Картографическая проекция - это способ отображения сферической поверхности земного шара на плоскости. Связанное с этим преобразование изображения неизбежно приводит к искажениям. Тем не менее некоторые характеристики картографической сетки, нанесенной на поверхность глобуса, могут быть сохранены и на карте за счет других характеристик, которые подвергнутся искажению.

На глобусе все параллели и меридианы пересекаются под прямыми углами. Проекция, в которой сохраняется это свойство, называется конформной, или равноугольной. В этом случае сохраняется форма площадных объектов, но относительные размеры меняются от места к месту. При другом способе преобразования можно сохранить правильное соотношение площадей (соответствующее исходной поверхности земного шара), но в этих случаях наблюдается искажение углов пересечения меридианов и параллелей; прямые углы сохраняются лишь в ограниченной зоне. Проекции, в которых сохраняется правильное соотношение площадей отдельных ячеек градусной сетки, называются равновеликими; для них характерно большее или меньшее нарушение подобия фигур. Правильная передача конфигурации объектов, как и правильная передача площадей, имеют большое значение, особенно если речь идет о мелкомасштабных обзорных картах. Однако обе эти характеристики не могут быть совмещены на одной и той же карте: не существует проекции, которая была бы одновременно равноугольной и равновеликой. Кроме того, очень важен правильный показ расстояний и направлений. До некоторой степени этого удается достичь при использовании определенных проекций.

Картографические проекции можно классифицировать по виду вспомогательной геометрической поверхности, которая может быть использована при ее построении. Возьмем прозрачный глобус с нанесенными на его поверхность линиями меридианов и параллелей и точечный источник света. Мы можем заключить глобус (с источником света, расположенным в центре шара) в цилиндр. При этом градусная сетка спроектируется на поверхность цилиндра, который затем может быть развернут на плоскости. Цилиндр может быть касательным и соприкасаться с глобусом только по одной линии (например, экватора), а может быть секущим. В последнем случае поверхности шара и цилиндра будут совпадать по двум линиям (например, по 45. с.ш. и по 45. ю.ш.), и только по этим линиям в данной проекции сохраняется правильный масштаб. При изменении положения источника света по отношению к поверхности шара могут быть получены различные проекции картографической сетки на поверхность цилиндра или другой геометрической фигуры.

Одной из таких фигур, традиционно используемых в картографических проекциях, является конус. Как и в предыдущем случае, конус может касаться шара, а может рассекать его. Линии, по которым эти фигуры соприкасаются или секут одна другую (обычно это определенные параллели), сохраняют правильный масштаб и являются стандартными параллелями. Для уменьшения искажений можно использовать вместо одного конуса серию усеченных конусов; в этом случае будет достигнута правильная передача масштабов по ряду стандартных параллелей.

В рассмотренных случаях необходима развертка на плоскости цилиндра или конуса, но, конечно, возможно и непосредственное осуществление проекции поверхности шара на плоскость. При этом плоскость может касаться шара в одной точке или рассекать его; в последнем случае поверхности шара и плоскости будут совпадать по линии окружности. Такое преобразование градусной сетки носит название азимутальной проекции; в ней истинный масштаб сохраняется только в точке касания или на линии пересечения плоскости и сферы. Конфигурация получающейся на проекции сетки зависит от положения источника света.

В соответствии с геометрическими фигурами, используемыми при построении рассмотренных проекций, последние получили название цилиндрических (или прямоугольных), конических и азимутальных. Помимо указанных, возможны и другие преобразования градусной сетки, не сводимые к этим простым геометрическим формам, но имеющие математическое обоснование; они обычно называются произвольными. В разное время было разработано множество проекций, но лишь немногие из них вошли в широкое употребление. Задачей картографа является выбор проекции, максимально соответствующей задачам данной карты.

Отличительной чертой стереографической проекции является то, что все объекты, представляющие собой круги на земной поверхности, изображаются на карте также в виде кругов или, в некоторых особых случаях, в виде прямых линий. Именно благодаря этому свойству стереографическая проекция, изобретенная в глубокой древности, столь широко используется сейчас, например для показа распространения радиоволн и т.д.

Проекция Меркатора является равноугольной. Любая прямая линия, пересекающая все меридианы под одинаковым углом на земной поверхности, передается в этой проекции прямой линией, которая называется локсодромией. Это замечательное свойство делает проекцию Меркатора весьма удобной для навигационных карт. К сожалению, эта проекция часто используется ошибочно для показа ареалов, например глобального размещения населения, сельскохозяйственных культур и т.п.

В подобных случаях наиболее целесообразен выбор равновеликих проекций, например синусоидальной. Эта проекция, одна из множества разработанных для карт мира, имеет определенный дефект - оба полюса на ней располагаются на выступах, а прилежащие к ним области оказываются существенно деформированными. На других картах мира, использующих равновеликие проекции, полюсы изображаются в виде прямой линии различной длины (в цилиндрических проекциях она равна экватору, в проекции Эккерта IV - половине длины экватора, в плоской полярной - трети экватора), или даже в виде дуги (проекция Мольвейде). Характеристика некоторых проекций приведена в таблице (см. ниже). Список помещенных в таблице проекций далеко не полон и не включает, например, полярную равнопромежуточную и полярную равновеликую (и та и другая - азимутальные), а также некоторые проекции, которые позволяют наиболее точно воспроизвести поверхность земного шара, например ортографическую.