68390

Основные понятия, определения и элементы географической карты

Лекция

Астрономия и авиация

В литературе чаще всего карты определяют как образно-знаковые модели действительности. Основными элементами географической карты являются картографическое изображение и его математическая основа. Картографическое изображение – это все условные обозначения, которые отражают на карте все явления...

Русский

2014-09-21

7.08 MB

3 чел.

PAGE  19

Лекция №1.7. Основные понятия, определения и элементы географической карты.

План

1.7.1. Основные понятия, определения и элементы географической карты.

1.7.2. Разграфка и номенклатура  топографической карты.

1.7.3. Рамки листа карты. Определение географических координат. Геодезическая основа топографических карт.

1.7.1. Основные понятия, определения и элементы географической карты.

В литературе чаще всего карты определяют как образно-знаковые модели действительности. Основными элементами географической карты являются картографическое изображение и его математическая основа.

Картографическое изображение – это все условные обозначения, которые отражают на карте все явления и объекты действительности.

Геометрические свойства картографического изображения – размеры и форма участков, занятых географическими объектами, расстояния между отдельными точками и др. - определяются его математической основой.

Математическая основа карт включает, в качестве составных частей геодезическую часть, масштаб и картографическую проекцию. Поверхность материков Земли со всеми их неровностями называют физической или топографической поверхностью, рис.7.1.

Поскольку такая поверхность очень сложна и трудно поддается математическому описанию, то ее проектируют на более простую, теоретическую поверхность, называемую уровневой. Уровневую поверхность представляют

как поверхность Мирового океана, мысленно продолженную под материки с условием, что она в любой точке перпендикулярна отвесной линии.

Такую форму Земли, ограниченную уровневой поверхностью, называют геоидом. Однако форма геоида достаточно сложна и поэтому ее заменяют формой, имеющей математическое выражение, а именно - эллипсоидом. Эллипсоид - поверхность, образованная вращением эллипса вокруг меньшей оси. Большое распространение получил эллипсоид Красовского, приведенный  на  рис.7.2.  Как  следует  из   величины   сжатия,   эллипсоид

Красовского мало отличается от шара, поэтому при построении кapт для упрощения расчетов Землю часто принимают за правильный шар с радиусом 6371,1 км.

При построении карт точки и линии, составляющие физическую поверхность Земли, проектируют нормалями (ортогонально) на поверхность эллипсоида, а затем это изображение поверхности со спроектированными на нее точками физической поверхности Земли уменьшают в нужное число раз.

Степень уменьшения называют масштабом, который выражается дробью, числитель которой равен единице, а знаменатель - величиной, показывающей во сколько раз производится уменьшение. Затем уменьшенную до нужного размера поверхность эллипсоида отображают на плоскости.

Картографическими проекциями называют математические способы изображения на участке поверхности эллипсоида (или шара), развернутом в плоскость.

Таким образом, изображение физической поверхности Земли (или ее части) получают применением трех действий из математической основы:   переносом на уровневую плоскость, уменьшением до нужных размеров,   применением картографической проекции.

Конечно, при выполнении этих операций происходят искажения, однако они могут быть в достаточной мере учтены для внесения необходимых поправок при измерении расстояний по определенным направлениям, а также при расчете площадок каких - либо участков по карте.

Все точки земной поверхности имеют географические координаты - широту и долготу: характеристики этих точек на эллипсоиде Красовского определяются пересечением соответствующих меридианов и параллелей. Меридианом называют линию пересечения земного эллипсоида плоскостью, пересекающей данную точку и ось суточного вращения Земли. Параллель – это линия пересечения эллипсоида плоскостью,  перпендикулярной оси вращения (экватор – тоже параллель, плоскость которой проходит через центр Земли), а полюсами называют точки пересечения оси вращения Земли с поверхностью эллипсоида.

Широту точки определяют как угол, образованный отвесной линией из этой точки на поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Долгота – это двухгранный угол между плоскостью Гринвичского (‘нулевого’) меридиана и плоскостью меридиана данной точки.

Для уменьшения искажений используют картографирование территорий по частям, для этого в большинстве стран применяется равноугольная поперечная цилиндрическая проекция Гаусса - Крюгера. В ней поверхность эллипсоида разделяется на сферические двуугольники (зоны), при этом средний (осевой) меридиан и экватор изображаются взаимно перпендикулярными линиями без искажений.

С удалением от осевого меридиана искажения возрастают. Чтобы свести их к минимуму, размер зон по долготе ограничивают шестью (6) градусами, рис.7.3., для карт масштаба 1:1000000 и мельче.

Весь земной эллипсоид охватывает 60 шестиградусных зон. Для карт масштаба 1:500000 и крупнее используют трехградусные зоны по долготе и двухградусные по широте.

Начиная от Гринвичского, 'нулевого', меридиана все зоны нумеруют арабскими цифрами, так первая зона заключена между 00 и 60 в.д., вторая между 60 и 120 и т.д. Для северного полушария, рис.7.4 (7-я зона), положительное направление оси Х – на север, оси Y – на восток.

На территории Украины все абсциссы (расстояние от экватора) положительны. Что касается ординат, то они могут быть как положительные, так и отрицательные, поэтому для удобства значение ординаты вынесены к западу за пределы зоны на 500 км от осевого меридиана.



     Прямоугольные координаты объектов на карте выражаются в километрах и их частях.  Для нанесения точек по прямоугольным координатам на карту и определения координат точек на топографических картах (кроме карт масштаба 1:1 000 000) имеется прямоугольная координатная сетка в виде системы квадратов, рис.7.5. образованных линиями, параллельными осям Х и У. Линии сетки проводятся (в зависимости от масштаба карты) на расстоянии 1 или 2 км, поэтому их еще называют километровыми линиями, а сетку прямоугольных координат –километровой сеткой.

 Углы и поправки направлений. Важной задачей при работе с топографической картой является определение углов направлений (или углов положения), которые определяются в зависимости от начального направления, за которое, в свою очередь, может быть принят географический (истинный) меридиан, магнитный меридиан или осевой меридиан одной из зон проекции Гаусса-Крюгера.

В зависимости от этого различают азимут географический (истинный), азимут магнитный и дирекционный угол.

Географическим (истинным) азимутом  А направления называют угол, отсчитываемый от направления географического меридиана на Север по часовой стрелке до заданного направления в пределах 00-3600.

Магнитным азимутом Ам называют угол, измеряемый между направлением магнитной стрелки (на Север) и определяемым направлением по ходу часовой стрелки, от 00 до 3600.

Магнитное склонение δ – угол между истинным и магнитным меридианами. Склонение от истинного меридиана на восток, называют восточным (положительным), на запад - западным (отрицательным).

Дирекционным углом - называется угол, измеряемый на карте от северного направления осевого меридиана зоны или линий ему параллельных до заданного направления по часовой стрелке от 00 до 3600.

Сближение меридианов  - это угол между северным направлением географического меридиана данной точки и северным направлением вертикальной линии координатной сетки. Для точек, лежащих в восточной части от осевого меридиана, – положительна, для точек, расположенных в западной части, – отрицательна. Максимальное значение угла сближения не превышает 30. Все перечисленные пять углов связаны такими зависимостями:

Am = +  (магнитный азимут);

= Am +  (дирекционный угол);

A = + .

Алгебраическую разность = П называют поправкой направления.

 Географическое содержание топографических карт. Топографические карты отображают кроме строения земной поверхности еще и расположенные на ней основные природные, социально-экономические и специальные объекты. Объем информации на единицу площади весьма велик, но он сокращается с уменьшением масштаба карты. Географическое содержание карт передается с помощью условных знаков, которые обозначают вид объекта, часто представляют его качественные и количественные данные, плановые формы и размеры.

Все объекты местности отображаются на картах с помощью масштабных (контурных), внемасштабных и линейных  условных знаков.

Масштабные (контурные) условные знаки обозначают объекты, горизонтальные размеры которых могут быть выражены в масштабе карты. Сам объект может быть представлен в виде оконтуренной площадки, закрашенной определенным цветом, причем некоторые несущественные детали могут никак не представляться.

Внемасштабные (точечные) условные знаки представляют на картах объекты, занимающие на местности очень небольшую площадь, не представимую в масштабе карты,  положение которой показывается на карте точкой – радиолокационная станция,  генератор помех, буй, указатель и др. Причем положение такого объекта определяется точкой, которая находится либо в центре,  если знак симметричен (кружок, звезда и д.т.), либо в середине основания у фигур неправильной формы, либо в вершине прямого угла у основания знаков с ‘подсечкой’.

Линейные знаки применяют для изображения таких предметов местности, которые имеют значительную протяженность при сравнительно малой ширине.

При этом для наглядности ширина значительно преувеличена. Например, ширина дороги на карте 1:50000 составляет 0,9 мм, что соответствует в масштабе 45 м, тогда как реальная ширина такого шоссе не превышает 10 м.

Используются подписи и цифро-буквенные обозначения (населенных пунктов, рек и т.д.).

Существует единая система условных знаков [23], однако для некоторых приложений процесс их окончательного согласования еще не закончен. Тем не менее ниже будут представлены некоторые условные знаки, которые использованы в данном курсе лекций при организации вычислительных процессов, обеспечивающих отображение быстродвижущихся в постранстве объектов на фоне карты  в виде динамической сцены в реальном времени.

 Особое значение имеет цвет, придаваемый различным объектам. Так, водным объектам присвоен голубой цвет, лесам – зеленый, рельефу земли – коричневый.

Гидрографическая сеть (различные водные объекты) отображается разносторонне и весьма подробно. На картах показаны береговые линии морей, озер и других водоемов, а также реки, ручьи, естественные и искусственные источники, ключи, родники и т.д.

Важным элементом географической среды является рельеф. Рельефом называют совокупность пространственных форм земной поверхности. Его особенности всегда выставляют требования при проектировании, например, путей сообщения, промышленных сооружений, определении способов сельскохозяйственного производства. В боевых условиях учет рельефа определяет способы передвижения, развертывания, маскировки и т.д.

Особое место в картографии занимают изображения социально-экономических объектов. К ним относят: населенные пункты, из них отличают поселки сельского типа; средства связи (радио- и телемачты, линии  связи, TV-центры и др.); промышленные объекты (фабрики, заводы, шахты, карьеры и т.д.);  наземные пути сообщения.

К социально-культурным объектам относят школы, больницы, сооружения культа, памятники и др. Их выделяют часто пояснительными надписями.

На картах масштабов 1:25 000 и 1:50 000 изображают все постоянные дороги. На картах масштаба 1:100 000 проселочные, полевые и лесные дороги наносят с большим отбором. Пропускная способность и качество дорог указывается в разрыве условного знака дороги, показывая вид искусственного ее покрытия (А-асфальтобетон, Ц-цементобетон, Б- булыжник и т.д.), ширину проезжей части и количество полос движения, например, 7,5х2 Ц. Весьма важными и обязательными объектами топографических карт являются границы.

Особенности организации динамических сцен при представлении окружающей обстановки. Использование карт как особых моделей географической действительности в процессе организации представления окружающей обстановки в системах оперативного взаимодействия составляет картографический метод исследования окружающей обстановки. Он включает визуальный анализ, картометрию и морфометрию, графический анализ и математический анализ.

Визуальный анализ и описание по картам начинается с чтения карты в соответствии с целью, т.е. с задачей, которую необходимо решить. Для этого представляют картографический образ местности, уясняют расположение объектов по их условным знакам, затем постепенно сопоставляют единичные образы, обобщают их в общую картину.

Направление, глубина и порядок чтения карты зависят от цели исследования, подготовленности персонала, географических особенностей территории  и ее свойств.

Так, например, в задачах взаимодействия сил сухопутных войск обязательно должны быть учтены данные о рельефе местности, растительности, гидрографической сети, населенных пунктах, танкоопасных направлениях и др.

В задачах ПВО кроме перечисленных, должны быть учтены данные о складках местности, в которых можно скрытно разместить соответствующую технику и др.

Весьма важным методом исследования является картографический анализ, включающий измерение и исчисление по картам различных количественных характеристик: координат целей и их количество, расстояний, размеров, высот, площадей, углов.

Картометрические данные, полученные с борта самолетов или орбитальных станций, служат неоценимым материалом для осуществления любой разведки, например, определения месторождений полезных ископаемых, а в оборонной области – для быстрого определения дислокации любой техники в толще вод, на земной поверхности и в атмосфере.

Здесь для объемного представления, кроме картометрического, применяют морфометрический анализ. По ним получают многостороннюю характеристику изучаемого района местности, дающую достаточно полную и хорошо представимую картину территории.

Графический анализ это исследование местности с помощью профилей, блок-диаграмм и других геометрических построений.

Математические методы в картографии применяются для получения по картам разнообразных количественных и качественных характеристик для создания и ведения баз данных геоинформационных систем. И если методы измерений по картам в достаточной мере разработаны и принципиально не сложны, то математическое моделирование обстановки отличается большой сложностью, а его реализация без специальных методов и средств вычислительной техники просто невозможна.

1.7.2. Разграфка и номенклатура топографических карт.

Топографические карты обширных территорий включают большое количество отдельных листов. Система деления карты на листы называется разграфкой. Каждый лист ограничен отрезками параллелей й меридианов, благодаря чему рамки листов точно указывают положение изображений территорий на земном эллипсоиде.

Для установления адреса листа карты служит система обозначений – номенклатура топографических карт, которая зависит от масштаба карты и географического положения изображенной территорий.

Разграфка и номенклатура топографических карт основаны на разграфке и номенклатуре карты в масштабе 1:1 000 000. Разграфка на листы этой карты производится по параллелям, отстоящим друг от друга на 4°, и по меридианам, отстоящим на 6° (рис. 7.6.). Четырехградусные полосы между двумя параллелями называются рядами и обозначаются заглавными буквами латинского алфавита, начиная от экватора (к северу и югу). Ряд А ограничен экватором и параллелью 4°, ряд В – параллелями 4° и 8° и т. д. Полных рядов в каждом полушарии 22. Шестиградусные полосы (двуугольники) между двумя меридианами называются колоннами и нумеруются арабскими цифрами с запада на восток. Первая колонна ограничена меридианами с долготой 180° и 174° западной долготы, вторая колонна – 174° и 168° и т. д. Таким образом, Гринвичский меридиан (0°) разграничивает 30 и 31 колонны. Всю земную поверхность охватывают 60 колонн.

Обозначение листа миллионной карты складывается из буквы ряда и номера колонны. Например, трапеция, заключенная между параллелями с широтой 52° и 56° с.ш. и между меридианами с долготой той 30° и 36° в.д., будет иметь номенклатуру N – 36, так как она находится в 14 поясе (четырнадцатая буква – буква N) и в 36 колонне, ограниченной меридианами 30° и 36° в.д. По мере приближения к полюсам колонны и, следовательно, трапеции заметно сужаются, что приводит к необходимости на широтах 60–76° издавать листы сдвоенными (12° по долготе), а севернее параллели 76° – счетверенными (24° по долготе) трапециями.

Разграфка листов карт последующих, более крупных масштабов, строится так, что каждому листу карты масштаба 1:1 000 000 соответствует целое число листов этих карт. Их обозначения образованы номенклатурой соответствующего листа миллионной карты с прибавлением русских букв и римских или арабских цифр. С укрупнением численного масштаба карты в 2 раза площадь изображения увеличивается в 4 раза. Вследствие этого невозможно показать на одном стандартном листе в масштабе 1:500 000 ту же территорию, что и на листе карты миллионного масштаба. Поэтому территорию, охватываемую листом карты масштаба 1:1 000 000, делят средней параллелью и средним меридианом на 4 части, получая листы с размерами 2° по широте и 3° по долготе. Листы обозначают русскими заглавными буквами А, Б, В, Г (как показано на рис. 7.7), а номенклатура каждого из них складывается из номенклатуры исходного листа карты масштаба 1 : 1 000 000  и одной из этих букв.

С увеличением масштаба до 1 : 200 000 исходную трапецию, покрываемую листом миллионной карты, разбивают параллелями и меридианами на 36 меньших трапеций (рис. 7.7). Обозначение листов этого масштаба складывается из номенклатуры исходного листа карты масштаба 1:1 000 000 и одной из римских цифр (І, II ... XXXVI), а размеры листа составляют  40' по широте и 1° по долготе.

144 части, проведя меридианы через 30', а параллели через 20'. Заключенные в этих пределах трапеций стотысячного масштаба нумеруются арабскими цифрами слева направо и сверху вниз, как показано на рисунке 3.9. Обозначение листа состоит из обозначения листа миллионной карты с добавлением арабской цифры (от 1 до 144), например N – 36–54.

Листы карт масштабов крупнее 1:100000 получают путем деления территории, охватываемой листом предыдущего (более мелкого) масштаба, на 4 части. Таким образом, лист карты масштаба 1:50 000 образуется делением листа стотысячной карты на 4 листа, его номенклатура состоит из обозначения листа карты 1 : 100000 и одной из букв А, Б, В, Г русского алфавита. Размеры трапеций 10' по широте и 15' по долготе (рис. 7.8).

Лист карты масштаба 1 : 100000 получают делением листа миллионной карты на

Аналогично получают листы карты масштаба 1 : 25 000, поделив лист масштаба 1 : 50 000 на 4 части и обозначив каждую четверть одной из букв а, б, в, г русского алфавита. Размеры трапеций 5' по широте и 7,5' по долготе. Полная номенклатура листа карты масштаба 1:25 000 образуется из номенклатуры пятидесятитысячного листа с добавлением строчной буквы (рис. 7.8).

Лист карты масштаба 1 : 10 000 образуется делением листа двадцатипятитысячной карты на 4 части. Размеры листа: по широте 2,5', по долготе 3,75'. Обозначение листа получают добавлением к номенклатуре листа масштаба 1 : 25 000 одной из цифр 1, 2, 3, 4 (рис. 7.8).

Лист карты масштаба 1:5 000 получают делением листа карты масштаба 1:100000 на 256 частей и обозначением его номера арабскими цифрами после номенклатуры соответствующего листа, например М–45–103 (216). Размер листа Г15" по широте и Г52,5" по долготе. Лист карты в масштабе 1:5 000 делится на 9 листов, образуя листы карт масштаба 1: 2 000, обозначаемые строчными буквами русского алфавита а, б, в, … и.

Пример: М–45–103 (216–д). Размеры листа: 25" по широте, 37,5" по долготе.

Для топографических планов на участки площадью менее 20 км2 используется прямоугольная разграфка с размерами рамок: для масштаба 1:5 000 40х40 см, для масштабов 1: 2 000 – 1 : 500 50х50 см.

Номенклатура листа топографической карты подписывается над его северной рамкой, причем рядом в скобках указывается название самого крупного населенного пункта данной местности (см. рис. 7.9). Номенклатуры листов, смежных с данным листом, указывают на рамках карты с соответствующей стороны.

Рис. 7.9. Схематическое изображение листа топографической карты

Для механизированного учета карт применяется цифровая номенклатура, в которой буквы заменены цифрами согласно порядковому номеру букв в алфавите, например, вместо обозначения листа N–36–Б дается 14–36–2.

1.7.3. Рамки листа карты. Определение географических координат. Геодезическая основа топографических карт

Рамки листа. Внутреннюю рамку листа топографической карты, ограничивающую картографическое изображение, образуют выпрямление дуги параллелей и меридианов, и, следовательно, листы карт представляют собой трапеции. В вершинах трапеции (углах рамок) подписаны их географические координаты. Размеры листов по широте и долготе строго согласуются со стандартной разграфкой. В примере на рисунке 7.9 лист карты имеет размеры 2'30" по широте и 3'45" по долготе, что соответствует масштабу карты 1 : 10000.

Параллельно внутренней рамке проведена минутная рамка – двойная линия, разделенная на отрезки, соответствующие одной минуте широты – на западной и восточной рамках и минуте долготы – на северной и южной рамках. На картах масштабов 1 : 100000 и крупнее минутные деления разделяются точками на отрезки по 10" (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Определение географических координат пункта А по топографической карте. Пунктирными линиями даны параллель и меридиан, проведенные через данную точку

Утолщенная внешняя рамка разграничивает саму карту от элементов оснащения и дополнительных характеристик, помещенных на полях.

Определение географических координат объектов, изображенных на карте, и нанесение точек по заданным координатам производятся с использованием шкал минутной рамки. При определении широты точки А (рис.7.10) к ней прикладывают линейку так, чтобы она соединила одноименные деления на шкалах западной и восточной рамок, и берут отсчет по этим шкалам.

Аналогично определяют долготу точки А, пользуясь шкалами южной и северной рамок. Чтобы нанести точку или обнаружить объект по его координатам, проводят на карте по линейке параллель и меридиан с заданными координатами, используя шкалы минутной рамки. В точке их пересечения размещается данный объект.

Геодезическая основа топографических карт обеспечивает правильное положение объектов на карте. Геодезическую основу карт составляют пункты государственной геодезической (плановой и высотной) сети и отдельные точки съёмочного обоснования. Точные координаты этих пунктов, содержащиеся в специальных каталогах, служат для нанесения пунктов на составляемую карту. При изготовлении карты на бумаге строят определенным образом координатную сетку и по ней с большой точностью (0,2 мм) наносят углы рамок трапеции и опорные пункты геодезической основы. Рисунок картографического изображения затем, как бы, укладывается между ними. От степени соответствия положения контуров относительно опорных точек зависит точность карты. Инструкциями предусматривается, что средние ошибки в плановом положении предметов и контуров местности относительно ближайших геодезических пунктов не должны превышать 0,5 мм для равнинных районов, а для горных – 0,75 мм.

Так, практически осуществляется переход от физической поверхности к поверхности эллипсоида и к карте.

На карте масштабов 1 : 10 000 – 1 : 100 000 наносят все геодезические пункты 1, 2, 3 классов, а пункты 4 класса и точки съёмочной сети с отбором. Наземные обозначения пунктов в ряде случаев могут служить надежными ориентирами. Помимо того, геодезические пункты используются при строительных, дорожных, оборонных работах для привязки сооружений на местности.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63584. Підприємство і ринок. Сутність підприємництва 86 KB
  Невідємним елементом ринкового господарювання однією з найактивніших форм економічної діяльності є підприємництво або особливий тип господарювання. Ресурсна функція підприємництва передбачає що воно націлене на найбільш ефективне використання матеріальних трудових фінансових...
63585. Общество, власть, государство 338.64 KB
  Общество это совокупность людей исторически поколениями проживающих на определенной территории и связанных общностью экономической социальной политической и духовной жизни единой государственной властью и правовой системой...
63587. СИСТЕМА ЗАБЕЗЕЧЕННЯ ФİНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ 203.46 KB
  Система організаційного забезпечення фінансового менеджменту являє собою взаємозв’язану сукупність внутрішніх структурних служб і підрозділів підприємства які забезпечують розроблення і прийняття управлінських рішень з окремих напрямів його фінансової діяльності і несуть відповідальність за результати цих рішень.
63591. Особливості ринкових умов та їх вплив на прийняття економічних рішень підприємствами 101 KB
  Конкуренція тип взаємовідносин між виробниками з приводу встановлення цін і обсягів пропозиції товарів на ринку. Аналогічно визначається конкуренція між споживачами як взаємовідносини з приводу формування цін і обсягу попиту на ринку. Він служить кращому забезпеченню ринку товарами.