

тематические карты Мали

тематические карты Малайзии

тематические карты Мальдив

тематические карты Мальты

тематические карты Мальтийского ордена

тематические карты Марокко

тематические карты Мартиники

тематические карты Маршалловых Островов

тематические карты Мексики

тематические карты Мелильи

тематические карты Микронезии

тематические карты Минамитори

тематические карты Мозамбика

тематические карты Молдавии

тематические карты Монако

тематические карты Монголии

тематические карты Монтсеррата

тематические карты Мьянмы

тематические карты Нагорного Карабаха

тематические карты Намибии

тематические карты Науру

тематические карты Непала

тематические карты Нигера

тематические карты Нигерии

тематические карты Нидерландов

тематические карты Никарагуа

тематические карты Ниуэ

тематические карты Новой Зеландии

тематические карты Новой Каледонии

тематические карты Норвегии

тематические карты ОАЭ

тематические карты Окинотори

тематические карты Омана

тематические карты Острова Бейкер

тематические карты Острова Джарвис

тематические карты Острова Мэн

тематические карты Острова Норфолк

тематические карты Острова Пасхи

тематические карты Острова Рождества

тематические карты Острова Сала-и-Гомес

тематические карты Острова Хауленд

тематические карты Островов Кораллового моря

тематические карты Островов Кука

тематические карты Островов Мидуэй

тематические карты Островов Питкэрн

тематические карты Островов Святой Елены, Вознесения и Тристан-да-Кунья

тематические карты Островов Хуан-Фернандес

тематические карты Островов Эпарсе

тематические карты Пакистана

тематические карты Палау

тематические карты Панамы

тематические карты Папуа - Новой Гвинеи

тематические карты Парагвая

тематические карты Перу

тематические карты Польши

тематические карты Португалии

тематические карты Приднестровья

тематические карты Пунтленда

тематические карты Пуэрто-Рико

тематические карты Реюньона

тематические карты Рифа Кингмен

тематические карты России

тематические карты Руанды

тематические карты Румынии

тематические карты Сабы

тематические карты Сальвадора

тематические карты Самоа

тематические карты Сан-Марино

тематические карты Сан-Томе и Принсипи

тематические карты Саудовской Аравии

тематические карты Сахарской Арабской Демократической Республики

тематические карты Свазиленда

тематические карты Северных Марианских островов

тематические карты Сейшельских Островов

тематические карты Сен-Бартельми

тематические карты Сен-Мартена

тематические карты Сен-Пьера и Микелона

тематические карты Сент-Винсента и Гренадин

тематические карты Сент-Китса и Невиса

тематические карты Сент-Люсии

тематические карты Сенегала

тематические карты Сербии

тематические карты Сеуты

тематические карты Симана и Сиба

тематические карты Сингапура

тематические карты Синт-Маартена

тематические карты Синт-Эстатиуса

тематические карты Сирии

тематические карты Словакии

тематические карты Словении

тематические карты Соломоновых Островов

тематические карты Сомали

тематические карты Сомалиленда

тематические карты Судана

тематические карты Суринама

тематические карты США

тематические карты Сьерры-Леоне

тематические карты Таджикистана

тематические карты Тайваня

тематические карты Тайланда

тематические карты Танзании

тематические карты Тёркса и Кайкоса

тематические карты Того

тематические карты Токелау

тематические карты Тонга

тематические карты Тринидада и Тобаго

тематические карты Тувалу

тематические карты Туниса

тематические карты Турецкой Республики Северного Кипра

тематические карты Туркмении

тематические карты Турции

тематические карты Уганды

тематические карты Узбекистана

тематические карты Украины

тематические карты Уоллиса и Футуны

тематические карты Уругвая

тематические карты Фарерских островов

тематические карты Фиджи

тематические карты Филиппин

тематические карты Финляндии

тематические карты Фолклендских островов

тематические карты Франции

тематические карты Французской Полинезии

тематические карты Хорватии

тематические карты Центральноафриканской Республики

тематические карты Чада

тематические карты Черногории

тематические карты Чехии

тематические карты Чили

тематические карты Швейцарии

тематические карты Швеции

тематические карты Шпицбергена

тематические карты Шри-Ланки

тематические карты Эквадора

тематические карты Экваториальной Гвинеи

тематические карты Эритреи

тематические карты Эстонии

тематические карты Эфиопии

тематические карты ЮАР

тематические карты Южной Георгии и Южных Сандвичевых островов

тематические карты Южной Осетии

тематические карты Южного Судана

тематические карты Ямайки

тематические карты Ян-Майена

тематические карты Японии

Отображающие явления, которые не показываются на общегеографических картах (напр., геологическое строение, климатические условия и т. п.).

Большой Энциклопедический словарь . 2000 .

Смотреть что такое "ТЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТЫ" в других словарях:

Карты, передающие с большой полнотой какой либо элемент (или элементы), входящий в содержание общегеографической карты (например, рельеф земной поверхности), или отображающие явления, которые не показываются на общегеографических картах (например … Энциклопедический словарь

Карты, передающие с большой полнотой к. л. элемент (или элементы), входящий в содержание общегеогр. карты (напр., рельеф земной поверхности), или отображающие явления, к рые не показываются на общегеогр. картах (напр., геол. строение, климатич.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

ТЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТЫ - Атлас включает группу карт разнообразной тематики, состоя­щую из карт природных явлений и социально экономических: ми­ра, материков, зарубежных стран, СССР и его частей. Одновре­менное использование общегеографических и тематических карт на… … Географический атлас

См. Карты тематические …

Карты, показывающие мероприятия по охране и восстановлению природной среды: области, где ограничена хозяйственная деятельность: от полного ее запрета на территории заповедников до ограничения рубок отдельных видов деревьев или запрета добычи… … Финансовый словарь

Карты, основным содержанием которых служат показатели каких либо природных или общественных явлений, отображенных в их соотношении с основными элементами местности (географической основой). См. Агроклиматические карты, Батиметрические… … Большая советская энциклопедия

Карты Google … Википедия

Географические, уменьшенные, математически определенные, обобщенные образно знаковые изображения земной поверхности на плоскости. Показывают размещение, сочетания и связи природных и общественных явлений, отбираемых и характеризуемых в… … Современная энциклопедия

Необходимо перенести содержимое этой статьи в статью «Interfax.by Карты». Вы можете помочь проекту, объединив статьи. В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения, замените этот шаблон на шаблон {{к объединению}} и добавьте… … Википедия

Тематические карты, на которых изображаются отдельные компоненты или явления природы (климат, почва и др.) и их закономерные сочетания – природные территориальные комплексы (См. Природный территориальный комплекс). Основные типы Ф. г. к … Большая советская энциклопедия

Книги

• Сезонные прогулки. Осень. Карта-план для воспитателя. Старшая группа (от 5 до 6 лет): 64 тематические карты по программе "От рождения до школы" , Костюченко М.П.. Комплект из 64 тематических карт для организации прогулок с детьми на каждый день по программе "От рождения до школы" Предназначен: воспитателям ДОО, педагогам и специалистам ДО,…
• Сезонные прогулки. Лето. Карта-план для воспитателя. Средняя группа (от 4 до 5 лет): 64 тематические карты по программе "От рождения до школы" , Небыкова О.Н.. В комплекте из 64 тематических карт представлена система прогулок, организуемых летом в средней группе, разработанная на основе положений ФГОС ДО, основной образовательной программы…

Предисловие от переводчика

Материала довольно много, поэтому я разбил его на несколько частей. В переводе сохранён оригинальный, «американский» стиль изложения, когда к важным умозаключениям возвращаются по несколько раз. Несмотря на то, что в руководстве описаны лишь базовые принципы тематической картографии, и некоторые аспекты намеренно упрощены, этих знаний будет достаточно для визуализации данных в большинстве случаев.

Что такое тематические карты?

Навигационные карты и тематические карты

Общегеографические (физические) карты отображают различные локации и объекты, такие как страны, города, реки и т.д… Это те карты, которыми вы наверняка пользуетесь в повседневной жизни, например, карты Google, которые помогают вам найти где что находится. Другие распространённые физические карты делают акцент на рельефе - это топографические карты.

Тематические карты не просто показывают локации, но показывают различные атрибуты или статистику, соответствующую данной местности, различные пространственные закономерности и взаимосвязи между локациями. Например, если физическая карта показывает местоположение города, то тематическая может вдобавок показывать население этого города. В одном случае мы картируем местность, в другом данные. Это руководство посвящено тематическим картам, их различным типам и базовым принципам создания.

Представление данных

Типы измерений: номинальные, порядковые и числовые данные

Знайте ваши данные

Ниже следует краткое описание типов измерений. Более детально каждый тип карт будет рассмотрен в соответствующем разделе далее.

Типы измерений

Числовые данные являются самым распространённым типом данных тематических карт. Всё, что может быть посчитано (люди, баррели нефти) или измерено (температура, доход), отлично подходит для тематических карт. При этом не забывайте о важности нормировки данных; это влияет на то, какие типы карт вы можете (или не можете) использовать для визуализации.

Номинальные данные (также известные как категорийные или качественные данные) никак не ассоциированны с числами, и принципиально не могут быть как-либо упорядочены (ранжированы).

Порядковые данные по сути категорийные данные, которые можно упорядочить. Например, размеры футболок (s / m / l / xl), риск затопления (низкий риск / средний риск / высокий риск) или возрастная группа(молодёжь / зрелый возраст / пожилые люди). Для картирования порядковых данных лучше всего подходит хороплет с последовательной цветовой шкалой, либо градуированная символьная карта с количеством классов равным количеству категорий в данных.

Нормализация данных

Нормализовать или нет?

Примечание: Если вы собираетесь создавать хороплет, используйте ТОЛЬКО нормализованные данные.

Подведём итоги: Если вы хотите чтобы ваши пользователи видели магнитуду (количественный порядок величин), используйте данные в чистом виде. Если же вы хотите показать относительную разницу (в которой уже учтены такие вещи как размер территории), то используйте нормализованные данные.

Являются ли мои данные уже нормализованными?

Как нормализовать ваши данные

Основы классификации данных

Когда использовать

Смысл классификаци в сокращении большого количества наблюдений путём их группировки до нескольких интервалов или классов . Зачем? Потому что пользователям гораздо проще воспринимать несколько чётко определённых классов, чем «сырые» данные. Если классификация сделана грамотно, то она помогает гораздо проще и яснее донести послание, заложенное в карту. Однако, классификация процесс не из лёгких, очень часто подобрать «идеальный» метод под конкретный набор данных удаётся далеко не с первого раза. Всегда важно понимать данные с которыми работаешь, а не просто применять «любимый» метод классификации. Неподходящий метод классификации может создать на карте ложные паттерны, имеющие мало общего с реальным гегографическим феноменом, который вы пытаетесь визуализировать. Карты, использующие сомнительные методы классификации, не просто не эффективны, они вводят в заблуждение.

Классификация имеет большое значение, потому что группировка данных один из наиболее фундаментальных аспектов генерализации карт - процесса упрощения реального мира до рамок холста карты. Поэтому даже небольшие различия в этом процессе могут кардинально изменить внешний вид карты и её посыла . Несмотря на всё это, пользователи редко придают этому значение и не подвергают сомнению предложенные им классы, а ведь это один из простейших способов "обманывать картами " намеренно или по неведению. Тем не менее, классификация очень полезна и является базовым навыком при создании тематических карт.

На этой карте использована схема с 5 классами с равными интервалами (1-10, 11-20, ...).

Примечание: Всё вышеперечисленно справедливо также для хороплетов, градуированных символьных карт и картограмм, поскольку вы можете создать версии этих карт с разбиением на классы.

Цель классификации данных

Однако, всё не так просто, и максимизация разницы между группами не всегда уместна. Предположим, что в примере выше значение 1.5 является критическим , и важно дифференцировать значения относительно этой критической точки. Например, если локации соответствует значение ниже 1.5, то ей доступна экстренная финансовая помощь. В этом случае внешние ограничения перевешивают логичные с точки зрения математики доводы, и, хотя 1.3 и 1.6 являются близки по значению, они будут отнесены к разным классам.

Количество классов

Чем больше классов вы будете использовать, тем больше подробностей будет видно на карте (что хорошо), но при этом будет возрастать сложность восприятия карты и, как следствие, риск неправильной интерпритации данных, так как большее количество цветов труднее различать (а ещё сложнее печатать такую карту). Ключевой вопрос - как много подробностей вы хотите показать? Карта с 3 классами/цветами будет очень легко читаться, но может скрыть от читателя некоторые важные аспекты данных, и при этом может создать искусственные географические паттерны из-за объединения по факту разных территорий. Единственно верного количества классов для карты не существует, так что экспериментируйте.

Не уверены сколько классов использовать? Посмотрите распределение ваших данных на гистограмме: есть ли явные кластеры внутри ваших данных, есть ли большие разрывы, формирующие естественные группы? Если так, то выберите количество классов соответственно этому.

Метод классификации

По форме этих гистограмм можно предполажить, что 3 или 4 класса будет хорошим выбором.
При отсутствии иных умозаключений, естественные «перепады/разрывы» являются хорошей основой для формирования интервалов.

РАВНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ разбивают данные на классы одинакового размера (например, 0-10, 10-20, 20-30, и т.д.) и лучше всего работают на равномерно распределённых данных. ВНИМАНИЕ: Избегайте использования разбиения на равные интервалы, если на гистограмме виден явный перекос (ассиметричность), или присутствуют большие выбросы. Выбросы будут плодить пустые классы, а перекосы приведут к большой вариации внутри классов. Так как в данных по отелям нет явных выбросов, то использование равных интервалов здесь допустимо.

КВАНТИЛИ помогут создать карту с равным количеством наблюдений в каждом классе: если у вас 30 регионов и 6 классов данных, то в каждом классе будет по 5 регионов. Недостаток квантилей в том, что они могут привести к очень разным интервалам у разных классов (например, 1-4, 4-9, 9-250… последний класс огромен). Выбросы также могут разделить области с очень близкими частотами и привести к объединению областей с разными частотами, что крайне не желательно, так что всегда смотрите разбиение на гистограмме. ВНИМАНИЕ: В примере с данными по отелям использование квантилей приводит к тому, что часть третьего кластера попадает во второй класс, хотя гораздо ближе к наблюдениям из третьего класса.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАЗРЫВЫ являются в некотором смысле «оптимальным» решением, потому что изначально минимизируют вариацию внутри классов и максимизируют различия между ними. Одним из недостатков этого метода является то, что каждый набор данных уникален и, соответственно, разбиение тоже. Это приводит к невозможности сравнивать аналогичные карты разных наборов данных, например, в атласах карт или сериях карт, показывающих динамику во времени. В таких случаях лучше использовать другую схему разбивки на классы.

ВРУЧНУЮ приходится расставлять границы классов во многих случаях. Причины могут быть разными: необходимо учесть критическую точку в данных, сделать одной из границ среднее значение, сделать карту частью серии/атласа (чтобы сохранялась преемственность цветов и диапазонов в серии). Если разбиения других методов могут быть улучшены небольшими правками, то не бойтесь скорректировать их вручную.

Подписи и иерархия в картографии

Предварительные знания

Задача 1) подбора шрифтов и стилей (начертаний) и задача 2) размещения (позиционирования) подписей и текста на карте называется «типографирование карты». Обе они влияют на то, как хорошо работает и воспринимается карта в целом. Вследствие итеративной природы процесса (перемещение подписи, или изменение шрифта часто ведёт к эффекту домино и каскадному изменению в типографике карты), типографирование всегда относилось к одному из самых трудоёмких процессов в картографии, и остаётся таким по сей день, несмотря на современные достижения по автоматизации этого процесса.

О чем важно задуматься перед типографированием карты

2) Зачем мне нужна визуальная иерархия подписей и текста карты? Визуальная иерархия является важнейшим аспектом дизайна карты, она помогает читателю организовать графическую информацию таким образом, чтобы она была наиболее доступна и понятна. При правильном использовании, визуальная иерархия позволяет читателю проще и быстрее выполнять такие базовые задачи, как категоризация, группировка, поиск и сканирование информации. На первой карте, ниже показан пример визуальной иерархии подписей. Без визуальной иерархии, как на втором примере, чтение карты становится очень затруднительным, так как все подписи равносильны по уровню важности.

При прочих равных, больший кегль и более жирное начертание повышает уровень визуальной иерархии подписи. Капитализация и использование «тяжёлых» цветов, таких как черный, красный или розовый, имеет тот же эффект. Уменьшение размера шрифта и межбуквенного интервала (трекинг) понижает уровень подписи, то же делают и приглушенные цвета, вроде серого. Конечно же задача становится сложнее по мере увеличения количества подписей и их стилей на карте, поэтому создание хорошей визуальной иерархии потребует от вас неоднократного пересмотра решений, ряда экспериментов и постепенных улучшений.

3) О каких основных конвенциях типографирования карт следует знать? Конвенции это хорошая точка отсчёта, но не следует воспринимать их как правила, которые не могут быть нарушены. Вот несколько наиболее распространённых конвенций типографирования карт:

• Приоритеты размешения подписи точечного объекта: 1) сверху и справа, затем 2) снизу и справа, затем 3) сверху и слева, потом 4) снизу и слева. Размещение непосредственно сверху, снизу или с боков нежелательно.
• Визуально выровняйте по центру и увеличьте межбуквенный интервал подписей площадных объектов, чтобы обозначить их размер и форму.
• Используйте прописные буквы для подписей площадных объектов.
• Отделяйте культурные и физические фичи с помощью семейств шрифтов sans serif (без засечек) и serif (с засечками).
• Подписывайие водные объекты голубым курсивом.
• Делайте различия между подписями разного уровня хотя бы в 2 кегля.
• Не переворачивайте подписи вверх тормашками.
• Подписи не должны быть меньше 6-7pts у бумажных карт и 9-10pts у цифровых карт.
• Если необходимо, используйте один шрифт с засечками и один без, но не используйте больше одного шрифта без засечек на карте.

5) В каком виде и при каких обстоятельствах будет использоваться карта? Условия чтения являются очень важным фактором, определяющим на сколько читаемой и удачной будет карта. Важно как будет воспроизводиться карта (принтер, большой экран, проектор, мобильное устройство), с какого расстояния будет рассматриваться, какое будет освещение. В случае маленького разрешения, плохого качества воспроизведения, плохого освещения и больших дистанций чтения необходимо использовать более чёткие и контрастные шрифты, с хорошей читаемостью.

6) Как много подписей должно быть на карте? На этот вопрос нет простого ответа. Вообще говоря, подписей должно быть столько, сколько необходимо для поддержания цели карты и обеспечения контекстной информации. Физические карты обычно содержат широкий диапазон плотно расположенных подписей. Тематические карты, напротив, обычно содержат не так много подписей, потому что используют различные графические символы, цвета и пояснения для донесения основного послания. Также стоит обратить внимание на распределение подписей на карте, следует избегать слишком пустых областей и слишком «плотных», это может придать карте несбалансированный вид. В конце концов, добавлять подписи на карту просто, гораздо сложнее определить когда стоит остановиться.

7) Нужно ли мне знать что-нибудь о типографике? Да. Знания о шрифтах, их метриках и компонентах может очень помочь сделать правильный выбор шрифтов для вашей карты.

Кегль это высота прописного знака с выносными элементами. Исторически, в ручном наборе высокого способа печати кегль измеряли через высоту литерной площадки, на которой расположена буква или знак. Важно знать, что различные гарнитуры при одинаковом кегле могут иметь разный размер, как показано ниже. Кегль сам по себе никогда не должен использоваться для определения удобочитаемости.

Высота строчного знака (x-height) это высота буквы в нижнем регистре без учёта верхних и нижних выносных элементов (показана голубым пунктиром на картинке выше). Это свойство не менее важно размера кегля, когда дело касается удобочитаемости текста. При прочих равных, когда размер шрифта становится меньше, шрифты с большей высотой строчного знака кажутся больше по размеру. Также у шрифтов с большой высотой строчного знака больше внутрибуквенный просвет, что снижает вероятность их «схлопывания».

Засечки это небольшие отметки на концах линий некоторых букв, такие как на букве "T" ниже. Шрифты для цифровых карт должны использовать засечки, которые будут читаемы даже на малых размерах шрифта. Хотя на малых размерах на экране куда лучше использовать шрифты без засечек. Однако, если всё же используете шрифт с засечками, то выбирайте шрифт с более тяжёлыми, «блочными» засечками (брусковые шрифты), такими как у шрифтов Georgia, Droid Serif или Bitstream Vera Serif.

Глубина семейства. Семейства шрифтов, содержащие много вариантов обычно хороший выбор, потому что предоставляют необходимое для карт разнообразие. Если шрифт имеет регулярное начертание, прямое, курсив и жирное начертание, то он покроет большинство задач типографирования карты. Такие семейства шрифтов, как Helvetica Neue, содержат очень много вариантов.

Стоимость. В большинстве случаев хороший шрифт стоит денег и нуждается в лицензии. Хорошая типографика стоит своих денег! Не надейтесь найти множество бесплатных шрифтов, которые будут иметь широкий выбор начертаний, будут одинаково хорошо смотреться на бумаге и на экране, содержать полный набор глифов, поддерживать множество языков и будут подходить для картографии. Тем не менее, есть ряд неплохих бесплатных шрифтов, которые можно найти на сайтах вроде Google Fonts .

Предлагаемые шрифты

Без засечек:

• Open Sans и Open Sans Condensed (Google Fonts)
• (Google Fonts)
• PT Sans и PT Sans Narrow (Google Fonts)
• Myriad Pro и Myriad Web Pro (Платные, Typekit)
• Ubuntu и Ubuntu Condensed (Google Fonts)
• Arial и Arial Narrow (Платные, но почти наверное уже предустановлены у вас на компьютере)
• Proxima Nova и Proxima Nova Condensed (Платные, Typekit)
• Oswald (Google Fonts)
• Merriweather Sans (Google Fonts)
• Fira Sans (Google Fonts)

С засечками:

• (Google Fonts)
• PT Serif (Google Fonts)
• Merriweather (Google Fonts)
• Aver (Бесплатный)
• Lora (Google Fonts)
• Latienne Pro (Платный, Typekit)
• IM Fell (Google Fonts)

Моноширинный:

• Fira Mono (Google Fonts)

Символьные:

• Font Awesome (Бесплатный)

Использование цвета на тематических картах

Контроль трёх измерений цвета

Природа ваших данных определяет выбор цветовой схемы

Схемы с учётом особенностей восприятия

Одномерные карты и многомерные

Одна тема данных или несколько?

Если ваши данные имеют только один тематический уровень (тему), то вы конечно же будете визуализировать только один атрибут . Если же данные покрывают несколько тем, вы можете выбрать между одномерной картой (один атрибут) и многомерной тематической картой , то есть картой, на которой визуализируется сразу несколько атрибутов, закодированных гибридным символом . Такие многомерные тематические карты кодируют множественные географические факты о каждой локации, используя сложные составные символы. Многомерные карты не всегда лучше одномерных, их недостатки и преимущества обсудим ниже.

Большинство тематических карт показывают один атрибут, такой как доход на душу населения . Очень часто простая одномерная карта - это всё что нужно, поскольку имеется только один атрибут для визуализации. Однако, наиболее интересные и информативные карты намеренно совмещают несколько наборов данных. Это позволяет читателям сравнивать разные данные напрямую и часто помогает выявить важные зависимости. Например, двумерная карта, показывающая доход на душу населения и продолжительность жизни , может выявить сильную корреляцию между этими двумя факторами. Многомерные карты также помогают сэкономить место, поскольку мы можем вместить на одну карту больше данных, а не распределять их по серии одномерных карт. Когда многомерные карты сделаны хорошо, они показыват куда больше, чем сумму слоёв данных, они рассказывают сложную пространственную историю.

Важные моменты и ограничения

Несмотря на риск чрезмерного упрощения, одномерные тематические карты легко читаются и быстрее достигают своей цели. Многомерные карты богаче, но требуют больше усилий для понимания.

Делаем хорошую многомерную карту

ИСПОЛЬЗУЙТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ: Некоторые разновидности многомерных карт, такие как двумерный хороплет, лучше работают с порядковыми или числовыми данными. Другие, такие как двумерные пропорциональные символьные карты, могут работать с номинальными данными в качестве одного из атрибутов. Подробнее о типах данных смотрите в разделе «Типы измерений: номинальные, порядковые и числовые данные».

УДОСТОВЕРЬТЕСЬ ВО ВЗАИМОСВЯЗИ ДАННЫХ: Очень важно, чтобы наборы данных были соизмеримы и логически взаимосвязаны. Чтобы избежать ложных корреляций (или опровергнуть существование несуразных связей), вы должны быть способны обосновать взаимосвязь ваших переменных. Доход и образование с большой долей вероятности коррелируют и влияют друг на друга в реальном мире, а вот образование и стоимость арбузов , вероятно, не имеют логической связи, и любые найденные корреляции скорее всего просто совпадение.

ИЗБЕГАЙТЕ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВТОРОСТЕПЕННЫХ ДАННЫХ: Не все атрибуты в ваших геоданных имеет смысл визуализировать, некоторые являются второстепенными (служебными) данными и используются базами данных ГИС. Например, коды «FIPS» или «ID» являются уникальными идентификаторами и не являются тематическими данными. Другим примером являются такие параметры, как ПЛОЩАДЬ, ДЛИНА, которые необходимы для нормализации ваших данных и расчётов соотношений. О нормализации данных можно прочитать в соответствующем разделе: «Нормализация данных».

Картографические проекции

Отображаем Землю на плоскость

Свойства проекции

Площадь - некоторые проекции искажают площади (например, проекция Меркатора)

Обратите внимание на Гренландию, на проекции Меркатора она почти что размером с Южную Америку. В действительности же Южная Америка в 8 раз больше Гренландии. Проекция Меркатора не сохраняет площади, и чем ближе к полюсам, тем больше искажения. С другой стороны, есть проекции, которые не искажают площади, например, Равновеликая цилиндрическая проекция.

Заметьте, здесь Гренландия правильного размера по сравнению с Южной Америкой. Проекции, сохраняющие площади, называются равновеликие . Картографическая проекция либо сохраняет площади везде, либо искажает их везде. Это свойство из ряда всё или ничего.

Форма - некоторые проекции искажают форму объектов (например, Азимутальная проекция)

На проекции выше посмотрите на Австралию (она справа), её невозможно узнать, а Новая Зеландия растянута в дугу вдоль левого края карты. Эта проекция не сохраняет вид, или форму локаций, она их или растягивает, или закручивает, или сплющивает. Сравните её с равноугольной конической проекцией Ламберта (ниже), сохраняющей общие формы континентов.

Проекции подобные этой называются равноугольные , или конформные , они сохраняют локальные углы. На практике это означает, что вещи на карте будут больше похоже на себя. На примере ниже, показано как выглядит Гренландия на трёх равноугольных проекциях (верхний ряд) и на трёх не равноугольных проекциях (нижний ряд).

Обратите внимание, что Гренландия на всех равноугольных проекциях выглядит по-гренландски. Форма немного меняется, некоторые части острова меняют размер, но в целом форма сохраняется. Также как прямоугольник и квадрат имеют похожую форму, хотя это разные фигуры, а квадрат и круг - нет.

Как и в случае сохранения площадей, сохранение форм выполняется либо везде, либо нигде.

Расстояние - большинство проекций искажают длины (например, Равнопромежуточная проекция)

Расстояние от Мэдисона до Буэнос-Айреса намного больше, чем от Мэдисона до Мадрида. Но на Равнопромежуточной проекции длины этих отрезков равны, потому что она не сохраняет дистанцию. А вот на Азимутальной проекции расстояния отображаются в правильной пропорции.

С сохранением дистанций есть одна особенность. У нас есть проекции, которые могут сохранять площади и форму везде на карте, но нет ни одной проекции, сохраняющей расстояния везде. Есть только проекции, которые сохраняют расстояния относительно одной или двух точек на карте. Расстояния из центра и к центру Азимутальной проекции отображаются корректно, а между любыми другими точками - с искажениями. Когда проекция сохраняет дистанцию, мы называем её равнопромежуточная , или эквидистантная .

Площадь, дистанция и форма - взаимоисключающие свойства проеции, если проекция сохраняет одно свойство, то оставшиеся два будут искажены.

Направление - иногда прямая линия не кратчайший путь!

На этом изображении одна из линий - прямая, самый простой путь между Нью-Йорком и Стамбулом, можно просто взять курс на восток и лететь. Но если вы предпочитаете путешествовать по кратчайшему пути, то следует выбрать искривлённую линию выше. Поскольку поверхность Земли изогнута, то и кратчайшие пути вокруг неё тоже изогнуты. Это может быть немного странно на первый взгляд, но всё становится понятнее, когда попробуешь проложить маршрут сам. Найдите глобус, воткните по булавке в Стамбул и Нью-Йорк, затем натяните между ними нить. Вы заметите, что нить покрывает как раз тот путь, что показан дугой на карте выше. Такой изогнутый кратчайший путь называется дугой большого круга , или ортодромой . А путь в виде прямой линии, где вы держитесь одного направления, называется линией румба, или локсодромой .

Некоторые проекции, такие как Меркатор, показывают локсодромы прямыми линиями. Локсодромы делают воздушную и морскую навигацию проще, так как нужно только начертить прямую линию и следовать в заданном направлении. Другие проекции показывают дуги большого круга как прямые линии, позволяя легко определить кратчайший путь между двумя пунктами. Одной из таких проекций является Стереографическая проекция.

Теперь, наоборот, ортодрома прямая, а локсодрома изогнутая. Линии те же, что и у Меркатора, просто Стереографическая проекция изменила их внешний вид.

Когда проекция отображает дуги большого круга в виде прямых, мы называем её азимутальной проекцией. К сожалению, как и равнопромежуточные проекции, азимутальные работают только для одной точки. На Стереографической выше, проекция центрована на Нью-Йорк, поэтому только прямые линии, выходящие из или входящие в эту точку, будут ортодромами, а прямая линия между Мадридом и Касабланкой не будет.

Компромиссы - не делай идеально, делай хорошо

Для борьбы с сильными искажениями на картах мира были разработаны особые проекции. Эти специальные проекции являются компромиссом, они распределяют искажения по всей карте, уменьшая их степень до приемлемого уровня. Одной из таких проекций является проекция Робинсона:

Компромиссные проекции распределяют искажения примерно равномерно. Такой подход позволяет избежать абсурдно больших искажений, поэтому они и хороши для карт мира. Обратной стороной этого является то, что мы лишаемся особых областей на карте, где практически отсутствуют искажения. По этой причине компромиссные проекции не стоит использовать для карт континентов, стран и всего, что меньше Земли. Если вы не отображаете весь мир, то нет смысла делать области со слабыми искажениями хуже, за счёт областей со средними искажениями (которые далеко от края).

Компромиссные проекции не сохраняют площади, формы или расстояния, но они отображают их довольно близко к норме. Они обладают низким уровнем искажений в целом. Если на вашей карте важно сохранить специфичное свойство, например, площадь, то компромиссная проекция вам не подойдёт.

Выбираем проекцию

Есть ли необходимость сохранить одно из особых свойств? Помните, что некоторые проекции сохраняют без искажений площади, формы, расстояния или направления. Иногда тема вашей карты требует сохранения одного из свойств, вот несколько примеров:

• Площадь - Точечные картограммы плотности требуют равновеликие проекции. Если вы работаете с данными плотности населения на квадратный километр, то необходимо чтобы каждый квадратный километр выглядел одинакового размера. Если площади искажены, то некоторые области будут выглядеть разреженнее или плотнее, чем в реальности.
• Форма - Равноугольные проекции обычно хороши для физических карт, когда мы хотим сохранить места на карте узнаваемыми и знакомыми. Также они часто используются для навигационных карт. Сохраняя местные углы, они не искажают пути - поворот на 45º на Земле выглядит как поворот на 45º на карте, что удобно.
• Расстояние - Если вы хотите показать визуально на сколько одно место дальше от другого, то необходимо использовать равнопромежуточную проекцию. Иногда аэропорты используют их для отображения досягаемых городов.
• Направление - Также полезно для навигации. Иногда полезно показать локсодромы прямыми линиями: проекция Меркатора, например, была изобретена для моряков эпохи Возрождения, для упрощения прокладки курсов. Они могли просто нарисовать прямую линию на карте и держаться нужного направления по компасу. С другой стороны, в аэронавигации лучше показывать дуги большого круга прямыми линиями, это позволит лететь кратчайшим путём и сэкономить топливо.

• На сколько большую область охватывает карта? Если это карта мира (и нет необходимости сохранять конкретные свойства), то лучше использовать компромиссные проекции.
• Охват вашей карты распространяется с севара на юг или с запада на восток? Различные проекции имеют разные паттерны искажений. Некоторые, как равновеликая коническая проекция Альберса, искажают сильнее по мере движения к полюсам, и гораздо меньше при движении на запад или восток. Поэтому они подходят для карт таких стран, как США, и не подойдут для Чили и других стран, протянувшихся с севера на юг. Траверсная проекция Меркатора (отличная от простого Меркатора) сильно искажает в направлении запад-восток, но меньше в направлении север-юг, так что она подойдёт для Чили.
• Что подумают ваши пользователи? Например, многие знакомы с проекцией Меркатора привыкли к ней, поэтому вид искажений на Азимутальной карте может ввести их в ступор или, наоборот, пробудить интерес к вашей карте. Люди привыкли видеть США в равновеликой конической проекции Альберса, которая придаёт им изогнутый вид, поэтому в Равновеликой цилиндрической проекции карта для них может выглядеть «неправильно», хотя с ней всё в порядке.

Параметры проекции

Обе карты используют одинаковую проекцию, но с разными параметрами. Карта слева центрована на район Великих озёр, а карта справа на юго-восток Австралии, плэтому именно там и находятся области с минимальными искажениями. Они обе по-пержнему используют Азимутальную проекцию, то есть показывают расстояния без искажений, если их отмерять от центра проекции. Таким образом, изменяя этот параметр (центр), мы можем настраивать проекцию под наши цели.

Разные проекции имеют разные параметры, которые необходимо задать. Параметры проекции вытекают из используемой математической модели (которые мы оставим за рамками пока). Если для проекции необхожимо указать долготу центра и/или широту центра, укажите координаты центра вашей карты. Как на примере выше, вы определите таким образом область с минимальными искажениями.

Некоторые проекции, такие как равновеликая коническая проекция Альберса, требуют указания главных параллелей в дополнение к координатам центра или вместо них. Это линии вдоль которых не будет искажений. Например, главная параллель 30ºN означает, что на этой широте не будет искажений, но они будут по мере удаления от неё на север и юг – 31ºN будет иметь небольшие искажения, 32ºN будет хуже чем 31ºN и т.д… Некоторым проекциям достаточно одной главной параллели, другим нужно две. Если вам требуется только одна, то укажите для неё широту центра вашей карты; мы опять делаем так, чтобы область с минимальными искажениями совпадала с областью интересов на нашей карте, а не была где-то далеко. Если вам нужно укзать две главных параллели, то сделайте так, чтобы они делили карту примерно на три равные части, как на примере ниже:

Таким образом вы добьётесь того, чтобы искажения были распределены по карте в минимальном виде.