GOSY

4. Меркаторская картографическая проекция, её свойства. Локсодромия и её свойства. Вычисления локсодромического курса и расстояния по географическим координатам.

Меркаторская проекция относится к классу цилиндрических нормальных равноугольных проекций, в которых параллели нормальной сетки есть параллельные прямые, а расстояние между меридианами пропорциональны соответствующим разностям долгот.

Для получения меркаторской проекции необходимо спроектировать меридианы и параллели Земного шара на внутреннюю поверхность цилиндра касательного к земле в районе экватора. При разворачивании цилиндра в плоскость параллели растянутся и станут по длине равными экватору и параллельными ему. Таким образом получается прямоугольная сетка параллелей и меридианов, расположенных на равных расстояниях друг относительно друга. На такой сетке локсодромия, пересекающая все меридианы под одним углом, изобразится прямой линией.

Однако полученная проекция не является равноугольной, так как параллели на ней растянулись пропорционально секансу широты, а величина меридианов осталась неизменной. Для того, чтобы проекция стала равноугольной необходимо произвести растяжение меридианов в каждой точке, так же как растянуты параллели, т. е. пропорционально секансу широты точки.

Ортодромия, пересекающая параллельные меридианы под разными углами, на меркаторской проекции изображается кривой линией, что усложняет прокладку дуги большого круга, что затрудняет плавание по кратчайшему расстоянию.

Меркаторская проекция имеет и другие недостатки:

-проекция не сохраняет равенство площадей;

-невозможно создание меркаторской карты для приполюсных районов;

-масштаб на картах меркаторской проекции изменяется с широтой, что вносит искажения измеренных циркулем расстояния даже в пределах одного листа карты.

Кривую на поверхности Земли, пересекающую все меридианы под одним и тем же углом, называют локсодромией, что с греческого переводится как «косой бег».

Расстояние между двумя точками на сфере по локсодромии не является кратчайшим

иеё применение в мореплавании объясняется исключительным удобством использования компасов.

Локсодромия − принятое в навигации название логарифмической спирали. Основным её свойством является то, что она пересекает меридианы под одним и тем же углом и на картах меркаторской проекции изображается в виде отрезка прямой. На деле эта кривая не является кратчайшим расстоянием между двумя

точками, но плавание по ней представляет определённые удобства (постоянный курс).

Основные свойства локсодромии:

1.При курсах 0º или 180º долгота не изменяется (РД=0), т.е. на курсах N или S локсодромия совпадает с меридианом и превращается в ДБК, проходящую через полюса.

2.При курсах, не равных 90º и 270º, локсодромия пересекает каждую параллель только один раз, а каждый меридиан − бесчисленное множество раз, асимптотически приближаясь к полюсу, за исключением курсов 0° и 180°, когда локсодромия проходит через полюса.

3.Локсодромия представляет собой логарифмическую спираль, асимптотически стремящуюся к полюсу, то есть при любых других курсах локсодромия спиралеобразно стремится к полюсу, никогда его не достигая.

где e -эксцентриситет эллипсоида. Уравнение локсодромии на шаре выглядит так:

Из данного уравнения можно получить аналитическое выражение для локсодромического курса К :

K arctg

Расстояние S между двумя точками выражается следующим образом. В общем случае:

5. Ортодромия, ортодромическая поправка. Способы построения ортодромии на картах меркаторской проекции.

Ортодромия (из др.-греч. ὀρθός «прямой» + δρόμος «бег, путь») — кратчайшая линия между двумя точками на поверхности Земли. В отличие от локсодромии ортодромия пересекает меридианы под разными углами. В судо- и самолётовождении, где Земля принимается за шар, ортодромия представляет собой дугу большого круга.

Экватор и меридианы являются частными случаями ортодромии. Через две точки на земной поверхности, расположенные не на противоположных концах одного диаметра Земли, можно провести только одну ортодромию.

В большинстве картографических проекций ортодромии изображаются кривыми линиями (за исключением, быть может, меридианов и экватора). Это неудобно для прокладки кратчайших маршрутов. В гномонической проекции все ортодромии изображены прямыми линиями.

Параллели (за исключением экватора) не являются ортодромиями.

Ортодромической поправкой называется угол между локсодромией и касательной к ортодромии.

Ортодромическая поправка является поправкой за кривизну изображения дуги большого круга на меркаторской карте. Она определяется с помощью формулы:

1

2 sin M ,

При плавании по дуге большого круга ее траекторию заменяют хордами – отрезками локсодромии. Причем

долготный интервал ходы равен 4-6 градусов.

На практике используют следующие способы расчета направлений участков локсодромии для плавания по дуге большого круга:

-с помощью ортодромических поправок;

-с помощью карт гномонической проекции;

-с помощью специальной номограммы;

-с применением средств вычислительной техники.

Использование ортодромической поправки. Необходимо выполнить

следующие действия:

1.Определить долготный интервал изменения курсов и провести соответствующие ему меридианы от пункта отхода к пункту прихода.

2.По координатам начальной и конечной точек плавания на карте меркаторской проекции проложить отрезок локсодромии между этими точками и измерить исходный

курс K0 (рис.).

движении на восток знак 0 положителен, а при движении на запад – отрицателен. В южном полушарии – наоборот.

Аналогично рассчитать и проложить все последующие хорды. Когда до пункта прихода остается приращение долготы меньше принятого интервала, хорда не рассчитывается, заключительный отрезок локсодромии прокладывается от точки на последнем промежуточном меридиане непосредственно в пункт прихода.

Использование специальной номограммы. По ней определяется начальное направление дуги большого круга A1, затем – как в первом способе через ортодромические поправки.

Использование вычислительной техники. Для выбранного приращения долгот локсодромические курсы рассчитываются по формулам:

Начальный курс рассчитаем по формуле:

6. Классификация карт, используемых в судовождении. Содержание карт. Руководства и пособия для плавания. Требования конвенции СОЛАС в отношении карт и пособий для плавания.

Морской картой называется построенное по определенному закону, уменьшенное и обобщенное изображение на плоскости поверхности океанов и морей Земли, передающее размещение и взаимосвязь различных объектов и явлений природы при помощи условных знаков.

Морские карты издаются в основном в меркаторской проекции и по своему назначению делятся на три вида:

♠навигационные, предназначенные для ведения счисления пути и определения места судна в море; к ним относятся общенавигационные, радионавигационные, навигационные-промысловые и речные карты;

♠специальные, предназначенные для решения ряда задач судовождения при использовании особых технических средств (например, при плавании в узкостях на быстроходных судах); к ним относятся рулонные и маршрутные карты;

♠вспомогательные и справочные морские карты; к ним отностся карты-сетки, бланковые, в гномонической проекции для прокладки ДБК, радиомаяков и радиостанций, часовых поясов, сборные листы, шлюпочные, батиметрические, грунтов, рекомендованных путей и др.

Взависимости от масштаба общенавигационные карты подразделяются на:

♠генеральные − 1: 500 000 до 1: 5 000 000; на генеральных картах указываются лишь важнейшие маяки и знаки, прибрежные районы имеют только обобщённую характеристику;

♠путевые − 1: 50 000 до 1: 500 000; на путевых картах небольшие прибрежные опасности обобщаются, невидимые с моря огни и знаки, как правило не наносятся, плавучие ограждения, за исключением тех, которые выставлены для ограждения навигационных опасностей, могут быть нанесены не полностью;

♠частные − 1: 50 000 до 1: 25 000; частные карты содержат все навигационные подробности;

♠планы − 1: 1 000 (при производстве гидротехнических работ) до 1:25000; на планы наносят всё, что имеет хоть какое-либо отношение к мореплаванию, начиная с навигационной обстановки и кончая различными портовыми сооружениями.

Вспомогательные и справочные карты используются при выборе пути, для

которых можно почеркнуть много необходимых сведений. Это руководства для плавания (лоции) − Sailing Directions (pilots), в которых собраны все необходимые для мореплавателя сведения, включая рекомендованные пути и методы ориентировки при плавании вблизи берегов. В книгах «Огни и знаки» (List of Lights and Fog Signals) даётся подробное описание маяков, огней и знаков. Сведения о радионавигационном оборудовании приводятся в руководстве «Радиотехнические средства навигационного оборудования» − List of Radio Signals. Данные о приливо-отливных колебаниях уровня моря даются в Таблицах приливов − Tide Tables. Для районов с сильно выраженными приливно-отливными течениями издаются Атласы приливно-отливных течений − Tidal Stream Atlases. Большой физико-географический справочный материал, охватывающий все районы мира, помещён в Морском атласе. Для подбора карт и пособий издаётся

«Каталог карт и книг» − Catalogue of Charts and Publications. Все карты и пособия имеют свой номер, который называется адмиралтейским.

СОЛАС. Глава V (Безопасность мореплавания), Правило 20 − Морские публикации.

Все суда должны иметь на борту соответствующие и приведённые на уровень современности карты, руководства для плавания, пособия «Огни и знаки», таблицы приливов и все другие морские публикации, необходимые для предстоящего рейса.

СОДЕРЖАНИЕМ КАРТЫ называется совокупность всех наносимых на карту элементов. Оно включает в себя :

-математическую основу карты;

-общегеографическую нагрузку;

-специальную нагрузку;

-элементы оформления.

Морским картам присваивают пятизначные адмиралтейские номера. Каждая из цифр номера карты условно обозначает название океана или его части, тип карты в зависимости от ее масштаба, район океана или моря и порядковый номер карты в данном районе.

Особые буквенные или цифровые обозначения вводят для справочных карт и карт специального назначения.

Картографическая сетка морской карты заполняется в соответствии со своим назначением географическими и навигационными элементами содержания, надписями и элементами дополнительной характеристики.

Кгеографическим элементам содержания карты относятся изображения берегов океанов, морей, заливов, рельефа морского дна и суши, государственных границ, населенных пунктов.

Кнавигационным элементам отнесены порты, средства навигационного оборудования, фарватеры, морские каналы, навигационные опасности, навигационные ориентиры, данные магнитного склонения и другие элементы карты, имеющие навигационный характер. Надписи - это заголовок карты, географические названия, различные пояснения и предупреждения, а также данные об издании и корректуре карты.

Кэлементам дополнительной характеристики относятся врезки, т. е. небольшие крупномасштабные планы или карты важных в навигационном отношении участков побережья, помещенные на свободных местах листа, таблицы со сведениями о приливах и течениях, рисунки маяков, знаков и т. д.

Элементы содержания карт передаются условными знаками, символами изображения или схематическими рисунками объектов. Различного рода надписи на картах, относящиеся к цвету и характеру огней, наименованию грунтов и т. д., дают в виде сокращений. Местоположение объектов, не выражаемых в масштабе карты, показывается условными обозначениями. Действительное место объекта при этом принимается в геометрическом центре знака, если он имеет правильную геометрическую форму, или в середине основания, если объект изображается несимметричным рисунком или знаком с широким основанием.

Глубины приводятся к нулю глубин и даются в метрах и дециметрах, причем глубины от 0 до 5 м округляют с точностью до 0,1 м; от 5 до 20 м - до 0,2 м; 20 и более - до 1 м. Кроме нанесения отметок глубин, на картах проводят линии равных глубин -

изобаты. Изобата 10 м считается предостерегательной для малых судов, а 20 м - для крупнотоннажных.

Береговую линию в морях с приливами наносят на карту двумя линиями. Одна из них (основная) соответствует следу полной воды в сизигию, а другая - наинизшему уровню моря. Заключенная между этими линиями зона называется осушкой. В морях, где приливы не превышают 0,5 м, за береговую линию принимают урез воды при среднем уровне моря.

Высоты маяков и знаков в морях, не имеющих приливов, даются над средним уровнем моря, а в морях со значительным приливом - над уровнем средней полной сизигийной воды.

Средства навигационного оборудования (СНО) - маяки, светящие и несветящие знаки, знаки створов, радиомаяки, плавучие маяки, буи, вехи - показывают на картах внемасштабными условными знаками. Рядом с изображением светящих СНО с помощью сокращений надписывают их характер, количество проблесков или затмений, период дальность видимости огня, сведения о радиотехнических станциях, туманных сигналах, секторах освещения. Направления и сектора маяков дают истинные, считая с берега от 0 до 360° по часовой стрелке. Рядом с изображением несветящих знаков в виде дроби показывают их высоту от уровня моря (числитель) и от основания знака (знаменатель). Рядом с изображением буев указывают их окраску, звуковые сигналы, порядковые номера, данные о радиолокационном отражателе, а у светящих буев - также и характер огня. Через центры изображений створных знаков проводят створные линии, ходовую часть которых изображают сплошной линией, неходовую - пунктиром.

Так как степень подробности изображения местности зависит oт масштаба карты, то из всех карт, имеющихся на данный район, всегда следует пользоваться картой самого крупного масштаба.

7. Каталог карт и книг. Судовая коллекция карт. Понятие «Folio». Учёт и хранение навигационных карт на судне. Корректура каталога карт и книг.

АДМИРАЛТЕЙСКИЙ КАТАЛОГ КАРТ И КНИГ, CATALOGUE OF ADMIRALTY CHARTS AND PUBLICATIONS, NP

131.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ.

Предназначен для подбора карт и пособий на переход. Переиздается ежегодно.

Состоит из 10 частей.

Часть 1.

Оглавление. Введение. Расположение назначенных (appointed) Адмиралтейских агентов распространителей карт. Адмиралтейские доверенные (authorized) агенты распространители карт. Страны, в которых созданы гидрографические службы. Адреса мест, в которых можно получить Извещения мореплавателям.

Часть 2 .Навигационные карты. Сборный лист сборных листов (Limits of Admiralty Chart Indexes). Перечень карт всего Мирового океана, разделенный на буквенные индексы:

Начало - A. The World. General Charts of the Oceans.

Окончание - W. Antarctica, Falkland Islands and Islands in the Southern Ocean. В конце,

после перечня карт приведен список всех фолио: X. Admiralty Chart Folios, состоящий из 100 пакетов, содержащих наборы навигационных карт для всех регионов Мирового океана. Термин FOLIO означает комплект карт, полностью перекрывающий отмеченный в каталоге отдельным номером участок акватории мирового океана

Часть 3. Специальные карты. (Thematic Charts):

Часть 4. Навигационные издания. (Navigational Publications):

Часть 5. Электронные издания.(Digital Products).

Часть 6. Разнообразные издания и обслуживание (Miscellaneous Products & Services):

Часть 7. Публикации для малых судов (Leisure Production):

Часть 8.Объявления. (Advertisers):

Часть 9. Номерной индекс (Numerical Index).

Часть 10. Прейскурант (Price List).

Корректура выполняется путем внесения изменений (красной пастой). Делается отметка на титульном листе в таблице учета корректуры.

Состав судовой коллекции карт и пособий определяется судовладельцем (Ship's Management Company).

Зависит от вида плавания судна:

•трамповое (tramp - бродяга) плавание - судно не совершает регулярные рейсы;

•линейное плавание - судно закреплено за определенным направлением (линией).

Для трамповых судов обычно обеспечивается коллекция карт и пособий всего мирового океана. Для линейных - на район плавания. Задача навигационного помощника - поддерживать судовую коллекцию на уровне современности.

Учет имеющихся на судне карт и выполненной корректуры производится с помощью пособия NP 133А Chart Correction Log and Folio Index.

Ведение этого документа является одним из важнейших аспектов работы навигационного помощника капитана. В нем перечислены по номерам все карты, входящие в Адмиралтейскую Серию. Карты, имеющиеся на судне, отмечаются кружком.

На трамповых судах производится корректура всех имеющихся на судне карт.

Если судно работает на линии, то на борту выполняется корректура карт,

используемых в работе.

Остальные имеющиеся карты не корректируются, однако разноска опубликованных номеров извещений мореплавателям для них выполняется.

Требования к комплектованию судовой коллекции карт и книг. В соответствии с требованиями SOLAS (ч. 1, гл. 5, правило 20): «все суда должны иметь на борту приведенные на уровень современности карты, лоции, перечни огней и знаков, Извещения Мореплавателям, таблицы приливов и любые другие навигационные публикации, необходимые для планируемого плавания».

В первую очередь необходимо корректировать карты и пособия на район предстоящего плавания. Это должно быть сделано до выхода судна в море. Остальные карты судовой коллекции также необходимо корректировать, но это может быть сделано позже во время плавания. Для облегчения поиска всех карт, относящихся к району плавания, карты могут быть разложены в ящиках штурманского стола не по номерам, а по фолио (folio). Внутри каждого фолио карты раскладываются по возрастанию номеров. Фолио представляет собой подборку морских навигационных карт всех масштабов, изданных на определённый географический регион.

Стандартная Адмиралтейская система фолио (разделение Адмиралтейских карт на фолио по географическим регионам) представлена в «Адмиралтейском Каталоге карт и книг» в «Section 22. List of Admiralty chart folios».

Морские навигационные карты США разбиваются на фолио и, внутри каждого фолио, на подфолио (регионы и подрегионы). Система разделения карт на фолио, при которой в одном фолио объединяются карты на один район плавания судна, имеет свои преимущества в том, что карты на один район плавания находятся в одном ящике штурманского стола. Облегчается поиск карт при их подборе и корректуре для предстоящего плавания.

Учёт и хранение навигационных пособий на судне. Весь судовой комплект пособий является документом строгой отчётности и должен быть занесён в книгу инвентарного учёта по палубной части, а также в специальные журналы и книги. Карты судовой коллекции должны храниться в ящиках штурманского стола либо на специально приспособленных стеллажах или в пеналах; руководства для плавания и корректурные документы − в шкафах или на специальных полках. Учёт морских карт и руководств для плавания на судне ведётся в каталогах карт и книг либо в номерном указателе к ним.