Условные знаки. Изолинии и псевдоизолинии. Качественный и количественный фон. Диаграммы. Ареалы. Знаки движения. Картодиаграммы и картограммы. Динамические знаки

Картографические проекции. Классификация проекций по характеру искажений. Классификация проекций по виду нормальной картографической сетки. Выбор проекций. Распознавание проекций.

Специальные карты

Тематические карты

Это наиболее обширная и разнообразная категория карт природных и общественных (социальных и экономических) явлений, их сочетаний и комплексов. Содержание карт определяется той или иной конкретной темой.

Группа карт природы охватывает карты литосферы, гидросферы, атмосферы, педосферы и биосферы. Они подразделяются на крупные блоки, например, карты геологические, геофизические, почвенные и т.д. Они свою очередь тоже имеют подразделение, например, Карты почвенные:

§ Генетических типов почв

§ Физико-механических свойств почв

§ Почвенно-геохимические

§ Почвенно-климатические и т.п.

Карты общественных явлений охватывают социосферу и техносферу. Например, карты населения, карты хозяйства, карты науки и культуры, карты обслуживания и здравоохранения, карты политические и политико-административные, карты исторические.

Существуют карты, которые характеризуют такие явления, которые в свою очередь нельзя отнести однозначно к какой-либо сфере. Поэтому очевидна необходимость выделения особой природно-общественной сферы (гиперсферы), характеризующей взаимодействие природы, населения, хозяйства. Например, карты эколого-географические(геоэкологические), карты природно-технические.

Карты этой группы предназначены для решения определенного круга задач или рассчитаны на определенные круги пользователей. Чаще всего это карты технического назначения: карты навигационные, карты кадастровые, карты технические, карты проектные.

Картографическая проекция – математически определенное отображение поверхности эллипсоида или шара на плоскости.

X=f₁(φ; λ)

Y=f₂(φ; λ)

Сферическую поверхность нельзя развернуть на плоскость без искажений. Виды искажений:

- длин,

- площадей,

- углов и форм.

По характеру искажений проекции м.б.:

- равновеликие (S без искажений),

- равноугольные (искажения углов = 0, μ-одинаковый, конфигурации без искажения, искажения площадей),

- равнопромежуточные (по меридианам или по параллелям, в них искажения длин отсутствуют по одному из направлений либо вдоль меридиана, либо вдоль параллели).

- произвольные.

Классификация проекций по виду нормальной картографической сетки:

- азимутальные (В прямых (полярных) азимутальных проекциях меридианы - пря­мые линии, пересекающиеся в точке географического полюса под уг­лами, равными разностям долгот соответствующих меридианов.Параллели - одноцентренные окружности с центром в точке пе­ресечения меридианов. Сетка ортогональна. Расстояния между парал­лелями при удалении от центральной точки в конформных проекциях - увеличиваются (рис.7,а), в эквивалентных - уменьшаются (рис.7, б), а в равнопромежуточных остаются постоянными (рис.7,в).

Рис.7

- цилиндрические (В прямых цилиндрических проекциях меридианы - параллельные прямые, отстоящие друг от друга на расстояниях, пропорциональных разностям долгот. Параллели - параллельные прямые, перпендикуляр­ные к линиям - меридианов. Сетка ортогональна. Полюс - прямая линия. Расстояния между параллелями при удалении от экватора к се­веру и югу для эквивалентных проекций уменьшаются (рис.6, а), для равнопромежуточных остаются постоянными (рис.6, б), а для конформных увеличиваются (рис.6, в). Для окончательного суждения о группе проекции необходимо определить частные масштабы по па­раллели к меридиану в какой-либо точке карты.

Рис.6

Цилиндрические проекций используются при изображении территорий, вытянутых вдоль параллелей и симметричных экватору. Эти проекции часто применяются для карт мира.),

- конические (В прямых конических проекциях меридианы - прямые линий, пересекающиеся в одной точке под углами, пропорциональными разностям долгот соответствующих меридианов.

Параллели - дуги одноцентрических окружностей с центром в точке схода меридианов. Полюс изображается дугой окружности и ос­тается за рамками карты. Сетка ортогональна. Расстояния между параллелями при удалении к северу и югу от параллели с минималь­ным масштабом (проходящей примерно посередине изображаемой терри­тории), для конформных проекций увеличиваются (рис.5, а), для равновеликих уменьшаются (рис.5,б), а для равнопромежуточных остаются постоянными (рис.5, в).

Рис.5

Такие проекции применяются для изображения территорий, вытянутых вдоль параллелей, например территории России.),

- псевдоцилиндрические (В псевдоцилиндрических проекциях средний меридиан - прямая линия, остальные меридианы - кривые (эллипсы, синусоиды и др.), симметричные относительно среднего меридиана.

Рис.8

Параллели - параллельные линии, перпендикулярные среднему меридиану (рис.8). Сетка не ортогональна. Географические полюсы изображаются точками или параллельными линиями)

- псевдоконические,

- поликонические,

- псевдоазимутальные.

Также проекции м.б.:

1. нормальные

2. поперечные

3. косые

Выбор проекции.

Изоколы – линии равных искажений.

ü Географические особенности территории, ее положение на земном шаре, размеры, конфигурация,

ü Назначение, масштаб, тематика, потребитель,

ü Решаемые задачи, требования к точности,

ü Особенности проекции – искажения длин, площадей, углов, распределение искажений по территории, форма меридианов, параллелей, их симметричность, изображение полюсов, кривизна линий кратчайшего расстояния.

Например, карты мира чаще всего изображаются в:

- цилиндрической проекции Меркатора (UTM),

- псевдоцилиндрическая проекция Мольвейде.

Карты полушарий:

- поперечная ортогональная проекция Восточного полушария,

- нормальная азимутальная равнопромежуточная проекция для Северного полушария.

В РФ – многополосная поперечно – цилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера.

Характеристика проекций.

1. карта мира в поликонической проекции ЦНИИГАиК (вариант БСЭ)

2. -----//---- 1954 г. + доп.карты в азимутальной проекции для приполярных районов

3. псевдоцилиндрическая синусоидальная равновеликая проекция Каврайского с изоколами искажения углов

4. нормальная равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора (для навигации)

локсодромия – линия, проходящая под одним углом к меридианам, ортодромия – кратчайший путь,

5. поперечная азимутальная равноугольная стереографическая, равнопромежуточная Постеля, равновеликая Ламберта.

6. карты Антарктиды – нормальные азимутальные равноугольные проекции

7. псевдоцилиндрические проекции Урмаева (для океанов)

8. для СССР – в нормальной конической проекции (Каврайского, Красовского, Ламберта - Гаусса)

Распознавание проекций.

1. оценка формы рамки

2. оценка изображения полюсов

3. расстояния между параллелями вдоль меридиана

4. оценка кривизны меридианов и параллелей

5. оценка площадей соседних клеток сетки

6. оценка углов между линиями сетки

7. определение искажений в различных точках проекции

координатные сетки:

- картографические,

- прямоугольных координат,

- сетка - указательница.

Условные знаки позволяют:

ü отображать реальные и абстрактные поверхности (снежный покров),

ü отображать невидимые объекты (магнитные поля),

ü показывать динамику (изменение стока в речных бассейнах по месяцам),

ü сильно уменьшать,

ü передавать внутренние характеристики и структуру объектов,

объекты и их изображение на картах:

- площадь,

- линия,

- точка,

- надпись,

Основные группы условных знаков:

- внемасштабные,

- линейные,

- площадные.

Основные графические переменные:

ü размер,

ü яркость,

ü зерно/текстура,

ü цвет+насыщенность,

ü направление,

ü форма.

Виды значков:

- абстрактные геометрические (■,□,▲,◊,○),

- буквенные (русские + латинский алфавит),

- наглядные (пиктограммы).

Точки с одинаковыми значениями какой-либо величины соединяются кривыми линиями, именуемыми изолиниями. (изотермы, изобары, горизонтали)

Псевдоизолинии – н-р, плотность распределения крупного рогатого скота.

Способ качественного фона – отображение разными цветами разных явлений и предметов (река – голубая, лес – зеленый, разные страны мира на политической карте).

Количественный фон – использование насыщенность цвета для отображения степени того или иного явления (глубина расчленения рельефа).

Диаграммы используют для отображения изменения какого- либо процесса или явления во времени (количество осадков, среднемесячную температуру в течение года)

Ареал – область распространения чего – либо на земной поверхности. (область обитания белого медведя, посевов пшеницы)

Знаки, показывающие направления движения, маршруты называют знаками движения (морские течения, маршруты путешественников): векторы и полосы.

Картодиаграмма (объем гос.закупок крупного рогатого скота по районам) – используется чаще всего для сравнений показателей экономического и социального развития.

Картограмма (% пашни от общей площади)

Картограмма - 1. карта, показывающая распределение относительных показателей (плотность, интенсивность какого-либо явления, удельные величины и т. п.) по определенным территориальным единицам, чаще всего - административным; - 2. один из способов картографического изображения, применяемый для показа относительных статистических данных путем заполнения контуров территориального деления (обычно, административных единиц) цветовыми заливками разного тона, штриховками разной плотности в соответствии с принятыми интервальными шкалами. Средства автоматизации позволяют строить К. в т. н. непрерывных, или безинтервальных шкалах, когда плотность ставится в точное соответствие величине картографируемого показателя.

Шкалы условных знаков:

- абсолютная (чем больше знак, тем больше показатель),

- условная,

- безинтервальные шкалы условных знаков.

Динамические условные знаки:

- перемещение линий по полю карты (атм.фронт),

- движение стрелок (транспортные потоки),

- дефилирование/пульсация цвета,

- мигание,

4. Перспективные изображения рельефа. Способы штрихов и горизонталей. Светотеневая пластика. Блок – диаграммы. Цифровые модели рельефа.

Перспективные изображения

На старых картах рельеф изображался схематическим перспективным рисунком в виде отдельных возвышений, хребтов, горок. Для большей выразительности горки покрывались тенями- этот способ иногда называли картинным изображением рельефа. Для него не требовалось знание абсолютных и относительных отметок, крутизны склонов, а было достаточно лишь передать общее расположение водоразделов, направление основных гряд и хребтов. Такое изображение достаточно наглядно, но, конечно, ни о какой геометрической точности не может быть и речи. В настоящее время этот способ почти не применяется, его можно встретить лишь на стилизованных исторических картах.

На современных картах стали использовать перспективные способы изображения рельефа, разрабатывать особые картинные знаки, но уже на геометрически точной основе. Новый способ получил название физиографического, он направлен на выявление физионометрических черт рельефа, его морфологии. Физиографические карты широко применяются для показа рельефа дна океана, поверхности далеких планет, их используют в туристических буклетах и некоторых популярных изданиях. Такие карты отнюдь не предназначены для проведения по ним измерений, но они очень наглядны.

Способы штрихов

Схематичные перспективные изображения рельефа еще в 18 веке перестали удовлетворять войска – основных потребителей карт. Им необходимо было получать по картам точное представление местности и крутизну склонов. Это стало основной причиной перехода к шкалам штрихов крутизны. Принцип построения таких шкал прост: чем круче склон, тем толще и плотнее штрихи, что отвечает изменению освещенности, при которой крутые склоны как бы покрыты глубокой тенью, а пологие – максимально освещены.

Впервые шкалу штрихов крутизны создал в 1799г. саксонский картограф Иоганн Леман. Он принял следующие допущения: отношение тени, т.е. толщина штриха Т, к свету, т.е. к промежутку между штрихами С, выражалось простой пропорцией:

Т/С=α/(45°-α),

где α-угол наклона склона.

Штрихи располагались вдоль направления скатов, и это придавало изображению рельефа большую пластичность, хорошо подчеркивая неровности и перегибы поверхности, в особенности в горной местности.

В России применяли иные шкалы, в которых более детально были проработаны ступени для малых уклонов (менее15 гр.). Штрихи выполнялись способом гравюры, и это придает изображению рельефа особую точность и художественность, карты дают наглядный образ местности и смотрятся как произведения искусства.

Для нанесения штрихов на карте вначале проводили горизонтали, они служили канвой для построения линий скатов, далее по ним вычерчивали штрихи. С окончательного рисунка вспомогательные горизонтали снимались.

Иной принцип использовали при изображении рельефа с помощью теневых штрихов, которые наносили по принципу бокового освещения.

Способы штрихов очень хорошо передают пластику рельефа, его морфологию, но не позволяют определять абсолютные и относительные высоты. Кроме того, гравирование или рисование штрихов весьма трудоемко, а печатание карт требует высокой техники воспроизведения. Все это заставило картографов искать другие способы изображения рельефа.

Горизонтали

Горизонтали- линии равных высот. В любом месте карты по горизонталям можно определить абсолютную и относительные высоты точек, форму и крутизну склонов, рассчитать морфометрические показатели вертикального и горизонтального сечения.

Ключевая проблема изображения рельефа горизонталями – выбор высоты сечения. Для топографических карт установлены стандартные сечения в зависимости от масштаба карты и характера изображения территории.

Высота сечения рельефа (в метрах) на российских топографических картах

Территории	Масштабы карт
1:10 000	1:25 000	1:50 000	1:100 000	1:200 000	1:500 000
Плоскоравнинные открытые	2,5	2,5
Плоскоравнинные залесенные, равнинные пересеченные, холмистые, а также пересеченные пустыни
Предгорные и горные
высокогорные	-

В тех случаях, когда с помощью горизонталей основного сечения не удается показать какие-либо существенные детали рельефа, применяют дополнительные полугоризонтали. Иногда бывают недостаточны и полугоризонтали, тогда вводят вспомогательные горизонтали с произвольно выбранной высотой сечения.

На мелкомасштабных физических и гипсометрических картах, охватывающих обширные территории, сечение рельефа может быть переменным для разных районов: низменностей, возвышенностей и высокогорий.

Для изображения рельефа морского дна используют изобары – изолинии равных глубин.

Светотеневая пластика

Наибольшую выразительность изображению придают способы теневой пластики, когда формы рельефа как бы показываются тенями.

Способ отмывки, т.е создание полутонового изображения при заданном освещении местности. В картографии используются три варианта отмывки:

· отмывка при боковом освещении, чаще всего при северо-западном, когда свет падает как бы из левого верхнего угла карты, освещая западные и северо-западные склоны и затеняя восточные и юго-восточные.

· отмывка при отвесном освещении, при котором свет падает сверху, и вершины гор оказываются освещенными, а понижения затененными.

· отмывка при комбинированном освещении, сочетающая эффекты бокового и отвесного освещения, она пригодна для нанесения теней на склоны любой ориентировки, этот художественный прием дает наилучший пластический эффект.

Долгое время пластический эффект отмывки в решающей степени зависел от художественных навыков картографа, выполнение отмывки рассматривалось как искусство. Но оказалось, что этот художественный прием легко поддается автоматизации. Аналитическая (автоматическая) отмывка выполняется на основе подробной цифровой модели рельефа. Для всех элементарных квадратных ячеек автоматически рассчитываются углы наклона, и в соответствии с ними наносится растр -точки разной величины, дающие в совокупности эффект тени.

К приемам теневой пластики так же относится фоторельеф. Для этого вначале изготавливается пластиковая или гипсовая модель рельефа местности, которая затем фотографируется при боковом освещении. На снимке получается вполне натуральное распределение теней, оно и воспроизводится при печати карты. Часто фоторельеф используют в атласах как подложку к тематическим картам.

Блок-диаграммы

Блок-диаграммы рельефа – это трехмерные плоские рисунки, передающие пластику земной поверхности. Обычно они совмещаются с продольными и поперечными разрезами, которые показывают внутреннее геолого-геоморфологическое строение территории. Современные компьютерные технологии позволяют сравнительно легко получать трехмерные блок-диаграммы изображения на дисплее и проводить с ними различные преобразования. Блок-диаграммы с горизонталями удобны в том отношении, что по ним, как по картам, легко определять абсолютные и относительные высоты, уклоны, на них можно наносить дополнительную нагрузку, например почвы, растительный покров и т.п.

Цифровые модели рельефа.

Автоматизация картографирование привела к созданию и повсеместному использованию цифровых моделей рельефа (ЦМР).

ЦМР – совокупность (массив, файл) высотных отметок, взятых в узлах некоторой сети точек с координатами и закодированных в числовой форме.

Различают четыре способа построения ЦМР

· Получение высотных отметок в узлах регулярной сети, в вершинах квадратов или прямоугольников – создание матрицы высот;

· нерегулярное размещение высотных отметок в узлах произвольной треугольной сети – такие данные обычно получают при съемках на местности;

· размещение высотных отметок вдоль горизонталей или изобат с определенным шагом, т.е. цифрование этих изолиний по карте;

· получение высотных отметок в точках пересечения горизонталей со структурными линиями рельефа – осями водоразделов, тальвегами и др., что дает возможность наиболее точно зафиксировать морфологию рельефа.

ЦМР – основа компьютерного картографирования. Они позволяют восстановить рельеф в горизонталях с помощью процедур интерполяции. На основе ЦР выполняют разнообразные расчеты и преобразования. Детальные ЦМР позволяют выполнять аналитическую отмывку рельефа при заданном освещении.

Дата добавления: 2015-06-04