Mikalojaus Kristupo Radvilos 1613 metų žemėlapis
Dauguma žino ar bent jau kada nors viena akimi yra matę Mikalojaus Kristupo Radvilos 1613 metų žemėlapį „Magni Ducatus Lithuaniae, et Regionum Adiacentium exacta Descriptio“. Šiame žemėlapyje yra ir įdomūs dviejų upių žemėlapiai:
Šie upių žemėlapiai skirti grynai plaukiojimui upėmis. Plaukiant upe svarbu žinoti, kas yra upės kairėje ar dešinėje pusėje, koks miestas yra už kokio kito miesto, salos, vingiai ir pan. Stambaus mastelio detalės, tokios kaip tiksli kryptis, kuria upė teka viename ar kitame taške, čia nevaizduojamos, nes jos plaukiant upe nesvarbios. Neatvaizduodami tikslios krypties, laimime galimybę visą upės vagą sudėti į naudojimui patogią ilgą vertikalią juostą – daug mažesniame plote telpa net ir ilgos upės. Taipogi nevaizduojami toli nuo upės esantys kelionei upe nesvarbūs objektai.
Savas juostinis upių žemėlapis
Toks žemėlapis būtų patogus ir šiandieniniams vandens keliautojams, pavyzdžiui plaukiantiems baidarėmis ar plaustais. Juk ne visi drąsūs vežtis elektroninius prietaisus, kurie gali įkristi į vandenį (nors elektroniniai prietaisai turėtų savo pranašumų, pavyzdžiui galima būtų naudoti specialiai upėms skirtą GPS įrenginių žemėlapį). Įprastiniai popieriniai žemėlapiai kaip ir tiktų navigacijai upėmis, bet jie nėra tam specialiai pritaikyti, todėl nėra idealiai patogūs. Ką jeigu sukurti savo juostinį upių žemėlapį naudojant atvirus OpenStreetMap duomenis? Bandžiau ieškoti internete informacijos apie tokius žemėlapius, bet nepavyko rasti absoliučiai nieko. Gali būti, kad tiesiog nežinojau teisingo termino, bet taip pat gali būti, kad nelabai kas ir domėjosi šia tema.
Taigi, po daugiau nei metų norėjimo, pribrendo laikas prisėsti ir pabandyti pasidaryti tokį žemėlapį. Žemiau aprašysiu pagrindines užduotis ir pastebėjimus.
Užduotis
Taigi užduotis yra žemėlapio duomenis transformuoti (iškraipyti) taip, kad upė tekėtų daugmaž tiesiai, bet tuo pačiu neprarandant mažų detalių – posūkių, jų krypčių. Tokiu būdu transformuotą žemėlapį galima būtų atspausdinti ant patogiai siauros, bet labai ilgos juostos, sulankstytos armonikėle (baidarėje nėra labai patogu išsilankstyti didelį standartinį žemėlapį).
Imkime puikią Lietuvos upę dar puikesniu pavadinimu Ūla. Ūlos vaga yra vingiuota tiek žiūrint stambiame, tiek ir žiūrint smulkiame mastelyje – puikiai tinka bandymams. Pabandykime ištiesinti stambaus mastelio posūkius. Tam mes nubraižysime tolydžią kreivę, einančią daugmaž pagal Ūlos tekėjimą, tik kad ta kreivė turėtų kiek galima mažesnius „posūkius“ (kad kiek galima mažiau reikėtų kraipyti pradinius duomenis). Tarkime gavome tokią (raudonai pavaizduotą) kreivę:
Dabar mums reikia pasirašyti transformaciją, kuri realias koordinates pakeistų į naujas taip, kad raudona linija būtų tiesi ir vertikali.
Transformacija
Paprasčiausias variantas, kaip turint tašką p gauti jo koordinates naujoje „koordinačių sistemoje“, – x koordinatę skaičiuoti kaip taško p nuotolį nuo centro (raudonosios) linijos, t.y. trumpiausią įmanomą atstumą iki centro linijos. O y koordinatę – kaip atstumą centro linija nuo centro linijos pradžios iki taško centro linijoje, kuris yra arčiausiai taškui p.
Taip gauname koordinačių transformacijos funkciją. Dabar belieka norimų vaizduoti objektų visų viršūnių koordinates transformuoti naudojant šią funkciją. Transformavę Ūlos centro liniją, gauname tokį vaizdelį:
Centre matome vertikalią linija – tai mūsų ankstesniame vaizdelyje esanti „raudonoji linija“. Ir greta matome Ūlą, iškraipytą pagal šią „centro liniją“. Kaip matome, Ūla ištiesinta stambių posūkių atžvilgiu, bet neprarasti smulkūs posūkiai. T.y. žiūrėdami tokį žemėlapį mes matysime, kada bus posūkis į kairę, kada į dešinę (galėsime orientuotis), bet visą Ūlos žemėlapį vis tiek bus galima atspausdinti ant ilgo siauro popieriaus, kurį sulanksčius armonikėle bus labai patogu naudoti baidarėje.
Aplinkiniai objektai
Panaudoję tą pačią transformacijos funkciją, gauname ir aplinkinius objektus – Ūlos krantus, kelius, miškus, pievas, miestus, pastatus ir t.t. ir pan. Kadangi visi jie yra iškraipyti pagal mūsų nusibrėžtą raudonąją liniją, tai aplinkinių objektų geometrija irgi neatitiks realybės. Žinoma iškraipymas labiausiai matomas ten, kur „raudonoji linija“ sukasi, ir kur ji sukasi labiausiai. Štai palyginkime objektus ties Kriokšliu (viena iš dviejų vietų, kur „raudonoji linija“ keičia kryptį labiausiai). Kaip viskas atrodo „realioje“ projekcijoje:
O štai kaip atrodo iškreiptoje pagal „raudonąją liniją“ projekcijoje:
Kaip matome, visi objektai matomi. Ūlos vingių esmė išlikusi. Bet tarkim Tilto gatvė, kuri realybėje yra daugmaž tiesi – išsikreipė. Pastatai irgi pakraipyti. Bet bendrai paėmus vaizdelis tikrai neblogas – galima susiorientuoti, kur yra kas.
Kas toliau?
Pradiniai pažaidimai būtų tokie. Galutiniame žemėlapyje bus pridėta ir plaukimo informacija iš upese.lt (įlipimo/išlipimo, pavojingos vietos, intakai), lankytini objektai aplink upę ir pan.
Tokius juostinius žemėlapius daryti galima nebūtinai vandenininkams. Galima žemėlapį kraipyti pagal dviračių ar automobilių kelią, ar bet ką kitą.
Dabar reikia gražiai sudėlioti kodą, išrankioti kai kuriuos ekstremumus ir… paruošti juostinį žemėlapį bandomajam spausdinimui. Kai tik tai bus padaryta – parašysiu dar. (atnaujinimas: pirma bandomoji versija jau atspausdinta)
Jei kas turite informacijos apie tokius „juostinius žemėlapius“ – būtinai pasidalinkite. Malonaus, įdomaus ir saugaus plaukiojimo!
