Картография

Картография, наука и искусство составлять и рисовать географические карты, т. е. давать при помощи известных условных способов обозначения возможно точное изображение больших или меньших частей земной поверхности, а также и всего земного шара, поскольку поверхность его представляется известной. Искусство делать картографические наброски окружающей местности доступно, до известной степени, даже дикарям, да и представление о всей земле стало слагаться уже в очень древние времена (см. география), а в эпоху александрийского астронома и географа Птолемея (II в. нашей эры) греки умели уже составлять карты, подобные современным, т. е. вчерчивая их в определенную картографическую сеть из меридианов и параллелей и ориентируя ее севером кверху. Но древние не обладали достаточно точными способами для астрономического определения положения мест на земной поверхности и для съемки частей ее на план. Только в средние века (с XIII века) пользование компасом дало возможность морякам производить довольно точную съемку морских берегов (компасные карты, или портуланы), а усовершенствование астрономических и угломерных инструментов, часов, изобретение мензулы (в XVI в.), способа триангуляции (в начале XVII в.) — открыло средства к более точному картографированию, которое постепенно, хотя и медленно, стало распространяться на всю поверхность суши. Впрочем, и в настоящее время имеются еще многие части земной поверхности, например, около полюсов, во внутренних и северных частях Азии, в Африке, Австралии, в средине южной и на севере Северной Америки, которые совершенно или почти неизвестны, и много других частей, которые исследованы очень недостаточно, так что карты их только в самых общих чертах передают действительные отношения. Затем идут части более или менее исследованные, но с различной степенью точности; вообще же, и в настоящее время лишь меньшая половина суши может быть изображена картографически в масштабе одной миллионной (1:1 000 000), а большая половина только в масштабах более мелких, при которых многие подробности, естественно, не могут найти себе места, и остаются неизвестными. Инструментально, с достаточной точностью, сняты пока только большая часть Европы (за исключением частей Скандинавского, Пиренейского, Балканского полуостровов и северных и восточных частей Европейской России), части Азии (Япония, некоторые части Китая, значительная часть Индии, Малой Азии, части голландских и русских владений), части Африки (особенно северной и южной, Египет и приморские зоны), большая часть Соединенных Штатов Северной Америки, части Канады, Аргентины, Чили, Перу, Мексики и т. д., некоторые острова или береговые зоны их, небольшие части Австралии и др. Для более детально исследованных стран имеются топографические карты в крупных масштабах, для менее исследованных только генеральные (или общие) карты в сравнительно мелких масштабах. Масштаб (относящийся всегда к линейным расстояниям) должен обязательно обозначаться на карте; в России, также в Англии и Соединенных Штатах, принято выражать масштаб в отношении к версте или миле, например, 3 версты в английском дюйме, 1 или 2 мили в дюйме и т. п., в странах же, пользующихся десятичной метрической системой, масштаб выражают обыкновенно дробью, например 1/50 000 или 1:100 000. Последний способ удобнее первого, так как при нем уменьшение всегда происходит в более круглых цифрах; при первом же способе уменьшение выражается в цифрах более сложных, например, масштаб 3 версты в 1 дюйме = 1:126 000, 10 верст в 1 дюйме = 1: 420 000, 1 миля в 1 дюйме = 1:63 360 и т. д. Некоторое удобство его заключается только в том, что так как при нем масштаб приводится внизу карты в дюймах, с делением их на соответственное число верст или миль, то по нему можно брать расстояния непосредственно циркулем. Топографические карты представляют из себя целые атласы, например, топографическая карта Европейской России (3 версты в дюйме), обнимающая далеко не всю поверхность страны, а преимущественно западные и южные губернии, насчитывает более 500 листов; карта Германии в масштабе 1:100 000 = 674 малых листа и т. п. Карты достаточно исследованных частей земной поверхности составляются на основании большого числа точных данных, добытых астрономическим определением положения многих мест, триангуляцией и инструментальной (мензульной или буссольной) съемкой (в горных странах также фотограмметрией), и только детали наносятся глазомерно; для стран же, мало исследованных, приходится довольствоваться лишь немногими астрономически определенными пунктами, пространства между которыми заполняются на основании данных глазомерных съемок и маршрутов путешественников. Составление карты известной страны требует знакомства со всеми имеющимися относительно ее картографическими (и географическими) материалами и известного знания и навыка в критическом их разборе и в выборе наиболее достоверных и вероятных данных. Картограф должен составить определенное, соответственное имеющимся данным, представление о стране, ее очертаниях, рельефе, орошающих ее реках, характере ландшафта, поселениях и т. д., и воспроизвести эти данные возможно яснее и нагляднее на составляемой им карте, стараясь не упустить ничего характерного и существенного, но и не загромождая карту излишними подробностями, которые, испещряя карту, могут лишить ее ясности и мешать ее пониманию. Картография поэтому есть не только наука, но и искусство, требующее умения не только разбираться в соответственном материале, но и способности комбинировать его и воспроизводить ясно и изящно, всеми доступными для картографии способами, картину страны. При этом картограф должен пользоваться, если дело идет о значительных пространствах земной поверхности, частях, света, полушариях или всей поверхности земного шара, подходящими проекциями, знание которых составляет особую дисциплину, разработанную особенно трудами математиков. Дело в том, что точное изображение земной поверхности может быть сделано только на глобусе, но глобусы, для удобства пользования ими, могут быть только небольшой величины (например, 1 метр в диаметре), при которой нельзя изобразить подробностей, а можно дать только общее представление о расположении суши и моря, возвышенностей и низменностей. Известно, что глобусы изготовлялись еще древними: Страбон сообщает о земном глобусе Кратеса Малосского, жившего за полтораста лет до нашей эры; на этом глобусе был, будто бы, изображен экваториальный океан, который пересекался накрест двумя меридиональными океанами, делившими сушу на четыре части (или материка). Это четвертное (гипотетическое) деление суши (terra quadrifida), принимавшееся многими древними и средневековыми писателями, нашло себе выражение на державе византийских императоров (а позже русских царей и германских императоров), представляющей шар (символ владения миром) с двумя  перекрещивающими его кругами и украшенный наверху крестом. Есть еще краткое известие об изготовлении земного глобуса (из серебра), по приказанию одного арабского владетеля Сицилии, в средние века, но неизвестно, какой вид имела на нем гипотетическая суша. Древнейшим сохранившимся земным глобусом является исполненный в 1492 г. (за два года до открытия Америки) Мартином Бегаймом (см.). Суша изображена на нем по Птолемею, с добавлением сведений о восточной Азии по Марко Поло, о западной Африке по открытиям португальцев. От XVI в. сохранилось несколько глобусов, сравнительно небольшой величины, на которых начинает постепенно изображаться Америка. В ХVII веке глобусы стали известны и в русском царском обиходе, а Петр I вывез из Парижа большой глобус, сгоревший впоследствии в Петергофе. Самый крупный глобус был изготовлен для парижской выставки 1889 г., по мысли Э. Реклю, именно в одну миллионную земного шара, с диаметром почти в 6 сажен. Глобус потому может служить верным изображением земной поверхности, что на нем может быть воспроизведена вполне точно воображаемая на земном шаре сеть меридианов и параллелей. Сеть эта требует: 1) верности углов, все меридианы должны пересекать экватор и параллели под прямыми углами; только при этом условии может быть сохранено полное подобие (конформность) изображения; 2) верности площадей (квадратного отношения земель): каждый пояс поверхности между параллелями должен состоять из одинаковой величины четырехугольников (у полюсов — треугольников), а в направлении от экватора к полюсам величина четырехугольников должна постепенно уменьшаться так же, как на земном шаре; при сохранении этого условия все части изображаемой поверхности будут эквивалентны соответственным частям на поверхности земного шара; 3) верности расстояний (или равнопромежуточности): все расстояния на изображаемой поверхности (как по меридианам и параллелям, так и под углами к ним) должны находиться между собой в таком же соотношении размеров, как и на земном шаре. Все эти три условия могут быть осуществлены только на глобусе, но никогда не могут быть сохранены одновременно на карте, которая представляет собой перенос (проекцию) изображения (сети меридианов и параллелей) с поверхности шара на плоскость. Поверхность шара не может быть развернута неразрывно на плоскость, а потому и вполне верного изображения проводимой на шаре сети не может быть получено на карте. Возможно только большее или меньшее сходство изображения, причем можно или стремиться к сохранению большего подобия, или к сохранению эквивалентности, довольствуясь лишь приблизительным подобием. Различные способы перевода изображений (в данном случае картографической сети) с поверхности шара на плоскость и составляют предмет учения о картографических проекциях. Проекций может быть много, но не все они практически удобоприменимы; некоторые из них изображают поверхность шара (полушария) так, как она представляется нам (или может представляться с известной точки зрения) вне, внутри или на поверхности шара; это будут проекции перспективные (ортографическая, стереографическая, центральная, внешние); другие представляют ее так, как она видима быть не может, т. е. условно, и называются поэтому условными (или произвольными, что, собственно, не правильно). Сеть с шара может быть, например, перенесена на цилиндр, воображаемый касательным к экватору; развертывая цилиндр на плоскость, получим сеть из прямых параллелей и прямых же, перпендикулярных к ним и равноотстоящих один от другого — меридианов, это будет цилиндрическая проекция, которая может быть пригодной для изображения известной полосы вдоль линии касания (экватора), но с удалением от него изображение будет все более растягиваться по долготе, а высшие широты и совсем не могут быть изображены в этой проекции, в которой меридианы вместо того, чтобы сходиться к полюсам, остаются параллельными между собой на бесконечном расстоянии. Но возможны различные видоизменения цилиндрической проекции; так, можно сохранить точное подобие изображения (до широт 70—75°), если постепенно увеличивать расстояние между параллелями в соответствии с тем, насколько расширяется изображение, это будет проекция Меркатора, весьма употребительная и теперь, особенно на морских картах и для изображения всей земли. Преимущества ее состоят в том, что она сохраняет подобие изображения в бесконечно малых частях и дает возможность отмечать на карте курс корабля (под тем или иным углом к меридиану) прямой линией (локсодромия); но недостаток ее в том, что масштаб карты все увеличивается по направлению от экватора, особенно в высших широтах, и одинаковые площади, с удалением от экватора, становятся несоразмерно большими. Но можно получить и эквивалентную цилиндрическую проекцию; для этого можно, сохранив равнопромежуточность параллелей, изменить направление меридианов, именно оставить прямым только средний, а для боковых отложить на экваторе и параллелях те же относительные расстояния, как на глобусе, и провести через эти деления кривые; получится сеть из прямых равнопромежуточных параллелей и кривых меридианов, которая будет обладать свойством эквивалентности; это т. н. проекция Сансона-Флемстида; в ней, например, удобно чертится Африка. Но можно достигнуть эквивалентности и другим способом, именно разделяя экватор на равные части и проводя меридианы в виде эллипсов, причем прямые параллели чертятся не равнопромежуточными, а в таких между собой расстояниях, чтобы ограничиваемые ими зоны (равно как и четырехугольники в них) сохраняли те же отношения площадей, что на глобусе. Это будет гомолографическая проекция Молльвейде, построение которой (по известным числовым данным) довольно просто и которая очень пригодна для изображения всей земли; контуры суши, правда, несколько искажаются, особенно к краям карты, но зато получается возможность изображения и полярных стран при сохранении всюду верности площадей. Вместо цилиндра можно представить себе проекцию сети с поверхности шара на поверхность конуса, надетого на шар и соприкасающегося с ним по одной из параллелей. При развертывании конуса на плоскость получается проекция коническая (верхушка конуса при этом устраняется), с меридианами в виде прямых, расходящихся линий и с параллелями в виде концентрических кривых. Наибольшее подобие получается в зоне близкой к линии касания конуса, а чем далее от нее, тем изображение расширяется. Можно, однако, представить себе не касательный, а секущий конус; тогда подобие получается по двум зонам, близким к тем параллелям, по которым происходит сечение; между этими зонами изображение будет сужено, а за пределами их расширено. Можно, наконец, сохранить подобие и на всей сети, если проводить параллели не в виде равноотстоящих кривых, а на разных расстояниях, соответственно тому, насколько расширяется изображение с удалением от линии касания. Тогда получается конформная проекция Гаусса, в которой, как равно и в ранее указанных конических проекциях, удобно чертится Россия. Можно получить и эквивалентную коническую проекцию; для этого можно или, сохраняя концентричность параллелей, оставить прямым только один средний меридиан, а для проведения прочих взять на параллелях соответственные расстояния, как на глобусе, и провести через эти деления кривые. Получается т. н. проекция Бонна из кривых параллелей и меридианов; она эквивалентна, но площади, образуемые пересечением параллелен меридианами, изменяют свой вид с удалением от средины карты (особенно к углам ее), в соответствии с чем происходит и искажение подобия в том же направлении; в этой проекции чертятся часто Азия и Северная Америка. Но эквивалентность может быть достигнута и другим способом, именно соответственным размещением параллелей (проекция Ламберта), а подобие (для стран, вытянутых по меридиану, Южной Америки) получается еще большим, если применить т. н. поликоническую проекцию, при которой для разных параллелей принимаются конусы разной высоты, и параллели из концентрических превращаются в части кругов разных радиусов (уменьшающихся с удалением от экватора). В такой проекции контур Южной Америки получается менее широким и резче суживающимся к ее южному концу, что увеличивает подобие изображения. Вообще все проекции, смотря по тому, пересекается ли карта где-либо в средине горизонтально экватором, или в центре ее находится полюс, или какая-либо другая точка земной поверхности, делятся на экваториальные, полярные и горизонтные (т. е. для горизонта данного места или страны). Выбор проекции определяется условиями, предъявляемыми к карте. Для экваториальных стран пользуются другими (цилиндрическими) проекциями, чем для лежащих в высоких широтах (коническими); для изображения полушарий и всей земли иными, чем для отдельных стран; для научных целей могут быть более пригодными одни проекции, а для практических (например, мореплавания) другие. (Моряки пользуются также центральной (гномонической) проекцией, в которой части больших кругов изображаются прямыми; это представляет известное удобство, т. к. кратчайший путь пароходов идет по большому кругу). Наконец, необходимо сообразоваться с тем, требуется ли преимущественно сохранение подобия, или предпочитается эквивалентность, т. е. верность площадей; иногда может иметь значение и равнопромежуточность (например, для расстояний от полюса по меридианам). Однако, все это необходимо иметь ввиду только в тех случаях, когда требуется изображение обширной страны; поверхность же малой страны, губерний и т. д. может быть принята за плоскость и ее можно изображать, как таковую, в сети из прямых равнопромежуточных параллелей и меридианов («плоская карта»). Из свойств различных проекций следует, что масштаб на разных картах имеет неодинаковое значение. Большей частью масштаб сохраняется верным только в средине карты, иногда он постепенно изменяется от экватора к полюсам, или от средней параллели к высшим и низшим широтам; строго говоря, во всякой проекции масштаб сохраняется вполне только на бесконечно малой площади около любой точки; вообще же, под масштабом карты разумеется средний масштаб, допускающий в различных ее частях более или менее значительные колебания в ту и другую сторону. Точные измерения расстояний возможны только на топографических картах крупного масштаба; они производятся циркулем или различными карто- и курвиметрами. Большее значение имеет измерение площадей, которое может производиться и на картах меньших масштабов; площади градусных четырехугольников или трапеций могут быть определяемы и по геометрическим таблицам; для более точных результатов пользуются т. н. палеткой, т. е. разделенной на квадратные миллиметры и сделанной из стекла или другого прозрачного материала дощечкой, или особым инструментом — планиметром.

Топографические карты делаются с планов (планшетов, брулльонов) крупного масштаба, которые переводятся (помощью пантографа) в менее крупный (например, с масштаба 250 саженей в дюйме в масштаб 3 версты в дюйме, или с 1:25 000 в 1:100 000). При этом, однако, требуется не простое сведение, но часто и известная переработка ситуации и рельефа, нанесение различными шрифтами названий и т. д. Рельеф изображается отчасти т. н. изогипсами или горизонталями (линиями, соединяющими точки равной высоты), отчасти помощью различных способов штриховки, отмывки, раскраски и наложения теней (обыкновенно при предполагаемом освещении рельефа с северо-запада, т. е. с левого верхнего угла карты). Когда оригинал карты окончательно вычерчен и отделан, приступают к его печатанию — переводя его на камень или алюминий (литография и хромолитография), на медную доску (гравюра) или пользуясь различными фотомеханическими способами. Гравирование на меди (досках красной меди около 1 линии толщиной) требует много времени и труда, но зато дает отчетливое, точное и изящное изображение. Кроме того, медная гравюра может долго сохраняться и на ней легко делать исправления и добавления; стоит только выскоблить известное место, выровнять его, отполировать, и по нем можно снова гравировать; или же при этом применяется гальванопластика. Карты печатаются на бумаге разных сортов, в том числе для военных целей и на такой, которая не портится и не рвется от влажности (дождя), а когда высохнет, может быть снова расправлена и разглажена. Черчение и изготовление карт, как и съемки, входит обыкновенно в пределы ведения особых топографических учреждений, состоящих при военном министерстве или главном штабе (в России, Германии, Австрии, Франции, Италии, Индии и т. д.), или самостоятельных правительственных геодезических институтов (например, Geodesical и Geological surwey в Соединенных Штатах). Иногда дело составления и издания карт производится разными ведомствами, независимо одно от другого; морские карты всюду изготовляются учреждениями морского ведомства. Но правительственные ведомства составляют и издают обыкновенно только топографические карты и специальные (морские, геологические и т. д.); карты же общего пользования, более мелких масштабов, учебные и т. д. изготовляются обыкновенно частными институтами. В Германии пользуется, например, известностью картографический институт Юстуса Пертеса (Justus Perthes) в Готе, в Эдинбурге — институт Бартоломью, в Париже — издания фирмы Hachette и т. д. В России — первый частный картографический институт был открыт в Петербурге более 40 лет тому назад А. Ильиным; теперь с ним соперничает успешно там же институт Маркса; но вообще дело картографии поставлено в России менее удовлетворительно, чем на Западе.

Библиография: Зондерван, «Географическая карта, ее история, составление, воспроизведение», перевод под ред. Ю. Шокальского. С приложением: Работы по картографии России, составитель Воларович, Спб. 1909; Моррисон, «Как построить географическую карту», пер. Ройтмана, М. 1907; В. Витковский, «Картография», Спб. 1907; Zoppritz, «Leitfadender Kartenentwurfslehre», 2-te Auflage v. Bludau. L. 1899—1900; Lenz, «Atlas der Karteprojectionen». По истории картографии важны большие сочинения: Норденшёльда. «Facsimile Atlas» и «Periplus» (in folio), а по истории старинных карт России: «Материалы по истории картографии России», собр. В. Кордтом, изд. Киев. Комиссия для разбора древних актов, 3 вып. в лист.

Д. Анучин.