Условные обозначения на топографических картах.

Поверхность нашей планеты неровная: одни её участки выше, другие ниже. Наряду с высокими горами существуют глубокие впадины. Для того чтобы изобразить неровности земной поверхности на плоскости, необходимо использовать специальные условные знаки.

Абсолютная и относительная высота

Задача изображения неровностей земной поверхности на планах и картах весьма не проста. На плоском листе бумаги должны быть показаны выпуклые и вогнутые неровности, их высота и крутизна склонов. Поэтому, прежде чем изобразить неровности земной поверхности на бумаге, необходимо сначала измерить высоту точек. Высота точки земной поверхности над уровнем моря называется абсолютной высотой , а превышение над какой-либо другой точкой - относительной высотой . Уровень моря принимают за 0 метров, так как все моря и океаны сообщаются между собой.

Абсолютные высоты наиболее важных объектов на планах и картах подписаны цифрой и обозначены точкой - отметкой высоты. На суше есть впадины, которые лежат ниже уровня моря. В этом случае перед значением высоты ставят знак например -27.

Глубину морей и океанов также отсчитывают от уровня моря.

Изображение высоты на плане и карте

Для отображения неровностей земной поверхности на планах и картах используют особые условные знаки горизонтали. Это линии, соединяющие точки с одинаковой абсолютной высотой. Как правило, их наносят коричневым цветом и указывают значения абсолютной высоты в метрах. Для удобства расчётов в легенде указываю, через сколько метров высоты проведены горизонтали. Горизонтали помогают определять и крутизну склонов. Если промежутки между соседними горизонталями большие, то склон пологий. Если горизонтали близки друг к другу, то склон крутой.

Чтобы отличить холм от впадины, изображают короткие чёрточки - бергштрихи , которые всегда направлены от вниз по склону.

На , помимо горизонталей, используют ещё один знак - изобаты (от двух греческих слов isos - равный и batos - глубина). Это линии, как правило, синего цвета, соединяющие точки с одинаковыми значениями глубины. Пространство между горизонталями для наглядности закрашивают зелёно-коричневыми цветами, а пространство между изобатами - сине-голубыми цветами. Эти цвета образуют шкалу высот и глубин. Такой способ изображения на картах неровностей поверхности Земли называют послойной окраской.

На современных картах в дополнение к способу послойной окраски используют ещё один способ - светотеневой пластики, при котором осветляют или затемняют склоны. Это делает изображение земной поверхности более наглядным и объёмным.

Вопрос 1. Что такое условные знаки?

Картографические условные знаки – система символических графических обозначений, применяемая для изображения на картах различных объектов и явлений, их качественных и количественных характеристик.

Вопрос 2. Какие существуют виды условных знаков?

Существует три вида условных знаков: 1) Масштабные: лес, болото, горы, равнины; 2) Внемасштабные: полезные ископаемые, города; 3) Линейные: дороги, реки, границы.

Вопрос 3. Чем отличается изображение неровностей земной поверхности на географической и топографической картах?

Рельеф на топографических картах изображается горизонталями в сочетании с условными знаками обрывов, скал, оврагов. Изображение рельефа пополняется отметками высот характерных точек местности, подписями горизонталей, относительных высот (глубин) и указателями направления скатов. На географической карте рельеф изображается горизонталями, то есть кривыми замкнутыми линиями, точки которых расположены на местности на одной высоте над уровнем моря.

Вопрос 4. Что такое рельеф?

Поверхность Земли неровная. На ней есть холмы и овраги, горы и равнины. Эти неровности называются рельефом. Рельеф - это все неровности земной поверхности, имеющие разные размеры, форму, происхождение и формирующиеся в результате одновременного действия внутренних и внешних сил.

Вопрос 5. Что такое относительная высота?

Относительная высота - это превышение одной точки земной поверхности над другой.

Вопрос 6. Что такое абсолютная высота?

Абсолютная высота - это превышение точки земной поверхности над уровнем моря.

Вопрос 7. Что такое горизонталь?

Горизонтали - линии, соединяющие точки с одинаковой абсолютной высотой и отстоящие друг от друга на одинаковое расстояние по вертикали. Чем ближе расположены горизонтали, тем круче склоны холмов и впадин.

Вопрос 8. Как на топографической карте отличить холм от впадины?

Для этого служит специальная чёрточка на горизонтали, которая называется берг-штрих. Чёрточки проводятся перпендикулярно к горизонталям и направлены вниз по склону. На изображении холма они направлены от вершины к подножию, а на изображении впадины - от её края к центру.

Вопрос 9. Что такое шкала высот и глубин?

Шкала высот и глубин – основная система условных знаков гипсометрических, батиметрических и физических карт. Шкала высот и глубин содержит нанесенные на карту изогипсы и изобаты и цветовые обозначения высот и глубин.

Вопрос 10. Чем относительная высота отличается от абсолютной?

Относительная высота - это превышение одной точки земной поверхности над другой. Абсолютная высота - это превышение точки земной поверхности над уровнем моря. Следовательно отличие в том, что абсолютная высота измеряется от уровня моря, а относительная может быть ниже и выше уровня моря.

Вопрос 11. Почему абсолютную высоту отсчитывают от уровня моря?

Потому что уровень моря идеально горизонтальная поверхность.

Вопрос 12. На карте горизонтали проведены через 5 м. Что это значит?

Это значит, что к предыдущей горизонтали нужно прибавить 5 метров, т.е. она выше на 5 метров.

Изучение всякого сложного явления требует мысленного расчленения его на элементы, т.е. слагающие его составные части. Основными элементами географической карты являются само картографическое изображение и его математическая основа.

Картографическое изображение - это все те условные обозначения, которыми на карте отображены явления и объекты действительности. Изучая эти условные обозначения и их сочетания, читатель карты осмысливает географические особенности показанной на ней местности. Характеристика свойств картографического изображения составляет основное содержание большинства последующих глав настоящего пособия.

Геометрические свойства картографического изображения - размеры и форма участков, занятых географическими объектами, расстояния между отдельными пунктами, направления от одного к другому - определяются его математической основой. Математическая основа карт включает в качестве составных частей геодезическую основу, масштаб и картографическую проекцию. Чтобы уяснить значение каждого из перечисленных компонентов математической основы карты, следует представить себе трансформацию, которую должен претерпеть участок земной поверхности от его истинной, натуральной формы до изображения на плоской бумаге. При этом следует помнить, что описываемые ниже преобразования участков земной поверхности осуществляются при создании карты путем математических расчетов.

Поверхность суши Земли со всеми ее неровностями называется физической , или топографической поверхностью (рис. 1). Она очень сложна и трудно поддается математическому выражению. Поэтому для построения карт приходится проектировать ее на иную, более простую, теоретическую (т.е. мысленную) поверхность, которая называется уровенной.

Рис. 1. Физическая и теоретические поверхности Земли

Уровенную поверхность представляют как поверхность Мирового океана, мысленно продолженную под материки при условии, что она в любой точке перпендикулярна отвесной линии.

По сравнению с физической поверхностью ее отличает большая сглаженность.

Фигуру Земли, ограниченную уровенной поверхностью, называют геоидом (т.е. подобная Земле). Сложная форма геоида не может иметь математического выражения, но она близка к эллипсоиду (рис. 2). Эллипсоид - поверхность, образованная вращением эллипса вокруг меньшей оси.

Рис. 2. Эллипсоид вращения (разница полуосей а и b утрирована)

В разных странах размеры земного эллипсоида несколько различаются. В СССР принят эллипсоид Красовского со следующими размерами:

большая полуось (в плоскости экватора) a=6 378 245 м;

малая полуось (совпадает с осью вращения Земли) b = 6 356 863 с;

разность полуосей а - b = 21 382 м;

сжатие = (a - b)/a=1/298,3.

Как показывает величина сжатия, эллипсоид Красовского мало отличается от шара, поэтому его называют также сфероидом.

На картах больших территорий истинные размеры земной поверхности оказываются уменьшенными в миллионы раз. При таком уменьшении различие величин большой и малой полуосей оказывается на глаз незаметным. Поэтому при построении карт для упрощения расчетов Землю принимают за правильный шар с радиусом 6371,1 км.

От размеров принятого эллипсоида зависит положение точек земной поверхности, изображенных на картах, их взаимное расположение, а сам результат вычисления формы и величины земного эллипсоида составляет геодезическую основу карт. Для построения карты точки и линии физической поверхности Земли проектируют нормалями (ортогонально) на поверхность эллипсоида. Затем эту поверхность с спроектированными на нее точками физической поверхности Земли уменьшают в нужное число раз.

Степень уменьшения определяется масштабом будущей карты. Масштаб выражается дробью, числитель которой равен единице, а знаменатель - величиной, указывающей, во сколько раз производится уменьшение.

Уменьшенную до нужного размера поверхность эллипсоида требуется далее отобразить на плоскости. Для такого перехода применяют ту или иную картографическую проекцию. Картографическими проекциями называют математические способы изображения на плоскости поверхности эллипсоида (или шара).

Таким образом, для того чтобы получить изображение физической поверхности Земли (или ее части) на плоскости, нужно применить все три элемента математической основы и выполнить следующие операции: 1 - перенести ее на уровенную поверхность; 2 - выполнить уменьшение до нужных размеров и 3 - применить картографическую проекцию.

Естественно, что в результате изображение физической (и даже уровенной) поверхности на плоскости (на карте) оказывается неизбежно деформированным в геометрическом отношении, т.е. искаженным. Особенно заметные искажения проявляются на последней из трех операций - при применении картографических проекций. Картографические искажения, однако, могут быть учтены для внесения необходимых поправок при измерениях расстояний, направлений и площадей участков по картам.

Практически то или иное значение элементов математической основы карты используется следующим образом. Точки земной поверхности, будучи спроектированными на эллипсоид Красовского, приобретают определенные географические координаты - широту и долготу. Их величина связана с тем, какие меридианы и параллели пересекаются в данной точке.

Рис. 3. Меридианы и параллели

Напомним, что меридианом точки называют линию пересечения земного эллипсоида плоскостью, проходящей через данную точку и ось суточного вращения Земли (рис. 3). Параллель - линия пересечения земного эллипсоида плоскостью, перпендикулярной оси вращения. Линии меридианов и параллелей образуют градусную сеть Земли, а их изображение на картах называют картографической сеткой . Попутно вспомним, что экватор - параллель, плоскость которой проходит через центр Земли, а полюсами называют точки пересечения оси вращения Земли с поверхностью эллипсоида.

Широту точек определяют как угол, образованный отвесной линией из данной точки поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Долготой точки называют двугранный угол между плоскостью Гринвичского «нулевого» меридиана и плоскостью меридиана данной точки.

При построении карты сначала на листе бумаги в принятом масштабе и картографической проекции размещают узловые точки пересечения меридианов и параллелей и строят сами эти линии. Затем в образовавшиеся клетки врисовывают географические очертания. Деформации картографической сетки устанавливаются сравнительно легко (например, путем сличения ее с градусной сеткой глобуса). Выявленные искажения картографической сетки определяют и искажения географического содержания карты.

Рис. 4. Элементы географической карты

Кроме картографического изображения и математической основы, карты могут иметь элементы дополнительной характеристики территории. К ним могут относиться дополнительные (так называемые «врезные») карты с изображением природных или социальных элементов, не вошедших в содержание основной карты. Элементами дополнительной характеристики территории могут быть также профили, графики и диаграммы, фотографии или рисунки, а также цифровые данные и поясняющие тексты (рис. 4). Обозначения на карте, призванные облегчить читателю ее использование, относят к ее оснащению. Элементами оснащения могут быть: условные знаки (легенда), название карты, обозначение ее масштаба, изображение линий картографической сетки и др.

На топографических картах и планах изображают разные объекты местности: контуры населенных пунктов, сады, огороды, озера, реки, линии дорог, электропередачи. Совокупность этих объектов называется ситуацией . Ситуацию изображают условными знаками .

Стандартные условные знаки, обязательные для всех учреждений и организаций, составляющих топографические карты и планы, устанавливаются Федеральной службой геодезии и картографии РФ и издаются либо отдельно для каждого масштаба, либо для группы масштабов.

Условные знаки делятся на пять групп:

1. Площадные условные знаки (рис. 22) применяют для заполнения площадей объектов (например пашни, леса, озера, луга); они состоят из знака границы объекта (точечный пунктир или тонкая сплошная линия) и заполняющих его изображений или условной окраски; например, на условном знаке 1 показан березовый лес; цифры (20/0,18) *4 характеризуют древостой, (м): числитель - высоту, знаменатель - толщину ствола, 4 - расстояние между деревьями.

Рис. 22. Площадные условные знаки:

1 - лес; 2 - вырубка; 3 - луг; 4 - огород; 5 - пашня; 6 - фруктовый сад.

2. Линейными условными знаками (рис. 23) показывают объекты линейного характера (дороги, реки, линии связи, электропередачи), длина которых выражается в данном масштабе. На условных изображениях приводятся различные характеристики объектов; например, на шоссе 7 (м) показаны: ширина проезжей части - 8 и всей дороги - 12; на однопутной железной дороге 8: +1,800 - высота насыпи, - 2,900 - глубина выемки.

Рис. 23. Линейные условные знаки

7 - шоссе; 8 - железная дорога; 9 - линия связи; 10 - линия электропередачи; 11 - магистральный трубопровод (газ).

3. Внемасштабные условные знаки (рис. 24) служат для изображенияобъектов, размеры которых не выражаются в данном масштабе карты или плана (мосты, километровые столбы, колодцы, геодезические пункты). Как правило, внемасштабные знаки определяют местоположение объектов, но по ним нельзя судить об их размерах. На знаках приводятся различные характеристики, например, длина 17 м и ширина 3 м деревянного моста 12, отметка 393,500 пункта геодезической сети 16.

Рис. 24. Внемасштабные условные знаки

12 - деревянный мост; 13 - ветряная мельница; 14 - завод, фабрика;

15 - километровый столб, 16 - пункт геодезической сети

4. Пояснительные условные знаки представляют собой цифровые и буквенные надписи, характеризующие объекты, например, глубину и скорость течения рек, грузоподъемность и ширину мостов, породу леса, среднюю высоту и толщину деревьев, ширину шоссейных дорог. Эти знаки проставляют на основных площадных, линейных, внемасштабных.

5. Специальные условные знаки (рис. 25) устанавливают соответствующие ведомства отраслей народного хозяйства; их применяют для составления специализированных карт и планов этой отрасли, например, знаки для маркшейдерских планов нефтегазовых месторождений - нефтепромысловые сооружения и установки, скважины, промысловые трубопроводы.

Рис. 25. Специальные условные знаки

17 - трасса; 18 - водопровод; 19 - канализация; 20 - водозаборная колонка; 21 - фонтан

Чтобы придать карте или плану большую наглядность, для изображения различных элементов используют цвета: для рек, озер, каналов, заболоченных участков - синий; лесов и садов - зеленый; шоссейных дорог - красный; улучшенных грунтовых дорог - оранжевы. Всю остальную ситуацию дают черным цветом. На изыскательских планах цветным делают подземные коммуникации (трубопроводы, кабели).

Рельеф местности и его изображение на топографических картах и планах

Рельефом местности называется совокупность неровностей физической поверхности Земли.

В зависимости от характера рельефа местность разделяют на горную, холмистую, равнинную. Все разнообразие форм рельефа местности обычно сводят к следующим основным формам (рис. 26):

Рис. 26. Основные формы рельефа

1. Гора - куполообразная или коническая возвышенность земной поверхности. Основные элементы горы:

а) вершина - самая возвышенная часть, заканчивающаяся или почти горизонтальной площадкой, называемой плато, или острым пиком;

б) скаты или склоны, расходящиеся от вершины во все стороны;

в) подошва - основание возвышенности, где скаты переходят в окружающую равнину.

Небольшая гора называется холмом или сопкой ; искусственный холм называется курганом .

2. Котловина - чашеобразная, вогнутая часть земной поверхности, или неровность, противоположная горе.

В котловине различают:

а) дно - самую низкую часть (обычно горизонтальная площадка);

б) щеки - боковые покатости, расходящиеся от дна во все стороны;

в) окраину - границу щек, где котловина переходит в окружающую равнину. Небольшая котловина называется впадиной или ямой .

3. Хребет - возвышенность, вытянутая в одном направлении и образованная двумя противоположными скатами. Линия встречи скатов называется осью хребта или водораздельной линией . Понижающиеся части хребтовой линии называются перевалами .

4. Лощина - углубление, вытянутое в одном направлении; форма противоположная хребту. В лощине различают: два ската и тальвег, или водосоединительную линию, которая часто служит ложем ручья, или реки.

Большая широкая лощина, с мало наклонным тальвегом, называется долиной ; узкая лощина с крутыми скатами, быстро понижающимися, и прорезывающим хребет тальвегом, называется тесниной или ущельем . Если она расположена в равнине, то называется оврагом . Небольшая лощина с почти отвесными скатами называется балкой, рытвиной или промоиной .

5. Седловина - место встречи двух или нескольких противоположных возвышенностей, или противоположных лощин.

6. Уступ или терраса - почти горизонтальная площадка на скате хребта или горы.

Вершина горы, дно котловины, самая низкая точка седловины являются характерными точками рельефа .

Водораздел и тальвег представляют собой характерные линии рельефа .

В настоящее время для крупномасштабных планов приняты лишь два способа изображения рельефа: подпись отметок и проведение горизонталей.

Горизонталью называется замкнутая кривая линия местности, все точки которой имеют одну и ту же высоту над уровнем моря или над условной уровенной поверхностью.

Горизонтали образуются так (рис. 27). Пусть возвышенность омывается поверхностью моря с отметкой, равной нулю. Кривая, образованная пересечением поверхности воды с возвышенностью, и будет горизонталью с отметкой, равной нулю. Если мысленно рассечем гору, например, двумя уровенными поверхностями с расстоянием между ними h=10 м, то следы сечения возвышенности этими поверхностями дадут горизонтали с отметками 10 и 20 м. Если спроектировать следы сечения этих поверхностей на горизонтальную плоскость в уменьшенном виде, получим план возвышенности в горизонталях.

Рис. 27. Изображение рельефа горизонталями

На плане в горизонталях возвышенности и углубления имеют одинаковый вид. Чтобы отличить возвышенность от углубления, в сторону понижения ската перпендикулярно к горизонталям ставят короткие штрихи - указатели скатов. Эти штрихи называют бергштрихами . Понижение и повышение местности можно установить и подписи отметок горизонталей на плане. Избражение основных форм рельефа представлены на рисунке 28.

В случаях когда элементы ската не отражаются сечением основных горизонталей, на плане проводят полугоризонтали и четвертьгоризонтали на высоте половины и четверти основного сечения.

Например, выступ и подошва ската возвышенности не отражаются основными горизонталями. Проведенная полугоризонталь отражает выступ, а четвертьгоризонталь - подошву ската.

Рис. 28. Изображение основных форм рельефа горизонталями

Основные горизонтали вычерчивают коричневой тушью тонкими сплошными линиями, полугоризонтали - прерывистыми линиями, четверть горизонтали - коротким штрихпунктиром (рис. 27). Для большей наглядности и удобства счета некоторые горизонтали утолщают. При высоте сечения 0,5 и 1 м утолщают каждую горизонталь, кратную 5 м (5, 10, 115, 120 м и т.д.), при сечении рельефа через 2,5 м - горизонтали, кратные 10 м (10, 20, 100 м и т. д.), при сечении 5 м утолщают горизонтали, кратные 25 м.

Для определения высоты рельефа в разрывах утолщенных и некоторых других горизонталей подписывают их отметки. При этом основания цифр отметок горизонталей ставят в сторону понижения ската.

Видеоурок 2: Градусная сетка

Лекция: Географические модели. Географическая карта, план местности. Их основные параметры и элементы

Географические модели Земли

Поверхность Земли невозможно изобразить на бумаге, из-за её больших размеров, поэтому её изображают в виде моделей.

К моделям Земли или поверхности относят:

• план местности.

Наиболее точно изображена поверхность планеты на глобусе:

во-первых, глобус повторяет форму Земли;

во-вторых, искажения на глобусе меньше, чем при переносе поверхности на карту (переносим круглую поверхность на плоскую);

в-третьих, глобус дает представление о положении нашей планеты в космическом пространстве (угол наклона, траекторию вращения).

С помощью картографической проекции земная поверхность изображается на глобусе, карте или плане. Карта и план местности изображаются на плоской поверхности, но они отличаются друг от друга. На карте изображаются крупные участки Земли, а на плане небольшие (несколько километров). Карты и планы отличаются масштабом.

Изображение Земли на карте

Чтобы изобразить поверхность земли на карте используется градусная сетка : это параллели и меридианы, расположенные перпендикулярно друг к другу.

Параллели расположены горизонтально (параллельно экватору), меридианы вертикально протягиваются от северного полюса до южного. Для удобства определили нулевой меридиан (Гринвичский) от которого идут меридианы на расстоянии 10° друг от друга, т.е. нулевой меридиан является началом полушарий, который протягивается до 180°(меридиан 180° является границей полушарий). На восток считается восточная долгота, на запад – западная. Параллели также идут на расстоянии 10°. Для удобства экватор выбран нулевой параллелью. К северу отсчитывается северная широта, к югу – южная. С помощью градусной сетки можно наносить объекты на карту, а также находить их месторасположения, то есть координаты. Для определения координат необходимо знать долготу и широту местности.

Карты отличаются друг от друга по нескольким критериям:

1. По масштабу
2. По содержанию
3. По охвату территории

1. Карты по масштабу делятся на:

крупномасштабные,

среднемасштабные,

мелкомасштабные.

Масштаб – соотношение реального размера территории к его изображению на поверхности.

Масштаб бывает численный, линейный (используется при измерении расстояния от точки А до точки В) и именованный.

Чем мельче масштаб карты, тем большую территорию на ней можно изобразить. Карты полушарий, материков и океанов, карты государств это мелкомасштабные карты. Среднемасштабные карты в пределах от 1:200000 до 1:1000000. И крупномасштабные (топографические) карты (1:10 000, 1:25 000 и 1: 50 000).

2. По содержанию карты бывают:

общегеографические

тематические

Среди тематических карт есть тектонические, климатические, карта «народы мира», а «Физическая карта полушарий» - это общегеографическая карта. Тематические в свою очередь подразделяются на физико-географические и социально-экономические. Соответственно на первых изображены природные явления, на вторых экономические. К примеру, «Карта господствующих ветров» относится к тематической физико-географической карте. Карта «Население мира» относится к тематической социально-экономической.

3. По охвату территории:

карта полушарий,

материков и океанов,

крупных регионов, государств, экономических районов.

Карты также бывают комплексные, синтетические и аналитические. Комплексные карты несут множество информации об изображенной местности. На синтетических картах показано целостное изображение, но не дается представления об отдельных объектах местности. На климатической карте изображены типы климатов, но мы не узнаем из этой карты ни температуры, ни господствующих ветров. Аналитические карты дают представление об одной характеристике территории, например, о распаханности земель.

Для того чтобы уметь читать карту и находить на ней информацию, надо знать условные обозначения и уметь их правильно читать. Все карты изображены с помощью условных знаков. Для каждой карты характерны свой набор знаков. На карте полезных ископаемых, изображен рельеф с помощью изолиний и цветовой окраски. По цветовой окраске мы определяем вид рельефа, изолинии (линии соединяющие точки с одинаковой высотой) дают более точную информацию о высоте поверхности над уровнем или ниже уровня моря. Месторождения полезных ископаемых обозначаются специальными значками.