С древних времён у человека была потребность передавать другим людям информацию о том, где он был и что видел. Сегодня существуют различные виды изображения земной поверхности. Все они — маленькие модели окружающего нас мира.

Картография

Изображения земной поверхности появились раньше, чем письменность. Древний человек использовал бивень мамонта, камень или дерево для первых зарисовок местности. В Древнем мире изображения делали на папирусе и ткани, а позднее - на пергаменте. Первые составители карт были настоящими художниками, а карты - произведениями искусства. Древние карты напоминают сказочные картины с изображением неведомых стран и их обитателей. В Средние века появились бумага и печатный станок, что позволило наладить массовое производство карт. Создатели карт собирали информацию о Земле со слов многочисленных путешественников. Содержание карт становилось всё более разнообразным. Наука о картах как особом способе изображения земной поверхности, об их создании и использовании называется картографией.

Глобус — модель Земли

Древние греки впервые доказали, что Земля имеет форму шара. Чтобы правильно отобразить форму Земли, был придуман глобус. Глобус (от латинского слова globe - шар) - ото объёмная модель планеты, уменьшенной по много миллионов раз. На нет искажений поверхности, поэтому с его помощью получают правильное представление о расположении материков, морей, океанов, островов. Но глобус намного меньше Земли, и на нём невозможно показать какую-либо местность подробно. Его неудобно использовать и во время путешествий.

План и карта

План - это чертёж, на котором условными знаками подробно изображён в уменьшенном виде небольшой участок местности, поэтому нет необходимости учитывать кривизну земной поверхности.

Карта - обобщённое уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости с помощью системы .

Географические карты обладают важными свойствами. В отличие от планов на них изображают разные но охвату территории - от небольших участков земной поверхности до.материков, океанов и земного шара в целом. При отображении выпуклой поверхности Земли на плоском листе бумаги неизбежно возникают искажения в изображении отдельных её частей. Тем не менее карты позволяют измерять расстояния и определять размеры объектов. Они содержат сведения о свойствах объектов. Например, о высоте гор и глубине морей, составе растительного и животного мира.

Атласы — сборники карт

Важным шагом в развитии географических изображений стало создание атласов сборников карт. Это настоящие картографические энциклопедии. Считают, что первый сборник карт появился в Римской империи. Позднее, в 16 веке, в было введено само понятие «атлас». Географические атласы очень разнообразны по территориальному охвату: атласы мира, атласы
отдельных стран, районов и городов. По назначению атласы разделяют на учебные, краеведческие, дорожные и другие.

Аэрокосмические снимки

Прогресс в авиации и космонавтике позволил человеку фотографировать Землю. Аэрофотоснимки и космические снимки дают подробное изображение всех деталей местности. Но географические объекты на них имеют непривычный для нас вид. Распознавание изображений на снимках называют дешифрированием.

Сегодня мы всё чаще пользуемся картами на мониторе компьютера или экране мобильного телефона. Они создаются на основе космических снимков с помощью специальных компьютерных программ.

Поверхность Земли изображают на плоскости в виде планов, карт и профилей.

При составлении планов сферическую поверхность Земли проецируют на горизонтальную плоскость и полученное изображение уменьшают до требуемого размера. Как правило, в геодезии применяют метод ортогонального проецирования (рис. 10).

Сущность его состоит в том, что точки местности переносят на горизонтальную плоскость по отвесным линиям, параллельным друг другу и перпендикулярным горизонтальной плоскости.

Рис. 10. Ортогональное проецирование местности

Точки а, b, с, d, е –являются ортогональными проекциями точек А, В, С, D, Е местности на плоскости Н.

Например точка А местности проецируется на горизонтальную плоскость Н по отвесной линии Аа, точка В – по линии Вb и т.д., точки а и b являются ортогональными проекциями точек А и В местности на плоскости Н. Полученное на плоскости изображение участка земной поверхности уменьшают с сохранением подобия фигур.

Глава 2. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ

2. 1. Понятие и содержание карт и планов

Для различных инженерно – строительных, хозяйственных и технических целей на небольшие участки местности составляют планы.

План местности – уменьшенной подобное изображение горизонтальной проекции участка поверхности Земли с находящимися на ней объектами.

В зависимости от назначения составляют планы контурные (рис. 11 а) и топографические (рис. 11 б). На контурных планах условными знаками изображают только контуры (очертания) горизонтальных проекций местных предметов (дорог, строений, пашен, лугов, лесов и т.п.). Совокупность местных предметов, нанесенных на план, называют ситуацией плана .

На топографических планах, кроме ситуации, условными знаками изображают рельеф местности (горы, лощины, обрывы и т.п.). По такому плану легко прочитать рельеф и ситуацию местности. Для целей изысканий и проектирования железных дорог используют чаще топографические планы, чем контурные.

В отличие от плана на значительные по размеру площади в пределах района, области, страны и на весь земной шар составляют карты.

Карта – это изображение Земли на плоскости, уменьшенное и искаженное вследствие кривизны поверхности.

Рис. 11. Планы:

а – контурный; б – топографический

На плане контуры местных предметов имеют подобный вид, на карте точного подобия нет, так как сферическую поверхность Земли невозможно развернуть на плоскость без искажений. При составлении карт сначала по определенному закону наносят на бумагу сетку меридианов и параллелей, а затем по ней – контуры местности. Внешне карта отличается от плана тем, что на ней имеется сетка меридианов и параллелей.

Внутренняя рамка, т.е. рамка, ограничивающая картографический материал, на топографических картах представляет собой трапецию, в углах которой подписаны географические координаты – широта и долгота (рис. 12).

Рис. 12. Топографическая карта

Между внешней (оформительской) и внутренней рамкой помещена минутная рамка, позволяющая определять географические координаты точек. На листе карты нанесена координатная сетка, линии которой параллельны осям координат (линиям осевого меридиана и экватора). Координатная сетка подписана и позволяет определять прямоугольные геодезические координаты точек. Размер стороны квадрата координатной сетки соответствует 1 километру в масштабе данной карты.

Над верхней рамкой листа карты указывают номенклатуру листа, название наиболее значительного населенного пункта и систему координат карты. Под нижней рамкой приводят данные о склонение магнитной стрелки, сближении меридианов, схему взаимного положения вертикальной линии сетки и истинного и магнитного меридиана, численный и линейный масштабы, график заложения и указывается год издания карты (рис. 13).

Рис. 13. Топографическая карта

В инженерной геодезии чаще всего пользуются топографическими картами. Их составляют в масштабах 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000 и 1:100 000. Границами листов таких карт служат меридианы и параллели.

2. 2. номенклатура карт и планов

Номенклатурой называется система обозначений (нумераций) отдельных листов топографических карт (планов).

В основу номенклатуры топографических карт различных масштабов положена карта масштаба 1:1 000 000, которая является многолистной. Для получения одного листа карты этого масштаба весь земной шар делят (рис. 14) меридианами и параллелями на колонны и ряды (пояса).

Рис. 14. Номенклатура карт

Меридианы проводят через каждые 6° на восток и на запад, начиная от Гринвичского меридиана, а параллели – через каждые 4°, к северу и к югу, начиная от экватора. В результате этого размеры каждого листа такой карты будут равны 4° по широте (ряды) и 6° по долготе (колонны). Номенклатура каждого листа карты 1:1 000 000 состоит из двух индексов: большой буквы латинского алфавита, которая определяет широтный ряд – пояс, и числа, соответствующего номеру колонны. Так, Москва находится на листе N – 37.

Для получения карты масштаба 1:500 000 лист миллионной карты делят на четыре части и обозначают прописными буквами русского алфавита А, Б, В, Г (рис. 15). Лист карты масштаба 1:200 000 получают делением листа миллионной карты на 36 частей: I – XXXVI. Для получения листа карты масштаба 1:100 000 каждый лист карты масштаба 1:1 000 000 делят на 144 части: 1 – 144.

Рис. 15. Образование листов карт масштаба 1: 500 000, 1: 200 000, 1: 100 000

Листы карт масштабов 1:50 000, 1:25 000 и 1:10 000 получают из листа карты масштаба 1:100 000 последовательным делением листа карты предыдущего более мелкого масштаба на четыре части и обозначают для масштаба 1:50 000 – буквами А, Б, В, Г; для масштаба 1:25 000 – а, б, в, г и для масштаба 1:10 000 – цифрами 1, 2, 3, 4. На рисунке 16 и в таблице 1 приведены номенклатура и размеры трапеций листов карт масштабов 1:1 000 000 – 1:10 000.

Рис. 16. Образование листов карт масштаба 1: 50 000, 1: 25 000, 1: 10 000 и 1: 5 000

Таблица 1

Трапецию масштаба 1:5 000 получают путем деления каждого листа карты масштаба 1:100 000 на 256 частей и обозначают их арабскими цифрами от 1 до 256 (рис. 16). Для получения трапеций масштаба 1:2 000 каждую трапецию масштаба 1:5 000 делят на 9 частей и обозначают буквами русского алфавита а, б, в, г, д, е, ж, з, и. Номенклатура трапеции масштаба 1:5 000 складывается из названия соответствующего листа масштаба 1:100 000 с указанием в скобках порядкового номера трапеции масштаба 1:5 000, например М-38-25 (232); номенклатура трапеции масштаба 1:2 000 получается из названия трапеции 1:5 000 с добавлением в скобках соответствующей буквы трапеции масштаба 1:2 000, например, М-38-5 (232-б).

Согласно инструкции (инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000, 1:500. М., «Недра», 1973.) для топографических планов, создаваемых на участках площадью менее 20 км 2 , применяется, как правило, прямоугольная разграфка. В основу этой разграфки положен планшет 1:5 000 с размерами рамок 40х40 см, обозначаемый арабскими цифрами (рис. 17). Ему соответствуют 4 листа 1:2 000, каждый из которых обозначается присоединением к номеру масштаба 1:5 000 одной из первых четырех заглавных букв русского алфавита (А, Б, В, Г), например, 4-Б.

Рис. 17. Разграфка топографических планов

Листу масштаба 1:2 000 соответствуют 4 листа масштаба 1:1000, обозначаемых римскими цифрами (I, II, III, IV), и 16 листов масштаба 1:500, обозначаемых арабскими цифрами 1, 2, 3, 4, … , 16.

Номенклатура листов масштабов 1:1 000 и 1:500 складывается из номенклатуры листа масштаба 1:2 000 и соответствующей римской цифры для листа масштаба 1:1 000 или числа из арабских цифр для листа масштаба 1:500.

Для отдельных площадок обозначение листов топографических планов масштабов 1:1 000 и 1:500 устанавливается в техническом проекте (программе работ).

Номенклатура листов масштабов 1:5 000 – 1:500 и размеры их рамок приведены в таблице 2.

Таблица 2

МАСШТАБЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ПЛАНОВ

Масштабом называют степень уменьшения горизонтальных проложений линий местности на плане.

Различают масштабы численные и графические.

Численным масштабом называют отношение длины, взятой на плане, к горизонтальному проложению той же линии на местности. Представляет собой правильную дробь, у которой числитель равен 1, а знаменатель m показывает, во сколько раз уменьшены линии местности при изображении их на плане (обозначаемый 1/m).

Проекцию линии местности на горизонтальную плоскость называют горизонтальным проложением .

Например , для масштаба 1/100 единице длины на плане соответствует 100 таких же единиц на местности, если 1 см на плане – 100 см (1 м) на местности.

Например , знаменатель масштаба 1/2000 показывает, что длины линий местности уменьшены на плане в 2000 раз.

Зная длину отрезка на плане Sp, можно определить длину линии на местности по формуле:

Зная длину линии на местности, можно вычислить длину отрезка на плане по формуле:

Например № 1 : длина линии на местности 142 м. Найти величину изображения этого отрезка на плане масштаба 1:2000.

S p = 142 м / 2000 = 0,071 м = 7,1 см.

Например № 2 : на плане масштаба 1:500 величина отрезка между двумя точками Sp = 14,6 см. Определить длину этой линии на местности Sm.

S m = 14,6 см · 500 = 7300 см = 73 м.

При решении задач по карте или плану с помощью численного масштаба приходиться выполнять много вычислений. Чтобы избежать этого, используют графические масштабы.

Численный масштаб дает общую характеристику степени уменьшения и не всегда удобен для практических целей. Для построения планов или определения длины отрезков, взятых с плана, применяют линейный или поперечный масштабы, которые являются графическими масштабами .

Как измеренное расстояние отмечают на бумаге? Что такое масштаб?

1. Способы измерения расстояний. Чтобы нанести земную поверхность на план местности, недостаточно знать только взаимное расположение предметов. Необходимо определить их размеры и расстояния между ними.
Расстояние измеряют мерной лентой, полевым циркулем и другими измерительными приборами. Приблизительное расстояние можно определить и шагами.
Длина шагов человека зависит от его возраста и роста, поэтому каждый должен узнать среднюю длину своего шага.
Для этого нужно отмерить расстояние длиной 100 м на ровной поверхности, пройти его обычным шагом 3 раза, сосчитать шаги и взять среднюю величину.
Например, 100 м пройдено первый раз за 154 шага, второй раз - за 153, третий раз - за 155. 154+153+155 = 492: 3 =154 шага. Отсюда средняя длина одного шага равна 100 м: 154 = 0,65 м.
Во время прогулки на дальнее расстояние удобнее измерить пройденный путь парами шагов. При этом нужно начинать с левой ноги, счет будет приходиться на правую.
Чтобы привыкнуть, вначале при шаге левой ногой, нужно говорить «и». Например «и раз, и два, и три и т. д.».
Иногда расстояние можно определить на глаз.
Для этого воспользуйтесь данными приведенной ниже таблицы:

2. Масштаб и его виды. Вам известно, что для того чтобы нанести на бумагу любое измеренное расстояние на поверхности Земли, необходимо уменьшить его в несколько раз.
Масштаб (по-немецки мае - измерить, штаб - палка) - пропорция, которая показывает степень уменьшения длины линии на глобусе, карте или плане по сравнению с действительным расстоянием, то есть во сколько раз уменьшено измеренное расстояние на местности при нанесении его на бумагу. Числитель масштаба всегда равен единице, знаменатель соответствует величине уменьшения.

Например, масштаб равен 1:10 ООО, это значит, что расстояние на местности уменьшено в 10 ООО раз.

Масштаб, записанный в виде дробных чисел, называется численным масштабом. Чем больше число в знаменателе, тем масштаб считается мельче, и наоборот, чем меньше число в знаменателе, тем масштаб становится крупнее. Например, масштаб 1: 10 ООО будет более крупным, чем 1: 50 000.
Масштаб плана или карты можно записывать с пояснением. Например, масштаб 1:10 000 будет иметь в 1 см - 100 м (если перевести 10 000 см в метры, то будет 100 м). Масштаб, записанный в таком виде, называется именованным масштабом.
На карте или плане расстояние между двумя точками измеряют в сантиметрах. Число, взятое в масштабе, умножается на сантиметры расстояния.

Например, масштаб карты составляет 1:100 000. Согласно этому масштабу 1 см соответствует 1 км. Допустим, что длина отрезка на карте - 5,5 см. Тогда 1км х 5,5 см = 5 км 500 м.

Рис. 14. .

Такие расчеты затрудняют использование карты. Поэтому вместо того, чтобы измерять на плане или карте расстояние в сантиметрах, затем переводить в метры и километры, лучше использоватьлинейный масштаб (рис. 14). Он представляет собой две параллельные линии, которые разделены на равные отрезки. Каждый из них соответствует определенному значению именованного масштаба. Крайний отрезок слева делится еще на равные мелкие части. Это - самое наименьшее деление линейного масштаба. Для измерения длины отрезка на плане или карте используют циркуль-измеритель, одна ножка которого устанавливается на конец целого отрезка, другая - на маленькие деления. Тогда вправо от нуля отмечают целые числа, соответствующие численному масштабу, слева - меньшие значения чисел.
Длина отрезка на рисунке 15 равна 1850 м.

Рис. 15. Измерение расстояния на карте по масштабу.

Чтобы нанести местность на карту, выбирают различные масштабы. Карту небольшой территории изображают в крупном масштабе. Такими картами пользуются в повседневной хозяйственной деятельности.
Небольшие территории изображают на планах (в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и крупнее) и топографических картах (от 1:10 000 до1:100 000).

1. Какими способами измеряют расстояние на местности?

2. Как определить среднюю длину шага?

3. Определите среднюю длину своих шагов.

4. Какие отличия между численным и именованным масштабами!

5. Используя линейный масштаб, показанный на рис. 14, начертите и обозначьте в тетради следующие расстояния: 1 км 200 м, 2 км 400 м, 4 км 500 м.

6. Пользуясь данными таблицы, определите некоторые расстояния пути в школу и из школы, во время экскурсии. По возможности полученные величины расстояния проверьте, пройдя их шагами.

7*. Длина отрезка на топографической карте масштабом 1:50000 составляет 5,45 см. Вычислите, чему равно расстояние на земной поверхности, соответствующее этому отрезку.

Географическая карта

Географическая карта - это уменьшенное, обобщенное, условно-знаковое изображение.

Географическая карта –уменьшенное обобщенное изображение поверхности Земли или ее частей на плоскости при помощи условных знаков.

Географическая карта - изображение земной поверхности, на котором показано размещение, состояние и взаимосвязь природы и общества, их изменение во времени, развитие и перемещения.

Географическая карта - уменьшенное и обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в той или иной картографической проекции, географические объекты которой переданы условными знаками.

Картографическая проекция – математический способ изображения земного шара на плоскости.

Отбор и обобщение изображенных на карте явлений должны соответствовать назначению и масштабу карты, а также особенностям территории.

(от франц. general – общий, главный) – представляет собой выделение более важных элементов, процессов и связей на определенной территории.

Картографическая генерализация - отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно назначению, масштабу и особенностям картографируемой территории.

Для изображения географических объектов на картах используют условные знаки : масштабные (площадные - леса, болота, озера; линейные - реки, дороги); внемасштабные (объекты, не учитываемые в масштабе карты); пояснительные (стрелки, рисунки деревьев).

Перечень всех используемых на карте условных знаков и объяснения содержит легенда к карте.

Виды карт

По охвату территории различают карты мировые и полушарий; материков, океанов и их частей; государств и их частей.

На общегеографических карта х все изображаемые объекты равноправны, в основном это рельеф, реки, озера, населенные пункты, дороги и т.д.

В общегеографическихкартах выделяют математическую основу (проекция, масштаб, геодезическая основа) и непосредственно картографические изображения (гидрография, рельеф, растительность и почвы, населенные пункты, коммуникации, инфраструктура, политико-административное деление, экономика и культурные объекты).

Тематические карты с большей подробностью передают один или несколько определенных элементов, в зависимости от темы карты.

Карты растительности, например, изображают распространение и состав растительного мира, отдельных материков и стран. Есть также карты полезных ископаемых, карты лесов, карты рельефа, синоптические карты, карты промышленности, которые изображают крупные города – промышленные центры, их специализацию. Все эти карты характеризуют географические объекты и явления на определенную тему: растительность, рельеф, промышленность. В этой связи их называют тематическими.

В тематическихкартах выделяют картографические изображения (географическая основа, т.е. гидрография, границы, населенные пункты, пути сообщения; тематическое содержание) и пояснительные условные знаки (условные знаки, текстовые пояснения, таблица). Математической основы в тематических картах нет.

В социально-экономических картах показывают уровень развития экономики, количество, плотность и распределение населения по регионам, трудовые ресурсы и др.

По назначению : справочные, учебные, туристские, сельскохозяйственные и др.

По масштабу :

крупномасштабные (масштаб от 1:200 000 и крупнее);

среднемасштабные (от 1:200 000 до 1:1 000 000) и

мелкомасштабные (мельче 1:1 000 000)

Крупномасштабные карты являются основными, поскольку предоставляют информацию, используемую потом при составлении карт средних и мелких масштабов. К ним относятся топографические карты масштаба крупнее 1:250 000. На них показывают транспортные магистрали, населенные пункты, политические и административные границы, набор дополнительной информации (например, распространение лесов, болот, незакрепленные песчаные массивы и пр.) зависит от назначения карт и характерных черт местности. Рельеф на крупномасштабных картах обычно показывается при помощи изогипс, или горизонталей, что позволяет определить угол наклона, относительные превышения.

Среднемасштабные карты издаются для нужд регионального планирования и навигации. Они обычно выпускаются комплектами. Наиболее распространенный их масштаб 1:1 000 000. Содержание среднемасштабных карт в основном соответствует содержанию топографических карт, но отличается большей генерализацией.

Большинство карт атласов имеет мелкий масштаб , причем тематически они могут быть очень разными. Их масштаб 1:10 000 000. На них показывается вся поверхность земного шара или значительная ее часть.

По объекту : материковые, морские, астрономические, планетарные.

По методу фиксации изображения : наземные, аэрокосмические, подводные.

Самой подробной является географическая карта бывшего СССР, созданная учеными в 1987 г. в масштабе 1: 25 000, то есть в одном сантиметре 250 метров. Такой подробнейший «портрет» огромного региона создан впервые, подобного масштаба карты мировая практика не знает.

Чем мельче масштаб карты, тем существеннее искажения.