Kartografia, jakiej nigdy dotąd nie mieliśmy. W centrum każdej mapy jest człowiek
Odkąd ludzie zaczęli tworzyć mapy, używano ich do wyjaśniania i nawigowania po świecie. Dziś, przede wszystkim cyfrowe, mapy odgrywają ogromną rolę w wizualizacji danych. Patrząc na mapę można dotrzeć do nie tylko celu, ale także do informacji w szybszy sposób niż czytając tekst. Na podstawie danych lokalizowanych na mapach rozwija się geoanalityka, wykorzystywana chociażby w dziedzinie bezpieczeństwa.
Wiele osób korzysta z map codziennie, w telefonie, poruszając się po świecie, jeżdżąc samochodem, rowerem i biegając, używają ich w wiadomościach i publikacjach społecznościowych. Wystarczy wejść np. na Google Maps, wpisać lokalizację i już. Można przez wprowadzanie danych, np. miejsc, zdjęć a nawet filmików wideo, samemu współtworzyć internetowe mapy.
Ręczne rysowanie to przeszłość
Kartografia, jako połączenie praktyki, nauki i sztuki, kartografia określa zasady i praktyczne standardy tworzenia map. Jest dziedziną interdyscyplinarną, w której nakładają się na siebie geografia, nauki o ziemi, topologia, a nawet polityka. Jej centralną koncepcją jest oparcie się na lokalizacji, od której wychodząc kartografia pomaga nam zrozumieć nasze miejsce w świecie, analizować relacje przestrzenne.
Zbieranie danych do tworzenia map jeszcze ok. trzy dekady temu obejmowało analizę zdjęć satelitarnych i lotniczych, jak również pomiary w terenie. Proces mapowania dopiero zaczynał się wtedy digitalizować. Dziś kartografia opiera się na mapach generowanych cyfrowo i bazach danych, a nie na ręcznej pracy.
Ważne jest, aby pamiętać, że kartografia zajmuje się reprezentacjami świata, ukształtowanymi przez cel mapy i intencje jej twórcy/twórców. Idealna wierność nie zawsze jest celem kartografa, czego przykładem są plany mapy sieci komunikacji miejskiej (2). Na przestrzeni dziejów mapy były wykorzystywane m.in. do pokazywania bieżących wydarzeń, zajmowały się polityką i handlem, a nawet miały cele wyznaniowe.
Najstarsza znana mapa na świecie pochodzi z siódmego tysiąclecia p.n.e. Uważa się, że przedstawia prawdopodobnie plan i lokalizację anatolijskiego miasta Çatalhöyük. Została namalowana na ścianie jaskini. Należy zauważyć, że istnieją różne interpretacje tych rysunków. Nawet jeśli jest to mapa, ogólna wierność jest wyraźnie niska. Bo najwcześniejsze znane mapy, ze względu na ograniczoną wiedzę ich twórców, były raczej ekspresją artystyczną niż dokładnym odwzorowaniem.
Babilońska "Mapa Świata", gliniana tabliczka stworzona w Mezopotamii około 700-500 r. p.n.e. (3), przedstawia Babilon jako centrum znanego świata otoczone okrągłym szlakiem wodnym nazwanym "słonym morzem" i otoczony ośmioma trójkątnymi regionami.
Tworzenie map nabrało bardziej realistycznych kształtów w II wieku, kiedy grecki uczony Klaudiusz Ptolemeusz opierając się na metodach matematycznych i geometrycznych, opracował system szerokości i długości geograficznej dla prawie 10 tys. miejsc w Europie, Azji i Afryce Północnej.
Uważa się, że grecki filozof Anaksymander stworzył pierwszą opublikowaną mapę świata. Mapa ta zaginęła dawno temu, ale na podstawie opisów ze źródeł wtórnych powstały jej reprodukcje. Oczywiste jest, że dokładność tej mapy była ograniczona. Mimo to była to jedna z pierwszych znanych prób dokładnego przedstawienia świata jako całości.
3. Babilońska mapa świataChoć z czasem kartografia stawała się coraz bardziej precyzyjną nauką, mapy często były bardziej związane z tradycjami kulturowymi, opowiadaniami i wierzeniami. XII-wieczna mapa autorstwa islamskiego uczonego Al-Sharif al-Idrisi przedstawiała świat, którego szczytem był południowy kraniec, ponieważ tam właśnie znajdowała się Mekka, i z półkulą północną podzieloną na siedem stref klimatycznych. W średniowieczu tak zwane "mappa mundi" często porządkowały świat według czasu biblijnego, z Chrystusem górującym nad Jerozolimą w ich centrum.
W połowie XVI wieku rozwój żeglugi i handlu wywołał zapotrzebowanie na mapy, które pozwoliłyby nawigatorom morskim wyznaczać dużych odległości za pomocą linii prostej, z uwzględnieniem krzywizny powierzchni Ziemi. Zapotrzebowanie to skłoniło europejskich kartografów do przeprowadzenia szeroko zakrojonych badań terenu, eksploracji niezbadanych obszarów i stworzenia tak szczegółowych map, jakie do tej pory powstały. To właśnie w tym okresie powstało odwzorowanie walcowe równokątne Gerarda Merkatora. Siatka, na której oparła się jego mapa świata z 1569 r., wciąż jest używana w mapach tworzonych na całym świecie (4).
Technika tworzenia map była w kolejnych latach doskonalona. Z 1860 r. pochodzi najstarsze zachowane zdjęcie lotnicze zostało wykonane przez Jamesa Wallace’a Blacka, lecącego w balonie na ogrzane powietrze nad Bostonem. Fotografia lotnicza, kontynuowana później z samolotów a w dzisiejszych czasach dronów, była kolejnym wielkim krokiem naprzód w dziedzinie kartografii. Nie trzeba już było wysyłać w teren dużej liczby geodetów i kartografów, aby przygotować podstawowe mapy.
Wykorzystanie zdjęć lotniczych w procesie tworzenia map znacznie się rozszerzyło w czasie I i II wojny światowej, stanowiąc podstawę dla satelitów mapujących NASA, wystrzelonych po raz pierwszy w 1984 roku a dziś tworzących konstelację GPS, nie będącą jedynym system nawigacji globalnej. Dziś jej kontynuacją jest obrazowanie z satelitów (5) lub z dronów, wykorzystujące zresztą czujniki i detektory wychodzące poza wyłącznie zakresy światła widzialnego.
Nowe instrumenty umożliwiły pozyskanie wcześniej nieosiągalnych danych mapowych. Na przykład dane do mapy świata trzęsień ziemi z 1981 roku, stworzonej przez geologów Alvarę Espinosę i Wilbura Rineharta, zostały pozyskane ze stacji monitorowania sejsmicznego. Bazowa mapa dna oceanicznego autorstwa oceanograf Marie Tharp, która potwierdziła teorię tektoniki płyt, powstała z danych uzyskanych dzięki echosondom opracowanym dla okrętów podwodnych w czasie II wojny światowej.
I w końcu przyszła cyfryzacja map, era, która trwa obecnie. Miesięcznie za pośrednictwem aplikacji i platform Google i Apple Maps przeglądanych są miliardy map. Stały się one ważnym interfejsem do korzystania z zasobów danych, wymiany informacji, komunikacji i do wielu innych zadań.
Cyfryzacja map przyniosła rozwój i masowe przyjęcie systemów informacji geograficznej (GIS), platform oprogramowania używana do przechwytywania, zarządzania, analizowania, przechowywania i prezentowania warstw danych geoprzestrzennych, która pozwala na lepsze zrozumienie wzorców i relacji geograficznych, na przykład danych dotyczące nierówności w wynagrodzeniach kobiet i mężczyzn w poszczególnych regionach.
System GPS dostarcza geodetom i autorom map precyzyjne współrzędne geograficzne elementów powierzchni Ziemi za pośrednictwem ogólnoświatowej sieci orbitujących satelitów i jednostek odbiorczych. Satelity zwiększyły szybkość gromadzenia danych i radykalnie poszerzyły zakres możliwych do odwzorowania informacji. To, co kiedyś zajmowało miesiące lub lata, teraz może być zrobione w ciągu godzin lub minut.
Powierzchnia Ziemi jest obecnie nieustannie mapowana przez liczne satelity teledetekcyjne, dzięki czemu powstają ogromne archiwa danych mapowych, które są odbierane, analizowane i przechowywane przez kartografów, naukowców i techników. Tylko pięć czujników mapowania środowiska należącego do NASA satelity Terra gromadzi kwartalnie prawie 620 terabajtów danych.
Przez ciągłe rejestrowanie obrazu powierzchni Ziemi, satelity umożliwiły stworzenie tysięcy, jeśli nie milionów map, wykorzystywanych w rolnictwie, gospodarce komunalnej, leśnictwie, naukach o ziemi, zmianach globalnych i planowaniu regionalnym.
Wizualizacje wielkich zasobów danych
Wspomniane systemy informacji geograficznej (GIS) pozwalają nam mapować nasz świat jak nigdy dotąd, od renderowania trójwymiarowych map dna oceanów po znalezienie najbliższej pralni chemicznej. GIS służy do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz wizualizacji danych geograficznych, składa się z bazy danych geograficznych, sprzętu komputerowego, oprogramowania oraz twórców i użytkowników GIS. Gdy gromadzi dane opracowane w formie mapy wielkoskalowej (tj. w skalach 1:5000 i większych), może być nazywany systemem informacji o terenie (ang. land information system, LIS). Powstanie GIS jest wynikiem połączenia prac prowadzonych w różnych dziedzinach, geografii, kartografii, geodezji, informatyce, elektronice.
Opisy obiektów geograficznych zasadniczo składają się z dwóch części, zawierających dwa różne rodzaje danych: dane przestrzenne - mogące zawierać informacje zarówno o kształcie i lokalizacji bezwzględnej poszczególnych obiektów w wybranym układzie odniesienia, jak również o ich rozmieszczeniu wzajemnym względem innych obiektów (topologia) oraz dane opisowe (zwane także danymi nieprzestrzennymi lub atrybutowymi), opisujące cechy ilościowe lub jakościowe obiektów geograficznych nie związane z ich umiejscowieniem w przestrzeni.
Uzupełnieniem informacji o obiektach świata rzeczywistego reprezentowanych w bazie danych jest symbolika, tj. graficzny opis postaci, w jakiej obiekty te mają być przedstawiane użytkownikowi.
Istotnym składnikiem GIS jest cyfrowa geograficzna baza danych, zawierająca opisy poszczególnych obiektów geograficznych. Baza danych przestrzennych jest zazwyczaj ściśle zintegrowana z pozostałymi modułami funkcjonalnymi GIS, tzn. dostęp do niej jest możliwy tylko poprzez GIS. Alternatywnym rozwiązaniem jest usytuowanie jej na zewnątrz systemu. Wówczas stanowi ona odrębny system, komunikujący się z GIS poprzez dostęp do wspólnych zbiorów danych.
Szeroką grupę zastosowań GIS stanowi wszelkiego typu ewidencja - gruntów, budynków, a ogólnie rzecz biorąc wszelkiego rodzaju zasobów. Szczegółowe informacje tego typu wykorzystują urbaniści, geodeci, konstruktorzy. Zastosowanie warstwowej organizacji map umożliwia łatwą modyfikację jedynie wybranych obiektów, bez konieczności przerysowywania całej mapy. Komputerowa ewidencja własności gruntów z powodzeniem może zastąpić tradycyjną, prowadzoną za pomocą rejestrów i map geodezyjnych.
GIS są też bardzo wygodnym narzędziem w rejestracji poziomów emisji wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń. Dla potrzeb monitoringu środowiska naturalnego akwizycja danych dla GIS może być prowadzona z wykorzystaniem zdalnych czujników i urządzeń pomiarowych sterowanych komputerowo. W tej grupie zastosowań mieści się również wykorzystanie GIS do analizy i obrazowania danych o charakterze statystycznym, takich jak np. zagrożenie przestępczością, występowanie chorób, struktura użytkowania gruntów.
GIS mogą również być bardzo wygodnym narzędziem do przetwarzania danych o infrastrukturze technicznej terenu, tj. o sieciach wodociągowych, gazowniczych, energetycznych, liniach komunikacyjnych.
Współczesna kartografia wykracza daleko poza zwykłe odnajdywanie lokalizacji na mapie. Techniki nazywane ogólnie inteligencją lokalizacyjną połączone z modelowaniem 3D i tworzeniem map w czasie rzeczywistym to obecnie główne kierunki rozwoju cyfrowej kartografii Inteligencja lokalizacyjna, znana również jako inteligencja przestrzenną, pomaga użytkownikom uzyskać wgląd w dane geoprzestrzenne i odkryć znaczące relacje między nimi.
Do tworzenia map trójwymiarowych dziś wykorzystuje się najczęściej skanowanie LiDAR-em, urządzeniem, które opiera się na świetle laserowym do pomiaru odległości, działając trochę podobnie do opartego na falach dźwiękowych sonaru.
Skany LiDAR-owe tworzą chmury punktów, które są bardzo szczegółowymi mapami 3D wszystkiego, od tętniącej życiem metropolii po Wielki Kanion. Tworzenie map w czasie rzeczywistym umożliwiają chmury obliczeniowe. W przeciwieństwie do lokalnie zainstalowanego oprogramowania, dostęp do platform GIS opartych na chmurze można uzyskać za pomocą dowolnej przeglądarki internetowej.
Mapy zapachowe
Mapy umożliwiają odnajdywanie drogi, eksplorację otoczenia, planowanie wycieczek, kierowanie ruchem, lokalizowanie ścieżek rowerowych i wiele innych. Mapy mogą stanowić podstawę do objaśniania historii, jak czynili to Aztekowie w swoich kodeksach, barwnie pokazując migracje swoich przodków w czasie i przestrzeni. Mogą opowiadać historie wojen, tak jak to robiły gazety podczas II Wojny Światowej, pokazując dzień po dniu ruchy i zmiany sytuacji wojsk w Europie. Mogą śledzić rozprzestrzenianie się chorób.
Wykorzystał je już lekarz John Snow podczas epidemii cholery w Londynie w 1854 roku, kiedy poprosił, aby każdy przypadek był zapisywany na mapie centrum Londynu. Zauważył dzięki temu, że wiele przypadków cholery łączy się geograficznie z pompą na Broad Street i nakazał usunięcie tego ujęcia. W ten sposób fala epidemiczna opadła. Mapy mogą dziś nadawać sens rozkładom głosów wyborczych, śledzeniu klęsk głodu i powodzi oraz oczywiście danych demograficznych, zmiany liczby ludności i różnic ekonomicznych. Pomagają wyjaśnić zmiany społeczne, religijne, polityczne, językowe, genetyczne i technologiczne oraz ich konsekwencje.
Popularne są mapy tras, które prowadzą użytkowników z punktu A do punktu B, z jednej lokalizacji do drugiej. Zawierają tylko te informacje, które są przydatne do wykonania zadania, bez zbędnych informacji, które mogą rozpraszać uwagę lub dezorientować. Wyolbrzymiają, a nawet zniekształcaj przydatne informacje, aby ułatwić ich odnalezienie i śledzenie. Dodawaj słowa i symbole tam, gdzie jest to przydatne.
Eric Gunderson, dyrektor generalny Mapbox, platformy, która dostarcza narzędzia do mapowania firmom takim jak Foursquare, Evernote i Snapchat mawia, że mapy dziś "odzwierciedlają ludzkie zachowania i doświadczenia" a nie jedynie geograficzne ramy, w których ludzie żyją. Ich twórcy coraz bardziej odchodzą od stosowanych przez wieku schematów Przykładem odchodzenia od utartych schematów kartografii są projekty Good City Life, zespołu badaczy bez wykształcenia kartograficznego, który tworzy mapy na samopoczuciu mieszkańców miast. Biorą pod uwagę takie czynniki jak dane sensoryczne, emocje, odczucia piękna i przyjemność wizualną.
Jednym z powstałych w ten sposób projektów jest Happy Maps, seria map online, które wykorzystują algorytmy do sortowania geotagowanych zdjęć i wyznaczania najbardziej malowniczych tras. Inną jest Chatty Maps, projekt, który dokumentuje to, co ludzie słyszą na ulicach i rozważa, w jaki sposób pejzaż dźwiękowy wpływa na ich postrzeganie otoczenia. Każda mapa jest oznaczona kolorem, a dźwięki mają różne odcienie. Smelly Maps, trzeci eksperyment Good City Life, działa w oparciu o podobne założenie, ale skupia się na śledzeniu zapachów (6), na bazie danych pochodzących z mediów społecznościowych.
Jeśli zastanowić się nad głębiej, to ten najnowszy nurt nie jest czymś wcześniej niespotykanym. Mapy, choć doczekały się naukowych podstaw i wyrafinowanych narzędzi, zawsze były antropocentryczne, służąc nie komu innemu, lecz tylko ludziom jako pomoce i narzędzia do realizacji celów, czy były to podróże, czy chęć przekazania i zdobycia informacji.
Mirosław Usidus
