קרטוגרפיה

קַרְטוֹגְרַפְיָה (בעברית: מַפָּאוּת) היא תורת היצירה, העריכה, הקריאה, העיבוד וההדפסה של מפות גאוגרפיות. המפה היא תיאור מישורי מוקטן, מכוון, בר-מדידה וסכמטי של תופעות גאוגרפיות על פני כדור הארץ.
על פי רוב, מבחינים בין מפות פיזיות אשר עוסקות בפני השטח (הרים, מישורים, ימים, אגמים, נחלים וכדומה), לבין מפות מדיניות, אשר מציינות גבולות בין מדינות על פי קנה מידה מוגדר ומצוין. קיימות גם מפות נושאיות המציינות אקלים, כמות משקעים, גודל אוכלוסייה, התפלגות דתות וכו'.

אטימולוגיה

מקור המלה קרטוגרפיה, ובכתיב ארכאי כרטוגרפיה, בשפה היוונית. המילה היוונית "Χάρτης", כָרְטֶס (כ"ף רפה) מציינת גיליון כתוב או מפה, ו"גרפיה" מלשון כתיבה.

תהליך הכנת המפה

תהליך הכנת המפה הוא ארוך ומסובך. בעבר הכילו המפות אלמנטים אמנותיים. אנשים בודדים ידעו איך יוצרים מפה והידע נשמר בסוד. הקרטוגרפים היו גם אומנים וייצרו את המפות בעצמם. עם ההתפתחות הטכנולוגית הקרטוגרפיה עברה מהפך. היום תהליך יצירת המפה נעשה בעזרת מחשב, כלומר תהליך הכנת המפה הפך להיות כמעט אוטומטי לגמרי. לכן אפשר לומר שקרטוגרפיה איבדה את האלמנט האומנותי שהיה בה בעבר. האנשים שעוסקים בהכנת מפות כיום מכונים גאודטים. אותם אנשים שעוסקים בתורת המדידה ובגיאודזיה לווינית הם הקרטוגרפים של היום.

היסטוריה

אין הסכמה לגבי השאלה מה היא המפה העתיקה בעולם, בשל העובדה שהגדרת המושג "מפה" איננה חד משמעית וגם משום שכמה מהחפצים שנראים כמפות אולי בכלל אינם מפות. ציור קיר שנראה כמו שרטוט של העיר האנאטולית צ'אטאלהויוק (Çatalhöyük), מתוארך למאה ה-7 לפני הספירה.
ב-Mount Bego שבאלפים נמצאו חריטות בצורות גרפיות של נקודות וקווים, אשר הארכאולוגים מפרשים אותם כשרטוטי חלקות אדמה מעובדות שנעשו באלף הרביעי לפני הספירה. מפה מתקופת התרבות המינואית היא ציור הקיר "בית האדמירל" מ-1600 לפני הספירה, ובו קהילה השוכנת לחופו של ים ומפה חרוטה של העיר השומרית ניפור מתקופת הכשים.
מפות העולם הבבליות מהמאה ה-6 לפני הספירה הן מפות העולם העתיקות ביותר ששרדו.
בתולדות סין העתיקה מוכרת ספרות גאוגרפית מהמאה החמישית לפני הספירה. המפות העתיקות ביותר הן ממדינת צ'ין בתקופת המדינות הלוחמות. המדען הסיני סו סונג פרסם בשנת 1092 את מפת הכוכבים המודפסת העתיקה ביותר הידועה בימינו.
בהודו כללו מפות השמים העתיקות את כוכב הצפון וקבוצות כוכבים נוספות שהיו כנראה בשימוש לצורכי ניווט.
מפה מונדי הן מפות עולם אירופאית מימי הביניים. כ-1,100 מפות כאלה שרדו בימינו, ומתוכן כ-900 שימשו לאיור כתבי יד.
הגאוגרף הערבי מוחמד אל-אדריסי הוציא לאור בשנת 1154 אטלס בשם טבולה רוג'ריאנה, "ספר המסעות הנעימים לארצות רחוקות" نزهة المشتاق في اختراق الآفاق, בו נכלל מידע אודות אפריקה, האוקיינוס ההודי והמזרח הרחוק, כפי שנמסר על ידי סוחרים ערביים ומגלי עולם ומידע נוסף שהיה נחלת גאוגרפים בתקופתו. אטלס זה היה מקור המידע הגאוגרפי העולמי המהימן ביותר בתקופתו והחזיק במעמד זה במשך 300 שנה.
בעידן התגליות, בין המאות 15 וה-17 קרטוגרפים אירופאים נהגו להעתיק מפות קודמות, כמה מהן בנות מאות שנים. בנוסף לכך הם שירטטו מפות לפי תיאורים ששמעו מפי נוסעים בני זמנם, בהשתמשם בטכניקות הסריקה שהיו נהוגות בתקופה. המצאת המצפן, הטלסקופ והסקסטנט הבטיחו מידה רבה יותר של דיוק. בשנת 1492 יצר הקרטוגרף הגרמני Martin Behaim את הגלובוס הראשון הקיים עד ימינו.
ב-1507 ייצר Martin Waldseemüller מפה מעוגלת של העולם ומפת קיר של העולם (Universalis Cosmographia), בנויה מ-12 לוחות ובה מצוינת לראשונה המילה אמריקה.
בשל הקשיים הרבים הכרוכים בייצור מפות, לעיתים העתיקו הקרטוגרפים מפות ישנות, מבלי לתת קרדיט לצייר המקורי. למשל, אחת המפות העתיקות ביותר של אמריקה הצפונית ידועה בשם "מפת הבונה" ("Beaver Map"), אשר פורסמה ב-1715 בידי הקרטוגרף והמוציא לאור Herman Moll. אבל למעשה זה שעתוק מדויק של מפה משנת 1698 מאת Nicolas de Fer, שהעתיק חלקים שהופיעו לראשונה בספריו של Louis Hennepin משנת 1697 ושל François Du Creux מ-1664. מהמאה ה-18 החלו קרטוגרפים לתת קרדיט למקורותיהם בזו הלשון:"לאחר [שמו של הקרטוגרף המקורי]" ( "[After [the original cartographer").

שינויים טכנולוגיים

אופן הכנת המפות התפתח לאורך ההיסטוריה, כדי להתאים לדרישות המשתנות. המפות העתיקות שנעשו בעבודת יד, בהתאם למה שהמציירים ראו, היו נדירות ולא מאוד מדויקות. עם התפתחות המצפן ומאוחר יותר המדיה המגנטית מתאפשר בימינו ליצור מפות מדויקות הרבה יותר, שיש בהן פרטים מרובים המאוחסנות באופן דיגיטלי.
התקדמות במיכשור המכני כגון מכונת הדפוס, הקוואדראנט (מד גובה) וקליבר וורניר מאפשרים בימינו ייצור המוני של מפות עשירות במידע מדויק. טכנולוגיה אופטית כגון טלסקופים, סקסטנט ואמצעים נוספים מאפשרים לעושי המפות ולנווטים סריקה מדויקת של השטח ואיתור קו הרוחב באמצעות מדידת הזווית מכוכב הצפון בלילה או מהשמש בצהריים.
שיכלול הטכנולוגיות הפוטוכימיות כגון תהליכי הדפסה וצילום מאפשר יצירת מפות עם פריטי מידע מאוד מדויקים, שצורתן אינה מתעוותת והן עמידות בפני רטיבות והתבלות. גם הטכנולוגיה לרישום המידע על גבי המפות השתפרה וקיצרה את משך זמן הכנתן.
במאה ה-20 צילום אווירי, צילומי לוויין וחישה מרחוק איפשרו שיטות מדויקות למיפוי של רכיבים פיזיים כגון קו החוף, כבישים, בניינים, קווי פרשת המים וטופוגרפיה. זמינות המחשבים והציוד ההיקפי כגון מסכים, תוויינים (פלוטרים), מדפסות וסורקים, תוכנות לעיבוד מידע חזותי, ניהול מאגרי מידע, כל אלה הפכו את ייצור המפות ליותר דמוקרטי ואיפשרו ליותר אנשים לקחת בו חלק.
בימינו רוב המפות בעלות הערך המסחרי נוצרות באמצעות אחת משלוש התוכנות האלה: תכנון בעזרת מחשב, מערכת מידע גאוגרפית או תוכנת איור ייחודית. מידע רלוונטי מאוחסן במאגרי מידע והוא מופק בהתאם לדרישות. כלים אלה מייצרים מפות דינמיות, אינטראקטיביות שניתן להפעיל עליהן חיפושים ולתפעל אותן לפי הצורך.
כיום ניתן לבצע מיפוי מיידי בשטח באמצעות מחשבים שמיועדים לעבודת שטח, GPS ומד טווח לייזר.

רשת קואורדינטות ארצית

רשת קואורדינטות ארצית היא רשת דמיונית ושרירותית של קווים אנכיים ואופקיים, שבעזרתה ניתן לקבוע מיקומו של עצם בשטח המדינה. רשת זו דומה לרשת קווי האורך וקווי הרוחב הגאוגרפיים של כדור הארץ. אף שהרשת העולמית של קווי האורך וקווי הרוחב היא רשת קואורדינטות גאוגרפיות קבועות הנמדדות בדיוק של מעלות, דקות ושניות, בעוד שרשת הקואורדינטות הארצית היא רשת שרירותית ויחסית, אשר אינה מגיעה לדיוק כה גדול, בכל זאת, החיסרון הבולט הבא ברשת קווי האורך וקווי הרוחב העולמית גורם דווקא לרשת הקואורדינטות הארצית להיות מועדפת במצבים מסוימים: רשת קווי האורך וקווי הרוחב העולמית ממפה כדור (וליתר דיוק, אליפסה) לפי חישוב של היקף שאינו מדויק. גם לאחר שמוסיפים חישובים גאומטריים המתחשבים בהיותו של כדור הארץ אליפטי, עדיין פני הים של כדור הארץ הגיאואידי, חורגים מן הנוסחאות, בשל העובדה שפני כדור הארץ אינם משטח אליפטי אחיד, אלא חורגים ממנו, הן כלפי מעלה והן כלפי מטה במספר אזורים.
לכן, נוצר צורך מיוחד ליצור מערכות ייחוס שונות לאזורים גאוגרפיים שונים על פני כדור הארץ, באופן שמתחשב בחריגות של פני כדור הארץ מנוסחת האליפסה. רשתות יחסיות אלו שאותן קובעות רשויות המדידה שבכל מדינה, הן מערכות ייחוס של קואורדינטות קרטזיות "שטוחות", הנמדדות בקילומטרים ומטרים, ומתאימות בדיוק לאזור שנועדו לו. כך למשל, בניווט באמצעות GPS נעשה שימוש במערכת ייחוס הקרויה WGS-84, אשר קרובה בחישוביה למשטח הגיאואידי של פני כדור הארץ.
בעיה נוספת בהצגת פני כדור הארץ על פני מפה שטוחה, בעיה המשותפת לשתי מערכות הקואורדינטות, הן הארצית והן העולמית, היא המרת פני השטח הכדוריים של כדור הארץ לפני שטח של מפה שטוחה. כדי לעשות זאת יש צורך להשתמש בהיטל. ישנם היטלים מסוגים שונים כמו היטל קסיני סולדנר, היטל רובינסון והיטל מרקטור רוחבי. רשת UTM למשל, משתמשת בהיטל גלילי, שהוא היטל מרקטור רוחבי, שבו כדור הארץ מוטל על פנים גליל, המושטח לאחר מכן. לפי Theorema Egregium לא קיים היטל מושלם השומר על כל הגדלים במדויק.