Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ИГУ») Педагогический институт Кафедра географии, безопасности жизнедеятельности и методики КУРСОВАЯ РАБОТА ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ КАРТА И ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА Выполнила: Шипицина А.А. Землеустройство и кадастры, 3 курс Преподаватель: Долинная Татьяна Ивановна Иркутск, 2015
2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИЯ КАРТ Классификация карт по хвату территории Классификация карт по содержанию Классификация карт по назначению Классификация карт по масштабу ТОТПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ Географическое содержание топографических карт Математическая основа топографических карт Вспомогательное оснащение карт Дополнительные данные топографической карты ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ Значение топографических карт при геодезических съемках Топографические карты как основа для создания тематических карт Использование топографических карт при строительноизыскательских работах Использование топографических карт в хозяйственной деятельности человека ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3 ВВЕДЕНИЕ «Топографическая карта и ее использование». Данная тема весьма интересна, значима и актуальна, так как топографические карты, используют в различных областях человеческой деятельности. Без карт невозможна работа по строительству электростанций, городов и городских поселков или прокладке нефтепроводов и газопроводов. Топографические карты нужны работникам сельского хозяйства и экономистам, метеорологам и почвоведам, этнографам и железнодорожникам, геофизикам и вулканологам, а также для охраны окружающей среды. Ни одна отрасль науки и промышленности сегодня не может обойтись без карты, и, конечно же, без карты немыслима надежная оборона государства. Таким образом, целью данной курсовой работы является изучение использования топографических карт в различных направлениях деятельности человека. Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Дать определение картам, изучить их классификацию. 2. Рассмотреть географическое содержание, математическую основу, дополнительное и вспомогательное оснащение топографических карт. 3. Изучить использование топографических карт при строительноизыскательских работах, при геодезических съемках, в хозяйственной деятельности человека и как основу для создания тематических карт. Объектом исследования является топографическая карта. Предмет исследования: использование топографических карт в деятельности человека. Методы исследования: литературный и картографический. 3
Классификация кулинарной продукции
... разрабатывать общие методы контроля качества кулинарной продукции на всех этапах ее производства, хранения и реализации; формировать структуру ассортимента кулинарной продукции. Объектами классификации в технологии являются полуфабрикаты, кулинарные и кондитерские изделия, готовые ...
4 1. КЛАССИФИКАЦИЯ КАРТ Карта означает уменьшенное изображение всей поверхности Земли или отдельных её участков, построенная по определенным математическим законам с учетом кривизны Земли, отображающая объекты и явления в определенной системе условных обозначений. [6] Основными свойствами, отличающими карту от других носителей информации, являются: геометрическая точность, достоверность, современность, обзорность, наглядность. Более подробно о каждом из свойств карты: Геометрическая точность степень истинности местоположения, размеров, плановых очертаний и высотного положения объектов карты, оцениваемая величинами абсолютных и относительных погрешностей. Достоверность правильность сведений, даваемых картой на соответствие реальной действительности. Современность соответствие карты современному состоянию объектов картографирования. Обзорность дает возможность получить информацию о большой территории. Наглядность предоставляемая картой возможность зрительного восприятия пространственных форм, размеров и размещения изображаемых объектов. [6] Для того чтобы ориентироваться в огромном количестве карт всевозможных видов, типов и содержания, изданных в разное время и в разных странах, была необходимость их классифицировать и упорядочить.[1] Классификация карт система, представляющая совокупность карт, упорядоченных по какому-либо избранному признаку. Классификация необходима для хранения и инвентаризации, составления катологов и списков, научной систематизации и для облегчения поиска карт, также для 4
5 создания банков данных картографических произведений и картографических информационно-справочных систем. Классификация карт должна удовлетворять определенным требованиям: 1. классы карт должны выделяться по существенным признакам; 2. должна соблюдаться последовательность, т.е. плавный переход от общего к частному; 3. на уровне деления карт нужно выбирать только одно основание классификации; 4. классификация карт должна быть полно, отдельные ее подразделения в совокупности должны охватывать всю систему карт в целом; 5. также классификация должна обладать, способностью включать вновь появляющиеся виды карт.[1] Классификацию карт в картографии принято разделять: по охвату территории, по содержанию, по назначению и по масштабам.[2] 1.1. Классификация карт по хвату территории По охвату территории различают карты: планеты Земля; полушарий; материков; океанов, которые в свою очередь подразделяются на карты: морей, заливов, проливов, гаваней; частей материков или отдельных государств; административных областей и районов, городов; по экономическим регионам; по естественно — историческим областям. Классификация карт по охвату территории чаще всего используется в картохранилищах и библиотеках.[6] 1.2. Классификация карт по содержанию Карты подразделяют на три большие группы: общегеографические, тематические. 5
6 Общегеографические карты, предназначены для общего ознакомления с картографируемой территорией, имеют универсальное многолецелевое применение при изучении территории. Элементами содержания на таких карт являются как объекты природы, так и объекты социально-экономические. Дальнейшая классификация общегеографических карт почти полностью совпадает с их делением по масштабу: топографические 1: и крупнее; обзорно топографические от 1: до 1: ; обзорные мельче 1: Топографические карты в России, являются общегосударственными. Они используются как при решении народнохозяйственных задач, так и для нужд обороны страны. Содержание таких карт должно быть полным, достоверным, точным и современным. На обширные территории топографические карты издаются многолистными. [14] Полнота содержания означает, что на карте должны быть изображены все типичные элементы, отображающие в первую очередь тактические свойства местности в соответствии с масштабом карты и ее назначением. Чем крупнее масштаб, тем полнее и детальнее изображаются и характеризуются на карте элементы и объекты местности. Достоверность и современность означает, что карты должны находиться в полном соответствии с местностью на момент их использования карты. Точность карты это степень соответствия местоположения точек на карте их местоположению в действительности [14] Основные свойства топографических карт: они созданы в единой системе координат 1995года, которая введена Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. N 586 «Об установлении единых государственных систем координат» для использования при 6
Масштабы карт и планов. Точность масштаба
... площадей на территории государства, а также для составления обзорных тематических карт более мелкого масштаба. На топографических картах независимо от их масштабов обязательно ... точность масштабов равна соответственно 0.05, 0.1, 2.5 м. Точность масштаба позволяет решать две важные задачи: 1) определение минимальных размеров объектов и предметов местности, которые изображаются в данном масштабе, и ...
7 осуществлении геодезических и картографических работ начиная с 1 июля 2002 года) и условных обозначений; отображают современное состояние местности, сохраняя геометрическую точность в соответствии с масштабом карты; позволяют быстро ориентироваться на местности, удобны для пользователя; они согласованы по содержанию со смежными к ней листами карт и внутри масштабного ряда. [6] Основные функции, которыми обладают топографические карты: справочная (оценка местности и детальное изучение, ориентирование по карте), метрическая (производства измерений и расчетов при проведении различных мероприятий) и технологическая (использование в качестве размещения дополнительной информации).
Так же топографические карты используют в качестве основной модели для проведения исследовательских и производственных задач. В России в качестве основных масштабов топографических карт приняты масштабы: 1:25 000, 1:50 000, 1: , 1: , 1: , 1: Тематическая карта карта, на которой основное содержание определяется конкретной темой. На них с большей детальностью отображаются отдельные элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. Это наиболее обширная и разнообразная категория карт природных явлений и общественных явлений (социально-экономические), их сочетаний и комплексов. [15] К картам природных явлений можно отнести карты физические, геологические (карты тектонические и нетектонические, полезных ископаемых и другие), климатические (карты распределение осадков, давления воздуха и тому подобное), гидрографические (карты рек, озер, океанов и морей), почвенные, ботанические, зоогеографические, ландшафтные карты. [6] 7
8 Карты общественных явлений охватывают социальную сферу и техническую сферу. Большим разнообразием отличается тематика карт общественных явлений. Их можно подразделить на следующие группы: политические, экономические, карты населения, карты хозяйства, карты элементов информационной структуры (здравоохранения, культуры, науки и много других), карты исторических событий (военных действий, раздела территорий и другие).
Топографические карты
... было рассмотрение элементов и содержание топографических карт; рассмотрение измерений расстояний, площадей, объемов; определение углов ориентирования, характеристик рельефа и составление описаний местности по карте. 1. Элементы и содержание топографических карт 1.1 Топографические карты Топографические карты - основной источник информации местности ...
Также тематические карты делят на классы, виды и рода. В зависимости от широты темы, степени обобщенности выделяют: аналитические, комплексные и синтетические карты.[8] Аналитические карты содержат узкую тематику. Они отражают отдельные явления без связей с другими сторонами или свойствами данного явления. К аналитическим картам, например можно отнести карты температур, отраслевые карты (например, карты машиностроения).
Комплексные карты отображают совместно несколько свойств одного и того же явления или взаимосвязанных нескольких явлений, например карта отображающая зависимость температуры от ветра. [9] Синтетические карты показывают целостную интегральную характеристику явлений, процессов и объектов. К ним можно отнести карты сельскохозяйственного, климатического и другого районирования, так как на них отсутствуют отдельные компоненты, но выделены области однородные по совокупности показателей. Удельный вес тематических карт, находящийся на стыке разных сфер, неуклонно возрастает. Это сильно затрудняет классификацию Классификация карт по назначению Классификация карт по назначению подразделяется на: научно справочные карты (предназначенные для решения определенного круга задач требующих высокой точности); 8
9 учебные карты (специальные карты, предназначенные для использования в учебных заведениях в качестве наглядных пособий и самостоятельных источников при изучении географии, истории и других дисциплин. Их содержание обязательно согласуется с соответствующими программами и учебниками. Карты для начальной школы имеют наиболее простое содержание, яркое, красочное и наглядное оформление. Карты для вузов по содержанию приближены к научно-справочным, как правило, имеют строгое и лаконичное оформление); военно-стратегические карты (предназначены для решение определенных военных целей); навигационные карты (для ведения прокладки и определения места судна при плавании);[7] кадастровые карты (представляют собой составленные на единой картографической основе тематические карты, на которых в графической форме и текстовой форме воспроизводятся кадастровые сведения о земельных участках, зданиях, сооружениях, об объектах незавершенного строительства, о прохождении Государственной границы РФ, о границах между субъектами РФ, границах муниципальных образований, границах населенных пунктов, о территориальных зонах, зонах с особыми условиями использования территорий, кадастровом делении территории РФ, а также указывается местоположение пунктов опорных межевых сетей (ч. 4 ст. 13 Федерального закона от ФЗ «О государственном кадастре недвижимости»).); пропагандистские карты (предназначены для иллюстрации политических, научных, экономических и других знаний и подъема общей культуры людей. Чаще всего их изготавливают в виде плакатов или схем); 9
10 туристские карты (предназначены для туристов и отвечают запросам туризма. На них показаны различные интересующие туристов объекты:
- турбазы, кемпинги, исторические памятники, места общепита и тому подобное. Различают обзорные, автомобильные карты, карты водного туризма и другие).
[1] Назначение карты отображает объем информации на карте, степень ее сложности и подробности. [6] 1.4. Классификация карт по масштабу Классификация карт по масштабу обусловлено влиянием масштаба на точность, возможный охват территории и особенностями использования. Различают три основные группы: крупномасштабные 1: : ;
- среднемасштабные 1: : включительно;
- мелкомасштабные мельче 1: Такое деление карт по масштабу принято в России для географических карт, но оно не универсально. В нашей стране на мелкомасштабных картах изображают регионы или их части, на среднемасштабных картах показывают области, а уже на крупномасштабных картах изображают районы, города. [1] Набор масштабов топографических карт, представляет собой четкую систему необходимого комплекта согласованных кратных масштабов с простым и удобным переходом от одного масштаба к другому. Некоторые страны до сих пор продолжают пользоваться старыми неметрическими масштабами. В отдельную группу картографических произведений можно отнести топографические планы, масштаб которых крупнее 1: План от карты отличается не только масштабом, но и точностью изображения, методами использования и создания. [8] 10
11 Между классификационными группами существует взаимная связь, так как карта каждой группы может обладать всеми признаками, присущими какой-либо другой группе.
Система нормативных документов в строительстве
... Система нормативных документов в строительстве. Основные положения». СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство ... инженерных изысканий выполняется в установленном порядке соответствующими органами исполнительной власти субъектов ... Наружные сети и сооружения». СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве». ...
Например, медико-географическая карта может рассматриваться, как карта социально-экономическая и если на ней изображены условия возникновения какой-либо болезни, то её можно отнести к карте природных явлений. Так же каждый из видов может делиться на множество мелких групп. Картосхема — упрощенная карта, содержание которой строго ограничено элементами, важными для понимания ее сюжета. В основу понятия «картосхема» положены такие понятия как геометрическая точность и достоверность содержания. Атласы, глобусы, электронные карты рассматриваются как отдельные виды картографических моделей, каждый из таких видов моделей обладает своими особенностями и может применяться для решения определенных задач.[3] 11
12 2. ТОТПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ Термин «карта» появился в средние века, до этого употреблялось слово изображение. Данный термин происходит от латинского Charta (лист, бумага).
В России картой изначально называли чертеж, что означало изображение местности чертами, линиями. В эпоху Петра I ввели сначала термин «ландкарты», чуть позже появился термин «карта».[1] Топографические карты состоят из: 1. Географического содержания (гидрография, рельеф, населенные пункты, дорожная сеть, границы, элементы почвенно-растительного покрова и социально-экономических элементов).
2. Математической основы (геодезическая основа, масштаб, проекция, компановка).
3. Вспомогательных элементов топографических карт (название карты, запись, легенда (таблица условных обозначений), о масштабе карты, график углов наклона и другие).
4. Дополнительного содержания (представлено сведениями, которые не обязательны для карты, но без них невозможно обойтись при пользовании картой, примерами дополнительного содержания карт могут быть разнообразные графики, диаграммы, дополнительные карты, аэрофотоснимки, списки и сведения, относящиеся к теме карты) Географическое содержание топографических карт Географическое содержание топографических карт передается с помощью условных знаков, которые указывают вид объекта, дают его качественные и количественные характеристики, отражают плановые формы и размеры.[9] Все объекты, составляющие географическое содержание топографических карт можно подразделить на 8 классов: геодезические 12
Топографическая съемка с применением современных геодезических приборов
... Масштаб съемки 1.3 Способы съемки ситуации Выводы по главе 2. Виды топографической съемки 2.1 Стереотопографическая съемка 2.2 Мензульная съемка 2.3 Теодолитная съемка 2.4 Буссольная съемка 2.5 Гидролокационная съемка 2.6 Аэрофотосъемка 2.7 Фототеодолитная съемка 3 Тахеометрическая съемка ... поверхности ... модели лазерного ... топографических карт или планов местности, а также получение топографической ...
13 пункты; населенные пункты и отдельные строения; промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты; дороги и дорожные сооружения; гидрография и гидротехнические сооружения; рельеф; растительные грунты; границы. На топографических картах показывают береговую линию океанов, морей, озер и других водоемов; реки, ручьи, каналы, ключи, родники, колодцы. В зависимости от ширины русла и масштаба карты реки изображают одной или двумя линиями. Указывают ширину реки, направление и скорость течения, характер грунта дна. У береговой линии рек и озер дается урез воды. Показывают пороги, водопады, плотины и средства переправы. Естественная растительность подразделяется на три формы древесная, кустарниковая и луговая. Площадь, занятую сплошными лесами, покрывают на карте зеленой краской. Особыми знаками наносят редколесье, горелые и вырубленные леса, кустарник. Показывают культурную растительность полевые, огородные, бахчевые культуры, фруктовые сады. Изображают отдельные деревья.[1] Из грунтов изображают болота проходимые и непроходимые, а так же пески. Населенные пункты различают по типу поселения (городского и сельского типа), числу жителей и политико-административному значению. Эти признаки отображаются с помощью характера шрифта и размера подписи названия. Промышленные объекты: фабрики, заводы, шахты, электростанции и т.д. изображают на картах внемасштабными условными знаками с качественной характеристикой в виде пояснительной подписи. Специализация сельскохозяйственных предприятий и их тип показаны пояснительной подписью под названием населенного пункта (зерн. зерновой, овц. — овцеводческий).
13
14 Социально-культурные объекты (школы, памятники, кладбища и т.п.) показывают внемасштабными условными знаками или знаками строения с пояснительной подписью (шк. школа, бол. — больница).
Наземные пути сообщения (железные и автомобильные дороги), линии связи и всевозможные границы изображают на картах линейными знаками Математическая основа топографических карт Математическая основа это строгая зависимость между координатами точек земной поверхности и прямоугольными координатами тех же точек на карте.[1] Математическая основа топографической карты включает в себя следующие элементы: геодезическая основа, масштаб, картографические проекции, компоновка. Также к элементам математической основы топографических карт относят такое понятие как номенклатура система обозначения листов в многолистных сериях карт, для топографических карт установлена единая государственная система номенклатуры, которая начинается с миллионной карты и потом только увеличивается.[6] Математический переход от измерения объектов на местности к их положению на карте осуществляется в три действия: 1. Проектирование точек с географическими координатами на условную более простую поверхность Земли референц-эллипсоида. Эллипсоид это фигура, образованная вращением эллипса вокруг малой оси. В России используют эллипсоид Ф.Н. Красовского, вычисленный в 1940 году. Размеры Земли характеризуются следующими параметрами: большая полуось a, малая полуось b, полярное сжатие α = (a-b):а, которые имеют значение: а = м, b = м, α = 1/298,3. 2. Уменьшают в несколько раз условную поверхность до масштаба проектируемой карты и получают, таким образом, модель Земли. 14
Новый метод автоматизации дешифровочного процесса для создания ...
... звука, встроенный микрофон, цикличную запись [9]. Требования при выполнении дешифрирования автоматизированным методом: 1. Подготовка автомобиля к работе. В этот пункт входит подключение видеорегистратора, установка двух камер на ... процессе создания и редактирования доступны все средства управления изображением (цвет, масштаб, состав объектов, фон карты и т. д. могут быть изменены в любой момент для ...
15 3. При условии отсутствия искажения углов, минимума искажения длин и площадей, поверхность земли проецируют на плоскость.[10] Каждый из этих элементов рассмотрим подробнее. В математическую основу топографических карт входит геодезическая основа, которая необходима для точного нанесения географической ситуации внутри рамок карты. Геодезическая основа представлена на местности пунктами государственной геодезической сети расположенных на поверхности Земли, плановое положение которых определенно в единой системе координат 1995 года (СК-95).
Такая система введена Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. N 586 «Об установлении единых государственных систем координат» для использования при осуществлении геодезических и картографических работ начиная с 1 июля 2002 года. За отсчетную поверхность в системе геодезических координат 1995 года принято считать референц-эллипсоида Красовского, а высотные характеристики в единой системе высот. В настоящее время в России и ряде других стран СНГ используется Балтийская система высот. [12] Балтийская система высот принятая в СССР в 1930 году система абсолютных высот, отсчёт которых ведётся от нуля Кронштадтского футштока. От этой отметки отсчитаны высоты опорных геодезических пунктов. Нуль Кронштадтского футштока представляет собой многолетний средний уровень Балтийского моря.[7] Каждый пункт государственной геодезической сети, имеет индивидуальный номер, нанесенный на марку центра и внесенный в специальный каталог. Кроме этого, хотя и вовсе необязательно, каждому пункту плановой Государственной сети присваивается наименование, которое заносится в соответствующие каталоги с указанием всех параметров пункта. Все геодезические сети по назначению и точности построения подразделяются на три большие группы: 15
16 Государственные геодезические сети. Геодезические сети сгущения. Геодезические съемочные сети. Государственная геодезическая сеть считается главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и используется при решении инженерно-технических и научных задач. Такая сеть подразделяется на четыре класса (I, II, III и IV), различающихся между собой точностью измерения углов и расстояний, длиной сторон и порядком последовательного развития. [7] Геодезические сети сгущения развиваются в отдельных участках при недостаточной плотности пунктов государственной геодезической сети для обоснования топографических съемок масштаба 1:5000 и крупнее, а также при городском, промышленном и транспортном строительстве.[16] Съемочные сети это совокупность пунктов, которых непосредственно производится высотная съемка местности. Специальные геодезические сети используются при строительстве уникальных сооружений, предъявляющих к геодезическим работам особые требования. Съемочные и специальные геодезические сети также называют опорными геодезическими сетями. Процесс корректировки координат пунктов при расчете опорных геодезических сетей называется уравниванием. После того как уравняли координаты геодезических пунктов их помещают в каталог, исходные сведения для размещения графической ситуации карты. Графическая ситуация помещается между опорными пунктами. От их точности определения и нанесения на основу зависит точность всей карты. [6] Систему географических координат по-другому ещё называют сферической. Географическая система координат применяется для определения положения точек на сфере. Чтобы обозначить на сфере систему географических координат необходимо знать основные определения линий и точек земной поверхности. 16
Оценка технического уровня продукции. Карта технического уровня продукции
... масштабы производства и условия, применения которого те же, что и у проектируемого изделия. Оценка технического уровня заключается в установлении соответствия продукции мировому, региональному, национальному уровням или уровня отрасли. Соответствие оцениваемой продукции ...
17 Рис.1 Система географических координат [ Географические полюсы — это условные точки на земной поверхности, которые пересекается с осью вращения Земли. Соответственно, существует два географических полюса: Северный и Южный (рис.1).
Равноотстоящая от полюсов параллель называется экватором. Плоскость, проходящая параллельно экватора и через данную точку перпендикулярно малой оси эллипсоида называется параллелью. Плоскость, проходящая через малую ось эллипсоида и заданную точку, образует на поверхности Земли линию, которая называется меридианом, а сама же плоскость называется меридианной плоскостью.[7] Параллель и меридиан считаются главными географическими линиями. Положение данной точки в сферической системе координат определяется двумя координатами: широтой ( А) и долготой ( А).
Широта угол, образованный между плоскостью экватора и отвесной линии в данной точке земной поверхности (рис.1).
Каждой точке соответствует только одна широта, так как в каждой точке можно провести всего лишь только одну отвесную линию, совпадающую с линией тяжести. Так как Земля не имеет правильной формы эллипсоида вращения, то все отвесные линии, определяющие широты, сходятся в центре тяжести масс, не лежащем на оси вращения. Широта увеличивается по направлению от 17
18 экватора в сторону полюсов, изменяется в пределах от 0º до 90º. Широту равную 0º имеют все точки экватора, а широту равную 90º имеют северные и южные полюса. Точки, лежащие к югу от экватора, имеют южную широту, а к северу от экватора северную широту. Долготой называется двугранный угол между плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана данной точки (рис.1).
Так как до этого выбранные начальные меридианы в разных странах сильно затрудняли стыковку карт, то в 1884 году за начальный меридиан решили принять долготу меридиана Гринвичской обсерватории в Лондоне. Долготы увеличиваются от Гринвичского меридиана на запад и восток в пределах от 0º до 180º. Точки, лежащие к западу имеют западную долготу, а точки к востоку восточную.[11] Для удобства решения задач, связанных с географической системой координат, на топографических картах наносится сетка параллелей и меридианов через определенное значение, такая сетка называется картографической. Также важной частью математической основы карты является сетка прямоугольных координат, которая позволяет определить координаты точек в метрической системе, что упрощает измерение углов направлений по карте, позволяет наносить точки на карту с высокой точностью. Сетка на топографическую карту наносится через 1 км в масштабах 1: и через 2 км и 5 км в масштабах 1: и 1: , такая сетка называется километровой или её по-другому называют километровой сеткой (рис.2).
Способы измерения расстояний на местности
... способов измерения расстояний на местности это использование известных по протяженности расстояний на местности (линии электропередач - расстояние между опорами, расстояние между линиями связи и т.п.). Для грубой оценки расстояний на местности ... используются различного рода измерения с помощью разных приборов. Для измерений на местности широко используются топографические карты. Однако в современном ...
Километровая сетка это координатная сетка, линии которой проведены на карте через определенное число километров. По линиям прямоугольной координатной сетки определяют прямоугольные координаты точек, которые выражаются в метрах.[7] 18
19 Рис.2 Рамки и сетки топографической карты[4] Самой важной характеристикой является масштаб карты. Масштаб карты это отношение длины линии на карте к длине линии на местности, т.е. степень уменьшения земной поверхности для изображения ее на карте. Масштаб на карте является величиной переменной, так как карты составляются на всю поверхность Земли или на значительные ее участки, которые невозможно принять за плоские участки. Строго говоря, масштаб постоянен только на планах, охватывающие не большие участки территории. В результате различают главный и частные масштабы. При переходе от поверхности земного эллипсоида к плоскости всегда будут происходить разрывы и перекрытия территории. Чтобы от них избавиться, делают равномерные растяжения и сжатия территории (рис.3).
Поэтому на любой мелкомасштабной карте масштаб длин, как правило, меняется с переменой места и с переменой направления. Масштаб на карте в тех 19
20 местах, где нет искажений длин (на рисунке экватор), называется главным масштабом карты. Главный масштаб длин отношение, показывающее, во сколько раз уменьшены линейные размеры эллипсоида или шара при его изображении на карте. Главный масштаб сохраняет свое численное значение лишь в определенных точках карты или вдоль некоторых определенных направлений (линий), где нет искажения территории, такие точки и линии будут назваться линиями нулевых искажений. Главный масштаб указывается за рамками карты.[4] Рис.3 Искажения, возникающие при переходе от глобуса к карте [ Масштаб карты изменяется не только при переходе от одной ее точки к другой, но и в одной точке при изменении направления. Поэтому в математической картографии наряду с главным масштабом карты вводится понятие частного масштаба. [3] Частный масштаб это отношение, показывающее, во сколько раз уменьшены размеры объектов в данной точке на поверхности эллипсоида или шара, при их изображении на карте. Чем мельче масштаб карты и чем больше территория, изображаемая на карте, тем сильнее отличаются главный и частный масштабы друг от друга по величине. Принято 20
21 показатель искажений длин определять как отношение частного масштаба к главному. частный главный Этот показатель выражается целым или дробным числом, он может быть как больше, так и меньше единицы. Если главный и частный масштабы равны, то в данной точке показатель равен единице, в таком случае искажения длин отсутствуют. Если частный масштаб крупнее главного, то значение дроби будет больше единицы, т. е. искажения приведут к увеличению длины линии на карте по сравнению с этой же линией на земной поверхности. На топографических картах изображаются небольшие по площади территории, и масштаб во всех местах карты будет постоянным. На этих картах приняты три способа указания масштаба: численный, именованный и графические масштабы. К графическим масштабам относят линейный и поперечный масштабы.[1] Численный масштаб выражается в виде дроби, числитель которой равен единице, а в знаменателе стоит число, показывающее степень уменьшения горизонтальных проложений. Линия, полученная на горизонтальной плоскости, называется горизонтальным проложением наклонных линий, лежащих на поверхности Земли. На топографических картах численный масштаб подписывается внизу листа карты в виде 1:М, например, 1:10000.[6] В нашей стране приняты следующие масштабы топографических карт: 1: , 1: , 1: , 1: , 1:50 000, 1:25 000, 1: Этот ряд масштабов называется стандартным.[17] Линейный масштаб — это графический масштаб, он строится в соответствии с численным масштабом карты. Расположен на полях карты в виде линейки, разделенной на равные части, которое позволяет проводить измерения на карте без применения дополнительных линеек. С помощью 21
22 линейного масштаба можно отложить на карте отрезок с определённой точностью использую циркуль-измеритель (Рис.4).
Рис.4 Линейный масштаб [ Именованный масштаб показан на карте в виде подписи, какое расстояние на местности соответствует одному сантиметру на карте, например для масштаба 1:2 000 именованный масштаб выглядит следующим образом: в 1 см 2 км.[1] Поперечный масштаб более точный, применяется для выполнения точных измерений по крупномасштабным картам (рис.5).
Рис.5 Поперечный масштаб [ В основании поперечного масштаба лежит линейный масштаб, состоящий из целых оснований и долей оснований. Если линейный масштаб имеет два деления целое основание и доли основания, то поперечный имеет еще и наименьшее деление оснований (отрезок между перпендикуляром и наклонной прямой из нульпункта на первой ступеньке).
На большинстве карт, в том числе и топографических, даются все три масштаба, но на мелкомасштабных картах изображающих большие территории, обычно дается только численный масштаб. Понятие главного и частного масштаба зависит от проекции, в которой составлена данная карта.[4] Картографической проекцией называется математический способ изображения на плоскости поверхности земного эллипсоида, 22
23 устанавливающий соответствие между географическими координатами точек сферы и прямоугольными координатами тех же точек на плоскости. Главное содержание математической картографии это теория картографических проекций, особый круг задач которых связан с уменьшением искажений при измерениях по картам, а также переходом от одной проекции к другой и так далее. Над теорией картографических проекций работали деятели советской науки Ф. Н. Красовский, В. В. Каврайский, М. Д. Соловьев.[1] Сферическую поверхность земного шара нельзя развернуть на плоскости карты без искажений, так звучит исходная аксиома. Действительно при сжатии и растяжении происходит деформация, именно поэтому на карте возникает непостоянство в масштабе длин и площадей. Проекция топографических карт разработана с учетом минимума искажений всех частей карты, это означает, что искажения должны быть меньше точности измерений по карте. При проектировании земной поверхности на плоскость необходимо, чтобы были выполнены следующие требования: изображение территории должно быть непрерывным, без разрывов и перекрытий; каждой точке земной поверхности должна соответствовать только одна точка на плоскости.[6] При переходе на плоскость, как правило, искажаются углы, площади, формы и длины линий, поэтому для конкретных целей можно создать проекции, которые значительно уменьшат какой-либо один вид искажений, например, площадей. Искажения тесно связаны между собой, они находятся в такой зависимости, что уменьшение одного вида искажения сразу же влечет увеличение другого. При уменьшении искажений площадей увеличиваются искажения углов и т. д. Искажения длин вообще невозможно полностью исключить, а их уменьшение вызывает увеличение других видов искажений.[1] 23
24 Виды искажений, которые могут присутствовать в картографических проекциях: искажение длин считается базовым искажением, из него логически вытекают остальные искажения. Масштаб карты не постоянен в разных точках и по разным направлениям, а также искажены расстояния и длины линий, это означает что у карты два масштаба (главный и частный).
искажение площадей (масштаб различен, при этом искажаются длины и нарушаются размеры объектов), искажение углов (углы на карте искажены относительно местности), искажение форм (фигуры деформированы и отличаются от фигур на местности, это связано с искажением углов).
Бесконечно малая окружность на эллипсоиде земли предстает на карте бесконечно малым эллипсом, такое определение имеет название эллипс искажений, его размеры и форма отражают искажение длин, площадей и углов.[3] Для топографических карт в 1928 году была принята единая поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция Гаусса-Крюгера (рис.6), названная в честь разработавших её ученых.[6] Рис.6 Схематичное изображение проекции Гаусса Крюгера для топографических карт [ 24
25 В проекции Гаусса-Крюгера отображение эллипсоида происходит поэтапно. Для уменьшения искажений на поверхности касательного цилиндра проектируется не вся поверхность земли, а только участок, прилегающий к касательному меридиану протяженностью 3º на запад и 3º на восток от него, такой участок еще называют шестиградусной зоной. Ось цилиндра перпендикулярна малой оси эллипсоида (рис.6).
Если повернуть цилиндр на 6º, то можно отобразить следующую меридианную зону. Так же для точных инженерных расчетов, для топографических карт применяется равноугольное изображение, при котором сохраняется равенство углов по всем направлениям, отсюда и следует полное название проекции поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция Гаусса- Крюгера.[6] Земной эллипсоид состоит из 60 зон, каждая из которых обозначается своим номером, с запада на восток, начиная с нулевого меридиана. На территории нашей страны приходится 29 шестиградусных зон с номерами от 4 до 32. Долгота осевого меридиана первой зоны равна 3º. В проекции все меридианы имеют вид кривой линии, за исключением осевого меридиана, и все параллели тоже имеют вид кривых линий, кроме отрезка экватора (рис.7).
Рис.7 Схема шестиградусной зоны в проекции Гаусса Крюгера [ Расположение внешних и внутренних элементов карты, т.е. размещение географического содержания относительно рамок карты, названия карты, ее легенды, дополнительные карты, графики и другие 25
26 схемы, необходимые для проведения измерительно-вычислительных работ определяет компоновка листа топографической карты (рис.8).[4] Рис. 8 Схема компоновки листа топографической карты [ К элементам математической основы также относят рамки карты, обозначение номенклатуры, сетку прямоугольных координат и ее обозначений, выходы прямоугольной сетки листов смежной зоны, обозначение масштаба карты в трех видах.[1] Листы топографических карт имеют три рамки: внутреннюю, минутную и внешнюю. Внутреннюю рамку образуют отрезки параллелей, ограничивающих площадь карты с севера и юга, и отрезки меридианов, ограничивающих её с запада и востока. Внешняя рамка это утолщенная линия, которая выполняет функцию декоративной рамки. Между внутренней и внешней рамками помещена минутная рамка, на которой нанесены деления, соответствующие одной минуте широты (слева и справа) и долготы (наверху и внизу).
Точками на рамке отмечены десятки секунд. Под линейным масштабом подписана высота сечения рельефа и принятая система отсчета высот. Слева от масштаба приведены сведения о среднем значении сближения меридианов, склонения магнитной стрелки и 26
27 приведены схемы взаимного расположения истинного меридиана, магнитного меридиана и осевого меридиана (линия сетки) для местности, изображенной на этой карте. Справа от масштаба приводится график масштаба заложений. В каждом углу карты между внутренней и минутной рамками подписаны значения географических координат: широт и долгот. Также на карте нанесены линии километровой сетки, оцифровка которых производится в соответствии с поперечно-цилиндрической равноугольной проекцией Гаусса-Крюгера. Оцифровка сетки приведена между внутренней и минутной рамками и может содержать либо две последние цифры километров, либо полное значение (для крайних линий сетки).
Вдоль западной и восточной сторон указаны значения абсцисс X, по южной и северной сторонам значения ординат Y.[18] 2.3. Вспомогательное оснащение карт Топографические карты считаются информативными. Вспомогательное оснащение карты — необходимо для удобного пользования картой и включает в себя картометрические графики, используемые материалы, схемы изученности, различные справочные сведения. На любой карте имеется легенда условных знаков с необходимыми к ним пояснениями. Для топографических карт составлены специальные обязательные к применению таблицы условных знаков. Опираясь на информацию передаваемую картой, любой может представить перед собой местность с её характерными особенностями, благодаря умениям извлекать информацию с карты и географическим знаниям. Карты служат тысячи лет как средство передачи информации. За всё время существования карт система условных знаков, совершенствуется, но всегда остаётся главное условие, условные знаки должны быть легко читаемы, они должны нести максимум информации об отражаемом объекте, сохраняя логичность в использовании знаков объектов, возможность судить о количественной характеристике, 27
28 сохранять геометрическую точность карты. Топографические условные знаки принято разделять на группы по способу размещения на карте: масштабные (или площадные), внемасштабные, линейные и пояснительные.[6] Масштабными условными знаками изображаются те объекты, которые по своим достаточно большим размерам выражаются в масштабе карты, формы и размеры которых совпадают с формами и размерами на местности. Масштабные условные знаки могут сочетаться с контурными условными знаками, например, граница леса будет обведена точечным контуром, а внутри него будет условный знак леса.[7] Внемасштабные условные знаки используются для передачи объектов, не выражающихся в масштабе карты. Их положение фиксируется точкой. Например, колодец, дерево, камень и т.п. Линейные условные знаки предназначены для изображения протяженных объектов на местности, например железные и автомобильные дороги, просеки, линии электропередач, ручьи, границы и другие. Они занимают промежуточное положение между масштабными и внемасштабными условными знаками. Линейными топографическими условными знаками изображаются также горизонтали.[1] Пояснительные условные знаки применяются в целях дополнительной характеристики изображенных на карте местных объектов. Например, длина, ширина и грузоподъемность моста, ширина и характер покрытия дорог, средняя толщина и высота деревьев в лесу, глубина и характер грунта брода и т. д. Различные надписи и собственные названия объектов на картах также носят пояснительный характер; каждая из них выполняется установленным шрифтом и буквами определенного размера. В некоторых случаях пояснительными условными знаками могут являться также и внемасштабные знаки, например порода леса, отдельный камень и т.п. На рисунке 9 показаны условные знаки топографических карт основных объектов местности.[7] 28
29 Рис.9. Топографические условные знаки [ Информация передаётся не только рисунком знака или его подписью, а также сочетанием различных знаков, что можно назвать как языком карты. Язы карты это знаковая система, включающая в себя условные обозначения, способы изображения, правила построения и употребления, а также чтение при создании и использования карт. Главные функции, которые в себе несет язык карты это коммуникативная и познавательная. Коммуникативная функция передает информацию от создателя карты к её читателю, а познавательная несет в себе получение новых знаний об изучаемом или картографируемом объекте.[1] Количество и разнообразие знаков практически бесконечно, но состоят они из небольшого числа графических переменных. Графические переменные это элементарные графические средства, используемые для построения картографических знаков и знаковых систем. Различают следующие географические переменные: форма, размеры, цвет, ориентировка, насыщенность цвета и внутренняя структура знака. Существуют компьютерные картографические анимации, которые в свою очередь называются динамическими географическими переменными.[6] Система условных обозначений принятая для передачи объектов и явлений, различными по характеру пространственной локализации и размещения, называют картографическими способами изображения. К 29
30 основным способам изображения отнесены: значки, линейные знаки, изолинии, ареалы, знаки движения. Значковый способ. Значки как способ картографического изображения применяется для показа на карте индивидуальных объектов, расположенных в пунктах. Это могут быть населенные пункты, месторождения полезных ископаемых, ориентиры на местности и т.п. Различают три вида значков: абстрактные геометрические значки, буквенные значки, наглядные значки. Значки позволяют характеризовать качественные и количественные особенности объектов, и их внутреннюю структуру (рис.10).[8] Рис.10 Значковый способ (геометрические, буквенные, наглядные)[13] Способ линий. Такой способ используется для изображения реальных, абстрактных объектов локализованных на линиях, например, таких как береговые линии, дороги, рек и т.п. При этом качественные характеристики картографируемого объекта передает цвет линии (например, на топографических картах железные дороги показывают черным цветом, а автомобильные дороги с покрытием оранжевым цветом).
Количественные характеристики передаются цветом и шириной линейного условного знака, например: ширина дороги автострады показывают шире, чем шоссе, с указанием их ширины в метрах (рис.11).[8] 30
31 Рис.11 Способ линий (а — по ширине, б рисунку, в светлоте)[13] Способ изолиний. Способ применяется для количественной характеристики всего поля карты. Он заключается в построении кривых, соединяющих точки с одинаковыми количественными характеристиками изображаемого явления, называемыми изолиниями. Изолиниями являются, например, изогипсы, изогоны, изотермы, изобары и т. д. линии, изображающие на картах явления, которые изменяются плавно, постепенно, без скачков. Ответственным моментом при составлении изолинейных карт является выбор высоты сечения изолиний. Выстота сечения разность отметок двух соседних изолиний, а расстояние между изолиниями на карте называется заложением изолиний. Этот способ очень удобный, гибкий информативный, обладает высокой метричностью (Рис.12).[1] Рис. 12 Способ изолиний [ Способ ареалов. Способ ареалов используется при изображении на карте явлений, распространенных на ограниченной территории земной поверхности. С помощью этого способа можно представить на карте самые разные природные и социальные объекты и явления: распространение растений, месторождения полезных ископаемых и т.п. Различают два вида ареалов: абсолютные за пределами, которых данное явление не встречается; относительные показывают районы наибольшего сосредоточения явления. Графические средства изображения данного 31
32 способа разнообразно. Границы же ареалов могут быть четкими и нечеткими, например четкими границами обладают ярко выраженные на местности явления, и нечеткие когда картографируемое явление исчезает постепенно (рис.13).[1] Рис.13 Способ ареалов (а пахотные земли, б различные методы изображения арелов на карте)[13] Картографический способ линий движения. Линии движения служат для показа различных пространственных перемещений, относящихся и к природным, и к социально-экономическим явлениям. С помощью знаков движения можно отразить скорость течения и направление перемещения и т.п. Различают два вида знаков движения: векторы движения, полосы движения. В способе знаков движения направление и путь перемещения изображают посредством линий, стрелок и полос (рис.14).
[1] Рис.14 Способ линий движения [13] 2.4. Дополнительные данные топографической карты Дополнительные данные поясняют и дополняют содержание карты. К ним относятся карты-врезки, диаграммы, графики, профили, текстовые данные. 32
33 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ Топографические карты используются при решении широкого спектра задач: в хозяйственной, научной и оборонной областях. Во многих случаях топографические карты служат основным источником информации о местности. Полевые физико-географические, геологические, геоботанические и другие исследования природной среды, так же как и социально-экономические и экономико-географические изыскания, дают плодотворные результаты при всестороннем использовании топографических карт. Они служат путеводителями по территории, надежным средством ориентирования, документом для фиксации материалов исследований, источником получения многих количественных данных, а также основой для создания тематических карт. Топографические карты широко применяются при проектировании и строительстве населенных пунктов, промышленных, энергетических и гидротехнических сооружений, путей сообщения, при мелиорациях (осушение и орошение земель, регулирование стока вод и др.).
Они необходимы при землеустроительных и лесоустроительных работах, а также для ведения сельского и лесного хозяйства.[3] Разносторонне применение топографических карт в военном деле при управлении войсками, при ориентировании на марше и в бою, при составлении боевых графических документов и специальных карт. Работа с топографическими планами и картами является составной частью школьного курса географии, поскольку они дают наиболее конкретное изображение объектов земной поверхности на плоскости и доступны пониманию школьников. Навыки в чтении топографических планов и карт облегчают учащимся переход к изучению и пониманию мелкомасштабных карт значительных территорий и всей Земли. Основные функции, которыми обладают топографические карты: справочная (оценка местности и детальное изучение, ориентирование по 33
34 карте), метрическая (производства измерений и расчетов при проведении различных мероприятий) и технологическая (использование в качестве размещения дополнительной информации).
Так же топографические карты используют в качестве основной модели для проведения исследовательских и производственных задач.[2] В данной работе рассматривается: использование топографических карт при геодезических съемках; использование топографических карт как основа для создания тематических карт; использование топографических карт при строительноизыскательских работах; использование топографических карт в хозяйственной деятельности Значение топографических карт при геодезических съемках Топографические съемки в России производятся по единым наставлениям, в которых изложены основные требования к полноте и точности топографических карт и планов. Однако любое наставление, каким бы подробным оно ни было, не может содержать исчерпывающих указаний по генерализации картографического изображения всего разнообразия географических ландшафтов нашей страны. Поэтому перед началом полевых работ проводится глубокое географическое изучение района съемок, цель которого — сбор материалов для составления технического проекта и редакционных указаний по изображению местности по карте. В основу редакционных указаний берутся положения наставления по съемке и данные по изучению территории. Общее ознакомление с районом съемок производится по мелкомасштабным картам, литературным источникам, географическим описаниям, отчетам экспедиций, а детальное изучение всех элементов местности — по картам крупных масштабов и аэрофотоснимкам. Предварительное изучение территории заканчивается полевым 34
35 географическим обследованием, цель которого уточнить особенности ландшафта, выявленные в процессе камерального изучение района съемок и собрать дополнительные данные о местности. Редакционные указания состоят из географической характеристики картографируемой территории и указаний по отображению особенностей местности на карте. Последние часто иллюстрируются образцами генерализации характерных форм рельефа, гидрографии, населенных пунктов и других элементов содержания карты. Одновременно с изучением географических особенностей территории подготавливается геодезическое обоснование съемки.[19] 3.2. Топографические карты как основа для создания тематических карт Однако оно имеет и ряд частных особенностей, определяющихся масштабом карты, конкретным ее назначением и типом местности. На этих картах показываются: гидрографическая сеть и приуроченные к ней природные образования (мели, наледи и др.), выходы подземных вод, рельеф поверхности горизонталями, отметками высот и дополнительными обозначениями (для обрывов, бровок, промоин и др.), растительность древесная, кустарниковая, травянистая с подразделением по сомкнутости покрова, грунты каменистые, песчаные и др., ледники и снежники, болота и солончаки с показом их проходимости, основные с.-х. угодья (пашни, плантации, сады и др.), населенные пункты с передачей их структуры, типа (город, рабочий посёлок и др.), политикоадминистративные значения и численности населения, различные строения и сооружения, геодезические пункты и местные предметы-ориентиры, железные и автогужевые дороги, линии проволочных передач, трубопроводы и ограждения, границы разных рангов.[5] На топографических картах даются также числовые характеристики объектов, пояснительные надписи и географические наименования. Детальность изображения местности регулируется специальными цензами; 35
