Geografia este o stiinta cu un obiect de studiu propriu, dar si cu aspectul spatial al dispunerii obiectelor si fenomenelor (Bailly si Beguin, 1998). Un acelasi obiect il pot avea si alte discipline. De exemplu, fenomenele sociale distribuite geografic pot fi studiate de sociologi, juristi, politicieni, informaticieni, criminologi s.a., asadar nu numai geografii definesc prin longitudine si latitudine, dar si prin altitudine, permitand descrierea concentrarilor critice punctuale sau areale intre cartiere, localitati, imobile, statiuni sau centre turistice.
Geograful cartograf va incerca sa inteleaga concentrarile spatiale observate, dar si sa explice si sa sugereze solutii pentru o mai buna gestiune a problemei in spatiu. Doua probleme sunt puse de catre geograf: unde si de ce acolo? Harta va fi de departe un instrument excelent pentru a reprezenta, a modela si a trage concluzii asupra realitatii spatiale analizate.
Cartografia este si ea o stiinta, prin esenta matematica, si al carui obiectiv este conceperea, pregatirea si realizarea hartilor si a altor produse cartografice analogice sau digitale. Altfel spus, cartografia vizeaza reprezentarea lumii sub forma grafica si geometrica, dar, folosind calculatorul electronic si modelarea digitala si analitica.
Ca si alte stiinte, cartografia este influentata puternic de progresul cunoasterii, de instrumentele si metodele de observare si masurare, de evaluarea fenomenelor pe care trebuie sa
le prezinte. Cartografia raspunde unei vechi nevoi a umanitatii de a conserva memoria locurilor si a cailor de comunicatii.
Din punctul de vedere strict al reprezentarii suprafetei terestre, cartografia devine, incepand cu secolul al XVII-lea, un instrument de cunoastere si de putere in serviciul statelor si un mijloc de prevedere, de planificare a actiuni umane (antropice) asupra mediului. Rolul hartilor in comunicarea de informatii spatiale nu este de neglijat (Monmonnier, 1993, Nitu, 1996, Nitu et all, 2002).
In cartografie si in geografie, un obiect spatial poate fi definit fie ca o observatie (de exemplu o casa cu o adresa, dar si o deplasare cu un vehicul), fie ca o colectie de obiecte (de exemplu ansamblul cladirilor dintr-o localitate, dar si toate deplasarile vehiculelor dintr-o zona). Asadar, si fenomenele vor fi pentru cartograful modern tot «obiecte spatiale». Fiecare obiect spatial este caracterizat printr-o localizare, pozitia fiind definita de puncte de coordonate cunoscute (latitudine, longitudine si altitudine sau coordonate rectangulare plane si altitudine), dar si prin mai multe atribute (densitate a populatiei, numarul de copaci pe cap de locuitor, gradul de poluare sonora etc.). Convenim sa notam atributele ca o multime Z, cu componentele Z1, Z2, Z3, …, Zn. Putem introduce aici si componenta altitudine, separand datele de pozitie definite doar in spatiul cu doua dimensiuni.
Pentru reprezentarea tuturor componentelor colectiei Zi se folosesc diferite artificii grafice. Pana la urma, harta este un mijloc de comunicare intre cartograf si utilizatorul hartii. Regulile care presupun folosirea stimulilor vizuali au fost tratate in literatura cartografica de catre Bertin (1967) si sunt „redescoperite" acum si integrate in Sistemele Informatice Geografice (SIG) si in tehnicile de vizualizare.
Harta este cu mult mai mult decat o simpla imagine; MacEachren (1995) rezuma aceste lucruri foarte bine printr-un cub. Dupa tipul de oameni carora harta le este destinata, dupa felul de relatii intre date si dupa interactiunea dintre cititor si documentul cartografic, harta va servi pentru:
1) explorarea unei noi baze de date spatiale (folosire personala de catre autor); 2) analiza/intelegerea unui fenomen; 3) sintetizarea unui ansamblu de observatii si/sau de variabile si
4) prezentarea rezultatelor analizei dintr-un document de sinteza (publicarea unei harti clare, uneori chiar in detrimentul preciziei informatiei spatiale).
Se foloseste aici de mai multe ori termenul dimensiune. Aceasta notiune are semnificatii diferite in limbajul obisnuit si in cartografie. Global, substantivul „dimensiune” este asociat cu definitia „numar de parametri independenti, si adesea insisi acesti parametri, care permit descrierea unui fenomen in matematica si in stiintele experimentale” (Webencyclo Atlas, 2000). In cartografie, notiunea dimensiune se refera atat la problemele matematice ale reprezentarii in plan prin proiectiile cartografice, cat si la problemele de vizualizare si de cartografie tematica.
Deoarece orice obiect spatial este caracterizat de trei dimensiuni (x, y si z), fiecare dimensiune este tratata intr-un subcapitol din cele de mai jos. Un subcapitol se refera de la cea de a treia dimensiune (volumul elipsoidului terestru), la a doua dimensiune (planul hartii) si se refera la erorile marimilor x si y. Alt subcapitol descrie principiile de baza ale cartografiei inainte de a arata importanta naturii marimilor Zi in cartografia tematica. Alt subcapitol trateaza problema reprezentarii mai realista a celei de a treia dimensiuni prin tehnicile moderne de vizualizare sau prin modelarea digitala a reliefului terenului, disciplina apropiata, dar diferita de cartografie.