ТОПОГРАФИЯ

Топография — наука, изучающая земную поверхность. Её целью является создание топографических карт местности (от греч. τόπος – место и графия - описание).

ТОПОГРА́ФИЯ является отраслью науки и практики на стыке геодезии и картографии, изучающая местность в географическом и геометрическом отношении посредством создания топографических карт и планов на основе топографических съёмок (наземных, с воздуха, из космоса). Топография изучает вопросы классификации, содержания и точности топографических карт и планов, методики их изготовления, содержания, точности, обновления и получения по ним различной информации о территории. В каждом государстве эти вопросы регламентируются собственными стандартами (связанными с хозяйственно-политическими факторами, организационно-техническими возможностями картографо-геодезических служб и характером ландшафтов), но поскольку в целом они достаточно близки, это позволяет создавать сопоставимые топографические карты.

ТОПОГРАФИЯ — наука, изучающая земную поверхность. Её целью данной науки является создание топографических карт местности (топо - место, графия – описание).

В задачу топографии входят:
1. Измерение длин линий, углов на поверхности земли, под землёй, над землёй.
2. Вычислительная обработка результатов измерений.
3. Графическое построение и оформление карт, планов.
4. Использование результатов измерений, графических построений при решении задач промышленности, сельского хозяйства, строительства, научных исследований.

Карты, планы, профили необходимы при проектировании границ земельных участков, при строительстве водоёмов, дорог, в проведении государственного земельного кадастра. Карта нужна для ведения боевых операций.

Топография тесно связана с геодезией, которая включает задачи определения формы и размеров Земли как планеты, изучение горизонтальных и вертикальных движений земной коры, составление карт больших районов, областей, стран и всего мира.
Топография и геодезия опираются на математику, физику; применяются в географии, геологии, геоморфологии, почвоведении, геоботанике, землеустроительном проектировании, экономике сельского хозяйства, мелиорации, дорожном строительстве, астрономии, геофизике, картографии, фотограмметрии, вычислительной технике.


Необходимость проведения геодезических работ возникла у человечества в глубокой древности. Народы Индии, Греции, Египта вели геодезические работы в целях строительства каналов, возведения сооружений, деления земли на участки за несколько тысячелетий до нашей эры. Геодезия в переводе с греческого — землеразделение.

В YI в. до н.э. халдейские жрецы пришли к выводу о шарообразности Земли (по лунным затмениям). Пифагор и Аристотель подтвердили и определили длину окружности Земли. Эратосфен (276—194 г до н.э.) получил подтверждение размеров земного шара и вычислил R=6320 км.

В ХYIII в. Ньютон доказал, что Земля сплюснута и представляет эллипсоид вращения. В 1792-1797 гг. Законодательное собрание Франции постановило определить длину дуги меридиана Дюнкерн-Амьен-Париж-Родез с целью установить новую меру длины, исходя из окружности Земли. Такая мера была названа МЕТР = 1/40000000 парижского меридиана и служит основанием для метрической системы мер. В качестве эталона МЕТРА принято расстояние между штрихами на платиновом стержне, хранящемся в Международном бюро мер и весов в Париже. Для стран мира изготовлена 31 копия эталона метра. В качестве эталона более высокой точности в настоящее время служит метр, определённый как длина пути, пройденного светом за 1/299792548 доли секунды. В ХIХ в. доказано, что Земля не имеет формы правильного эллипсоида вращения, а постоянно изменяется в связи с перераспределением земных масс внутри земли, что связано со скоростью вращения и наклоном оси вращения Земли.

В России геодезические работы зафиксированы в 1068 г., когда князь Глеб измерил расстояние в 27 км между Керчью и Таманью по льду через Керченский залив. Об этом свидетельствует Тмутараканский камень, найденный в 1792 г. у города Тамань (в настоящее время хранится в Санкт-Петербурге в Эрмитаже). Геодезия возникла в связи с необходимостью разделения земли. Линейными мерными приборами были верёвки. Площади определялись по четвертям высеваемого зерна, по копнам скашиваемого сена.

Мероприятия Петра I по составлению карты России и генеральному межеванию производились на новой геодезической основе: верёвки были заменены цепями, а для измерения углов стали применять астролябии. В 1739 г. был учрежден Географический департамент Петербуржской академии наук, занимавшийся работами по составлению карт страны. В 1758-1763 гг. им руководил М.В.Ломоносов. В 1822 г. основан Корпус военных топографов, выполняющий геодезические, топографические, картографические работы военного и общегосударственного назначения.

В ХIХ в. геодезические работы проводились под руководством русских учёных-геодезистов К.Н.Теннера, В.Я.Струве, Ф.Ф. Шуберта и др.

В 1919 г. издан декрет об учреждении Высшего геодезического управления, который руководил всеми топогеодезическими работами в стране.

С 1927 г. быстро развивается аэрофотосъёмка и начинаются планомерные работы по картографированию нашей территории. В 1928 г. был создан Государственный институт геодезии и картографии / ЦНИИГАиК /. Директор этого института профессор Ф.Н. Красовский предложил программу построения государственной триангуляционной сети в целях введения единой системы координат на всю территорию страны.

В 1932 г. профессор Ф.Н. Дробышев изобрел стереометр, который позволил закончить картографирование страны в 50-х гг. ХХ в. в масштабе 1:100000.

В 1938 г.был реконструирован завод «Аэрогеоприбор», выпускающий высокоточные теодолиты, нивелиры, рейки, АФА.

В 1942 г. профессора Красовский и Изотов определили размеры референц-эллипсоида применительно к нашей стране (эллипсоид Красовского), а в 1946 г. введена единая система координат и высот на всю нашу территорию. Во время Великой Отечественной войны проводилось картографирование Казахстана, Средней Азии, Сибири.

В настоящее время завершено уравнивание астрономо-геодезической сети страны, картографирование страны в масштабе 1:25000, обновлены карты масштаба 1:50000—1:1000000. Выполняется топографическая съёмка шельфа, рельефа дна морей, озёр, водохранилищ. Развивается космическая геодезия, выполняется тематическое картографирование некоторых территорий по материалам космических съёмок.

Продолжаются теоретические работы по уточнению фигуры, размеров и гравитационного поля Земли, изучение во времени её геофизических параметров.


Для решения геодезических задач надо знать форму и размеры Земли.
Земля является геометрическим телом сложной формы, которую нельзя выразить математической формулой. Поэтому введено понятие уровенная поверхность.
Уровенной поверхностью называется выпуклая поверхность, перпендикулярная к направлению силы тяжести в каждой точке. Её можно провести через любую точку на физической поверхности земли, под землёй, над землёй (рис. 1).

За земную поверхность принята форма Земли, названная геоидом (уровенная поверхность, которая в каждой точке нормальна к направлению силы тяжести, или горизонтальна в каждой своей точке), т.е. поверхность мирового океана, мысленно продолженная под сушей. Поверхность геоида сложная и не выражается математической поверхностью, её нельзя выразить и математической формулой.
Исследования Земли показали, что она сплюснута у полюсов, поэтому за математическую поверхность принимается поверхность эллипсоида вращения, т.е. тела, получающегося от вращения эллипса вокруг его малой оси (рис. 2), который по форме подходит к форме геоида.
Размеры эллипсоида вращения характеризуются длиной большой полуоси а, малой полуоси в и «сжатием» α, где α=(а-в)/а.
Изучение фигуры математической поверхности Земли сводится к определению размеров а, в, α эллипсоида вращения, который наиболее подходит к геоиду и определённым образом ориентирован в теле Земли. Такой эллипсоид называется референц – эллипсоидом.


Референц - эллипсоид - это эллипсоид, принятый для обработки геодезических измерений и определения геодезических координат. Для картографических работ для нашей страны принят референц - эллипсоид, названный эллипсоидом Красовского, размеры которого подтвердили наши и американские ученые при наблюдении за движением искусственных спутников Земли.

Исследователь	Год	а	в	α
Деламбр	1800	6375653	6356564	1:334,0
Вальбек	1819	6376896	6355833	1:302,8
Бессель	1841	6377397	6356079	1:299,2
Кларк	1880	6378249	6356615	1:293,5
Жданов	1893	6377717	6356433	1:299,6
Хейфорд	1909	6378388	6356912	1:297,0
Красовский	1940	6378245	6356863	1:298,3

Для каждой страны принят свой эллипсоид вращения, характеризующийся своими данными а, в, α. Принятые для нашей страны формы Земли - эллипсоид Красовского и геоид - отличаются по размерам друг от друга не более чем на 100—150 метров.
Для приближенных расчётов поверхность Земли принимается за сферу /шар/ со средним радиусом 6371 км (или его округляют до 6400 км).


На местности измеряются: длины линий, горизонтальные углы, углы наклона, превышения точек местности.
Взаимное положение точек местности определяют путём измерения линий /расстояний/ между точками и углов между направлениями линий, соединяющих эти точки. При выполнении геодезических работ на небольшой территории часть уровенной поверхности можно принять за плоскость, т.е. не учитывать кривизну Земли (рис. 3).

Тогда линию АВ можно спроектировать ортогонально на горизонтальную плоскость. В проекции получится линия ав=S - горизонтальное проложение линии АВ местности. Горизонтальным проложением называется проекция линии местности на горизонтальную плоскость. Горизонтальное проложение используют для
составления плана местности.
Когда говорят об измерении углов на местности, то имеют в виду горизонтальные углы и углы наклона местности (рис. 4).

Через точку А местности проведена горизонтальная плоскость, касательная к уровенной поверхности Авс. Через точку А и точку С проведена вертикальная плоскость, перпендикулярная плоскости Авс. Через точку А и точку В проведена вертикальая плоскость, перпендикулярная плоскости Авс, ас будет являться горизонтальным проложением линии местности АС, ав будет являться горизонтальным проложением линии местности АВ.
∠β - горизонтальный угол. Следовательно, горизонтальным углом называется угол, заключённый между проекциями линий местности на горизонтальную плоскость.
∠ν₁ и ∠ν₂ - углы наклона, следовательно, углами наклона называются углы, заключённые между линией местности и горизонтальной плоскостью.
∠ν₂ расположен ниже горизонтальной плоскости и называется углом понижения, имеет знак минус (-).
∠ν₁ расположен выше горизонтальной плоскости и называется углом повышения, имеет знак плюс (+).
После измерения на местности АВ=D и ∠ν (рис.3) горизонтальное проложение ав вычисляется по формуле S=Dcosν или S=D-ΔD, где ΔD — поправка за наклон к линии горизонта. ΔD= 2Dsin²
(ν/2). ΔD-вычисляется или выбирается из таблиц. Если -3°≥ ν ≤+3°, то S=D.


Высотой точки местности называется отрезок отвесной линии от этой точки до уровенной поверхности, принятой за начало отсчёта. Числовое значение высоты называется отметкой точки местности (рис. 5). Если отметку точки местности определяют относительно уровенной поверхности океана, то эта отметка называется
абсолютной. Если отметку точки местности определяют относительно любой уровенной поверхности, проходящей через любую точку местности, то эта отметка называется относительной или условной. Отметки точек называются коротко высотами и обозначаются Н.

Разность между отметками точек местности называется превышением и обозначается h. Оно бывает положительное (+h) и отрицательное (–h).

Абсолютные отметки точек местности обычно положительные, так как определяются относительно уровенной поверхности океана, только в Прикаспийской низменности — отрицательные (до –28 м). В России началом отсчёта абсолютных отметок служит нуль Кронштадского футштока, на котором отмечен средний уровень воды в Финском заливе. Он при помощи геодезических измерений передан на репер, находящийся в Пулковской обсерватории (Санкт-Петербург).

Если для точек А и В уровенную поверхность принять за плоскость (рис.5), то h=Stgν. Зная На, найдём Нв=На+h=Ha+Stgν. Эта формула читается так: отметка последующей точки равна отметке данной точки плюс соответствующее превышение между ними.


Карта — это уменьшенное и искажённое вследствие кривизны Земли изображение горизонтальной проекции либо всей земной поверхности, либо значительной её части со всеми находящимися на ней объектами. При составлении карт строят сетку меридианов и параллелей, а также километровую сетку, стороны которой параллельны осям абсцисс и ординат.

Планом называется уменьшенное и подобное изображение на горизонтальной плоскости проекции небольшого участка земной поверхности, в пределах которого кривизной Земли можно пренебречь.
На плане длины линий, углы и площади участков местности не искажаются, а степень уменьшения её линейных элементов постоянна для всех частей плана. При составлении плана строится километровая сетка, где вершины углов плана имеют координаты, кратные целому числу километров.

По картам и планам решают различные задачи: определяют расстояния между отдельными точками местности, высоты точек местности, выполняют ориентирование линий местности, находят углы между заданными направлениями, выполняют проектирование инженерных сооружений: дорог, мостов, промышленных объектов, подземных коммуникаций и т.д.


Положение точек земной поверхности может быть определено в различных системах координат
Система географических координат является единой для всех точек Земли. При этом уровенная поверхность принимается за сферу, координаты ϕ и λ определяются с помощью астрономических наблюдений.
Система геодезических координат определяет положение точек на поверхности эллипсоида вращения - геодезические координаты В и L (рис. 6).

Геодезической широтой В точки местности называется угол, образованный нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора. Геодезические широты бывают северные и южные и измеряются по дуге меридиана от 0° на экваторе до 90° на полюсе Геодезической долготой L точки местности называется двугранный угол между плоскостью геодезического меридиана данной точки и плоскостью начального геодезического меридиана. Геодезические долготы бывают восточные и западные и измеряются по дуге экватора от 0° на восток и на запад до180°. Линии, проходящие через точки с одинаковыми широтами, называются параллелями, а линии, проходящие через точки с одинаковыми долготами, называются меридианами. При составлении карт на большую территорию строится географическая сетка меридианов и параллелей, но для решения геодезических задач необходимо знать прямоугольные координаты точек местности.


Положение точки местности определяется координатами Х и Y, знаки которых зависят от четверти, в которой находится точка (рис. 7). Четверти системы координат в геодезии пронумерованы по ходу часовой стрелки.


Любая проекция даёт искажение земной поверхности на плоскости. Но искажения имеют различный характер. Для составления карт в России принята поперечная цилиндрическая конформная проекция Гаусса (зональная система прямоугольных координат). В этой проекции всю Землю делят меридианами на шести- и трёхградусные зоны, каждая зона проектируется на поверхность своего цилиндра, касающегося шара по среднему (осевому) меридиану. Деление земной поверхности на зоны вызвано тем, что при большом удалении от осевого меридиана получаются большие искажения на карте. Выбор зоны в 3° или в 6° зависит от масштаба карты.
Для карт масштаба 1:10000 и мельче—зоны в 6°, для масштаба карт 1:5000 и крупнее—зоны в 3°.
Шестиградусные зоны соответствуют карте масштаба1:1000000 и располагаются колоннами, отсчитываемыми от Гринвичского меридиана на восток и пронумерованными 1, 2, 3,…и т.д. до 60. Долготы осевых зон - 3°, 9°, 15°, 21°, 27°…и т.д. Они вычисляются по формуле L=6°N-3°, где N - номер заданной зоны.
Трёхградусные зоны располагаются так, что все осевые и граничные меридианы шестиградусных зон являются граничными меридианами трёх-градусных зон, т.е. долготы осевых меридианов этих зон кратны 1,5°.
Спроектировав зону на поверхность цилиндра и развернув эту поверхность в плоскость, получим изображение зоны в проекции Гаусса (рис. 8).
В проекции Гаусса-Крюгера осевой меридиан и экватор изображаются взаимно - перпендикулярными линиями, остальные меридианы – кривыми, сходящимися у полюсов и параллелями, симметричными относительно осевого меридиана, обращёнными своими выпуклостями к экватору (рис. 9).
На плоскости в проекции Гаусса применяется как наиболее простая прямоугольная система координат, причём в каждой зоне своя система координат: за ось абсцисс принимается осевой меридиан зоны, за ось ординат — экватор (рис. 10,а). Х,У — координаты Гаусса—Крюгера.

Помимо осей координат в каждой зоне строится координатная сетка, т.е. проводятся линии, параллельные осям координат, через 0,5 км, 1 км, 2 км и т.д. Координатная сетка необходима для определения координат точек местности.
На территории России все значения Х положительные, а для точек, находящихся в западной части зоны, значения У отрицательные. Поэтому было предложено перенести начало координат из каждой зоны к западу на 500 км (рис. 10,б).

Положение точек местности обозначаются преобразованными ординатами, т.е. если У= -194 км, то У_{преобр.}= -194+500=306 км. Если значения У<500, то точки находятся в западной части зоны, если значения У>500, то точки находятся в восточной части зоны. Зон—60, чтобы определить номер зоны, он добавляется перед ординатой У, т.е. Упреобр.=7 306 км, где 7 - номер зоны. На стыке зон введена полоса перекрытия в 4° (2°- по востоку и 2°- по западу). На всех листах карт, расположенных в этой зоне, дают выходы километровой сетки соседней с ней зоны. По ним можно строить координатную сетку и пользоваться единой системой координат на смежных листах, принадлежащих к разным зонам.

Топографические карты имеют и географические и координатные сетки, которые подписываются по углам карты. Существуют формулы перерасчёта географических координат в прямоугольные и обратно.

Для небольших участков топографических съёмок местности система координат может иметь начало в любом месте участка. Такая система координат называется условной.


Положение точки местности характеризуется ещё одной координатой — высотой точки местности, которую определяют относительно уровенной поверхности, принятой за начало отсчёта. Числовое значение высоты точки местности (отметки) подписываются на планах и картах.


I. Определение прямоугольных координат объектов местности
Нахождение прямоугольных координат (Х, У) рассмотрим на следующем примере: пусть на карте задан объект А (рис. 11).

Из точки А опускаем перпендикуляры (желательно) на южную (ю.л.) и западную (з.л.) координатные линии. Эти отрезки обозначаем Δх и Δу – они являются приращениями координат
X_A = Х_ю.л. + Δх
У_A = У_з.л. + Δу,
где Х_ю.л. = 6068000 м, У_з.л.= 4308000 м.
Приращения координат Δх, затем Δу при помощи измерителя определяем по линейному масштабу в метрах, например, Δх = 350 м, Δу = 750м, и вычисляем координаты точки А: Х_А = 6068000+350 = 6068350 м,
У_А = 4308000+750 = 4308750 м.

II. Определение прямоугольных координат объектов в смежной зоне
Для определения координат в смежной зоне строим на карте новую координатную сетку, соединив одинаковые выходы координат за внешней рамкой (рис. 12). Из точки А опускаем перпендикуляры на новые координатные линии и аналогично находим координаты точки А.
X_A = 6068000 + Δх
У_A = 3695000 + Δу,
где Δх и Δу измеряем измерителем на карте или определяем по линейному масштабу.

III. Определение геодезических координат точек местности
Для определения геодезических координат (рис. 13) соединяем минутные выходы (на минутной рамке), ближайшие к заданному объекту. Через заданную точку проводим до этих линий линии, им параллельные,
и обозначаем их ΔВ и ΔL. Эти величины измеряются в секундах и определяются по минутной рамке по формулам
B_A = B_ю.л. + ΔB
L_A = L_з.л. + ΔL



Для удобства пользования многолистными картами, ограниченными меридианами и параллелями, их объединяют единой системой разграфки и номенклатуры.
Номенклатурой карт называется система обозначения (нумерации) отдельных листов карт разных масштабов. Она определяет на земной поверхности положение каждого участка, изображённого на том или ином листе карты в соответствии с принятой системой разграфки.
В основу номенклатуры карт различных масштабов в нашей стране положена номенклатура карт масштаба 1:1000000, названная международной картой. Листы этой карты ограничены параллелями в 4° к северу и югу от экватора, и меридианами в 6° от Гринвичского меридиана.

От деления земной поверхности параллелями получают пояса, которые обозначаются заглавными буквами к северу и югу от экватора: А, В, С,…..Z, по 22 пояса в каждом полушарии. В настоящее время пояса предложено обозначать цифрами 1, 2, 3,……22.
От деления земной поверхности меридианами получают 60 колонн, счёт которых ведут от меридиана 180°, противоположному Гринвичскому меридиану, с запада на восток.
Таким образом, номенклатура карт масштаба 1:1000000 складывается из номера пояса и номера колонны. Пример: N-37. Далее, чтобы получить номенклатуру карт, карту масштаба 1:1000000 делят на следующие части (табл. 2):

Масштаб карт	Число листов карт в одном листе карты 1:1000000	Разность широт листа карты	Разность долгот листа карты	Номенклатура листа карты
1:1000000	-	4°	6°	N—37
1:500000	4	2°	3°	N—37—Г
1:300000	9	1°20′	2°	YII—N—37
1:200000	36	40′	1°	N—37—YI
1:100000	144	20′	30′	N—37--25

В основу номенклатуры карт более крупного масштаба положен лист карты масштаба 1:100000, который делят на следующие части (табл.3):

Масштаб карт	Число листов карт в одном листе карты		Разность широт листа карты	Разность долгот листа карты	Номенклатура листа карты
	1:100000	Предыдущего м-ба
1:100000	-	-	20′	30′	N—37—25
1:50000	4	4	10′	15′	N-37-25-A
1:25000	16	4	5′	7′30″	N-37-25-A-г
1:10000	64	4	2′30″	3′45″	N-37-25-В-б-3
1:5000	256	-	1′15″	1′52″,5	N-37-25-(240)
1:2000	2304	9	25″	37″,5	N-37-25-(240-Г)

По известной номенклатуре можно определить географические координаты углов листа карты, а по географическим координатам можно определить номенклатуру листа карты. На севере размеры листа карты по долготе малы, поэтому севернее 60° листы карт сдваиваются, а севернее 76° - счетверяются.


I. Определить номенклатуру карты по геодезическим координатам:
В = 62°57′00″с.ш. L = 75°53’00" в.д.
1. Из таблицы номенклатуры карт по В = 62° находим номер пояса – это пояс Р. По L = 75° находим номер колонны – это колонна 43.
2. На листе бумаги строим миллионный лист с обозначением его широт и долгот и делим его на 144 части (рис. 14).
3. Рассчитываем градусы и минуты по В и L (рис. 14).
4. Находим лист карты 1:100 000 масштаба, его номер – 44.
5. Находим лист карты 1:50 000 масштаба, для этого строим схему 44 листа карты 1:100 000 масштаба (рис. 15) и делим ее на 4 части. Каждую часть обозначаем буквами и рассчитываем градусы и минуты. Буква, соответствующая заданной широте и долготе, – Б. Номенклатура листа карты масштаба 1:50000 – Р—43—44—Б.

6. Находим лист карты масштаба 1:25 000, для этого лист масштаба 1:50 000 делим на 4 части, их обозначаем буквами и рассчитываем градусы, минуты, секунды (рис. 15).
Буква, соответствующая заданной широте и долготе, – б. Номенклатура листа карты масштаба 1:25 000 – Р-43-44-Б-б.
7. Находим лист карты масштаба 1:10000, для этого лист масштаба 1:25000 делим на 4 части, их обозначаем цифрами и рассчитываем градусы, минуты, секунды (рис. 15). Цифра, соответствующая заданной широте и долготе,–3.

Номенклатура листа карты масштаба 1:10 000 – Р-43-44-Б-б-3.


II. Определить геодезические координаты рамок листа карты по заданной номенклатуре:
N-45-71-А- в-2
1. Из таблицы номенклатуры карт по номеру пояса N и номеру колонны 45 находим В и L листа карты масштаба 1:1 000 000 (рис. 16).

2. На миллионном листе карты находим 71 лист масштаба 1:100 000, разделив миллионный лист на 144 части и рассчитав широту и долготу листа, составляем схему масштаба 1:100 000 и находим лист масштаба
1:50000 под буквой А (рис. 17).

3. Для масштаба 1:25 000 делим лист карты масштаба 1:50 000 на 4 части и рассчитываем широту и долготу для бук вы в (рис. 18). Для масштаба 1:10 000 делим лист карты масштаба 1:25 000 на 4 части и рассчитываем широту и долготу для цифры 2 (рис. 17).

4. Географические координаты рамок листа карты показаны на рис. 18.

III. Определить номенклатуру смежных листов карты
Задание выполняется аналогично предыдущим заданиям, но без расчета широты и долготы.


В этой классификации выделяют три большие группы:
1) общегеографические карты;
2) тематические карты;
3) специальные карты.

1. Общегеографические карты. Эти карты отображают совокупность элементов местности, имеют универсальное многоцелевое применение при изучении территории, ориентировании на ней, решении научно-практических задач. На общегеографических картах изображают все объекты, видимые на местности, и всем элементам как бы уделяется равное внимание. Дальнейшая классификация общегеографических карт совпадает с их делением по масштабу:
а) топографические — в масштабах 1:100 000 и крупнее;
б) обзорно-топографические — в масштабах 1:200 000— 1:1 000 000;
в) обзорные — мельче 1:1 000 000.

2. Тематические карты. Это наиболее обширная и разнообразная категория карт природных и общественных (социальных и экономических) явлений, их сочетаний и комплексов. Содержание карт определяется той или иной конкретной темой.
Группа карт природы охватывает карты литосферы, гидросферы, атмосферы, педосферы и биосферы. Они подразделяются на следующие крупные блоки:
Карты геологические, геофизические, рельефа земной поверхности и дна океанов, метеорологические и климатические, гидрологические (вод суши), океанологические (вод морей и океанов), почвенные, ботанические, зоогеографические, медико-географические, общие физико-географические.

Карты общественных явлений охватывают социосферу и техносферу.
Их тематика отличается большим разнообразием: население, экономика и хозяйство, наука, образование и культура, обслуживание и здравоохранение, общественные движения, религия и политика, археология и история развития общества и многое другое. Эта группа карт постоянно расширяется за счет все новых и новых тем, характеризующих общество со всеми прогрессивными и негативными аспектами его развития. Примерная классификация карт общественных явлений выглядит следующим образом: карты населения, карты хозяйства, карты науки и культуры, карты обслуживания населения и здравоохранения, карты политические и политико-административные, карты исторические.

Приведенные классификационные перечни можно значительно пополнить и детализировать, например, выделить среди геологических десятки карт различных эпох, периодов, ярусов; среди климатических —
карты отдельных элементов погоды; в разделе населения — карты уровня благосостояния населения, политической ориентации, преступности и т.п.
Каждая строчка перечня включает множество карт разного содержания скажем, «карты термического режима» объединяют карты температуры воздуха на уровне моря, на разных высотных уровнях атмосферы, почв, вод океана, а также карты суточных, месячных, сезонных, годовых, средних многолетних температур и многие другие.

Особую сложность для классификации представляют явления, которые не могут быть целиком отнесены к одной какой-либо сфере, они принадлежат сразу к двум или нескольким сферам. Наиболее очевидна необходимость выделения особой природно-общественной сферы (гиперсферы), характеризующей взаимодействие природы, населения и хозяйства. Можно назвать наиболее яркие примеры карт, относящихся к гиперсфере: эколого - географические (геоэкологические), т.е. карты факторов воздействия на окружающую среду в целом и на отдельные ее компоненты; состояния окружающей среды и ее компонентов; результатов и последствий воздействия на среду; условий жизни населения; защиты среды и
обеспечения экологической безопасности, карты природно-технические.
Строго говоря, названные выше карты загрязнения вод, воздуха, почв, растительного покрова тоже можно отнести к картам эколого-географическим (иногда их называют геоэкологическими). Тенденция развития новых научных направлений на стыках разных отраслей, расширение комплексных межнаучных, междисциплинарных исследований — характерная черта развития современной науки, и тематическая картография чутко улавливает эту тенденцию, разрабатывая все новые и новые пограничные разделы. Удельный вес тематических карт, находящихся на стыке разных сфер, неуклонно возрастает. Это сильно затрудняет классификацию.

3. Специальные карты. Карты этой группы предназначены для решения определенного круга задач или рассчитаны на определенные круги пользователей. Чаще всего это карты технического назначения: навигационные, т.е. карты аэро- и космические навигационные; морские навигационные; лоцманские; дорожные, в том числе автодорожные; кадастровые, т.е. карты земельного, водного, городского, лесного кадастра и др.; технические, проектные.
Ввиду объективных трудностей эта классификация не отличается строгостью. К числу специальных можно, например, отнести карты учебные, агитационно-просветительные, экскурсионные, спортивные и некоторые другие. Иногда в основание классификации кладут назначение карт.

Однако не всегда легко провести границу между картами разного назначения и картами тематическими и общегеографическими, которые благодаря своей многофункциональности могут использоваться в качестве
учебных или, скажем, экскурсионных. Особую группу составляют специальные тактильные (осязательные) карты для слепых и слабовидящих.


Топографические карты подразделяются по масштабу:
а) мелкомасштабные (1:1000000 и мельче), используются для изучения местности при генеральном проектировании народного хозяйства, учёта ресурсов поверхности Земли;
б) среднемасштабные (1:1000000—1:100000), используются для детального проектирования дорог, ЛЭП, планировки городов и т.д.;
в) крупномасштабные (1:50000—1:1000), используются для точного детального проектирования, разработки генеральных планов городов, инженерных сетей, коммуникаций и т.д.

Для составления планов и карт результаты измерений линий уменьшают в несколько сотен или тысяч раз в зависимости от размеров участка.
Степень уменьшения горизонтальных проложений линий местности при изображении их на плане или карте называется масштабом. Масштаб карты выражают отношением 1:m = l:S, где l—отрезок на плане, S — горизонтальное проложение соответствующей линии местности.

На картах указывают масштабы: численный, именованный, линейный. Измерение расстояний на плане выполняют при помощи поперечного масштаба.

Каждый вид масштаба имеет свою предельную точность. Предельной точностью масштаба называется наименьшая длина горизонтального проложения линии местности, меньше которой нельзя различить отрезок на карте невооруженным глазом. Практически невооруженным глазом можно различить отрезок на карте 0,01см. Для определения предельной точности масштаба знаменатель численного масштаба надо разделить на 10 000 (1 метр содержит 10 000 отрезков по 0,01 см).

Пример: масштаб карты 1:25 000 - точность масштаба равна 2,5 м;
масштаб карты 1: 100 000 – точность масштаба равна 10 м;
задана точность масштаба 0,5 м – масштаб карты: 1:5000;
задана точность масштаба 100 м – масштаб карты: 1:1000000.

Точность масштаба позволяет решать следующие задачи:
1) определять размеры местных объектов, которые могут быть изображены в данном масштабе, и объектов которые в данном масштабе не изобразятся;
2) устанавливать масштаб, в котором следует составлять план или карту, чтобы на ней изобразились нужные нам объекты местности.



1. Лист топографической карты масштаба 1:25000 ограничен тремя видами рамок:
а) внутренняя рамка, имеющая форму трапеции, образована отрезками меридианов и параллелей, непосредственно ограничивающими картографическое изображение. На выходах этих линий в углах внутренней рамки указаны соответствующие значения широты и долготы. Например: юго-западный угол карты имеет широту В = 54º40´ и долготу L = 18º00´;
б) минутная рамка обозначена определенными интервалами (утолщенными и неутолщенными) широт и долгот. Каждый интервал равен 1´ и разделен десятисекундными интервалами – точками;
в) внешняя сплошная рамка ограничивает лист карты. В разрывах внешней рамки выписаны номенклатуры смежных листов карт.

2. Внутри листа карты имеется система взаимно-перпендикулярных линий, которая образует координатную (километровую) сетку карты. Между внутренней и минутной рамками выписаны ординаты и абсциссы вы-
ходов линий координатной сетки.
Например, подпись юго-западного угла:
абсциссы: 6067, далее 67, 68 и т. д. (60 – не подписывается, чтобы не загружать карту);
ординаты: 4307, далее 08, 09 и т.д. Первая цифра в значении ординат обозначает номер зоны (в данном случае зона 4), а ординаты (307) отсчитываются от осевого меридиана зоны, увеличенного на 500 км, т.е. ордината имеет значение – 193 км и т.д. За внешней рамкой показаны выходы координат смежной зоны.

3. Над северной стороной внешней рамки обозначают номенклатуру листа карты. Пример: У-34 – 37 – В—в.
Слева от номенклатуры указывается система координат, которая может быть условной (для крупных планов), или координаты 1942 г. (для карт общегосударственного значения).
Справа от номенклатуры указывается шифр карты: учебная, ДСП, секретная, весьма секретная.
Под южной рамкой указываются численный масштаб карты - 1:25 000, именованный масштаб - в 1 сантиметре 250 метров и линейный масштаб, представленный в виде линейного графика. Линейный масштаб
необходим для определения расстояний и координат. «0» на графике - в середине, левая часть графика разбита на интервалы, цена деления которых 25 м. Измерив расстояние по карте измерителем, одну ножку ставим на «0» и определяем расстояние по второй ножке измерителя, поставив ее на левую часть графика.
Далее указаны высота сечения рельефа: «Сплошные горизонтали проведены через 5 метров» и система высот: «Балтийская система высот». Если система высот условная, то дается запись: «Условная система высот».
Слева от масштабов даются сведения о склонении магнитной стрелки и среднем сближении меридианов и схема взаимного расположения меридианов относительно линий координатной сетки.
Справа от масштабов помещен график заложений для определения крутизны ската.
На карте обязательно указывается год издания карты.


Содержание карты подразделяется на ситуацию и рельеф:
а) ситуация представлена условными знаками, которые могут быть:
- внемасштабными, площади которых не выражаются в масштабе карты (колодцы, столбы, памятники и т.д.);
- линейными (дорожная сеть, канавы, реки и т.д.);
- площадными (заполнение площадей объектов).
На картах имеются также пояснительные знаки (стрелки, деревья и т.д.) и подписи – буквенные и цифровые обозначения объектов;
б) рельеф представлен на карте горизонталями коричневого цвета; для чтения рельефа горизонтали подписываются, утолщаются и на них показываются бергштрихи.


Топографическая карта должна правильно изображать местность со всеми географическими особенностями и характерными чертами, а именно:
1) должна быть достоверной, т.е. условные обозначения должны соответствовать объектам;
2) полной и ясной, но не загруженной второстепенными деталями;
3) должна иметь определённую точность, которая характеризуется погрешностями изображения предметов и контуров относительно ближайших точек, определённых геодезическими измерениями. Точность в плановом положении контуров—0,5мм. Точность в изображении рельефа — 1/4 высоты сечения рельефа. В залесённых районах допустимая точность увеличивается в 1,5 раза.


Способы изображения рельефа на картах: штрихами, отмывкой, цифрами, горизонталями. Способ изображения рельефа горизонталями впервые был применён во Франции в 1771 г.
К изображению рельефа предъявляют следующие требования:
1) оно должно давать возможность определять высоты точек местности и превышения между ними;
2) должно правильно определять направление склонов и их крутизну;
3) должно давать ясное и пространственное представление о рельефе местности, о взаимном расположении отдельных его форм.
Рельеф изображается горизонталями, но может сочетаться с условными знаками промоин, обрывов, скал, курганов. Горизонталью называется кривая линия, соединяющая точки местности, имеющие одинаковую высоту.

Для наглядного изображения, горизонтали утолщают, ставят бергштрихи, подписывают характерные высотные отметки местности.

Горизонтали имеют следующие свойства:
1) все точки, лежащие на одной горизонтали имеют одинаковые отметки высот, кратные принятой высоте сечения рельефа;
2) все горизонтали - непрерывные замыкающиеся линии;
3) горизонтали не могут пересекаться;
4) расстояние между горизонталями характеризует крутизну ската;
5) водораздельные линии и оси лощин горизонтали пересекаются под прямым углом.

Высота сечения рельефа зависит от назначения и масштаба карты.
На картах применяют следующие горизонтали:
1) основные (сплошные горизонтали);
2) дополнительные:
а) полугоризонтали (прерывистые линии);
б) четвертьгоризонтали (прерывистые линии);
в) вспомогательные горизонтали (проводятся на произвольной высоте сечения рельефа).

Расстояние между горизонталями на карте или плане называется заложением рельефа и обозначается d, оно характеризует крутизну ската. Зная высоту сечения рельефа и угол наклона, крутизну линии местности можно вычислить по формуле d=hctgν или определить по графику заложений, находящемуся на полях карты. Уклоном линии называется отношение превышения между точками местности к горизонтальному проложению между ними, которое и вычисляется так: i=h/S=tgν. Уклон линии местности бывает положительный и отрицательный.

По изображению рельефа на карте выделяют пять основных форм.
1. ГОРА - местность во все стороны от вершины понижается (рис. 20).
Боковые стороны называются скатами, нижняя часть – подошвой.

Остроконечная часть горы называется пиком. Гора высотой менее 200 м. над окружающей местностью называется холмом.

2. КОТЛОВИНА - местность во все стороны повышается. Самая низкая точка называется дном, боковые стороны – скатами, они заканчиваются бровкой или краем.
Небольшие котловины с крутыми скатами называются воронками (рис. 21).


3. ХРЕБЕТ - возвышение удлинённой формы (рис. 22). Линия, проходящая вдоль хребта по самым высоким точкам, называется водоразделом, а бока — скатами.
Если смотреть вниз по водоразделу, то в три стороны идёт понижение, а в одну— повышение.


4. ЛОЩИНА - углубление удлинённой формы (рис. 23). Линия, проходящая по самым низким точкам лощины, называется водостоком или тальвегом, бока называются скатами, которые заканчиваются бровкой. Если смотреть вниз по водотоку, то в три стороны идёт повышение, в одну — понижение. Широкие лощины с пологими склонами называются — долинами, а с крутыми - ущельями. Лощины в виде глубоких промоин в долинах, образующихся действием текучих вод, называются оврагами. С течением времени обрывы оврагов зарастают травой, древесной растительностью и образуют балки.


5. СЕДЛОВИНА - имеет форму седла и представляет собой сочетание двух хребтов со сходящимися водоразделами и двух лощин с расходящимися от этой точки водотоками.


Разновидностями основных форм рельефа являются:
а) террасы—крутой склон прерывается пологой площадкой;
б) гребни—острые части хребта по водоразделу;
в) перевалы—понижающаяся часть хребта у водоразделов.


I. Проектирование водоёма на карте
Пусть для сооружения водоема на ручье задана точка подпора С и задано поднять уровень воды на 11 м (рис. 25). Необходимо найти:
1) отметку точки подпора С (по горизонталям) до целого метра Нс = 136 м;
2) уровень воды Нв =136 м +11 м =147 м;
3) отметку высоты плотины с учетом, что плотина выше уровня воды на 1 м,
Нпл = 147 м + 1м = 148 м.
При проектировании водоема по вычисленным данным строят:
1) ось плотины (перпендикулярно руслу ручья) по отметкам 148 м (рис. 25);
2) по отметке 147 м проводят уровень воды (интерполируя отметку 147 м между горизонталями). Заштрихованная площадь представляет зону затопления будущего водоема (рис.25).


II. Проектирование водосборной площади ручья
На карте задаются ручей или река, для которых надо определить водосборную площадь. Проведение на карте линии заданного уклона.
При решении данной задачи по самым высоким точкам местности - горам и хребтам – проводится линия водораздела.
III. Проведение на карте линии заданного уклона
Линии заданного уклона проектируются на карте при сооружении железных и автомобильных дорог. Пусть задан уклон 20°.
1. Измерителем по графику заложений определяем величину заложения, соответствующую 2°. Для этого одну ножку измерителя ставим на горизонтальную прямую с подписью 2°, а другую - на кривую графика (вертикально). Работаем далее с этим раствором измерителя.
2. Одну ножку измерителя ставим в заданную точку, другой находим точку пересечения со смежной горизонталью. Задача имеет два решения, выбираем оптимальный вариант.
3. Аналогично находим точку пересечения со следующей смежной горизонталью и т.д. Полученные точки соединяем плавной линией.


Профилем местности называется изображенное в уменьшенном виде сечение вертикальной плоскостью поверхности Земли по заданному направлению. Профиль строится в виде ломанной линии, поворотные точки представляют собой характерные точки местности (самые низкие и самые высокие), отметки которых определяются на карте.
Пусть на карте масштаба 1:25 000 задана линия местности, по которой необходимо построить профиль местности масштаба 1:10 000.
1. Построение профиля местности выполняется на миллиметровой бумаге, для чего выбираются оси: горизонтальная – ось расстояний, вертикальная - ось отметок земной поверхности, причем масштаб по вертикальной оси в 10 раз крупнее масштаба по горизонтальной оси (рис.26).
2. Построение самого профиля начинается с заполнения нижней части графика, для чего на заданной линии выбираются самые низкие и самые высокие точки, которые нумеруются как пикеты ПК-1, ПК-2 и т.д.
3. На карте вдоль заданной линии измерителем при помощи линейного масштаба измеряются расстояния между пикетами 1-2, 2-3, 3-4 и водятся в масштаб 1:10 000.
4. Измеренные расстояния в масштабе 1:10 000 откладываются на горизонтальной оси; расстояния и номера пикетов подписываются во второй и первой строчках под графиком. Например, если в масштабе 1:10 000 расстояние 1-2 равно 300 м, тогда по горизонтальной оси откладываем 3 см, проводим через все нижние строчки вертикальную линию и заполняем две строчки. Пусть расстояние между пикетами 2-3 равно 400 м, тогда по горизонтальной оси откладываем 4,0 см и т.д. (рис. 26).
5. Определяются по карте отметки земли выбранных пикетов (отметки земли можно определить до целых метров) и записываются в третью строчку графика (рис. 26). Например: Н1 = 128 м, Н2 = 148 м и т.д.
6. В четвертой строчке показывается условной линией направление уклона местности и подписывается уклон местности в тысячных долях единицы, вычисленный по формуле

7. В пятой строчке показывается план местности (ситуация) на расстоянии 1 см по обеим сторонам заданной линии (рис. 26).
8. Построение профиля начинают с выбора условного горизонта (уровенной поверхности), в данном случае условный горизонт выбирается ниже самой низкой отметки земной поверхности, т.е.120 м. На графике про-
водится линия условного горизонта и подписывается (рис.26). Вертикальная ось оцифровывается.
9. По отметкам земной поверхности (строчка 3) строятся пикеты точек 1, 2, 3 и т.д. (рис. 26), которые затем соединяются прямыми линиями.

По построенному профилю можно решить следующую задачу: на какой точке профиля, начальной или конечной, и какой высоты необходимо построить геодезический сигнал, чтобы обеспечить взаимную видимость между начальной и конечной точками?


Источник:
И.И. Гаврилова. Основы топографии: Учебное пособие. – Тверь: Тверской государственный университет, 2005.

#топография #геодезия #справочник #наукаоземле #топокарты #книга #топографическиекарты #обучение #наука #учебноепособие

Распечатать