Niezbędnym warunkiem opracowania mapy jest zmniejszenie wymiarów Ziemi, której kształt przyrównuje się do kuli lub elipsoidy obrotowej, i przedtawienie tej bryły na płaszczyźnie jako obrazu dwuwymiarowego.
Rodzaje zniekształceń na mapach
Powierzchni kuli lub elipsoidy nie można przedstawić na płaszczyźnie bez zniekształceń. Ze względów praktycznych, godząc się z faktem wystąpienia zniekształceń dokonuje się przekształcenia powierzchni bryły na jej płaski obraz. Wykonać to można wieloma sposobami, których wspólną cechą jest odzwierciedlenie punktów z powierzchni bryły na powierzchni płaszczyzny dwuwymiarowej w ściśle określony sposób.
Do przedstawienia powierzchni Ziemi na płaszczyźnie według ścisłych reguł matematycznych służą właśnie odwzorowanie kartograficzne. Odwzorowanie kartograficzne polega na przeniesieniu punktów powierzchni kuli, lub elipsoidy ziemskiej na płaszczyznę mapy przy zastosowaniu określonych zasad matematycznych. Przeniesienie każdego punktu z powierzchni Ziemi na płaszczyznę byłoby zbyt uciążliwe, dlatego aby uniknąć tej trudności pokrywa się powierzchnię Ziemi układem południków i równoleżników tworzących siatkę geograficzną, którą po przeniesieniu na płaszczyznę mapy według danego odwzorowania staje się siatką kartograficzną.
Siatka kartograficzna jest więc efektem odwzorowania kartograficznego. Nie na wszystkich mapach jest ona jednak przedstawiana. Powody jej braku na mapie mogą być różne. Najczęściej siatka jest przedstawiana ze względu na utajnienie odwzorowania lub też jej przedstawienie jest zbyteczne, ponieważ mapy te nie są przeznaczone do prac kartometcznych, przedstawiają niewielkie obszary, są schematyczne itp. Część odwzorowań kartograficznych polega na rzutowaniu geometrycznym pewnych punktów z kuli. Mówimy wtedy o rzutach kartograficznych.
- Siatka geograficzna to układ południków i równoleżników na kuli ziemskiej (globusie)
- Siatka kartograficzna to układ południków i równoleżników na płaszczyźnie (mapie)
- Odwzorowanie kartograficzne to sposób rzutowania siatki geograficznej na płaszczyznę
Jak już wcześniej było wspomniane kula (elipsoida) nie jest powierzchnią, którą można by rozwinąć na płaszczyznę bez przerw, bądź zakładek i bez zniekształceń. Z tego powodu wszystkie odwzorowania kartograficzne zniekształcają rzeczywisty obraz powierzchni Ziemi. Odwzorowanie może odznaczać się niewielkimi zniekształceniami jedynie wtedy, kiedy obszar jest bardzo mały, a więc niewielka część powierzchni kuli będzie niemal identyczna z przylegającą do niej płaszczyzną. Zniekształcenia wywołane przez przedstawienie kuli, bądź elipsoidy na płaszczyźnie mogą polegać na:
- zmianie długości takiego samego odcinka na kuli przy odwzorowaniu go na płaszczyznę
- zmianie powierzchni dowolnej figury, która może odwzorować się na figurę o inne j powierzchni
- zmianie kąta na obrazie w porównaniu do oryginału kuli lub elipsoidy.
Każda mapa odznacza się przynajmniej dwoma z tych zniekształceń. W każdym odwzorowaniu istnieją na mapie miejsca, gdzie występują jednakowe zniekształcenia liniowe, powierzchniowe, czy kątowe. W niektórych odwzorowaniach linie te przebiegają wzdłuż równoleżników, lub np. przedstawiają się w postaci kół. Z uwagi na obecność zniekształceń odwzorowania można podzielić na:
- wiernokątne, które odwzorowują kąty bez zniekształceń (stosowane są często
w komunikacji morskiej i lotniczej). - wiernoodległościowe, gdy linie na mapie przedstawione są bez zniekształceń.
( wykorzystywane są np. w komunikacji radiowej) - wiernopowierzchniowe, kiedy to nie występują zniekształcenia powierzchni (najczęściej stosowane są w atlasach).
