Тema 4. Топографические карты

Географической картой называется уменьшенное, генерализо­ванное, символическое, построенное по определенным математи­ческим законам изображение земной поверхности, какого-либо явления природного или социального характера.

Конечно, первые географические карты рисовались, а не стро­ились, и данное определение им не вполне соответствует. В этих рисунках не было математической определенности, они строились без учета фигуры Земли, тогда как современное понимание карт связано с информационным обеспечением географических научных и практических задач, с моделированием, с формированием науч­ных представлений о географическом пространстве.

Еще одно общее свойство карты можно понять, представив себе такие две ситуации, разделенные веками, описанные А. А. Армандом:

«К выходу из пещеры по низким каменным сводам пробира­ется дым. От костра на стену проектируется искаженная тень че­ловека. Он крадется, глядит вдаль, выжидает. Приплясывая, мед­ленно продвигается к тому месту, где на своде пещеры изображено стадо оленей. За человеком бросаются охотники со стрелами в руках, и все они дружно гонят нарисованных зверей в ловушку — острый угол из двух сливающихся рек, нацарапанный на стене.

На стене освещенного зала огромная карта государства. Зал уставлен электронной аппаратурой, за пультами операторы. По карте из ее центра распространяется фронт голубого свече­ния. В одних направлениях оно движется быстро, в других — ина­че. С другой стороны от края карты движется розовый фронт.

Седой человек поясняет: «Диффузия нововведений реализует­ся на аналоговых вычислительных машинах.»

Что общего между двумя эпизодами, разделенными во времени несколькими десятками тысяч лет? Общее есть — географическое моделирование. И примитивно нарисованный нашим пещерным предком участок реки, и сложный процесс распространения идей или технических новшеств, воспроизведенный ЭВМ, обладают ос­новным свойством моделей: заменяют реальный объект его изоб­ражением. В том и другом случае на стене — карта.

Таким образом, можно заключить, что карта — это графиче­ская модель действительности.

Карта в отличие от других средств коммуникации предлагает информацию не последовательно, а в виде пространственных ком­бинаций. Этот принцип отличает ее от других средств коммуника­ции. Вспомним основные свойства карты и запомним, что карто­графическому изображению как образно-графической модели свойственны геометрическая точность, географическое соот­ветствие, обзорность и наглядность.

3.2. Элементы содержания карты

После того как мы дали определение географической карты, оп­ределим те элементы, из которых она состоит. В общегеографиче­ской карте различают (рис. 8):

Рис. 8. Схема элементов содержания карты

1. Математическую основу.

2. Картографическое изображение.

3. Вспомогательное оснащение.

4. Дополнительные данные.

Математическая основа включает геодезическую основу,

масштаб и проекцию и позволяет построить картографическое изо­бражение со всей математической определенностью.

Геодезическая основа представляет собой систему точек на по­верхности Земли, положение которых точно определено в системе координат как в плоскости, так и по высоте. С помощью этих то­чек можно выполнить математический «переход» от дневной (то­пографической) поверхности к некоей теоретической поверхности земного эллипсоида.

Масштаб позволяет уменьшить этот эллипсоид до обозримых размеров, удобных и необходимых для «общения» с предметом ис­следования.

Проекция дает возможность развернуть шар (глобус) в плос­кость и строить графическое изображение — образно-знаковую модель картируемого явления.

Картографическое изображение — это те объекты или явления, которые являются предметом картирования и изображе­ния их в виде условных знаков, линий, ареалов и т. п. Это могут быть объекты гидрографии, рельеф, растительность, населенные пункты, геологическое строение территории, ландшафты, условия увлажнения и т. п.

Вспомогательное оснащение представляет собой леген­ду карты (если она нестандартная, как, например, у топографиче­ских карт).

Дополнительные данные могут быть на некоторых картах в виде карт-врезок, профилей, рисунков, графиков, таблиц и т. п.

3.3. Классификация географических карт

Разнообразие карт очень велико и увеличивается постоянно, главным образом за счет применения новых технологий, компью­терной техники. На первое место в современном обществе выхо­дит не объем знаний, а умение работать с географической инфор­мацией, совершать с ней различные действия, преобразовывать и решать конкретные задачи. География обрела новый инструмент ис­следования в виде географических информационных систем.

Все разнообразие различных типов изображения Земли (геоизо­бражений) изучается новым современным направлением картогра­фии — геоиконикой (см. раздел 9.3.1).

В этом разделе приводится традиционная классификация толь­ко географических карт как самого распространенного и наиболее используемого типа плоских геоизображений.

Географические карты классифицируют по нескольким при-

знакам. Наиболее часто используемые из них — содержание, тер­риториальный охват, назначение, масштаб.

Прежде чем перейти к классификации карт, остановимся на ло­гических правилах любой научной классификации. Их всего четыре:

1. Обязательная последовательность перехода от общего поня­тия к частным, т. е. постепенность расчленения общего понятия на более узкие (например, все карты делятся на общегеографические и тематические).

2. На каждой ступени классификации необходимо употреблять определенное основание (признаки) деления: нельзя, например, классифицировать карты на топографические и учебные, так как масштаб и назначение карты — два разных признака.

3. При расчленении широкого понятия на более узкие сумма узких должна равняться объему широкого понятия.

4. Группы должны четко различаться между собой. Классификация карт по масштабу. Деление карт по масштабу

определяется влиянием его на содержание и особенности исполь­зования карт. Различают три группы карт:

1. Крупномасштабные (1:100 000 и крупнее).

2. Среднемасштабные (1:200 000—1:1 000 000).

3. Мелкомасштабные (мельче 1:1 000 000).

В применении к общегеографическим картам эти же группы на­зываются:

1. Топографические.

2. Обзорно-топографические.

3. Обзорные.

Во Франции, кстати, принято пять градаций (делений карт по масштабу): весьма крупные— 1:10 000 и крупнее, крупные — 1:10 000—1:25 000, средние — 1:25 000—1:100 000, мелкие — 1:100 000—1:500 000, весьма мелкие — мельче 1:500 000.

Классификация карт по масштабу обусловлена качественными особенностями выделяемых групп.

Территориальная классификация. Различаются группы карт по охвату территории. В соответствии с требованиями обязательна по­следовательность перехода от общего к частному. Первая рубрика — карты мира, земной шар в целом, далее карты суши и Мирового океана, материков и т. д. Чем больше по площади территория, изо­бражаемая на карте, тем мельче масштаб карты.

Классификация по тематике (содержанию). По этой класси­фикации различают общегеографические карты и тематические.

На общегеографических картах показана территория во всем ее разнообразии. Фоновым является изображение рельефа, остальные элементы содержания представлены с различной степе­нью генерализации. Основные характеристики общегеографических карт зависят от масштаба карты.

Для тематических карт один какой-либо элемент являет­ся темой карты. Предложено много классификаций тематических карт, но главный принцип — соответствие их структуре наук о

Земле. При этом прежде всего выделяются карты природных яв­лений и карты общественных явлений.

Для классификации карт природных явлений принята их груп­пировка по компонентам географической среды или по наукам, изу­чающим эти компоненты. Например, выделяются карты атмосфер­ных явлений — метеорологические и климатические, карты гидросферы — океанографические и гидрологические и т. д.

Далее идет подразделение карт на видовые. Так, геологические карты бывают стратиграфическими, тектоническими, литологиче-скими, четвертичных отложений. Карты рельефа делят на гипсоме­трические, батиметрические, морфометрические и т. д.

Карты общественных явлений делятся на карты населения, эко­номические, обслуживания, политико-административные. Особый род таких карт — карты исторические, показывающие историче­ские события, их причины, следственные связи.

Назначение карт оказывает определяющее влияние на их мас­штабы, содержание и способы оформления: две карты одной тер­ритории и одного масштаба выглядят по-разному в зависимости от назначения, например справочная и учебная.

При классификации карт по назначению К- А. Салищев выде­ляет специальные карты, предназначенные для определенного кру­га потребителей и решения конкретных задач — карты учебные, туристические, навигационные и т. п. Термин «специальные» употребляется с 60-х гг., ранее его использовали для тематических карт и карт специального назначения, что приводило к путанице. Ведь специальными могут быть и общегеографические (например, туристические) и тематические карты (например, учебные: климатические, растительности и др.).

На практике при создании карт может использоваться одновре­менно несколько классификаций.

3.4. Географические атласы. Их определение и классификация

Географическим атласом называется систематическое собра­ние географических карт, выполненное по общей программе как целостное произведение. Атлас не механическое собрание, а сис­тема карт, связанных между собой и друг друга дополняющих, си­стема, обусловленная назначением атласа.

Название «атлас» впервые ввел Герард Меркатор в честь Ат­ласа — мифического короля Ливии, по легенде впервые изготовив­шего небесный глобус. «Атлас» Меркатора- был издан в 1595 г. уже после его смерти.

Классификация атласов аналогична классификации карт.

По охвату территории различают:

атласы мира, атласы континентов или крупных их частей, атла­сы отдельных государств, региональные атласы.,

По содержанию выделяют:

общегеографические атласы, в основном состоящие из обще­географических карт;

физико-географические, отображающие природные явления (уз­коотраслевые, содержащие однотипные карты, комплексные отрас­левые, содержащие различные, но взаимодополняющие карты ка­кого-либо природного явления, комплексные, охватывающие все стороны природы);

социально-экономические (подразделяются, как и физико-гео­графические атласы, только отображают социально-экономические явления);

общие комплексные, включающие карты физические, экономи­ческие, политические, дающие многостороннюю характеристику объектов картографирования.

По назначению различают атласы учебные, научно-справочные, туристические, дорожные, военные.

По формату атласы классифицируют в зависимости от суммар­ной площади карт атласа. Различают большие (настольные) — 15 м², средние — 6—14 м², карманные — не более 5 м².

Для качества атласа важна его целостность, определяемая пол­нотой и внутренним единством атласа.

Атлас полон, когда в нем освещены все вопросы и темы, вы­текающие из его назначения и замысла.

Внутреннее единство атласа подразумевает взаимодополняе­мость, согласованность, удобство сопоставления карт при работе с ними. Так, сопоставление рельефа на разных картах атласа облег­чается при применении одного способа его изображения (единая шкала сечения рельефа).

Прежде атласы в нашей стране переплетались в виде альбомов, но с 30-х гг. их стали делать в разборных переплетах, затем в фут­лярах с несброшюрованными листами. Большие атласы нередко публикуются постепенно. Многие включают таблицы, тексты. Для удобства пользования атласами в конце их даются указатели гео­графических названий.

Понятия: географическая карта, свойства карты, элементы содержания карты, \;. классификация карт, графикация, картографическая информация, атлас.

Можете ли вы объяснить:

1. Почему понятие «карта» является основным в картографии, а восприятие _; карты —акт познания?

2. Какие свойства присущи карте и отличают ее от других изображений мест­ности?;

3. Что представляет собой математическая основа географической карты?

4. По каким признакам классифицируют карты?

Цель темы. Получить полное представление о топографиче­ских картах как уникальных, математически обоснованных изобра­жениях местности с помощью условных знаков. Овладеть языком карты и уметь читать ее содержание, знать системы координат гео­графических и прямоугольных, их изображение на карте. Уметь чи­тать зарамочное оформление и работать с картой.

План изучения г

1. Математическая основа топографических карт.

2. Масштаб.

3. Проекция Гаусса — Крюгера. Прямоугольные координаты.

4. Географические координаты.

5. Номенклатура.

6. Углы направлений.

7. Содержание карт.

8. Работа с картой.

9. Понятие о создании карт.

Демонстрационные и наглядные пособия: план го­рода, топографические карты разных масштабов.

Человеку свойственно пейзажное, панорамное видение мира. «Взгляд в небо» способствовал осознанию вертикали. Человек мысленно поднялся и как бы посмотрел на мир сверху, с высоты птичьего полета. Может быть, именно так возникли плановое представление о местности, идея проекции — переноса изображе­ния с одной плоскости на другую, переход из одного пространст­ва в другое.

При построении планов и топографических карт применяется проектирование топографической поверхности (дневной) на поверх­ность земного эллипсоида, которая в топографии совпадает с уро-венной (поверхностью геоида).

Топографические карты — это карты местности. Их основное от­личие от других карт — крупный масштаб и подробное содержание. На таких картах изображают с помощью условных знаков неболь­шие по площади участки земной поверхности. Изображение получа­ется в результате полевых работ, называемых топографическими съемками.

На советских и современных топографических картах дана об­ширная территория страны в масштабе 1:100 000 (и не только, ко­нечно, в таком масштабе).

Это вызвано нуждами практики, так как карта — незаменимое орудие труда исследователей, изыскателей, проектировщиков. Она необходима военачальникам, пилотам, морякам, а также многим людям в повседневной жизни.

Важен способ использования топографической карты в качест­ве основы для других карт. В этом случае на нее наносятся дан­ные полевых исследований геологов, экологов, ботаников и других специалистов.

Заметим, что все путешественники были хорошими топографа­ми и умели делать карты. Каждый значок на карте — великий труд землепроходца, работавшего порой в тяжелых условиях.

В. В. Витковский, заслуженный профессор, военный геодезист, доктор астрономии и геодезии, называл топографию «приятной и полезной наукой» и писал: «Топографическая деятельность проис­ходит без зрителей, без постоянного побуждения со стороны на­чальства и без увлечения примером товарищей, при частых лише­ниях и даже голодовках. Она не имеет блеска военных кампаний, хотя сопряжена со всеми тяготами походной жизни. Тут поддержи­вает любовь к делу.

Зато независимый характер работы, одиночество в лесах, но­чевки в крестьянских избах или палатках имеют в себе много при­влекательного и даже поэтического. Невольно развивается прису­щее каждому чувство чести, побуждающее исполнить эту работу добросовестно».

В 1777 г. главнокомандующий американской армией, генерал Д. Ва­шингтон писал конгрессу США: «Отсутствие точных карт было большой помехой для меня. Я думаю, что если бы можно было поручить джентльменам известной репутации и честности создание карт по материалам съемок, это принесло бы большую пользу на­шему делу».

К трагическим последствиям может привести неправильная кар­та. Известно, что Витус Беринг поплатился жизнью, доверившись ошибочной карте, на которой к югу от Камчатки была показана «Земля Гамы». Вопреки указанию Сената он изменил курс и поте­рял напрасно три недели в поисках этой земли, попал в штормо­вую погоду и погиб во время вынужденной зимовки.

Каждая карта построена в определенном масштабе, в картогра­фической проекции и отражает в виде графического образа объек­ты и явления местности.

Геометрические приемы построения картографического изобра­жения осуществляются с помощью математической основы, а соб­ственно объекты картографирования представляют собой элементы содержания карт.

4.1. Горизонтальное проложение. План и карта

Рис. 9. Проектирование точек отвесными линиями

Для того чтобы сделать план или карту, необходимо по опреде­ленным правилам перенести, спро­ектировать на уровенную поверх­ность все точки, линии и объекты, находящиеся на топографической поверхности. Главное правило — проектировать точки по отвесным линиям (рис. 9).

Горизонтальные проекции линий на уровенную поверх­ность называются горизон­тальными проложениями.

Длина горизонтального проложения линии всегда меньше (или равна) соответствующей линии на топографической поверхности. Между ними существует соотношение \аЬ\ = \АВ\ /cs а, где АВ — линия на топографической поверхности; аЬ — линия на уровенной поверхности; а — угол наклона (рис. 10).

С математической точки зрения план и топографическая карта являются изображением горизонтальных проложении на плоскости.

В пределах какого-то небольшого по площади участка съемки уровенная поверхность будет плоской. (Представьте квадратик бума­ги площадью 1 мм² на поверхности глобуса. Очевидно, что их по­верхности будут совпадать, и кривизна поверхности глобуса не бу­дет заметна.)

По мере увеличения площади картографируемой территории кри­визна Земли будет ощутимее. Сферу или ее часть, как известно, не­возможно развернуть в плоскость без складок и разрывов.

Пользуясь геометрическими представлениями, установим разме­ры участка, в пределах которого искажения длин линий незначи-

Рис. 10. Горизонтальные проложения линии АВ: А — горизонтальное проложение линии АВ\ Б — изменение длины горизонтального проложения в зависимости от угла наклона склона

Рис. 11. Касательная к поверхности геоида

тельны (или, другими словами, поверхность геоида условно плоская).

Возьмем на уровенной по-

верхности дугу АВ (рис. 11). Че­рез точки А и В проведем отвес­ные линии, которые в данном случае совпадут с радиусами Земли и пересекутся в центре шара О. Проведем касательную

А₁В₁, которая, по сути, является

^\ проекцией дуги АВ, и сравним

длины дуги АВ и ее проекции — касательной А^Ву. Пусть угол СОВ, равен 15'. Из АСОВ на­ходим:

|C5₁| = |C|tg(CB₁)=/?-0,004 = 6371-0,004 «25,5 км..

Касательная линия А_{В_{ в два раза длиннее, чем СВ_Х, т. е. дуга АВ в 30' будет иметь длину около 51 км.

Считается, что часть поверхности земного эллипсоида с попе­речником 55 км (в 1°—111 км) можно принимать фактически за плоскость.

Итак, план — это изображение участка топографической по­верхности путем проектирования ее с помощью отвесных линий на уровенную поверхность, принятую за плоскость.

Дата добавления: 2015-06-04