Вопрос 10 «Прямоугольная система координат. Определение прямоугольных координат по топографическим картам»

Прямоугольные координаты. На плоскости в зоне Гаусса — Крюгера применяется прямоугольная система координат, в которой за ось абсцисс X принят осевой меридиан зоны, за ось ординат Y — изображение экватора (рис. 20). В топографии и геодезии ориентирование производится по северу со счетом углов по ходу часовой стрелки. Поэтому для сохранения знаков тригонометрических функций положение осей координат в зоне Гаусса — Крюгера повернуто на 90° относительно осей, принятых в декартовой системе прямоугольных координат. За положительное направление осей приняты: для оси X — направление на север, для оси Y — на восток. Положение точки А в координатной зоне определяется ее расстоянием XA и YA от осей координат. На территории СССР все абсциссы (расстояния от экватора) положительны. Что касается ординат, то они в каждой зоне могли бы быть как положительными, так и отрицательными. Для удобства работы с картами условились значение ординаты Y осевого меридиана каждой зоны принимать равным 500 км, т.е. начало координат как бы вынесли к западу за пределы зоны. Число 500 избрано потому, что расстояние по экватору от осевого меридиана до крайнего западного меридиана составляет 3° или 333 км, и было бы неудобно отсчитывать ординаты от оси с такой ординатой. Прямоугольные координаты объектов на карте выражаются в километрах и их частях.

Рис. 20. Оси прямоугольных координат зоны и координаты точек А и В, расположенных в 7 зоне

Поскольку одинаковые координаты точек могут повторяться в каждой из 60 зон, номер зоны, в которой расположен данный пункт, указывают впереди ординаты Y. Например, координаты точки Л, находящейся в 7-й зоне, записываются так: XA = 6230,200; YA = 7400,150 (рис. 20).

Для нанесения точек по прямоугольным координатам и определения координат точек на топографических картах (кроме карты масштаба 1:1 000 000) имеется прямоугольная координатная сетка в виде системы квадратов, образованных линиями, параллельными осям X и Y (рис. 21). Линии сетки проводятся в зависимости от масштаба карты на расстоянии 1 или 2 км (взятых в масштабе карты), и поэтому часто их называют километровыми линиями, а сетку прямоугольных координат —километровой сеткой.

Рис. 21. Схема расположения листа карты (заштрихован) и линий прямоугольной координатной сетки в пределах зоны

Линии координатной километровой сетки не параллельны рамкам карты, потому что прямые оси координат не параллельны меридианам и параллелям, имеющим кривизну. Линии сетки, параллельные экватору, имеют постоянную абсциссу, а параллельные осевому меридиану зоны — постоянную ординату. Первые на карте приблизительно горизонтальны, вторые им перпендикулярны.

Координаты линий сетки, выраженные в км, подписывают у рамок карты (между внутренней и минутной рамками): абсциссы горизонтальных линий — у боковых рамок, ординаты вертикальных линий — у верхней и нижней рамок (см. рис. 22). Вблизи углов карты прямоугольные координаты линий подписывают полностью, причем первые две цифры — более мелким шрифтом, чем две последние. У промежуточных линий указывают крупно только две последние цифры, чтобы избежать повторений. Так, например, около восточной рамки листа карты, схематически изображенного на рисунке 16, абсциссы горизонтальных километровых линий с юга на север таковы: 6015, 16, 17 и 6018; около северной рамки подписаны ординаты вертикальных километровых линий 7456, 57, 58 и 7459 км, они читаются как 7-я зона 456 км и т.д.

Рис. 22. Положение и оцифровка линий прямоугольной координатной сетки на листе карты масштаба 1:100 000 (фрагмент) и определение прямоугольных координат точек

Подписи ординат на топографических картах согласованы с номенклатурой листа карты с учетом того, что номер зоны на 30 меньше, чем номер колонны, указанный в номенклатуре. При соединении листов карты в пределах одной зоны километровые линии соседних листов точно совпадают, а на границе зон они располагаются под некоторым углом друг к другу. Для обеспечения возможности работы на смежных листах карты, входящих в разные зоны, на них наносят выходы координатных линий соседней зоны. Координаты этих линий подписывают за внешней рамкой листа (см. рис. 22).

С помощью километровой сетки можно быстро находить координаты объектов, наносить точки по координатам, указывать местоположение объектов на карте. Прямоугольные координаты точки, через которую на карте проходят линии километровой сетки (как, например, точка А на рис. 22), получают сразу, прочитав оцифровку координатных линий на рамках карты.

Координаты точек, лежащих внутри клеток сетки, определяют по координатам ближайших к точке линий сетки и приращению координат точек относительно этих линий. Так, координаты точки В (рис. 22) таковы: X_B = 6132 + ΔX; Y_B = 7312 + ΔY. Приращения координат ΔX и ΔY измеряют с помощью циркуля и линейного масштаба карты, суммируют с координатами километровых линий. В результате X_B = 6 133,280; Y_B = 7 313,450.

Приращения координат могут быть измерены с помощью координатомера — небольшого угольника с двумя перпендикулярными сторонами. По внутренним ребрам линеек нанесены шкалы, длины которых равны длине стороны координатных клеток карты данного масштаба. Горизонтальная шкала совмещается с нижней линией квадрата (в котором находится точка), а вертикальная шкала должна проходить через данную точку. По шкалам определяют расстояния от точки до километровых линий (рис. 23).

Рис. 23. Измерение прямоугольных координат точек с помощью координатомера

Чтобы нанести на карту точку по заданным прямоугольным координатам, поступают следующим образом: по значению абсциссы X, принимая во внимание только целое число километров, находят горизонтальную координатную линию, к северу от которой будет находиться точка; по значению ординаты Y аналогичным образом определяют вертикальную координатную линию, к востоку от которой будет расположена искомая точка, и находят таким образом нужный квадрат. Откладывают измерителем по линейному масштабу оставшиеся доли километров (приращения координат): по обеим горизонтальным сторонам квадрата к востоку — приращение ординаты ΔY, а по обеим вертикальным линиям к северу — приращение абсциссы ΔX. Через полученные точки проводят вертикальную и горизонтальную прямые, в точке пересечения которых находится заданная точка.

Для быстрого указания местоположения объекта на данном листе карты используют сокращенные координаты юго-западного угла соответствующего квадрата километровой сетки. От обозначений обеих километровых линий берут две последние цифры, напечатанные крупным шрифтом, и записывают их так, чтобы две первые цифры относились к южной стороне, а две последние — к западной стороне квадрата. Например, на рисунке 22 точка В находится в квадрате 3212, а на рисунке 16 д. Выселки — в квадрате 1656.

Вопрос 11 «Географическое содержание карт»

Земная поверхность и объекты на ней составляют содержание карты (по-гречески карта - лист). По содержанию карты делятся на 2 большие группы. Это общегеографические карты и тематические карты.
На общегеографических картах изображаются все объекты земной поверхности - рельеф, поверхность воды (реки, озера, моря), растительность, населенные пункты, пути сообщения, границы, некоторые виды промышленности и сельского хозяйства и т.п. К общегеографическим картам относятся топографические карты.
Тематические карты составляются на основе общегеографических карт. На них более отчетливо выделяется один из видов природных явлений, хозяйственных отраслей, социально-политического положения населения. Образцом могут служить политическая карта мира в атласе, карта тектонических плит, карта климатических поясов и т. д.

Топографические карты отображают целостную картину местности — строение земной поверхности и расположенные на ней основные природные и социально-экономические объекты. Богатое содержание топографических карт служит источником разносторонней информации о местности, причем объем информации на единицу площади этих карт весьма велик, т.е. они обладают большой информационной емкостью, которая, однако, сокращается с уменьшением масштаба карты.

Изображение местности на топографических картах, получаемое методом ортогонального проектирования, является практически подобным и одномасштабным.

Географическое содержание карт передается с помощью условных знаков, которые указывают вид объекта, нередко дают его качественные и количественные характеристики, отражают его плановые формы и размеры.

Совокупность графических средств изображения — формы и величины знаков, их цвета и внутреннего рисунка в сочетании с картиной их взаимного расположения, взаимосвязей, ориентировки относительно друг друга помогают в создании картографических образов — пространственных образов действительности. Целенаправленный анализ возникших в сознании образов географической действительности с привлечением запаса географических знаний приводит к познанию закономерностей в размещении объектов и явлений и тем самым — к расширению объема первичной информации о местности, данной на карте.

Объекты местности отображаются на картах с помощью масштабных (или контурных), внемасштабных и линейных обозначений — условных знаков. .Масштабными условными знаками изображаются объекты, горизонтальные размеры которых могут быть выражены в масштабе карты. Масштабный условный знак показывает границу распространения объекта в виде линии того или иного рисунка и характеризует сам объект с помощью окраски оконтуренной площади, буквенно-цифровых пояснений или путем равномерной расстановки одинаковых значков внутри участка. Фигура контура на карте подобна соответствующей фигуре на местности, хотя некоторые несущественные детали могут отсутствовать.

Внемасштабными (или точечными) условными знаками показывают на картах объекты, занимающие на местности очень небольшую площадь, не выражающуюся в масштабе карты, положение которых фиксируется на карте точкой (колодец, отдельное дерево, указатель дорог и т. п.). Рисунок знака имеет или правильную геометрическую форму (кружок, треугольник, звездочка и т. п.), или схематически, упрощенно воспроизводит внешний вид объекта. Истинное положение объекта на местности определяется одной из точек знака, которая находится: в центре знаков геометрической формы; в середине основания у фигур неправильной формы; в вершине прямого угла у основания знаков с «подсечкой» (горизонтальной черточкой); в центре нижней фигуры у знаков, представляющих собой сочетание нескольких фигур (рис. 29).

Рис. 29. Локализация внемасштабных условных знаков. Стрелками показаны точки локализации

Линейные знаки применяются для изображения на картах таких предметов местности, которые имеют значительную протяженность при сравнительно малой ширине, не выражающейся в масштабе карты (пути сообщения, линии связи, границы и т. п.). Линейный знак передает расположение объекта на местности с преувеличением его ширины (в масштабе карты), при этом ось знака совпадает с положением на местности оси объекта. Преувеличение ширины достигает значительных величин. Например, шоссе на карте в масштабе 1 : 50 000 имеет ширину 0,9 мм, что соответствует 45 м на местности, в то время как в действительности ширина шоссе не более 10—14 м.

Подписями и буквенно-цифровыми обозначениями передаются на картах географические названия (населенных пунктов, водных и орографических объектов и др.), ряд качественных и количественных характеристик (высотные отметки, число домов, состав древесных пород в лесу, ширина дороги и др.) и некоторые другие сведения.

Ряд условных знаков сопровождается сокращенными подписями, которые поясняют некоторые особенности изображенных объектов. Например,маш. — машиностроительный завод, пес. — песчаный карьер, мин. — минеральный источник, шк. — школа и др.

Количественные характеристики элементов местности — форм рельефа, рек, древостоя в лесу, дорог и т.д. находят разностороннее практическое применение для определения относительных высот точек местности, падения рек, проходимости дорог и других показателей.

Цвет, размер и рисунок шрифтов на топографической карте также служат для характеристики объектов местности.

Особенности условных знаков существенно влияют на точность и наглядность карты. Для государственных топографических карт СССР разработана единая система условных знаков, в которой каждому знаку соответствует определенный объект местности; группам однородных объектов присвоены однотипные обозначения; условные знаки разных групп объектов четко различаются между собой; рисунок знаков нередко имеет сходство с реальными очертаниями предметов; на картах разных масштабов сохраняется преемственность в условных знаках аналогичных предметов.

Группы однородных или тесно связанных друг с другом объектов показывают на карте определенными цветами. Так, водным объектам присвоен голубой цвет, лесам — зеленый, рельефу земной поверхности — коричневый, искусственным формам рельефа (выемки, насыпи, отвалы пород и пр.) — черный. Применение цветового оформления повышает наглядность карт и позволяет передать особенности местности с большой подробностью, не ухудшая четкости изображения.

Топографические карты СССР отражают географические условия различных ландшафтных зон — от Заполярья до субтропиков, поэтому набор их условных обозначений очень широк. На картах масштабов от 1 : 10 000 до 1 : 100 000 применяется примерно 750 обозначений (около 350 условных знаков и более 400 пояснительных подписей).

При изучении местности по топографической карте необходимо учитывать, что каждая карта дает обобщенное, генерализованное изображение, степень обобщения которого зависит главным образом от масштаба карты. Кроме того, следует иметь в виду, что карты получены путем съемок местности в летний сезон, поэтому в другое время года ряд показателей может отличаться от указанных на карте (уровень воды в реках в паводок иной, чем в межень, проходимость болот ухудшается дождливой осенью и т.д.). Немаловажное значение имеет то обстоятельство, что карта с течением времени «стареет», так как после ее издания на местности могут быть созданы водохранилища, проложены дороги, посажены леса, распаханы степи и т.д.

Ниже рассматривается изображение элементов географического содержания топографических карт в масштабе 1 : 10 000—1 : 100 000.

Гидрографическая сеть (водные объекты) отображается на топографических картах разносторонне и подробно, поскольку ее значение очень велико как для формирования природных особенностей территории, так и для народного хозяйства и обороны страны. На картах показывают все водные объекты — береговые линии океанов, морей, озер и других водоемов; реки, ручьи, каналы и канавы; естественные и искусственные источники (ключи, родники, колодцы); гидротехнические сооружения.

Береговая линия морей на карте соответствует наивысшему уровню воды во время прилива (или прибоя). Контуры озер, прудов, береговая линия рек показываются по уровню воды в самый маловодный период — межень. В зависимости от ширины русла и масштаба карты реки изображают одной или двумя линиями (см. табл. 3).

На карты масштаба 1 : 100 000 и крупнее наносят все реки и ручьи. Лишь в местах с густой гидрографической сетью мелкие ручьи (длиной на карте до 1 см) показывают с отбором. Для рек на картах указывают ширину, направление и скорость течения в межень, характер грунта дна; около знака брода подписывают длину, глубину, качество дна и скорость течения. В ряде мест у береговой линии реки даются урезы воды — абсолютные высоты уровня воды в реке (над уровнем моря). Скорость течения (в метрах в секунду) подписывается в разрыве стрелки, указывающей направление течения.

Кроме того, на реках показывают пороги, водопады, навигационные и гидротехнические сооружения (плотины, шлюзы, молы и др.), а также средства переправы. Шрифт собственного названия реки отражает ее судоходность. Каналы и канавы при ширине до 3 м изображаются одной тонкой линией, а более 3 м — одной утолщенной или двумя линиями (в зависимости от масштаба карты).

Озера и искусственные водоемы даются на картах в том случае, если площадь их изображения не менее 1 мм². Меньшие по площади водоемы показывают, если они являются истоками рек, или находятся в безводных районах, или имеют лечебное значение. Главные колодцы, расположенные вне населенных пунктов, наносят на карту с указанием абсолютной высоты поверхности земли, глубины и наполняемости колодца. Источники изображают особым знаком. Рядом с собственными названиями всех соленых и горько-соленых озер, источников помещают в скобках соответствующие сокращенные подписи сол. или г-сол.

Изображение растительности и грунтов позволяет судить об условиях видимости и проходимости местности, о хозяйственном использовании и в некоторой степени о хозяйственных возможностях данной территории. Четкие границы растительного покрова и грунтов показывают на картах черным точечным пунктиром. Неопределенные границы на участках взаимного проникновения отдельных форм изображают расстановкой соответствующих условных знаков в смежных угодьях.

Особо отображаются на картах различные группы культурной растительности: полевые, огородные и бахчевые культуры, растительность садов и парков, лесные питомники, саженые леса.

Естественная растительность на картах подразделяется по основным жизненным формам растений (древесная, кустарниковая, травяная и др.). Площадь, занятую сплошной древесной растительностью (лесами), покрывают на карте зеленой краской, на фоне которой дают характеристику древостоя по породам верхнего полога леса, указывают высоту и средний диаметр стволов, а также среднее расстояние между деревьями.

Просеки шириной более 1,5 м показывают на всех картах прерывистыми линиями: одной — при ширине просеки до 20 м, двумя — при большей ширине. Участок леса, имеющий на карте площадь менее 4 мм², изображают знаком отдельной рощи. Особыми контурными знаками наносят редколесья, вырубленные и горелые леса и др.

Участки со сплошными зарослями кустарников окрашивают в светло-зеленый цвет и на его фоне указывают породу и среднюю высоту кустарников. Редкие кустарники и отдельные кусты изображают значками.

Луга на картах подразделяются на сухие и мокрые. Их отображают контурными значками на белом фоне. Встречающиеся на лугах поросли кустарника, редкого леса, кочки и т. п. обозначаются соответствующими знаками.

Болота имеют два вида обозначений: для труднопроходимых и непроходимых болот и для проходимых болот. Проходимые болота допускают движение людей в одиночку и группами, их поверхность имеет травяной или плотный моховой покров. По труднопроходимым болотам возможно передвижение только одиночных пешеходов; мощность торфа таких болот более 0,5 м, на поверхности много мочажин, развит моховой покров. Непроходимыми считаются болота, поверхность которых не выдерживает тяжести одного человека. В нескольких местах площади болота на карте указывают глубину болота до твердого грунта. Растительность и микроформы поверхности болот отображаются совмещением их знаков со знаком болот, например болота травянистые, моховые, грядовые, с кустарником и др.

На участках, не занятых естественной и культурной растительностью, показывают некоторые виды грунтов: скальные выходы, щебенчатые участки, каменистые россыпи, скопления песков и камней. Сочетая различные условные обозначения, выделяют песчаные, каменистые, глинистые и щебенчатые пустыни. Вариантами знака песков передают разделения песков пустынь на ровные, бугристые, ячеистые, барханные и др.