Для вибору найбільш вигідного шляху при переході судна з одного пункту в інший судоводитель користується карткою.
Картою називають зменшене зображення земної поверхні на площині, виконане за певним способом.
Так як Земля має сферичну форму, її поверхню неможливо зобразити на площині без спотворень. Якщо розрізати будь-яку сферичну поверхню на частини (по меридіанах) і накласти ці частини на площину, то зображення цієї поверхні на ній вийшло б перекрученою і з розривами. В екваторіальній частині були б складки, а біля полюсів - розриви.
Для вирішення навігаційних завдань користуються спотвореними, плоскими зображеннями земної поверхні - картами, в яких спотворення обумовлені і відповідають певним математичним законам.
Математично певні умовні способи зображення на площині всієї поверхні кулі або його частини або еліпсоїда обертання з малим стисненням називаються картографічної проекцією, а прийнята при даній картографічної проекції система зображення мережі меридіанів і паралелей - картографічної сіткою.
Всі існуючі картографічні проекції можуть бути поділені на класи за двома ознаками: за характером спотворень і за способом побудови картографічної сітки.
За характером спотворень проекції поділяються на рівнокутні (або конформні), рівновеликі (або еквівалентні) і довільні.
Рівнокутні проекції. На цих проекціях кути не спотворюються, т. Е. Кути на місцевості між будь-якими напрямками рівні кутах на карті між тими ж напрямками. Нескінченно малі фігури на карті в силу властивості Рівнокутні будуть подібні до тих же фігурам на Землі. Якщо острів круглої форми в природі, то і на кар- ті в рівнокутної проекції він відіб'ється гуртком деякого радіуса. Але лінійні ж розміри на картах цієї проекції будуть спотворені.
Рівновеликі проекції. На цих проекціях зберігається пропорційність площ фігур, т. Е. Якщо площа якої-небудь ділянки на Землі в два рази більше іншого, то на проекції зображення першої ділянки по площі теж буде в два рази більше зображення другого. Однак в рівновеликої проекції не зберігається подібність фігур. Острів круглої форми буде зображений на проекції у вигляді рівновеликого йому еліпса.
Довільні проекції. Ці проекції незберігають ні подоби фігур, ні рівності площ, але можуть мати якісь інші спеціальні властивості, необхідні для вирішення на них певних практичних завдань. Найбільше застосування в судноводінні з карт довільних проекцій отримали ортодроміческое, на яких ортодромії (великі кола кулі) зображуються прямими лініями, а це дуже важливо при використанні деяких радіонавігаційних систем при плаванні по дузі великого кола.
Картографічна сітка для кожного класу проекцій, в якій зображення меридіанів і паралелей має найбільш простий вигляд, називається нормальної сіткою.
За способом побудови картографічної сітки все проекції діляться на конічні, циліндричні, азимутальні, умовні і ін.
Конічні проекції. Проектування координатних ліній Землі виробляють з якого-небудь із законів на внутрішню поверхню описаного або колія конуса, а потім, розрізавши конус по котра утворює, розгортають його на площину.
Для отримання нормальної прямої конічної сітки роблять так, щоб вісь конуса збігалася із земною віссю PNР S. У цьому випадку меридіани зображуються прямими лініями, що виходять із однієї точки, а паралелі - дугами концентричних кіл. Якщо вісь конуса розташовують під кутом до земної осі, то такі сітки називають косими конічними.
Залежно від закону, обраного для побудови паралелей, конічні проекції можуть бути Рівнокутні, рівновеликими і довільними. Конічні проекції застосовуються для географічних карт.
Циліндричні проекції. Картографічну нормальну сітку отримують шляхом проектування координатних ліній Землі з якого-небудь закону на бічну поверхню дотичного або колія циліндра, вісь якого збігається з віссю Землі і подальшої розгортки по котра утворює на площину.
У прямій нормальної проекції сітка виходить з взаємно перпендикулярних прямих ліній меридіанів Л, В, С, D, F, G і паралелей аа ', bb', сс При цьому без великих спотворень будуть зображені ділянки поверхні екваторіальних районів (див, окружність До і її проекцію до на рис. 34), але ділянки полярних районів в цьому випадку не можуть бути спроектовані.
Якщо повернути циліндр так, щоб вісь його розташувалася в площині екватора, а поверхня його стосувалася полюсів, то виходить поперечна циліндрична проекція (наприклад, поперечна циліндрична проекція Гаусса). Якщо циліндр поставити під іншим кутом до осі Землі, то виходять косі картографічні сітки. На цих сітках меридіани і паралелі зображаються кривими лініями.
Азимутальні проекції. Нормальну картографічну сітку отримують проектуванням координатних ліній Землі на так звану картинну площину Q - дотичну до полюса Землі. Меридіани нормальної сітки на проекції мають вигляд радіальних прямих, що виходять з. центральній точки проекції P N під угла- ми, рівними відповідним кутах в натурі, а паралелі - концентричними колами з центром в полюсі. Картинну площину можна розташовувати в будь-якій точці земної поверхні, і точку дотику називають центральною точкою проекції і приймають за зеніт.
Азимутна проекція залежить від того, якими радіусами проводяться паралелі. Підпорядковуючи радіуси тій чи іншій залежності від широти, отримують різні азимутальні проекції, що задовольняють умовам або Рівнокутні, або рівновеликими.
Основними проекціями, використовуваними для складання морських карт, є:
- рівнокутна циліндрична проекція Меркатора;
- рівнокутна поперечна циліндрична проекція Гаусса;
- рівнокутна азимутальная, (стереографічна) проекція;
- центральна (гномоніческой) проекція;