Карта - это математически определенное, уменьшенное, генерализированное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее расположенные или проецированные на них объекты в принятой системе условных знаков.

По масштабу

• крупномасштабные (1:100000 и крупнее);

• среднемасштабные (от 1:100000 и до 1:1000000 включительно);

• мелкомасштабные (мельче 1:1000000).

Отличные по масштабу карты имеют разную точность и детальность изображения, степень генерализации и разное назначение.

По назначению

• научно-справочные — предназначены для выполнения научных исследований и получения максимально полной информации;

• культурно-образовательные — предназначены для популяризации знаний, идей;

• учебные — используются в качестве наглядных пособий для изучения географии, истории, геологии и других дисциплин;

• технические — отображают объекты и условия, необходимые для решения каких-либо технических заданий;

• туристские и др.

Карты: 1. обзорные, 2. топографические, 3. тематические.

К обзорным относятся карты, масштаб которых меньше 1: 1 000 000.

Лист карты - трапеция, ограниченная с севера и юга отрезками параллелей, с запада и востока отрезками меридиан.

Как правило, на картах представлено две системы координат:

1. географическая в виде минутной рамки - отрезками меридианов и параллелей и образует трапецию

2. прямоугольная СК в проекции Гаусса-Крюгера в виде километровой сетки, служит для опред прямоуг коорд

У-33-65-В-а-1 - номенклатура карты

Вся информация, представленная за внешней рамкой, называется зарамочным оформлением карты.

Категория доступа к карте, инф-я о СК, о численном масштабе карты, графический линейный масштаб.

Инфа о системе высот и способе изображения рельефа на карте, о системе ориентирования карты.

Справа – график заложений, он является характерной чертой рельефа местности.

Правее – информация и годе съемке, каким методом, исполнитель съемки, издательство.

За рамочным оформлением карты может быть представлена легенда карты, в которой выносятся все условные знаки и обозначения, используемые для отображения ситуаций и рельефа.

Элементы содержания карты - гидрография, рельеф, дорожная сеть и другие подобные группы объектов, на которые может быть расчленено содержание карты.

Геодезическая основа карты - совокупность геодезических данных, необходимых для создания карты и определяющих положение объектов на карте по широте, долготе и абс-ой высоте.

Математическая основа карт - математические правила, по которым строятся карты; масштаб и картографические проекции.

Картографические проекции.

Для изображения значительных участков земной поверхности на плоскости исп КП, которые дают возможность переносить точки с поверхности эллипсоида на плоскость по заранее принятым мат-им закономерностям.

Классификация проекций по характеру искажений

Равноугольные проекции — проекции без искажений углов. Весьма удобны для решения навигационных задач. Угол на местности всегда равен углу на карте, линия прямая на местности, прямая на карте. Главным примером данной проекции является поперечно-цилиндрическая Проекция Меркатора (1569 г.) и до сих пор она используется для морских навигационных карт. Однако у них искажены соотношения площадей.

В равнопромежуточных проекциях сохраняется неизменным масштаб длин по одному из главных направлений – a=const или b=const.

В равновеликих проекциях отсутствуют искажения площадей, но при этом сильны искажения углов и форм. В такой проекции изображаются экономические, почвенные и другие карты.

В произвольных проекциях имеются искажения и углов, и площадей, но в значительно меньшей степени, чем в равновеликих и равноугольных проекциях, поэтому они наиболее употребляемые.

По виду вспомогательной поверхности, которая используется для построения.

Цилиндрические, у которых вспомогательной поверхностью является боковая поверхность цилиндра, касательного к эллипсоиду или секущего эллипсоид.

Конические, у которых вспомогательной поверхностью служит боковая поверхность касательного или секущего конуса.

Азимутальные, у которых вспомогательной поверхностью является сама касательная или секущая плоскость.

По ориентировки вспомогательной поверхности относительно полярной оси или экватора эллипсоида или шара различают проекции:

 Нормальные, в которых ось вспомогательной поверхности совпадает с осью земного эллипсоида или шара; в азимутальных проекциях плоскость перпендикулярна полярной оси.

 Поперечные, в которых ось вспомогательной поверхности лежит в плоскости экватора земного эллипсоида или шара и перпендикулярна полярной оси; в азимутальных проекциях плоскость перпендикулярна нормали, лежащей в экваториальной плоскости поверхности.

 Косые, в которых ось вспомогательной поверхности совпадает с нормалью, находящейся между полярной осью и плоскостью экватора земного эллипсоида или шара; в азимутальных проекциях плоскость к этой нормали перпендикулярна.

По виду нормальной картографической сетки проекции разделяются на:

 Азимутальные, в которых параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы — прямыми, исходящими из общего центра параллелей под углами, равными разницы их долгот.

 Конические, в которых П изображаются дугами концентрических окружностей, а М — прямыми, расходящимися из общего центра П-ей под углами, пропорциональными разности их долгот. В этих проекциях искажения не зависят от долготы. Особо пригодны для территорий, вытянутых вдоль параллелей.

 Цилиндрические, в которых М изображаются равноотстоящими параллельными прямыми, а П - перпендикулярными к ним прямыми, в общем случае не равностоящими; В навигации используется проекция Меркатора — равноугольная цилиндрическая проекция. Проекция Гаусса - Крюгера — равноугольн поперечно-цилиндрическая — исп при составлении топокарт и обработке триангуляций.

 Псевдоазимутальные, в которых параллели изображаются концентрическими окружностями, меридианы - кривыми, сходящимися в точке полюса; средний меридиан — прямой.

 Псевдоконические, в которых параллели изображаются дугами концентрических окружностей, средний меридиан — прямой, проходящий через их общий центр, а остальные меридианы - кривыми.

 Псевдоцилиндрические, в которых П изображаются параллельными прямыми, средний меридиан — прямая, перпендикулярная к параллелям, а остальные М — кривые или прямые, наклоненные к П.

 Поликонические, в которых параллели изображаются дугами эксцентрических окружностей с радиусами тем большим, чем меньше их широта, средний меридиан — прямой, на которой расположены центры всех параллелей, остальные меридианами — кривые.

По способу получения различают проекции

 Перспективные, которые получают перспективным проецированием точек поверхности на плоскость, поверхность цилиндра или конуса. В зависимости от того, где расположен центр проецирования, получают проекции гномонические — проецирование из центра шара, стереографические — проецирование с поверхности шара, внешние — центр проецирования находится за пределами шара на конечном расстоянии от него, ортографические — проецирование из бесконечности параллельными прямыми лучами (рис. 17).

 Производные, которые получают преобразованием одной или нескольких ранее известных проекций путем комбинирования и обобщения их уравнений, деформацией проекций в одном или нескольких направлениях и т.п.

 Составные, в которых отдельные части картографической сетки построены в разных проекциях или в одной проекции, но с разными параметрами.

Проекция Гаусса-Крюгера – нормальная равноугольная цилиндрическая проекция. Земной эллипсоид делится меридианами через 6 градусов по долготе на 60 зон. Нумерация зон идет от гринвичского меридиана на восток. Средний меридиан зоны – осевой меридиан L (линия нулевых искажений). Долгота осевого меридиана любой зоны рассчитывается как: L=6⁰*N – 3⁰, где N – номер зоны.

Каждая зона имеет свою СК с началом в точке пересечения осевого меридиана с экватором. Осевой меридиан принимается за ось абсцисс (Х), экватор – за ось ординат (У). меридианы и параллели изображаются кривыми. Симметричными относительно осевого меридиана, но кривизна мала и на картах до масштаба 1:50000 они изображаются прямыми, на более мелких масштабах карт – кривыми.

Подготовка и построение мат основы при составлении карт.

Чтобы подготовить мат основу карты необх:

- вычислить картографическую проекцию для определения координат точек пересечения меридианов и параллелей

- вычислить корд углов внутренних рамок карты

- построить картографическую сетку и рамку карты

- нанести опорные пункты

- проверить построение мат основы.

Картографическая генерализация - это метод выявления и отображения на картах главного и типичного для характеристики картографируемых явлений.

Суть генерализации - передача на карте основных, типических черт объектов, их характерных особенностей и взаимосвязей.

Генерализация - неотъемлемое свойство всех карт. Даже при полевой съемке при рисовке рельефа по характерным точкам производится отбор и обобщение элементов. Если элементы местности изображены на карте географически правильно и она не перегружена второстепенными деталями, если хорошо читается географический ландшафт или основное содержание, то генерализация проведена верно.

Факторы генерализации:

1. Назначение карты - показывать на карте лишь те объекты, которые соответствуют ее назначению. На административной карте справочного назначения в настольном варианте оставляют максимум возможной для этого масштаба информации об административном делении, населенных пунктах, путях сообщения.

2. Масштаб. При переходе от более крупного масштаба к более мелкому сокращаются размеры изображаемой территории (1км² в масштабе 1:10000 равен 1дм²; в масштабе 1:100000 - 1см²; в масштабе 1:1000000 - 1 мм²). Изобразить в мелком масштабе все детали, показанные в более крупном масштабе, невозможно, следовательно, нужен отбор, обобщение, исключение (например, населенный пункт).

3. Тематика и тип карты. Отбирают, какие элементы показывать на карте с наибольшей подробностью, а какие подвергать обобщению. Геологическая карта - важно показать гидросеть, можно генерализовать населенные пункты и совсем не показывать административные границы и рельеф. На экономической карте необходимо показать более подробно административное деление, населенные пункты, а речную сеть генерализировать, оставить только реки, важные для судоходства.

4. Особенности картографируемого объекта. Необходимо передать на карте своеобразие этого объекта или территории, отразить наиболее типичные для них черты, самые характерные элементы. В пустыне важно показать тропы и все мелкие озера. В тундровых ландшафтах, где много озер, некоторые из них исключают, но следует правильно отразить характер озерности территории.

5. Изученность объекта. При достаточной изученности объекта изображение может быть передано максимально подробно, а при нехватке материала оно неизбежно становится более обобщенным, схематичным.

6. Оформление карты. Многоцветные карты позволяют показать большее количество знаков, чем одноцветные карты.

Таким образом, генерализация сводится к решению следующих задач:

• определение объектов и явлений, которые необходимо показать на карте;

• установление условий обобщения качественных и количественных характеристик и явлений;

• отбор объектов и явлений на картографическом источнике для нанесения их на составляемую карту;

• обобщение изображения наносимых объектов.

Виды картографической генерализации (отбор, обобщение, объединение контуров).

Обобщение качественных характеристик – это сокращение различий объектов (обобщение классификационных признаков). На обзорных картах вместо показа преобладающих пород леса дают единый знак леса.

Обобщение количественных характеристик – это укрупнение количественных границ изображаемого явления, укрупнение шкал, переход от непрерывных шкал к ступенчатым и от равномерных к неравномерным. Увеличение сечения рельефа, укрупнение группировки н.п. по числу жителей.

Отбор картографируемых объектов – когда оставляют важные и необходимые объекты с точки зрения назначения и масштаба карты, особенностей картографируемой территории. Отбор тесно связан с объединением кач и кол хар-к. ведется в соответствии с новой легендой. Пользуются двумя количественными показателями – цензами и нормами. Ценза отбора – ограничительное значение, указывающее величину ил значимость объектов, сохраняемых на карте при генерализации. Норма отбора – показатель, характеризующий принятую меру отбора, среднее значение сохраняемых при генерализации объектов или регулируют нагрузку карты (м.б. не одинаковыми по всей карте).

Обобщение геометрических очертаний – это есть отказ от мелких деталей изображений, небольших изгибов, спрямление границ. Но оно не должно сводиться к сглаживанию, генерализированное изображение должно сохранить географические особенности объекта (степень извилистости рек).

Объединение контуров – геометрическое проявление генерализации, связанное с группировкой. Контуры объединяются. Во-первых, для обобщения кач и кол хар-к и укрупнения изображений объекта; во-вторых, для слияния мелких контуров в один более крупный.

Утрирование, т.е. показ объектов с преувеличением – некоторые важные объекты, которые по условиям цензового отбора д.б. исключены, оставляют на карте, преувеличивают по размерам и утрируют (мелкие озера в засушливых местах, изгибы рек).

Генерализация объектов различной локализации. Объеты, локализованные в пунктах, подвергают генерализации путем обобщения их кач и кол хар-к с использованием цензов и нормативов отбора. При этом замена видовых понятий родовыми возможна только при переходе от изображения отдельных объектов к показу ареалов их распространения.

Картограмма - карта, показывающая среднюю интенсивность какого-либо явления по отдельным районам (единицам) нанесённого на К. территориального деления. Например, К. может характеризовать по странам, областям или районам среднюю плотность населения, распаханность территории (количество пашни в га в среднем на 100 га всей земельной площади) и т. п. Для наглядности изображения каждую территориальную единицу раскрашивают или штрихуют в соответствии с вычисленной для неё интенсивностью явления так, чтобы сила расцветки или штриховки отражала эту интенсивность. К. используются особенно широко для наглядного воспроизведения материалов статистики населения и сельского хозяйства. Недостаток К. состоит в том, что она не показывает различий в интенсивности явлений внутри каждой территориальной единицы; этот недостаток ослабляется с увеличением дробности территориального деления.

Картодиаграмма - карта, показывающая при помощи диаграммной фигуры суммарную величину (а иногда структуру и динамику) какого-либо статистического показателя в пределах каждой единицы нанесённого на К. территориального деления. Например, К. может показать по странам, областям или районам количество населения и его состав, валовую продукцию промышленности и её рост за определённый период, площадь пахотных земель, площадь лесов и её дифференциацию по породам и т.п. Следует учитывать, что К. не отображает действительного размещения явления (населения, лесов и т.п.) внутри отдельных территориальных единиц.

Картографические способы изображения, графические методы, используемые на картах для показа пространственного размещения явлений, их сочетаний, связей и развития. С этой целью в картографии применяют особую знаковую систему — картографические символы (знаки), многообразие которых обобщено и систематизировано в относительно небольшом числе К. с. и. К основным способам относятся: значки, линейные знаки, изолинии, качественный фон, локализованные диаграммы, точечный способ, ареалы, знаки движения, картодиаграммы и картограммы.

  Способ значков (внемасштабных знаков) используют для объектов, не выражающихся в масштабе карты, и вообще для передачи явлений, локализованных в пунктах. Значки указывают местоположение и вид объектов, а также могут характеризовать их величину, значение, изменение во времени и т.д. (например, значки населённых пунктов, обозначающие тип поселений, численность населения и административное значение). Для передачи характеристик картографируемых объектов используются форма, величина и цвет значков. По форме значки могут быть геометрическими, буквенными и наглядными, напоминающими по рисунку изображаемый объект

Точечный способ используют для картографирования массовых рассредоточенных явлений (сельское население, посевные площади, животноводство и т.п.). Для этого обозначают определённое количество объектов (единиц) посредством точки (вернее, небольшого кружка), располагаемой на карте, где эти объекты фактически размещены. В результате на карту наносят некоторое количество точек равной величины и одинакового значения, группировка (густота) которых даёт наглядную картину размещения явления, а число позволяет определить его размеры (количество объектов).

Значки применяют для изображения рассредоточенных объектов, отнесенных к определенным точкам карты (н.п., промышленные предприятия, пристани, порты). Значки размещаются точно на тех местах, где расположены объекты.

Значки могут быть 3 видов:

- геометрические, т.е. составленные из простых геометрических фигур (кружок, квадрат, сектор, прямоугольник, треугольник);

- буквенные, т.е. состоящие из начальных букв названия изображаемого объета4

- художественные – по своему виду напоминающие изображаемый объект, показывают своим рисунком, какой именно объект изображается 9труба – завод, конверт – почта, якорь – пристань). Очень наглядны, легко запоминаются, но нежелательно большое их количество на карте.

Изолинии – это линии одинаковых значений картографируемого показателя. Их используют, когда нужно показать явления, подвергающиеся достаточно равномерному изменению и имеющие непрерывное распространение на картографируемой территории (рельеф, температура). Для построения на карте изолиний необходимо иметь на карте достаточное количество пунктов, для которых известны значения или показатели данного явления. Соединяя точки см одинаковыми отметками получаются изолинии. Этот способ позволяет в любой точке карты определить показатель данного явления.

1. Горизонтали (изогипсы) – одинаковые высоты.

2. Изогоны – линии определенного значения магнитного напряжения.

3. Изотермы – температура.

4. Изобаты – это линии, которые определяют значения равных глубин.

Качественный и количественный фон.

Качественный фон используется для изображения явления, имеющего сплошное распространение на территории. На карту наносят границы распространения того или иного явления, площади, заключенные в этих границах, закрашивают разными красками, заполняют повторяющимися условными знаками или отделяют друг от друга штриховкой различного типа. Если явление характеризуется по двум или более признакам, применяют сочетание цвета и штриховки или цвета и условных знаков. Применяют на политико-администрантивных, почвенных, географических, экономических, исторических и других картах.

Ареалы – это выделения области распространения какого-либо явления. Используется для изображения явлений, частично расположенных на картографируемой территории. Пр: район расселения одной народности среди других, площади месторождений полезных ископаемых. Ареал выделяют сплошной линией, пунктиром, штриховкой, цветом, условным знаком, подписью. Могут быть совмещены контур и цвет, пунктир и штриховка.

Диаграмма – карта, на которой в определенных территориальных единицах вычерчены диаграммы, характеризующие величину какого-либо явления, имеющего распространение на этих территориях. Диаграммы не показывают фактического местоположения объекта. А отражают лишь общую величину явления, имеющегося на данной территории. Размещая диаграмму в пределах определенной территории, предполагают, что оно распространено равномерно в пределах этой территории, хотя это м.б. и не так. Диаграммы могут иметь вид геометрических фигур, каких-либо рисунков. Масштаб диаграммы выбирается с расчетом, чтобы фигуры не выходили за пределы территории. И чтобы их величины можно было соизмерить на глаз.

Способ линий движения применяется для изображения пути перемещения объектов и явлений (например, морских течений, перелётов птиц, маршрутов путешествий, перевозок грузов и т. п.), а также для указания политико-экономических связей, зависимостей и воздействий (например, направлений экспорта и импорта товаров, планов военных операций и др.).

Тематические карты, на которых особо выделяются один или несколько элементов (административные, почвенные, геологические), тогда как остальные элементы представлены схематично либо вообще отсутствуют. Пр: геологические, рельефа местности, метеорологические, навигационные, технические (карты ЛЭП, подземных коммуникаций), проектные, кадастровые (границы пользователей, кварталы).

Осн деление тематич карт произ по их тематике:

1. физико-географические (почвенные, рельеф, ботанические, геологические)

2. соц-экономические (карты населения, экономики, культуры, политико-админ, исторические)

3. технические (полетные, морские навигационные карты, землеустроительные, инженерные).

Легенда тематической карты. Типы легенд

Легенда карты - перечень (свод) используемых на карте условных знаков и объяснения к ним. Легенда должна содержать все использованные на карте условные знаки, которые должны быть расположены в таком порядке, чтобы из чтения легенды можно было составить представление о содержании карты, не глядя на нее. Изображения знаков в легенде и на карте должны быть одинаковыми. Текстовая часть легенды может быть очень подробной.

Легенда – свод условных знаков и пояснений к карте, раскрывающих её содержание.

Условия при разработке легенды:

1. Соответствие условных знаков карты и легенды

2. Логичность построения легенды

3. Полнота, краткость и ясность пояснений в легенде.

Имеет значение порядок расположения знаков в легенде.

Типы легенд

1. Элементарная легенда - определяет узкую тематику с односторонней характеристикой отдельных элементов. Бывает двух видов:

• элементарная легенда с качественными показателями (характерна для карт, построенных по способу ареалов)

• элементарная легенда с количественными показателями (используется для карт построенных с использованием цифровых показателей).

2. Комплексные легенды - содержание состоит из нескольких показателей изображаемых на карте. Используется для карт, на которых показаны два и более явления, в легенде даётся взаимосвязь этих явлений

3. Типологические легенды - разрабатываются на основе научных классификаций, обеспечивающих полную характеристику явления с выделением различных групп (карта почв)

4. Синтетические легенды - характеризуют природные условия, экономические объекты, показатели на картах, в которых содержатся выводы о связях между компонентами (карта оценки земельных угодий).

Цифровые карты – ц-ые модели объектов, представленные в виде закодированных в цифровой форме плановых коор-т (X, Y, Z). Ц модели создаются по топограф-им материалам или путем непосредственных измерений по стереофотограмметрическим моделям. По точности и содержанию соотв-ет карте опред-ого масштаба. По сути это логико-математ-ие описания картографируемых объектов. Служат основой БД и автоматического составления, анализа, образования карт.

Электронная карта – цифровые карты, визуализированные в компьютерной среде с использованием программных и технических средств, т.е. цифровые карты, выведенные на экран ПК в принятой СК, в соответствующей проекции и в условных знаках, выведенные с экранов дисплея карты с помощью печатающих устройств (принтер, плоттер) на бумагу называют копиями электронных карт. Предназначена для отображения, анализ, моделирования, а также решения информационных и расчетных задач.

В последнее время большее распрост-е получ ЭК, т.к. они имеют ряд преимуществ относит. ЦК:

1) в ЦК точечные, линейные, площадные объекты характеризуются кодами и пространственными координатами; В ЭК, наряду с указанными параметрами ЦК, отображаются условные знаки, подписи названий (шрифт, размеры, цвет);

2) в ЭК сущ-ют пространственно-логические связи между объ-ми и элементами изображения;

3) ЭК разных видов могут быть связаны между собой;

4) ЭК позволяют решать расчетные задачи по данным о местности;

5) ЭК могут изменяться по математической основе (проекция, система координат, масштаб, нарезка, компоновка), содержанию, нагрузке, графическому и цифровому оформлению.

Растровые электронные планы (карты) – ЭК, картографическая информация которых представлена в виде матрицы, ее элементами являются коды цветов картографического изображения. Растровые электронные планы (карты) создаются путем сканирования традиционных топографических материалов или растеризацией векторных цифровых моделей местности. Растровые материалы могут быть черно-белыми, полутоновыми и цветными. Основной характеристикой растрового изображения является его плотность, измеряемая обычно в точках на дюйм (dpi).

Векторные ЭК – ЭК, картографическая информация которых представлена в виде последовательности векторов. Семантическая информация у векторных ЭК может не определяться (отсутствовать). Векторные ЭК создаются на основе автоматизированных методов (передача информации с электронных накопителей геодезических приборов) или путем сканирования графического изображения традиционных планов и их последующей векторизации.

Пространственные элементы – это те графические примитивы, которые позволяют нам отрисовать пространственные объекты. Существуют четыре пространственных элемента, которые фактически повторяют классификацию условных знаков топографических карт и планов.

1. Точечные объекты = 0

Объекты, каждый их которых расположен только в одной точке пространства. Такие объекты называют дискретными. Считается, что у таких объектов нет пространственной протяженности (длины или широты), но каждый из них может быть обозначен координатами своего местоположения. Дискретные объекты имеют нулевое количество пространственных измерений.

Масштаб задает рамки, определяющие представление этих объектов как точек.

2. Линейные объекты = 1

Представляются как одномерные в нашем координатном пространстве. Масштаб обуславливает поры, при котором мы можем считать их не имеющими ширины.

Пространственный размер для этих объектов указывается определением их длины.

Пространственное местоположение задают координаты начальной и конечной точки. Чем сложнее линия, тем больше точек нам потребуется для указания точного его расположения.

3. Области или площадные объекты = 2.

Граница области очерчивается через линию 

Пространственное местоположение задаются через координаты линий, с помощью которых обрисовывается границы объекта.

Характеристики области: ориентация в пространстве;

форма области;

площадь, занимаемая объектом.

4. Поверхности = 3.

Получаются путем добавления высоты к площадным объектам.

Характеристики: местоположение;

форма;

высота.

Используется в основном для отображения рельефа. Поверхности состоят из бесконечного числа точек со значениями высот. Поверхности непрерывны, т.к. точки распределены без разрывов, непрерывно, по всей поверхности. Имея такую информацию, мы можем определить объем материала в выбранном образовании.