
- •Карты и их свойства
- •Рас. 5. Продолжение
- •§ 6. Классификация атласов
- •§ 8. Искажения в картографических проекциях
- •Классификация картографических проекций
- •Распространенных классов картографических проекций
- •Способы создания штриховых издательских оригиналов
- •Космические съемочные системы
- •Виды и параметры материалов космических съемок
- •Использование карт
- •Преобразование картографического изображения
- •Картографическая и техническая точности
§ 6. Классификация атласов
Подавляющее большинство атласов являются географическими. Несравненно меньшее число составляют звездные атласы, состоящие из звездных карт, и атласы отдельных небесных тел (например, Атлас Луны). Географические атласы классифицируют по следующим основным признакам: пространственному охвату, содержанию, назначению, формату и способу использования. По этим признакам можно различать и атласы других небесных тел.
По пространственному охвату прежде бссго выделяют атласы мира, например, Атлас географический справочный (1986 г.) или английский атлас Тайме (1985 г.). Затем различают атласы отдельных частей света, континентов (океанов) и их групп, например, Атлас Африки (1968 г.), Атлас Латинской Америки (1969г.) и Атлас Антарктики (1966 г.). Следующую рубрику составляют атласы их крупных частей .(крупных регионов), например, атлас Ближнего Востока (1977—'1984 гг.). Затем выделяют атласы отдельных государств или их групп, например, Атлас СССР (1984 г.) или Атлас Германской Демократической Республики (1976— 1981 гг.); затем — атласы частей государств, т. е. региональные атласы, например, Атлас Целинного края (1964 г.) или Атлас Сахалинской области (1967 г.) и, наконец, атласы небольших природных или экономических районов (Атлас Байкала издания 1969 г.) и атласы городов (Атлас города Линц, издания 1961 — 1983 гг., Атлас Ленинграда издания 1977 г.).
По содержанию прежде всего различают общегеографические, тематические и общие комплексные атласы (рис. 7).
Общегеографический атлас состоит преимущественно из обще- географических карт. Б начале такого атласа {или каждого из его территориальных разделов) обычно помещают несколько карт всей территории или акватории, которой посвящен атлас (или данный его раздел), обычно это политическая (политико- административная) и физическая карты. А затем даются обще- географические карты разных частей этой территории или акватории в относительно крупных (для атласа) масштабах. Они составляют основную по объему и определяющую по существу часть атласа. Примером является Атлас мира издания 1954 г. (переиздан в 1967 г.) большого формата (50x30 см).
Тематический атлас состоит в основном из разных по содержанию тематических карт. Тематические атласы подразделяют на атласы природных явлений, или физико-географические и атласы общественных явлений, или социально-экономические. И те, и другие могут быть узкоотраслевыми (Атлас автомобильных дорог СССР издания 1982 г.), комплексными отраслевыми (Климатический атлас СССР издания 1960—1963 гг.), комплексными ряда явлений или межотраслевыми (Атлас развития хозяйства и культуры СССР издания 1967 г.) и комплексными природы в целом (Физико-географический атлас мира издания 1964 г.) или общественных явлений в целом.
- Комплексный атлас карт взаимосвязанных явлений дает разностороннюю характеристику изображаемой территории или акватории. Например, Большой советский атлас мира (т.I издания 1937 г., т.II издания 1940 г.), трехтомный советский Морской атлас (1950^1959 гг.) и Атлас океанов (т. I «Тихий океан» изда ния 1974 г., т. II «Атлантический и Индийский океаны» издания 1977 г., т. Ill «Северный Ледовитый океан» издания 1980 г.).
Общий комплексный атлас состоит из карт природных и общественных явлений и, как правило, общегеографических карт, например, Географический атлас для учителей средней школы (1954—1985 гг.). Другие примеры дают национальные атласы, издаваемые государственными или общественными учреждениями различных стран, как труд национального значения и престижа. Они издаются почти во всех странах Европы (в Австрии, Ирландии, Польше, Румынии, Швейцарии и др.), в Австралии, Индии, Канаде, Кубе, Мали, Нигере, США и ряде других стран. Например, Атлас Словацкой Социалистической Республики (1980 г.) и Атлас Германской Демократической Республики (1976—1981 гг.).
По назначению выделяют следующие виды атласов: научно- справочные, учебные, широкого использования, краеведческие, морские навигационно-географические, военные, туристские, дорожные и некоторые другие.
Научно-справочный атлас является картографическим сводом и обобщением научных знаний об отображенных на его картах природных и социально-экономических явлениях, предназначенным для глубокого изучения их особенностей с целью научного исследования и различной практической деятельности. Его .карты дают подробное и полное (для их масштабов.) изображение.
Атлас широкого использования рассчитан па широкий круг потребителей и предназначен прежде всего для справочных целей. Он обычно не дает такой исчерпывающей информации, как научно-справочный атлас, но все же позволяет получить общее и достаточно полное представление об отображенных на его картах природных и социально-экономических явлениях.
Учебный атлас предназначен для учебных целей и является пособием при изучении тех или иных природных и социально-экономических явлений в начальной, средней и высшей школах. В нем содержание, а также последовательность карт и методических материалов согласованы с соответствующей программой и учебником. Наиболее распространены школьные атласы, которые в России издаются для изучения курсов географии и историй в начальной и средней школах.
Краеведческий (или школьно-краеведческий) атлас — комплексный атлас республики, края, области СССР, предназначенный для краеведческой работы и как пособие для местных общеобразовательных школ. Он невелик по объему, доступен массовому потребителю и отражает своеобразие местных географических, исторических и других особенностей.
Морской навигационно-географический атлас, предназначенный для ученых и мореплавателей, на картах океанов и морей дает достаточно подробное изображение рельефа диа (обычно изобатами и отметками глубин), морских течений, навигационной обстановки (характер грунта дна, банки, рифы и другие навигационные опасности), средства навигационного оборудования (маяки, навигационные знаки и др.), а также характеристику прилегающих частей суши (обычно по типу общегеографических карт). Примером является первый том советского Мирового атласа издания 1950 г.
Дорожный атлас состоит из дорожных карт, а иногда и картосхем. Примером является Атлас железных дорог СССР издания 1982 г.
Туристский атлас предназначен для туристов и состоит преимущественно из туристских карт.
Военный атлас, предназначенный для обслуживания армии, в частности ее офицерского состава, является пособием при изучении политической, физической, военной географии и экономики изображаемой территории, в частности, возможных театров военных действий и отдельных стратегических районов, а также при изучении военной истории. Примером советского военного атласа является Атлас офицера издания 1974 и 1984 гг.
По формату и способу пользования атласы делятся на настольные, среднеформатные и карманные. Настольные атласы — атласы большого формата. Они достаточно подробны, суммарная полезная площадь карт более 15 м2. Атласы среднего формата имеют меньшие размеры (размер обычной книги) и полезную площадь карт от 6 до 14 м2. Карманные атласы — атласы малого формата — имеют полезную площадь карт не более 5 м2.
Лекция 5
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ КАРТОГРАФИЯ
Математическая основа карты
Математическая основа карты состоит из совокупности математических элементов карты, которые определяют математическую связь между картой и отображаемой поверхностью. К математическим элементам карты относят ее масштаб, картографическую проекцию, координатную сетку, а также элементы компоновки и систему разграфки.
Масштаб карты меняется не только от точки к точке, но и от точки по разным направлениям. Поэтому различают главные и частные масштабы длин и площадей. Главный масштаб длин есть отношение, показывающее, во сколько раз уменьшены линейные размеры эллипсоида или шара при их отображении на карте. Он сохраняется не па всей карте, а лишь в тех ее точках и линиях, где нет искажений длин. Масштаб длин в других местах карты больше или меньше главного масштаба, и его называют частным масштабом длин. Обычно его выражают в долях главного масштаба, принимая последний равным единице. Поэтому частный масштаб длин µ определяют как отношение длины бесконечно малого отрезка ds' на карте к длине соответствующего бесконечно малого отрезка ds на поверхности эллипсоида или шара:
µ= ds'/ds.
Нa карте чаще всего подписывают главный масштаб длин.
Главный масштаб площадей есть отношение, показывающее, во сколько раз уменьшены площадные размеры поверхности эллипсоида или шара при их отображении на карте. Он сохраняется на карте только в тех местах, где нет искажений площадей. В других местах карты масштабы площадей больше или меньше главного и их называют частными масштабами площадей.
Частный масштаб площадей р есть отношение бесконечно малой площади dp' на карте к соответствующей бесконечно малой площади dp на поверхности эллипсоида или шара:
р = dp'/dp.
Картографическая проекция — это математически определенное отображение поверхности эллипсоида или шара на плоскости. При этом на карте передаются положения и очертания картографируемых объектов, а также сетка меридианов и параллелей. Закон, определяющий картографическую проекцию, может быть выражен ее уравнениями, указанием графического построения, таблицей координат и другими способами. Уравнениями картографической проекции называют два уравнения, определяющие связь между координатами точек на карте и соответствующих точек на поверхности эллипсоида или шара.
Координатные сетки — это картографическая, прямоугольная, километровая и другие сетки. Картографическая сетка есть изображение меридианов и параллелей на карте. Прямоугольная сетка па карте — это координатная сетка в системе плоских прямоугольных координат в данной картографической проекции. Километровая сетка — это координатная сетка, линии которой проведены на карте через интервалы, соответствующие определенному числу километров. Точки пересечения линий координатной сетки па карте называют узловыми точками.
К математической основе относят те элементы компоновки, которые обусловливают границы картографического изображения и взаимное размещение его частей. Система разграфки нужна при построении многолистных карт, при этом вводится система обозначений листов. Обозначение каждого листа определяется его номенклатурой. Номенклатура в системе разграфки определяет строго однозначное соответствие между листами и соответствующими им участками местности. Примером может служить разграфка и номенклатура листов топографических карт и карт мира масштабов 1 : 1 000 000 и 1 -.2 500000.
Геодезическая основа карты — это совокупность геодезических данных, необходимых для создания карты. К, ним относят параметры принятой для картографирования поверхности, систему координат и определенные в этой системе координаты опорных пунктов.
Вследствие сложности фигуры картографируемого тела ее заменяют наиболее близко подходящей к пей математически правильной поверхностью. Обычно это шар или эллипсоид (чаще всего применяют эллипсоид вращения, в отдельных случаях — трехосный эллипсоид).
Размеры шара определяют его радиусом R, положение точек на шаре — географической широтой φ и географической долготой λ (рис. 8). Широты отсчитывают от 0 на экваторе до +90° на северном полюсе и до —90° на южном полюсе. Счет долгот ведут от 0 на начальном меридиане до -И80э в восточном направлении и до —180° в западном направлении либо от 0 до 360° в восточном или западном направлениях. Международный астрономический союз (MAC) рекомендует планетографические долготы считать в направлении, противоположном вращению небесного тела.
Эллипсоид вращения характеризуется большой полуосью а (экваториальной) и малой полуосью b (полярной), а также сжатием α и эксцентриситетами е и е'. При этом
а = (а—b)/а; е2 = (а2—b2)a2; е'2 = (а2— b2)/b2.
Положения точек на эллипсоиде вращения определяют геодезической широтой В и геодезической долготой L (рис. 9), отсчитываемыми относительно нормалей к его поверхности. Начало и направление счета широт и долгот приняты так же, как на шаре.
На шаре и эллипсоиде вращения линии постоянных долгот и широт образуют сетку меридианов и параллелей, которые называют географической сеткой. Эта сетка ортогональна.
Кривизна поверхности эллипсоида вращения характеризуется главными радиусами кривизны. Если в произвольно выбранной точке на поверхности восстановить нормаль к ней и через эту нормаль провести множество плоскостей, то каждая плоскость пересечет поверхность но кривой линии, называемой нормальным сечением. Из них два взаимно перпендикулярных сечения будут главными, одно из которых имеет наибольшую кривизну, а другое — наименьшую. Одним главным нормальным сечением является меридиан, вторым будет сечение, перпендикулярное к меридиану. Его называют нормальным сечением первого вертикала. Для картографирования вычисляют радиусы кривизны меридиана М, первого вертикала N, а также средний радиус кривизны R и радиус параллели r:
;
;
;
При картографировании Луны со поверхность принимают за сферу радиуса 1738 км, или, чтобы не было отрицательных высот,— за сферу радиуса 1730 км. Для Венеры =6051 км, чтобы все ее высоты были положительными, можно принять —6045 км.
В разных странах применялись и применяются различные эллипсоиды. Они отличаются как параметрами, так и исходными геодезическими датами, определяющими установку эллипсоида в теле Земли. Их называют референц-эллипсоидами или поверхностями относимости. В СССР в 1942 г. н качестве обязательного введен референц-эллинсоид Красовского, имеющий следующие параметры: a= 6378245 м; b = 6356863 м;
e2 = 0,006 6934 (первый эксцентриситет); е'2 = 0,0067385 (второй эксцентриситет); α = 1:298,3. Для эллипсоида Красовского колебание значений М составляет приблизительно 1 %, колебание значений N - около 1/3%, значений R — около 2/3%. Параметры референц-эллипсоидов, применяющихся в других странах, приведены в справочных сведениях. Введением исходных геодезических дат устанавливают геодезическую широту и долготу начального пункта, координаты центров основных рсференц-эллипсоидов приведены в справочных сведениях.
При отображении на карте группы материков или океана допустимо заменить эллипсоид шаром, т. е. приравнять широты и долготы соответствующих точек эллипсоида и шара. Искажения, которые при этом возникнут, будут в десятки или даже в сотни способов изыскания проекций, изыскание новых и совершенствование известных проекций, анализ проекций, изучение характера распределения искажений в проекциях и оценка их достоинства применительно к различным картам, выбор для карт проекций и математической основы в целом, разработка способов трансформирования картографического изображения из одной проекции в другую, разработка способов измерений на мелкомасштабных картах в случаях, когда приходится учитывать влияние искажений в проекциях, разработка способов распознавания проекций, а также разработка способов автоматизированного решения указанных задач.