Mercatorprojectie

Waterkaarten gebruiken vrijwel allemaal een Mercatorprojectie. Deze projectie is speciaal ontwikkeld voor navigatie op zee. Het voordeel is dat deze projectie hoekgetrouw is. Dat wil zeggen dat een hoek die in de kaart is opgemeten tussen twee lijnen, gelijk is aan de hoek die die twee lijnen in werkelijkheid maken. Belangrijke gevolgen zijn dat een lijn met een constante kompaskoers (een loxodroom) een rechte lijn is, en dat de schaal in noord-zuid richting gelijk is aan de schaal in oost-west richting. Een nadeel is dat de schaal van de kaart verloopt met de breedte graad. Daarom staat in een serieuze kaart in mercatorprojectie ook altijd vermeldt op welke breedte de opgegeven schaal geldt.

De mercatorprojectie is af te leiden uit de eis van hoekgetrouwheid. Die vereist dat de schaal in noord-zuid richting gelijk is aan de schaal in oost-west richting. Stel dat de schaal op de evenaar gelijk is aan a meter in werkelijkheid per meter op de kaart, x is de horizontale positie op de kaart en y is de verticale positie op de kaart, <math> \phi</math> is de breedte en <math> \theta</math> is de lengte. De afgeleide <math> \frac{d\theta}{dx} </math> is overal gelijk aan a, maar een radiaal lengte is in werkelijkheid een afstand gelijk aan <math>R \,cos(\phi)</math> waarbij R de straal van de aarde is. De schaal is dus gelijk aan <math>a \,cos(\phi)</math>. Hieruit volgt: <math>\frac{d y}{d \phi}=\frac{1}{a \,cos(\phi)}</math>

Integreren geeft: <math> y(\phi)=\frac{1}{a} \ln\left(\frac{1}{\cos(\phi)}+\tan(\phi)\right) </math>

Mercator heeft hoogstwaarschijnlijk deze uitdrukking niet ter beschikking gehad, maar de kaart geconstrueerd. Een manier om deze projectie te construeren is door de afstand tussen twee ingetekende parallellen steeds gelijk te maken aan de afstand tussen de meridianen gedeeld door de cosinus van de breedte, zoals Mercator in de legenda van zijn beroemde kaart heeft vermeld. Door nu een groot aantal parallellen te tekenen en heel zorgvuldig te werken, ontstaat de mercatorprojectie. Een mercatorprojectie van een klein gebied construeren is veel makkelijker. De afstand tussen de meridianen is gelijk aan de afstand tussen de paralellen maal de cosinus van de breedte. Dit is handig om te weten voor als je een plotting sheet nodig hebt om je astrofix in te construeren. Zie verder (en ook voor vrijwel al het andere dat met navigatie te maken heeft) de Bowditch.