เส้นโครงแผนที่คืออะไร (What is Map Projection?)

          แผนที่เป็นสิ่งที่แสดงรายละเอียดของสิ่งต่างๆบนพื้นผิวภูมิประเทศที่มีลักษณะแตกต่างไปตามพื้นที่ด้วยสัญญาลักษณ์ทั้งหมดหรือเพียงบางส่วน ลงบนกระดาษตามมาตราส่วน โดยใช้สีและสัญญาลักษณ์แทนรายละเอียดต่างๆของภูมิประเทศและสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น อาคาร, ถนน, เสาไฟฟ้าฯ แผนที่จึงมีความจำเป็นอย่างมากในการช่วยวางแผนและศึกษารายละเอียดของพื้นที่และกำหนดตำแหน่งวัตถุบนภูมิประเทศในงานต่างๆ แต่ในความเป็นจริงจะพบว่ารายละเอียดต่างๆที่เกิดขึ้นบนแผนที่จะอยู่บนพื้นผิวภูมิประเทศที่ไม่แบนหรือราบ ดังนั้นจึงต้องมีการแปลงพื้นผิวโลกที่เป็นรูปทรงรีหรือ รูปทรงอิลิปซอย (ellipsoid) ให้อยู่ในรูปพื้นราบด้วยการใช้สมการทางคณิตศาสตร์เพื่อหาความสัมพันธ์ของพื้นผิว เราเรียกศาสตร์ของวิชานี้ว่า เส้นโครงแผนที่ (Map Projection)

ลักษณะและคุณสมบัติของเส้นโครงแผนที่

          โดยปกติการนำเส้นโครงแผนที่มาสร้างเป็นแผนที่ชนิดต่างๆ จะไม่สามารถแทนลักษณะพื้นผิวโลกได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยเหตุนี้การทำแผนที่จึงต้องคำนึงว่าจะให้เส้นโครงแผนที่รักษา (Preserve) คุณสมบัติด้านใดซึ่งเมื่อพิจารณาในแง่ของคณิตศาสตร์ สามารถจัดแบ่งคุณสมบัติของเส้นโครงแผนที่ออกเป็น 4 ชนิด ดังนี้

          1.เส้นโครงแผนที่คงรูป (Conformal map projection or Orthomorphic map projection) เป็นเส้นโครงแผนที่แบบระนาบ โดยแผนที่จะคงรูปเมื่อมีพื้นที่ขนาดเล็กและสามารถวัดขนาดของพื้นที่ได้อย่างถูกต้อง ส่วนพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่จะบิดเบี้ยวมาก ส่วนทิศทางนั้นจะถูกต้อง นอกจากนี้มาตราส่วนจะแปรผันจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ดังรูป

2.เส้นโครงแผนที่คงระยะ (Equidistant map projection) เป็นเส้นโครงแผนที่แบบรักษาระยะทาง กล่าวคือ สามารถวัดระยะบนแผนที่ได้เท่ากับระยะทางในภูมิประเทศจริง

3.เส้นโครงแผนที่คงพื้นที่ (Equivalent map projection or Equal-area map projection) เป็นเส้นโครงแผนที่แบบคงพื้นที่ กล่าวคือแผนที่ลักษณะนี้จะเสียลักษณะของรูปร่างจริง แต่สามารถวัดพื้นที่บนแผนที่ได้ในขนาดเดียวกับพื้นที่บนผิวโลกในบริเวณที่มีรายละเอียดตรงกัน

4.เส้นโครงแผนที่คงทิศทาง (Azimuthal map projection) เป็นเส้นโครงแผนที่ที่สามารถวัดภาคของทิศ (Azimuth) บนแผนที่ได้เท่ากันกับภาคของทิศบนพื้นผิวโลก ณ ตำแหน่งเดียวกัน ดังรูป จะมีประโยชน์ในการใช้เป็นแผนที่เส้นทางการเดินเรือ หรือเครื่องบิน หรือแผนที่ดาราศาสตร์ ซึ่งแม้ว่าจะไม่มีคุณสมบัติการรักษาเนื้อที่และรูปร่าง แต่ก็ยังสามารถทราบถึงทิศทางของวัตถุได้ตามจุดประสงค์

จากคุณสมบัติของเส้นโครงแผนที่ทั้ง 4 ชนิดที่แสดงให้เห็นถึง เส้นขนานและเส้นเมริเดียนที่ถูกจำลองจากพื้นผิวโลกลงบนพื้นที่แบนราบในลักษณะต่างๆ โดยสมมุติให้มีจุดกำเนิดแสงสำหรับฉายเส้นทั้งสองอยู่ภายในหรือนอกโลก และฉายผ่านผิวโลกออกมากระทบลงบนจอในแนวราบ ที่วางสัมผัสพื้นผิวโลกในรูปแบบต่างๆ ซึ่งการจะใช้คุณสมบัติใดในการผลิตแผนที่จึงขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผู้ใช้งาน

รูปแบบของเส้นโครงแผนที่

          จากคุณสมบัติของเส้นโครงแผนที่เพื่อให้ได้มาซึ่งแผนที่ตามคุณสมบัติและแบบอย่างใดอย่างหนึ่งนั้น ผู้ทำแผนที่จะต้องเลือกใช้เส้นโครงแผนที่ให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการนำไปใช้งานในด้านต่างๆ ทำให้ในงานแผนที่ทั่วๆไปมีแบบของแผนที่ในงานต่างๆแบ่งออกได้ 3 รูปแบบหลักๆ ดังนี้

          1.เส้นโครงแผนที่แบบระนาบ (Planar Projection) เป็นเส้นโครงแผนที่ที่เกิดจากระนาบหรือแผ่นแบนราบสัมผัสกับผิวโลกแล้วมีการสมมติให้ฉายแสงออกมาจากภายในโลก ทำให้เส้นเมริเดียนและเส้นขนานไปแตะบนพื้นผิวระนาบดังกล่าวที่สัมผัสกับผิวโลก ณ จุดใดจุดหนึ่ง เส้นโครงแผนที่นี้จะรักษาทิศทางได้ดีถ้าระนาบอยู่ในระดับ จึงเรียกเส้นโครงแผนที่ชนิดนี้อีกชื่อหนึ่งว่า เส้นโครงแผนที่แบบทิศทาง (Azimuthal หรือ Zenithal Projection) ที่มีคุณสมบัติคงทิศทางที่ใช้ในการหาทิศทางการบินได้ ซึ่งอยู่ที่ว่าจะให้แผ่นระนาบสัมผัสผิวโลกที่ใดในการใช้งาน

          2.เส้นโครงแผนที่แบบกรวย (Conic Projection) เป็นเส้นโครงแผนที่ที่เกิดจากเงาของเส้นเมริเดียนและเส้นขนานตกลงบนกรวยที่ครอบผิวโลกอยู่ จากนั้นจึงคลี่กรวยออกเป็นแผ่นแบนราบ ก็ปรากฏเส้นขนานเป็นเส้นโค้งของวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางร่วมกันจึงขนานกันทุกเส้น ส่วนเมริเดียนจะเป็นเส้นตรงลักษณะคล้ายรัศมีแยกออกไปจากยอดกรวยซึ่งเป็นจุดศูนย์กลางของวงกลม ดังรูปด้านล่าง เส้นโครงแผนที่ชนิดนี้มีข้อเสียที่มีลักษณะการโค้งของเส้นขนานและเส้นเมริเดียนมากเมื่ออยู่ใกล้ขอบแผนที่ทำให้รายละเอียดต่างๆคลาดเคลื่อนไป แต่มีข้อดีเหมาะที่จะใช้ทำแผนที่ในลักษณะแนวขยายเหนือ-ใต้ ซึ่งโดยทั่วไปในการสร้างอาจจะแบ่งออกเป็นชื่อเรียกต่างๆ ตามลักษณะของรูปแผนที่ที่ได้จากการฉายในลักษณะต่างๆ เช่น Lambert’s Conformal Conic, The Simple Conic และ Albers Conical Equal-Area

          3.เส้นโครงแผนที่แบบทรงกระบอก (Cylindrical Projection) เป็นเส้นโครงแผนที่จากการสมมุติให้ฉายเงาของเส้นเมริเดียนและเส้นขนานลงบนวัตถุรูปทรงกระบอกซึ่งโอบล้อมผิวโลกอยู่ในลักษณะต่างๆ เมื่อคลี่วัตถุรูปทรงกระบอกออกเป็นแผ่นราบ เส้นขนานจะเป็นเส้นตรงและขนานกันทุกเส้น ส่วนเส้นเมริเดียนก็จะเป็นเส้นตรงตั้งฉากกับเส้นขนาน ทำให้พื้นที่ทรงกระบอกสัมผัสกับผิวโลกจึงคงพื้นที่ คงทิศทางกับคงระยะที่ถูกต้อง ซึ่งลักษณะการฉายแผนที่ในรูปแบบนี้จะมีลักษณะชื่อเรียกแตกต่างกันไป เช่น The Mercator Projection, The Gall Stereographic, The Miller Cylindrical Projection และ The Lambert Equal-Area Cylindrical Projection

ประโยชน์ของเส้นโครงแผนที่

          จากลักษณะของคุณสมบัติและแบบต่างๆของเส้นโครงแผนที่ข้างต้น ทำให้เห็นว่าเส้นโครงแผนที่มีความสำคัญในการไปใช้ในการสร้างแผนที่เป็นหลักในรูปแบบต่างๆที่ให้เหมาะสมกับงานในแต่ละด้านของผู้ใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นการกำหนดตำแหน่ง, การหาทิศทาง, การหาระยะทางและการอ้างอิงจุดต่างๆบนโลก ซึ่งถ้าหากผู้ใช้นำเส้นโครงแผนที่ไปใช้ให้เหมาะสมกับงานก็จะทำให้งานมีความถูกต้องสูงยิ่งขึ้นตามลำดับ ดังนั้นไม่ว่าแผนที่จะมีลักษณะเช่นใดก็ไม่ควรมองข้ามความสำคัญของเส้นโครงแผนที่ที่ใช้สร้างและความถูกต้องเป็นหลักในการสร้างแผนที่

อ้างอิงข้อมูลจาก : ผศ. ธีระ ลาภิศชยางกูล สามารถสืบค้นข้อมูลได้จาก URL ; www.academia.edu/8748460/เส_นโครงแผนที_คืออะไร_What_is_Map_Projection_