แผนที่ทำงานอย่างไร

หากคุณต้องการทราบว่าสุนัขสายพันธุ์ใดได้รับความนิยมมากที่สุดในภูมิภาคต่างๆ คุณอาจใช้เวลาหลายวันในการดูรายการและแผนภูมิ หรือคุณอาจดูแผนที่และรับทราบข้อมูลเดียวกันได้ทันที การเรียนรู้ลักษณะทางกายภาพ การนำเข้า การส่งออก และความหนาแน่นของประชากรของประเทศต่างๆ อาจใช้เวลานานหากคุณอาศัยคำอธิบายเป็นลายลักษณ์อักษรในหนังสือ แต่ด้วยแผนที่ ตัวเลข รูปแบบ และความสัมพันธ์ทั้งหมดอยู่ตรงหน้าคุณ ตามที่ Ian Turner นักเขียนแผนที่อาวุโสของ GeoNova กล่าวไว้ว่า "แผนที่เป็นภาษาประเภทหนึ่ง มันเป็นภาษากราฟิก มันนำเสนอข้อมูลในรูปแบบที่เข้าใจง่ายมาก"

เป็นหน้าที่ของนักทำแผนที่ หรือนักทำแผนที่ที่จะนำข้อมูลทั้งหมดนี้ไปอยู่ในรูปแบบที่ผู้คนสามารถเข้าใจและเรียนรู้ได้ สิ่งที่บุคคลสามารถเรียนรู้ได้นั้นขึ้นอยู่กับประเภทของแผนที่ แผนที่ส่วนใหญ่เริ่มต้นด้วยโครงร่างของสถานที่ เช่น ผืนดินหรือผืนน้ำ จากนั้นให้ข้อมูลเกี่ยวกับแอตทริบิวต์ของสถานที่ แผนที่ต่างๆ จะรวมเอาคุณลักษณะต่างๆ ไว้ด้วยกัน ตัวอย่างเช่น:

การรวมกันของสถานที่และคุณลักษณะนี้ทำให้สามารถใส่ข้อมูลจำนวนมากลงในพื้นที่ขนาดเล็กมาก แผนที่เดียวสามารถแสดงให้คุณเห็นทุกประเทศในทวีป พรมแดน ประชากรโดยประมาณ และการนำเข้าและส่งออกหลัก ผู้คนยังสามารถใช้แผนที่เฉพาะเรื่องเพื่อวิเคราะห์แนวโน้มและรูปแบบในข้อมูลทุกประเภท ตัวอย่างเช่น แผนที่แสดงต้นทุนการสื่อสารในส่วนต่างๆ ของโลก สามารถช่วยให้องค์กรไม่แสวงหาผลกำไรตัดสินใจว่าจะสร้างเครือข่ายไร้สายราคาประหยัดได้ที่ไหน ตามที่ Turner อธิบาย "แผนที่เป็นมากกว่าเมืองหลวงและประเทศต่างๆ — มันเป็นเรื่องของเศรษฐกิจ ภูมิอากาศ และลักษณะทางธรรมชาติ ตัวแปรต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นสังคมมีความสัมพันธ์กันอย่างไร"

อนุสัญญาทั่วไปช่วยให้นักทำแผนที่นำเสนอข้อมูลทั้งหมดนี้ในลักษณะที่เหมาะสม เราจะดูรายละเอียดเพิ่มเติมในหัวข้อถัดไป

สารบัญ

1. อนุสัญญาการทำแผนที่
2. การฉายแผนที่
3. เทคนิคการทำแผนที่
4. แผนที่เฉพาะเรื่อง
5. ขั้นตอนการทำแผนที่
6. แผนที่ออนไลน์
7. บทบาทของ GPS ในการทำแผนที่สมัยใหม่

แม้ว่าจะสามารถรวมชุดข้อมูลที่หลากหลายได้ แต่แผนที่มักจะปฏิบัติตามหลักการพื้นฐานหลายประการที่ช่วยให้ผู้คนเข้าใจได้ทันที Turner อธิบายว่า "[การประชุมหนึ่ง] ที่ใช้ในการทำแผนที่บนแผนที่การเมือง ในแผนที่ส่วนใหญ่คือน้ำทะเลเป็นสีฟ้า มันสามารถขว้างผู้คนได้เมื่อคุณพยายามใช้สีที่ต่างออกไปเพื่อบ่งบอกถึงสิ่งที่เหมือนน้ำ" นอกจากนี้ บนแผนที่ทางกายภาพ มวลที่ดินมักจะเป็นสีน้ำตาลหรือสีแทน และพืชพรรณเป็นสีเขียว

แผนที่แสดงเนื้อหาจากด้านบนและใช้เส้นและสีเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างภูมิภาค แผนที่ทางการเมืองมักใช้สัญลักษณ์และขนาดประเภทที่คล้ายคลึงกันเพื่อระบุเขตแดน เมือง และวัตถุอื่นๆ ในหลายๆ แผนที่ แต่ไม่ใช่ทั้งหมด ทิศเหนือจะอยู่ที่ด้านบนสุด แผนที่อื่นๆ มักมีลูกศรเพื่อระบุทิศทาง แผนที่ส่วนใหญ่มีตำนานอธิบายสัญลักษณ์ของตน และหลายแห่งมีมาตราส่วนที่สังเกตความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของแผนที่กับขนาดของโลกแห่งความเป็นจริง เช่น 1 นิ้วถึง 100 ไมล์ บางแผนที่แสดงมาตราส่วนเป็นอัตราส่วน เช่น 1:25,000

แผนที่ส่วนใหญ่ยังมีระบบพิกัดบางประเภทเพื่อช่วยให้ผู้คนสามารถค้นหาตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงได้ ในแผนที่ถนนของเมือง นี่อาจเป็นตารางธรรมดาที่มีตัวอักษรและตัวเลขกำกับไว้ แผนที่ขนาดใหญ่มักใช้เส้นจินตภาพที่เรียกว่าลองจิจูดและละติจูด บนโลก เส้นเหล่านี้มีระยะห่างอย่างเป็นระเบียบและสม่ำเสมอ เส้นลองจิจูดหรือเส้นเมอริเดียนทุกเส้นวิ่งในแนวเหนือ-ใต้มีความยาวเท่ากัน เส้นละติจูดหรือแนวขนานทั้งหมดวิ่งไปทางตะวันออกและตะวันตก และจะสั้นกว่าเมื่ออยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตร

Maps, on the other hand, can wreak havoc on the parallels and meridians. This is because Earth is shaped roughly like a pumpkin and getting a flat piece of paper to accurately resemble the entire surface of a pumpkin isn't easy. You can get an idea of the difficulties involved by drawing a picture on an inflated balloon. Then, stretch the deflated balloon until it lies flat. You can still imagine what the original picture looked like, but the sizes and shapes are all wrong.

You can make the deflated picture a little more accurate by cutting it into pieces so that the balloon resembles the gores used to make spherical globes from flat paper. Unfortunately, the resulting series of pointed segments still doesn't look much like the original picture. Adjacent parts don't touch each other, and you have to imagine what they would look like without the gaps.

To get around the shortcomings of flat paper, cartographers use a variety of map projections. We'll explore them in the next section.

Parallels and Meridians

Using degrees, minutes and seconds, meridians measure how far east or west a location is from the Prime Meridian. Parallels measure how far north or south a location is from the equator.

Even though they are easy to fold up and carry around, neither greatly distorted maps nor disassembled globe gores have much practical use. For this reason, cartographers have developed a number of map projections, or methods for translating a sphere into a flat surface. No projection is perfect — they all stretch, tear or compress the features of Earth to some degree. However, different projections distort different qualities of the map.

"All maps have some degree of inaccuracy," Turner explains. "We're taking a round Earth and projecting it onto a two-dimensional surface — onto a piece of paper or a computer screen — so there's going to be some distortion." Fortunately, the variety of available projections makes it possible for a cartographer to choose one that preserves the accuracy of certain features while distorting less important ones.

Creating a map projection is often a highly mathematical process in which a computer uses algorithms to translate points on a sphere to points on a plane. But you can think of it as copying the features of a globe onto a curved shape that you can cut open and lay flat — a cylinder or a cone. These shapes are tangent to, or touching, Earth at one point or along one line, or they are secant to Earth, cutting through it along one or more lines. You can also project portions of Earth directly onto a tangent or secant plane.

Projections tend to be the most accurate along the point or line at which they touch the planet. Each shape can touch or cut through the Earth at any point and from any angle, dramatically changing the area that is most accurate and the shape of the finished map.

Some projections also use tears, or interruptions, to minimize specific distortions. Unlike with a globe's gores, these interruptions are strategically placed to group related parts of the map together. For example, a Goode homolosine projection uses four distinct interruptions that cut through the oceans but leave major land masses untouched.

Different projections have different strengths and weaknesses. In general, each projection can preserve some, but not all, of the original qualities of the map, including:

You can learn more about the specific map projections and their strengths and weaknesses from NASA, and the U.S. Geological Survey. The National Atlas of the United States ended in 2014, but much of their work is available at other websites.

Choosing the right projection is just one part of creating a successful map. Another is finding the right data. We'll look at where map information comes from in the next section.

At their core, maps are visual expressions of measurements. The measurements for the first maps most likely came from mapmakers' exploration of the local terrain. Eventually, more people traveled and documented the locations of distant land masses and bodies of water. Mapmakers compiled these in-person measurements, sketches and notes into representations of more of the world. Cartographers also built on the knowledge of their predecessors, a trend that continues with today's derivative maps, which use other maps as sources.

Some of today's maps also rely on physical measurements taken by real people. Surveyors use instruments to take precise measurements of land and water, as well as the positions of man-made features. This information is vital to accurate topographic maps. Similarly, geological maps also rely on geologists' field studies. Improved instruments, including GPS receivers and electronic data collectors, have made such field research increasingly accurate. Researchers can also study deeds and sales records and interview local residents to determine the correct place names for maps of previously unmapped areas.

Today's technology also makes it possible for cartographers to make detailed maps of places they have never been. The field of remote sensing, or aerial and satellite photography, has given cartographers a vast amount of new information about the Earth. Remote sensing isn't particularly new — the first use of aerial photography for mapmaking took place in 1858. However, its use in mapmaking wasn't widespread until after World War II, when cartographers started using reconnaissance photographs as map data.

Most of the time, converting satellite and aerial images to maps requires the skill of a human cartographer. Cartographers can measure the features of an image at regular intervals, or they can trace entire outlines. These two methods are known as raster and vector encoding, and both can be time consuming. Computer programs can help with the process, and some can even recognize differences in old and new photographs. This may eventually automate the process of updating map data. We'll take a look at thematic maps in the next section.

Cartographers and computers can also use parallax, or the difference in angle between two images of the same subject, to measure altitudes. The process is similar to the way your eyes perceive depth. It allows cartographers to use remote sensing imagery to create physical and topographical maps.

For thematic maps, the shape of the world is just the beginning. When making a thematic map, cartographers have to find accurate, up-to-date sources of information for a range of social and environmental phenomena. "We use a variety of sources to best generalize the feature we want to display," says Turner. "For example, for a population density map, every 10 years in the U.S. there is a census. The new census data will be made available to the public, and we'll be able to take that information and make new maps from that."

Cartographers must also determine which source of information is the most current, accurate and complete. "If we're doing a state map of Virginia, we might receive information from the state at one period, that was developed at one time," Turner explains. "We might receive information from a city or a county that was developed at another time, and part of the fun of my job is interpreting [which source] is correct."

Most thematic maps contain a citation explaining where the information came from. A few common sources are:

นอกจากข้อมูลเกี่ยวกับขนาดและรูปร่างของดาวเคราะห์แล้ว ข้อมูลเฉพาะเรื่องส่วนใหญ่นี้จะถูกจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูล งานของนักทำแผนที่คือการรวมข้อมูลจากฐานข้อมูลต่างๆ และแผนที่ที่มีอยู่เพื่อสร้างแผนที่ใหม่ที่เข้าใจได้ เราจะดูว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไรในหัวข้อถัดไป

ตัวบ่งชี้ของ Tissot

บางครั้งอาจเป็นเรื่องยากที่จะบอกได้อย่างชัดเจนว่าการฉายภาพแผนที่บิดเบือนรูปร่างของคุณลักษณะของโลกอย่างไร เครื่องมือหนึ่งสำหรับตรวจสอบการบิดเบือนคือindicatrix ของ Tissotซึ่งเป็นชุดของวงกลมขนาดเล็กที่เหมือนกันซึ่งวาดบนลูกโลก ในการฉายภาพ คุณจะเห็นว่าขนาดและรูปร่างของวงกลมเปลี่ยนไปอย่างไร ซึ่งสอดคล้องกับประเภทและทิศทางของการบิดเบือน

มนุษย์สร้างแผนที่มานับพันปีแล้ว ชาวบาบิโลนสลักแผนที่ลงในแท็บเล็ตตั้งแต่ 2300 ปีก่อนคริสตศักราช [ที่มา: Britannica] ภาพวาดเก่าบางภาพอาจเป็นตัวอย่างของแผนที่ แต่นักโบราณคดีและนักมานุษยวิทยาไม่เห็นด้วยว่าศิลปินตั้งใจจะสร้างแผนที่หรือวาดภาพหรือไม่ ไม่ว่าแผนที่จะมีมาช้านานแล้ว และในช่วงเวลาส่วนใหญ่นั้น ผู้คนต่างวาดและลงสีด้วยมือ

แผนที่ที่วาดด้วยมือแม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อผู้คนค้นพบสิ่งใหม่ๆ ในวิชาคณิตศาสตร์และภูมิศาสตร์ การประมาณการที่แม่นยำของเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกช่วยให้นักทำแผนที่แสดงมวลของแผ่นดินและมหาสมุทรในสัดส่วนที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่นักทำแผนที่เริ่มทำแผนที่ทั้งซีกโลกตะวันออกและตะวันตกในเวลาเดียวกัน ในศตวรรษที่ 17 และ 18 ความก้าวหน้าในการทำนาฬิกาทำให้ผู้เดินทางสามารถกำหนดเส้นแวงได้อย่างแม่นยำ ทำให้ง่ายต่อการรับการวัดที่แม่นยำสำหรับแผนที่

แม้ว่าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้รับข้อมูลแผนที่ที่แม่นยำได้ง่ายขึ้น การสร้างแผนที่ที่ดียังคงต้องใช้ทักษะของศิลปิน ผู้สร้างแผนที่ต้องสามารถวาดหรือระบายสีคุณลักษณะทั้งหมดของแผนที่ได้อย่างแม่นยำ ชัดเจนและน่าสนใจ วันนี้ก็เช่นเดียวกัน คอมพิวเตอร์และระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ (GIS)มีงานสร้างแผนที่จำนวนมากโดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มความลึกและข้อมูลคุณลักษณะให้กับแผนที่ แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ GIS รวบรวม วิเคราะห์ และจัดระเบียบข้อมูลที่ช่วยให้แผนที่นำเสนอภาพรูปแบบที่อ่านง่าย ทุกครั้งที่คุณดูแผนที่ที่มีรหัสสีตามอุบัติการณ์การเจ็บป่วยในพื้นที่เฉพาะหรือระดับความยากจน คุณจะประทับใจในความสามารถของ GIS

อย่างไรก็ตาม แผนที่ที่ดีที่สุดยังคงมาจากนักทำแผนที่ที่มีทักษะซึ่งใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ทั้งหมด แต่มีสัมผัสของมนุษย์

When making a map, a cartographer has to consider several factors, including:

Maps intended for online viewing also have different requirements than those meant to be viewed on paper. Turner explains:

If you're developing a map specifically for the internet, generally the fonts have to be larger so you can read the type on screen. You have fewer choices in color because not every color will necessarily output correctly if somebody's trying to print that map. So, because of limitations in color, because of the limitations in type size, compared to a print map it generally has to be much simpler...You generally develop a map that's going to fit on a standard computer screen so that the user doesn't have to pan around to be able to interpret the information.

With all of this in mind, the cartographer has to gather data and figure out how to use visual elements to present it on the map. This requires more than just accurately outlining continents and bodies of water. The cartographer has to use colors, lines, symbols and text to make sure that the reader can interpret the map correctly. These visual elements help make it clear which parts of the map are most important, as well as which parts are in the foreground and which are in the background. Often, the cartographer can use a GIS to examine multiple versions of the same map to determine which one will work best.

Even with the help of a GIS, successfully creating a map requires a cartographer to have a lot of specialized knowledge. Many cartographers have degrees in cartography or in related subjects, such as geography, surveying or mathematics. Because of the prevalence and complexity of geographic information systems, cartographers also need to be skilled at using computers. In addition, many cartographers are also interested in fields that make use of lots of maps. Turner says, "For me, it's weather and politics. For others it might be languages or geology. For some it might be history, whether American history or world history."

Improvements in cartographic techniques and in geographical information systems have made it possible for people to get very specialized maps very quickly. This is a big improvement that has taken place in recent decades. Previously, getting a high-quality, specialized map could be challenging, especially on short notice. The next challenge is to get new maps into public view faster.

"Typically," says Turner, "the lag time between when a map is developed and when it is available to the public in print or on the web is three to six months, and that is I think an area that people are going to expect improvement in."

Four-color Theory

In 1852, Francis Guthrie discovered that it was possible to color a map of all of the counties in England using only four colors. He then theorized that it was possible to use only four colors to color any map. This became known as the four-color theorem. Several mathematicians have proposed proofs for the theorem, including one that requires the use of a computer to complete.

Although we certainly wonder how we ever lived without GPS , the fact is that everyone did so just fine until not too long ago. However, the availability of this technology has transformed map-making into an even more precise enterprise than it already was. Known fully as the Global Positioning System (GPS), it is composed of dozens of satellites, which provide geographic coordinates for various earthly features. Originally put into orbit by the U.S. Department of Defense, they've been available for civilian benefit since the 1980s, and since then the technology has revolutionized everything from aircraft navigation to land surveying and beyond. It even plays a role in gaming.

Since these satellites continuously orbit Earth (circling two times per day), data acquisition and application has dramatically sped up. This allows map-makers to create the most up-to-the-minute maps, especially important as land planning and environmental impact have become such hot-button issues in recent years.

GPS technology also led to the expansion of personal navigation tools, such as Waze and Google Maps. Previously, only military and transportation grade organizations were privy to this data. Today, anyone can (and does) use these real-time maps to get where they need to go using turn-by-turn instructions. No one really needs to know how to "read" a map to get directions. Now updated on a rolling basis, GPS maps have come a long way from even just a few years ago when there were plenty of "dead spots" to be found.

The exponential progress of technology will likely see map-making and usage continue to change over the next few years. However, despite the convenience of digital maps, it's unlikely that paper maps ever would (or should) be eradicated. Although one reason is that your phone could die leaving you mapless at any given time, there is a better reason to stick with paper if you really want to travel or understand an area deeply. Apparently, digital information is just fine for obtaining low-level information, like how to get from point A to B. The same information on paper, by comparison, is more likely to be better digested and retained, giving the user a more thorough understanding of the content and area.

Special Thanks

Thanks to Ian Turner, senior cartographer at GeoNova, for his assistance with this article.

Originally Published: May 14, 2007

How do maps work?

How does Google Maps work and gather data?

What are some essential elements of a map?

นักทำแผนที่สร้างแผนที่อย่างไร?

แผนที่ห้าประเภทคืออะไร?

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม