Kartograafia

Kartograafia on teaduse ja tehnika haru, mis tegeleb kaartide (sealhulgas gloobuste) valmistamise, uurimise ja kasutamisega.
Kartograafiaga tegelevat isikut nimetatakse kartograafiks.
Kaardi valmistamisel on põhilised ülesanded enamasti:
Nüüdisaegne kartograafia on tihedasti seotud geoinformaatikaga ning on geoinfosüsteemide ehk GIS-i teoreetilisi ja praktilisi aluseid.
Ajalugu.
Vanimat teadaolevat kaarti ei ole õnnestunud kindlaks määrata, sest mõiste "kaart" definitsioon ei ole täpne. Mõni arheoloogiline leid, mida on peetud kaardiks, võib olla ka midagi muud. Vanim leid, mida võib kaardiks pidada, on Anatoolia piirkonna Çatalhöyüki linnast leitud seinamaal, mille arvatav sünniaeg on 7. aastatuhande lõpp eKr. Iidse maailma tuntud kaartide hulka kuuluvad ka 1600. aastast eKr pärit seinamaal "Admirali koda", kus on kujutatud mereäärset kogukonda ning Kassiitide perioodist (12.–14. sajand eKr) pärit Babüloni linna Nippuri graveeritud kaart.
Vanimad tänapäevani säilinud kaardid on Babüloni maailmakaardid 9. sajandist eKr. Ühel neist on kujutatud Babüloonia riiki, mida ümbritseb ümar maa-ala, kuhu jääb Assüüria, Urartu ja mõned linnad, mida omakorda ümbritseb Oceanuse jõgi ja seda ümbritsevad seitse saart. Teisel kujutatakse Babüloonia riiki ülejäänud maailma keskmest oluliselt põhja pool.
Vanima teadaoleva maailmakaardi koostas Anaximandros 6. sajandil eKr. Kreeka teadlane Ptolemaios avaldas 2. sajandil pKr kartograafiateemalise uurimuse "Geographia". Uurimuses oli ka tema koostatud maailmakaart, mis kujutas tol ajal Lääne ühiskonnale teada olevat maailma. Araabia õpetlased tõlkisid 8. sajandil kreeka geograafide töid araabia keelde.
Esimesed säilinud Vana-Hiina kaardid on pärit 4. sajandist eKr, sõdivate riikide ajastust. Xin Yi Xiang Fa Yao raamatus, mille avaldas 1092. aastal hiina teadlane Su Song, on õigepikkuselised silindrilises projektsioonis tähekaardid. See kaardistamismeetod oli Hiinas ka varem tuntud, kuid selles raamatus on vanimad teadaolevad paberformaadis tähekaardid.
Varased India kartograafilised teosed sisaldasid Põhjanaela ja teiste tähtkujude asukohti. Neid kaarte võidi nüüdisaja alguses kasutada navigatsiooni eesmärgil.
Keskaegses Euroopas valminud kaartide üldnimetus on "mappa mundi" (mungakaart). Keskajast on teada umbes 1100 mungakaarti, millest umbes 900 on käsikirjade illustratsioonid. Ülejäänud on loodud eraldi dokumentidena.
Araabia geograaf Muḩammad al-Idrīsī koostas 1154. aastal keskaja atlase "Tabula Rogeriana". Ta võttis aluseks Araabia maadeavastajate ja kaupmeeste kogutud teadmised India ookeanist, Aafrikast ja Kaug-Idast ning klassikaliste geograafide käest päritud info. Nende teadmiste põhjal koostas ta kaardi, mis püsis järgmised kolm sajandit täpseima maailmakaardina.
15.–17. sajandil, suurte maadeavastuste ajal, koostasid eurooplased maadeavastajate kogutud info ja uute maamõõtmistehnikate põhjal uusi ning kopeerisid ka varasemaid, läbi põlvkondade säilinud kaarte. Magnetkompassi, teleskoobi ja sekstandi leiutamine parandas oluliselt kaardistamise täpsust. Saksa kartograaf Martin Behaim on valmistanud 1492. aastal esimese tänaseni säilinud gloobuse.
Tehnoloogia areng.
Kaartide valmistamise meetodid on arenenud kogu aeg, et rahuldada järgmiste põlvkondade vajadusi. Esimesed kaardid joonistati pintsliga pärgamendile, mistõttu olid nad raskesti kopeeritavad ja üpris kõikuva kvaliteediga. Magnetiliste seadmete, nagu kompassi ja hiljem magnetiliste andmetalletusseadmete kasutuselevõtt aitas oluliselt kaartide kvaliteeti parandada ning andis võimaluse kaarte magnetiliselt säilitada ja paljundada. Mehaanilised leiutised, nagu trükipress, kvadrant ja vernjee, võimaldasid kaartide masstootmise ja andmete täpsema esituse. Optilised riistad, nagu teleskoop ja sekstant, võimaldasid täpsemat maamõõtmist ning päeval Päikese ja öösel Põhjanaela abil täpset geograafilist laiust määrata.Fotokeemiliste ja litograafiliste protsesside areng aitas luua kaarte, mis olid oluliselt detailsemad kui varasemad, säilitasid paremini oma algse kuju ning talusid niiskust ja muid keskkonnamõjusid. See vähendas ka graveerimise vajadust ja kiirendas seega kaardi valmimise ja kopeerimise protsesse. 
20. sajandi alguses toimunud kiire elektroonika areng viis kartograafia uue revolutsioonini. Arvutite, printerite, plotterite, kuvarite, skannerite ning visualiseerimis- ja analüüsitarkvara kasutuselevõtt on laiendanud väga palju kaarditootmist. Võimalus luua samale aluskaardile mitu infokihti on laiendanud kaartide kasutusvõimalusi ning tekitanud uusi tehnoloogiaid, mis hakkasid neid võimalusi avastama ja arendama.
Tänapäeval on enamik laias kasutuses olevaid kaarte toodetud tarkvaraga, mis langeb ühte neist kolmest põhitüübist: CAD, GIS ja spetsiaalne illustratsioonitarkvara. Ruumilist infot saab pakkida andmebaasi, kust saab info vajadusel kiiresti kätte. Sellise tarkvara abil saab toota järjest dünaamilisemaid ja interaktiivsemaid kaarte, mida saab digitaalselt manipuleerida.
Ilmastikukindlate arvutite, GPSide ja lasermõõdikutega on võimalik kaardistada otse maastikul. Reaalajaline kaardistamine, näiteks Field-Mapi tehnoloogia abil, suurendab töö kasutegurit ja annab parema kvaliteediga tulemuse.
Kaarditüübid.
Üld- "vs." erikaardid.
Kaartide mõistmiseks võib kartograafia jagada kaheks: üldine ja teemaline kartograafia. Üldkaardid on koostatud kõigile üldkasutatavaks ning need sisaldavad mitmeotstarbelist infot. Neis on kasutatud mitmeid viite- ja positsioneerimissüsteeme ning neid toodetakse tihti seeriatena. Näiteks 1:20 000 mõõtkavas Eesti põhikaart on üldfüüsiline kaart.
Erikaardid sisaldavad spetsiifilisemat teemainfot, mis on suunatud spetsiifilisemale tarbijale. Sinna alla kuuluvad näiteks rahvastikuprotsesse, haiguste levikut või muud teemainfot sisaldavad kaardid. Viimasel sajandil on teemakaartide tähtsus tänu geograafilise info mahu järsule kasvule oluliselt suurenenud.
Orienteerumiskaart seob mõlemat kartograafiatüüpi ning on välja töötatud väga spetsiifilisele kasutajaskonnale. Kõige esiletõusvam temaatiline element orienteerumiskaardil on varjustus, mis näitab maastikul liikumise keerukust, mida põhjustab taimestik. Taimeliigid ei ole kaardil määratud, kuid taimestiku läbitavus maastikul on raskusastmete kaupa klassidesse kantud.
Topograafiline "vs." topoloogiline.
Topograafilise kaardi põhieesmärk on kirjeldada mingit kohta topograafiliselt. Maastikku või reljeefi võib kaardil kirjeldada mitmeti. 20.–21. sajandil on topograafilisele kaardile iseloomulikuks saanud kontuurjooned, mis tähistavad kõrgusi (samakõrgusjooned).
Topoloogiline kaart on väga üldine kaart. Tihti eirab selline kaart mõõtkava või detaile, et tuua esile mõni konkreetne marsruut või suhteline informatsioon, näiteks linna vaatamisväärsuste umbmäärane asukoht või metroopeatuste paiknemine üksteise suhtes. Sellistel kaartidel ei ole mõõtkava või pisidetailid olulised, sest tüüpilisel reisijal või turistil on vaja teada vaid objektide omavahelist suhtelist paiknemist.
Kaardidisain.
Kaardi eesmärk ja andmevalik.
Temaatilises kartograafias tuntud ameerika kartograaf Arthur H. Robinson väitis, et kaart, mis ei ole õigesti välja töötatud, on "kartograafiline läbikukkumine". Ta lisas, et arvestades kõiki kaarditegemise aspekte, on kaardidisain kõige keerulisem. Robinson kodifitseeris kaarditegija arusaama, et kaarti disainides peab arvestama eelkõige tarbijate ja nende vajadustega.
Kaarte on alati koostatud "kindlal eesmärgil või kindlatel eesmärkidel". Kaardi eesmärk peaks olema joonistatud viisil, millest lugeja mõistliku aja jooksul aru saab. Heal kaardil puudub igasugune kahemõttelisus. Ühemõtteliselt esitatud pilt parandab kasutaja arusaama kaardist ja hoiab tema tähelepanu vajalikul infol. Kui kasutaja ei suuda kaardi eesmärgist mõistliku aja jooksul aru saada, võib kaarti kasutuks pidada.
Ülim eesmärk on luua tähendusrikas kaart. Ameerika geograaf Alan MacEachren seletas, et hästi disainitud kaart on veenev, sest see peegeldab autentsust (1994, pp. 9). Huvitav kaart tõmbab igal juhul lugeja tähelepanu. Infotihedus kaardil või kaart, millel on mitu muutujat, näitab kaardisiseseid suhteid. Mitme muutuja näitamine toob kaardile võrdlusmomendi, suurendab kaardi tähendusrikkust, aitab luua uusi hüpoteese ja võimaldab teha kaardi abil edasist uurimistööd. Kaardi sõnumi edastamiseks peab valmistaja ta disainima viisil, mis aitaks lugejal selle sisust aru saada. Kaardi pealkiri võib luua vajaliku seose sõnumi edasiandmiseks, kuid üldine disain loob viisi, kuidas lugeja seda mõistab .
21. sajandil on kõike võimalik kaardistada, alustades inimese sisemusest ja lõpetades avakosmosega. Seega on tänapäeval olemas hiiglaslik valik kaarditüüpe ja -stiile.
Nimepanekutavad.
Enamikul kaartidel kasutatakse kohanimede ja üldiste kaardikirjade, nagu legendi, mõõtkava jms märkimiseks teksti. Enamasti tehakse kaart ühes kindlas keeles, aga tihti juhtub, et kohanimede keel on varieeruv, näiteks ingliskeelne kaart võib kasutada Saksamaa kohta nime Germany, prantsuskeelne Allemagne või saksakeelne Deutschland. Sõna, mis kirjeldab mingit kohta, kasutades võõrkeelt, nimetatakse eksonüümiks.
Mõnel juhul ei ole selge, milline kohanimi on õige. Näiteks Birma riik muutis oma nime ametlikult Myanmariks, kuid mõned riigid ei tunnista praegust valitsust (huntat) ning nimetavad Myanmari endiselt Birmaks. Mõnikord ei tunnistata võõrkeeltes kohanime muutust ning vana nimi võib endiselt üldkasutusse jääda. Näiteks Ho Chi Minh on laiemalt tuntud kui Saigon, Krung Thep kui Bangkok ja Côte d’Ivoire kui Ivory Coast (Elevandiluurannik).
Raskused tekivad, kui tekib vajadus transliteratsiooni või transkriptsiooni järele. Mõned tuntud kohad on võõrkeeltesse üsna hästi tõlgitud, näiteks Russia või Rußland Venemaa jaoks (originaalkeeles Росси́я), aga mõnel juhul on korralik transkriptsiooni- või transliteratsioonisüsteem vajalik. Isegi hea tõlke puhul võib eksonüümi kasutamine kaardikasutajas segadust tekitada, näiteks ingliskeelse Itaalia kaardi kasutajale ei ole kasu, kui märkida Livorno linn ainult ingliskeelselt (Leghorn), sest maanteesiltidel ja rongide sõiduplaanidel on kirjas Livorno. Transliteratsiooni korral esitatakse ühes tähestikus olevad tähed teise tähestiku tähtedena, näiteks kirillitsa "P" on ladina tähestikus "R", aga tihti ei ole see samaväärsus nii lihtne. Araabia keele transliteratsiooniks on loodud mitu süsteemi, mille tulemused võivad erineda, näiteks Jeemeni linna Mocha nimi kirjutatakse inglise keeles süsteemist sõltuvalt Mocha, Al Mukha, al-Mukhā, Mocca või Moka.
Lisaraskused tekivad, kui riikides, näiteks endistes koloniaalmaades, ei ole tugevat geograafilist nimetamisstandardit välja kujunenud. Sellistel juhtudel peavad kartograafid valima, kas kasutada kaardil kohalike kehtestatud või vanemaid, emamaa poolt peale surutud ja vahel halvustavaid nimesid. Mõnes riigis on mitu ametlikku keelt, seega võib ühel kohal olla mitu ametlikku nime. Näiteks Belgia pealinna nime ametlikud kujud on nii Brussel kui ka Bruxelles.
Kohanimeteadust nimetatakse toponüümikaks, kohanimede kui sõnade päritolu uurib etümoloogia.
Kujutusviis.
Kaardidisaini kvaliteet mõjutab lugeja võimet kaardilt informatsiooni omandada. Maailma täpseks kujutamiseks ja informatsiooni efektiivseks edastamiseks on välja töötatud kindel sümboolika. Kaardi legend seletab lahti kaardil kasutatavad leppemärgid, pealkiri näitab regiooni, mida kaart kujutab, kaardipilt kujutab regiooni ja nii edasi. Kaardi elemendid on näiteks kaardiraam, kompass, mõõtkava, projektsioon ning lisainfo kaardi valmimise ja täpsuse kohta.
Maastikku uurides võib mõõtkava määrata puude, autode ja majade abil, kaardil see aga nii ei ole. Isegi kõige lihtsamad elemendid, näiteks põhjasuunda näitav nool, on üliolulised. Võib tunduda loomulik, et põhjasuund on kaardi ülemises servas, kuid reaalsuses ei pruugi see nii olla.
Kaardi värvikasutus on samuti ülioluline. Info esitamine eri värvitoonides võib kaardi loetavust või tunnetust oluliselt parandada. Erinevused värvitoonide intensiivsuses kujutavad erinevaid eesmärke, mida kaardi valmistaja lugejatele edastada üritab. Tänapäevased arvutid kujutavad korraga kuni 16 miljonit värvitooni. See võimaldab ka kõige nõudlikumatel kaartidel mitmeid värvivalikuid kasutada. Lisaks suudavad arvutid värvidest kergesti mustreid genereerida, lisades veel võimalusi.
Kvantitatiivsed sümbolid võimaldavad edastatava nähtuse suhtelist suurust või tähtsust mõõta. Sellise info edastamiseks on kaks suurt sümbolite klassi. Proportsionaalsed sümbolid muudavad vastavalt esitatava info kvantiteedile oma visuaalset kaalu. Horopleetkaardid esitavad andmete kogumisalasid, nagu riigid või rahvaloendusalad, erinevates värvitoonides. Värvitooni heledust ja intensiivsust kasutatakse sellistel kaartidel andmete kontsentratsiooni või intensiivsuse väljendamiseks.
Generaliseerimine (üldistamine).
Kaarti koostades esineb tihti dilemma, kas esitada meid huvitavad objektid kaardil õiges kohas või kasutada vajaliku info edastamiseks leppemärki, mis võtab ruumi ja võib muu info paigast nihutada. Kartograafi ülesanne on otsustada, mida kaardile panna, välja jätta ja geograafilises mõttes väikese veaga esitada. Probleem muutub olulisemaks, kui kaardi mõõtkava väheneb, s.t kaardil kujutatakse suuremat ala, sest kaardile kantud info hõlmab siis ka reaalsuses suuremat ala.
Kaardiprojektsioonid.
Maa sfäärilisuse tõttu tekitab igasugune tasapinnaline esitus moonutusi, mistõttu ei saa kujundeid, pikkusi ja pindalasid korraga vigadeta esitada. Kartograaf peab vastavalt kaardi eesmärgile ja kaardistatavale alale valima sobiva projektsiooni.
Kartograafilised vead.
Moonutus või viga kaardil võib olla ka tahtlik. Selle eesmärk võib olla propaganda või soov panna kaardile unikaalne märk, et aidata kaardi koostajal tabada autoriõiguste rikkumist, kui mõne konkurendi kaardil peaks samasugune viga esinema. Need märgid on linnakaartidel näiteks valesti kirjutatud või mitteeksisteerivad tänavanimed.
Tahtliku vea põhjus võib olla ka "kartograafiline vandalism", mis on tingitud kartograafi soovist jätta oma tööle endast jälg. Näiteks Boulder County (maakond USA Colorado osariigis) kaardil, mis valmis 1970. aastate alguses, oli Kaljumäestikus väljamõeldud mäetipp Mount Richard, mis arvatakse olevat joonestaja Richard Ciacci töö. See väljamõeldis avastati alles kaks aastat pärast kaardi valmimist.