Hartile marine

Harta este una dintre cele mai importante surse de informatii folosite la bordul navei pentru tinerea navigatiei.

Harta este o reprezentare plana, la o anumita scara, a suprafetei Pamantului sau a unei zone limitate a acesteia.

La realizarea hartilor, in functie de precizia necesara si de scara acestora, Pamantul este considerat de forma unui elipsoid de revolutie sau de forma sferica.

Harta marina este acea reprezentare pe un plan, la o anumita scara, a unei zone maritime sau oceanice, care contine toate datele necesare desfasurarii navigatiei, asa cum sunt:

linia coastei;

reperele de navigatie;

adancimi ale apei;

precizari asupra naturii fundului;

pericole de navigatie,

etc.

Sfera terestra si elipsoidul terestru sunt suprafete ce nu pot fi desfasurate in plan si de aceea o reprezentare plana a acestora nu poate fi fidela sub toate aspectele. Prin urmare, astfel de reprezentari presupun anumite deformatii ale figurilor, ori a unghiurilor, distantelor sau suprafetelor.

In functie de scopul in care urmeaza sa fie folosita harta, se alege un anume sistem de intocmire care, printr-un compromis, va pastra nedeformate anumite marimi si le va deforma pe altele.

Modul de reprezentare in plan a retelei meridianelor si paralelelor terestre ce permite determinarea pozitiei oricarui punct prin coordonate geografice, se numeste retea cartografica.

Procedeele de realizare a retelelor cartografice poarta denumirea de sisteme de proiectie cartografica si fac obiectul cartografiei.

Studiul zonelor maritime si oceanice pentru determinarea elementelor ce constituie continutul hartilor marine, precum si intocmirea acestora fac obiectul hidrografiei.

Proiectii cartografice

Dupa natura deformatiilor ce le produc proiectiile cartografice se clasifica in:

proiectii conforme, in care figurile reprezentate pe harta sunt asemenea cu cele de pe teren;

proiectii echivalente, in care suprafetele si dimensiunile din harta sunt proportionale cu cele corespunzatoare de pe teren. Figurile nu sunt asemenea, deci egalitatea unghiurilor nu se respecta;

proiectii oarecare, in care nu se respecta nici egalitatea unghiurilor si nici echivalenta figurilor.

De asemenea, putem clasifica proiectiile cartografice dupa:

suprafata de proiectie: cilindrice (Fig. 2.4.1 a), conice, plane (Fig. 2.4.1 b);

pozitia suprafetei de proiectie in raport cu elementele elipsoidului sau sferei terestre: drepte, transversale, oblice;

pozitia ochiului observatorului: centrala sau gnomonica, stereografica, ortografica, exterioara.

Fig. 2.4.1 a

Fig. 2.4.1 b

Scara hartii

Scara hartii este raportul dintre lungimea unei segment unitar de pe harta si lungimea reala a segmentului corespunzator de pe teren, exprimata in aceeasi unitate de masura (Exemplu: 1/50 000).

O scara astfel exprimata se numeste scara numerica.

Din punct de vedere al scarii, hartile pot fi impartite in:

harti la scara mare, care sunt reprezentarile unor suprafete mici de teren, avand informatii detaliate asupra zonei (1/5000);

harti la scara mica, care sunt reprezentarile unor suprafete mari de teren, cuprinzand date generale referitoare la respectiva zona (1/4 500 000).

In hartile la scara mare, asa cum sunt planurile porturilor sau radelor, se obisnueste ca scara hartii sa fie redata grafic.

Scara grafica se prezinta sub forma unei drepte impartite in segmente, pe care sunt trecute valorile lungimilor reale din teren in mile marine.

Pentru a satisface cerintele navigatiei, o harta trebuie sa fie completa si recenta. La intocmirea hartii, in functie de particularitatile zonei si importanta acesteia pentru navigatie, se hotaraste scara hartii, caracterul si volumul informatiilor pe care aceastea urmeaza sa le contina.

Proprietatile hartilor marine

Deoarece harta marina se foloseste pentru rezolvarea grafica a unei largi serii de probleme de navigatie, aceasta trebuie sa indeplineasca niste conditii speciale:

1. Sa permita stabilirea coordonatelor geografice ale unui punct oarecare cu usurinta si precizie.

Pentru realizarea cat mai comoda a acestei probleme este necesar ca harta marina sa foloseasca reteaua cartografica cu axe ortogonale, in care deci meridianele si paralelele sa fie linii reciproc perpendiculare.

2. Loxodroma sa apara pe harta ca o linie dreapta.

O nava guvernand dupa compas pe un drum constant taie meridianele sub acelasi unghi , descriind o loxodoma. Pentru realizarea practica a problemelor este necesar ca loxodroma sa fie o linie dreapta. Pentru ca acest lucru sa fie posibil trebuie ca reteaua cartografica sa asigure reprezentarea meridianelor ca drepte paralele intre ele si harta sa fie conforma.

Pentru cazul particular cand drumul navei se confunda cu un meridian, un paralel de latitudine sau cu ecuatorul, trebuie sa se asigure ca meridianele si paralele sunt linii drepte.

3.Harta sa fie conforma.

Pentru ca harta sa dea posibilitatea determinarii pozitiei navei folosind relevmente si unghiuri orizontale masurate la reperele de la coasta, aceasta trebuie sa fie astfel conceputa incat sa pastreze unghiurile dintre diferite puncte la fel ca in teren si relevmentele acestora nealterate.

4. Sa permita masurarea distantelor cu usurinta si precizie

Harta trebuie sa ofere o scara a distantelor.

Harta care sa prezinte proprietatile de mai sus a fost realizata in 1569 de geograful flamand Gerhard Kramer, cunoscut sub numele de Mercator. Datorita avantajelor pe care le prezinta aceasta harta pentru navigatie cele mai multe dintre hartile marine sunt realizate in proiectie Mercator.

Tipuri de harti folosite in navigatia maritima

A. Harta Mercator

Harta Mercator este o proiectie centralo-cilindrica dreapta, transformata folosind o serie de relatii matematice pentru a corespunde proprietatilor necesare unei harti marine.

Este o proiectie centrala fiindca proiectia se efectueaza din centrul Pamantului, este cilindrica pentru ca proiectia se face pe un cilindru si este dreapta pentru ca axa cilidrului se confunda cu axa polilor terestri.

Intr-o proiectie centralo-cilindrica dreapta, meridianele si paralelele apar ca linii drepte. Meridianele sunt paralele intre ele si echidistante, iar paralelele sunt perpendiculare pe meridiane, paralele intre ele, departandu-se de ecuator proportional cu tgj (distantele cresc de-a lungul meridianelor proportional cu tgj

Aceasta inseamna ca polii geografici nu pot fi reprezentati in proiectia centralo-cilindrica dreapta (tg este infinit).

Deoarece intr-o astfel de proiectie deformatiile in sensul paraleleor (proportionale cu tgj) nu sunt proportionale cu cele in sensul meridianelor (sec j aceasta determina neasemanarea figurilor de pe Pamant cu cele reprezentate. Proiectia nu este deci conforma. De asemenea, in aceasta proiectie, loxodroma nu este o linie dreapta.

Transformarea proiectiei centralo-cilindrice drepte intr-o proiectie conforma:

se pastreaza meridianele in pozitia in care apar;

se calculeaza pozitia paralelelor in raport cu ecuatorul astfel incat distanta de la ecuator la un paralel de latitudine oarecare sa creasca cu sec j

Proiectia ce se obtine va fi o proiectie conforma, in care loxodroma va aparea ca o linie dreapta.

Pentru obtinerea unei precizii foarte bune la realizarea hartilor marine, Pamantul se considera de forma unui elipsoid de revolutie. Latitudinile crescande sunt date de formula:

jc = a ln tg (p j/2)(1-esinj)/(1+esinj)^e/2

a = semiaxa mare;

e = excentricitatea (e = 1-b²/a²)

Formula este rezolvata de tablele nautice, in functie de elipsoidul de referinta considerat de acestea.

Masurarea distantelor pe harta Mercator

Mila Mercator reprezinta marimea grafica a unui minut de meridian la o latitudine oarecare. Aceasta nu este deci constanta ci creste cu apropierea de pol, fapt ce impune masurarea distantelor pe scara grafica a latitudinilor crescande in dreptul zonei de interes.

Datorita variatiei mari a secantei pentru unghiuri mari, hartile Mercator se folosesc pentru latitudini de pana la 60⁰, cand variatia scarii latitudinilor pe aceeasi harta se considera a fi neinsemnata  (uneori pana la 80⁰, avandu-se in vedere latitudinile mari).

Daca am observa planiglobul in proiectie Mercator, am putea lesne constata ca Groenlanda este reprezentata la dimensiuni aproximativ egale cu Africa (in realitate una este mai mica decat cealalta de circa opt ori). De altfel, deformatiile introduse de proiectia Mercator se pot observa usor proiectand o fizionomie umana, rezultand o imagine precum este cea ilustrata in figura  2.4.2.

Fig. 2.4.2

Scara hartilor Mercator

La realizarea hartilor Mercator, scara se stabileste de obicei pentru zona medie a hartii, paralelul pentru care se stabileste scara numindu-se paralel de referinta.

Relatia dintre scara hartii la ecuator si cea la un paralel oarecare este urmatoarea:

Sj=S_ecosj

B. Harti gnomonice

In proiectiile gnomonice, ochiul observatorului se afla in centrul Pamantului iar planul de proiectie este tangent la suprafata sferei terestre intr-un punct. In functie de pozitia acestui punct pe sfera terestra putem obtine:

proiectii gnomonice ecuatoriale

proiectii gnomonice polare;

proiectii gnomonice oblice (punctul se afla la o latitudine oarecare).

Proprietatea fundamentala a proiectiei gnomonice este ca arcul de cerc mare (ortodroma) este reprezentata  ca o linie dreapta. Aceasta face ca o astfel de proiectie sa fie foarte utila in practica navigatiei ortodromice.

Proiectia gnomonica nu este conforma. Scara latitudinilor nu este uniforma si deci nu permite masurarea distantelor ortodromice (cu exceptia hartilor la scara mare).

Proiectia gnomonica polara se foloseste la intocmirea hartilor pentru latitudini mari, care, pentru a putea fi utilizate in navigatie, se realizeaza la scara mare, reprezentand zone restranse in jurul centrului proiectiei.

C. Harti stereografice

In realizarea hartilor stereografice, ochiul observatorului se considera a fi intr-un punct de pe suprafata terestra iar planul de proiectie este un plan tangent la antipod sau un plan care trece prin centrul Pamantului.

In proiectia stereografica ecuatoriala ochiul observatorului este intr-unul din poli si planul de proiectie trece prin centrul sferei terestre. Aceasta este o proiectie conforma. Meridianele apar ca drepte convergente spre poli, unghiurile dintre proiectiile meridianelor se mentin egale cu diferentele de logitudine dintre aceste meridiane.

Proiectia stereografica se foloseste la intocmirea hartilor ce reprezinta zone polare si a celor ce reprezinta emisferele terestre sau ceresti.