Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Топография. Учебное пособие
.pdf
Ось цилиндра y располагается поперек малой оси эллипсоида
(поэтому проекция называется поперечно-цилиндрической), а ось x,
в отличие от математики, в геодезии располагается на север. Из
центра эллипсоида все точки(T, E, Z, M, K…) шестиградусной зоны
проектируют по отвесным линиям на боковую поверхность цилиндра (t, e, Z, m, k…). Затем вращательно-поступательно перемещают
эллипсоид в цилиндре таким образом, чтобы осевой меридиан второй зоны касался боковой поверхности цилиндра, и все точки на
граничных меридианах этой зоны проектируют аналогично. И так
далее проектируют все 60 зон эллипсоида.
Разрезав цилиндр по образующим АА1 и ВВ1 и развернув половину его боковой поверхности, получают изображение земной поверхности на плоскости в виде отдельных зон, соприкасающихся
одна с другой лишь в точках по экватору (рис. 8).
Рисунок 8.
Ось цилиндра и линия экватора лежат в одной плоскости, и после
развертки изобразятся прямой линией – ось y. Ось x располагается
перпендикулярно оси y, совпадает с осевым меридианом зоны и малой осью эллипсоида. Таким образом, осевой меридиан и экватор
изображаются взаимно-перпендикулярными прямыми линиями. По-
31
сле развертки поверхности эллипсоида, спроектированной на боковую поверхность цилиндра, получаются разрывы земной поверхности, заметные в северном и южном полушариях по широте более 58 °
(см. рис. 8). Шестиградусные зоны нумеруются арабскими цифрами с
запада на восток, начиная от Гринвичского меридиана. Долготу осевого меридиана (0) любой зоны можно определить по формуле:
λ0 = 6˚N – 3˚, (4)
где N – номер зоны.
За начало счета координат в каждой зоне принимается пересечение изображений осевого меридиана – оси абсцисс x и экватора y.
Показанные на рисунке 8 линии, параллельные изображению осевого
меридиана (в нужной зоне) и экватора, образуют прямоугольную систему координат. Координаты (x и y) могут иметь знаки «+» и «–».
Так как территория России расположена севернее экватора, то все x
будут положительные; y – западнее осевого меридиана будут иметь
отрицательные значения. Во избежание путаницы в знаках, то есть,
чтобы ординаты были положительными, точкам осевого меридиана
условно присваивается значение 500 км или осевой меридиан каждой
зоны условно переносится на 500 км на запад (рис. 9).
Тогда ординаты получают условные значения и называются преобразованными уSА, уSД . Впереди измененной ординаты записывается
номер зоны, в которой находится данная точка.
Рисунок 9.
32
Выводы. Истинной фигурой земли является геоид – тело обра-
зованное уровенной поверхностью, совпадающей в океане с невозмущенной поверхностью воды, мысленно продолженной под материки при условии, что направление силы тяжести будет перпендикулярно этой поверхности, но поверхность геоида не имеет математического выражения, поэтому за математическую фигуру Земли
принят земной эллипсоид, максимально приближенный к поверхности геоида. Основными параметрами земного эллипсоида являются:
а – большая или экваториальная полуось, b – малая или полярная
полуось и α – полярное сжатие. В России приняты параметры референц-эллипсоида Красовского. Практически задача определения
изучения фигуры Земли сводится к определению координат точек
ее поверхности в единой, общей для всей Земли, системе. Необходимость выбора такой координатной системы, которая по простоте
и удобству использования могла бы найти применение во всех геодезических работах, привело к выбору системы плоских прямоугольных координат в проекции Гаусса.
Вопросы для самопроверки
1. Какая наука занимается изучением формы и размеров Земли?
2. Что является главной научной задачей высшей геодезии?
3. Что такое действительная фигура Земли?
4. Какая фигура является истинной фигурой Земли?
5. Что такое эллипсоид? Каковы параметры Земного эллипсоида?
6. Что такое квазигеоид? Кто ввел этот термин?
7. Что такое референц-эллипсоид?
8. Каковы большая полуось, малая полуось и степень полярного
сжатия эллипсоида Красовского?
9. Что такое первый и второй эксцентриситет меридианного эл-
липса?
10. Что такое геодезическая широта и геодезическая долгота точ-
ки? Положительные стороны и недостатки применения геодезической системы координат.
11. Что такое астрономическая широта и астрономическая долго-
та объекта?
33
12. Почему поперечно-цилиндрическая проекция, принятая в нашей
стране в 1928 г. носит в своем названии фамилии двух ученых?
13. Сущность поперечно-цилиндрической проекции Гаусса –
Крюгера.
14. Напишите формулу для определения долготы осевого мери-
диана зоны Гаусса – Крюгера.
Литература
Основная
1. Курошев Г. Д., Смирнов Л. Е. Геодезия и топография. М.:
Изд-во Академия, 2009. 176 с.
2. Чекалин С. И. Основы картографии, топографии и инженер-
ной геодезии. М.: Академический проект, 2013.
Дополнительная
3. Бокачев Н. Г. Топография: учебник. Смоленск: Изд-во СГУ,
2001. 336 с.
4. Господинов Г. В., Сорокин В. Н. Топография. М.: Изд-во МГУ,
1967. 359 с.
5. Елисеев А. А. Геодезия и топография: учебное пособие. 2-е изд.,
доп. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2008. 242 с.
Интернет-ресурсы
6. www.jornal.miigaik.ru – рецензируемый научный журнал Изве-
стия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка».
7. www.sibsiu.ru/geo/geodezic.html – полезные учебные материа-
лы по геодезии и инженерной геодезии.
34
3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ
План
1. Математические элементы картографического изображения.
2. Условные знаки.
3. Классификация карт. Номенклатура карт и топографических планов.
1. Математические элементы
картографического изображения
Географической картой называется уменьшенное условное
изображение земной поверхности или ее части на плоскости, построенное на математической основе и передающее размещение,
состояние и взаимосвязь различных явлений природы.
Основными элементами карты являются: картографическое
изображение, легенда, математическая основа (математические
элементы карты), компоновка карты, тесно связанная с математической основой, зарамочное оформление, состоящая из вспомогательного оснащения и элементов дополнительной характеристики (дополнительных данных). Все элементы карты подробно изучаются в
курсе картографии, мы же более подробно остановимся на математических элементах карты, поскольку все они играют особую роль
при создании топографических карт.
Математическое обеспечение построения географических карт
предусматривает установление функциональной зависимости между географическими координатами точек земной поверхности и
прямоугольными координатами тех же точек на карте. Такое построение включает два действия для перехода от физической поверхности Земли к ее изображению на плоскости.
Одно из них состоит в проецировании земной поверхности на
физическую поверхность Земли, за которую принимают уровенную
поверхность Мирового океана, мысленно продолженную под материки. Это проецирование выполняется ортогонально, по отвесным
линиям, перпендикулярными физической поверхности Земли.
Вследствие сложности физическая поверхность Земли заменяется
весьма близкой по форме поверхностью эллипсоида вращения
(Земной эллипсоид).
35
Другое действие заключается в изображении поверхности эллипсоида или шара уменьшенном виде до масштаба проектируемой
карты на плоскости бумаги.
Наиболее наглядное представление о сложных формах земной
поверхности дают топографические карты.
Топографическая карта – это уменьшенное и подобное изображение части земной поверхности на плоскости бумаги, построенное
в ортогональной проекции и выраженное в условных знаках.
Геометрические законы построения и свойства картографического изображения определяются его математической основой, элементами которой являются: масштаб, геодезическая опорная сеть (геодезическая основа карт) и картографическая проекция.
Масштаб определяет степень уменьшения длин и площадей
объектов картографического изображения.
Геодезическая опорная сеть определяет переход от физической
поверхности Земли к условной поверхности Земного эллипсоида, а
также обеспечивает правильное положение изображаемых на карте
объектов по широте, долготе и высоте.
Картографическая проекция определяет переход от поверхности
Земного эллипсоида к плоскости, и закон распределения искажений
(нарушения геометрических свойств объектов картографического
изображения), возникающих при этом на картах. Спроецировать
сфероидальную поверхность на плоскость без искажений не представляется возможным. Поэтому переход от Земного эллипсоида к
плоскости осуществляется при помощи картографических проекций
математическим способом. При этом разрывов не будет, но элементы содержания карты, сохраняя точное географическое положение,
будут иметь искажение в отношении длин линий, углов, очертании
контуров (форм) или в соотношениях площадей. Следовательно,
земную поверхность на карте приходится изображать не с одинаковыми уменьшениями во всех её частях, а искаженно, чтобы избежать разрывов, линии вытягивают, а в местах, где должны были бы
образовываться складки, укорачивают. Таким образом, в различных
местах карты изображение земной поверхности уменьшается в разное число раз. Это значит, что масштаб мелкомасштабной карты в
различных ее частях различный и зависит от перемены места и
направления.
36
2. Условные знаки
Русский географ-картограф К. А. Салищев, анализируя различные формулировки «географической карты», делает такое обобщение: географическая карта – это образная знаковая модель Земли.
То есть все то, что имеется на поверхности Земли, на картах отображается в виде значков (условных знаков), обозначение которых и
смысловые характеристики представлены в легенде.
Условные знаки и их системы образуют особый язык картографии. Они передают содержание карт, т. е. знания о реальной действительности, заключенные в картах. Картографические знаки
обозначают предметы, явления, процессы (нефтяная вышка, линия
электропередачи, болото, населенный пункт, рельеф местности,
температура воздуха, морские течения и т. д.). Их используют для
реальных и абстрактных объектов. Картографические знаки имеют
предметное и смысловое значение.
Каждый знак используется для обозначения различных, но однородных в каком-либо отношении объектов, например, для районных
центров, двухколейных железных дорог, проходимых болот и т. п.
Таким образом, каждому знаку свойственно определенное обобщение, вследствие чего смысловое содержание знака принимает форму понятия. Для пользования картой необходимо усвоить значения
картографических знаков, т. е. отношение к изображаемым предметам, явлениям и процессам.
Картографические знаки отдельных объектов выполняют две основные функции:
1) указывают вид объектов (колодец, шоссе и др.) и некоторые
их количественные или качественные характеристики (дебит колодца, вид покрытия и ширину проезжей части шоссе, проходимость болот и т. д.);
2) определяют пространственное положение, плановые размеры
и формы (в координатной системе).
Иногда знаки отображают изменения процесса во времени (рост
городов, разливы рек и т. п.), перемещения (маршруты экспедиций,
морские течения) и другие процессы.
Совокупности знаков выполняют на картах более широкие
функции связи объектов, формируют пространственный образ явлений, позволяют устанавливать закономерности их размещения и
37
таким образом дают новые знания сверх суммы информации, заключенной в отдельных условных знаках карты.
Условные знаки подразделяются на масштабные, внемасштабные и линейные (рис. 10)
Рисунок 10.
Масштабными условными знаками показывают на картах объекты, занимающие на местности небольшую площадь, т. е. изображаются объекты, горизонтальные размеры которых могут быть выражены в масштабе карты. Масштабный условный знак показывает
границу распространения объекта в виде линии того или иного рисунка и характеризует сам объект с помощью окраски оконтуренной площади. Фигура контура на карте подобна соответствующей
фигуре на местности.
Внемасштабными (или точечными) условными знаками показывают объекты, не выражающиеся в масштабе карты, положение которых фиксируется на карте точкой (нефтяные и газовые вышки,
метеорологические станции и т. п.). Рисунок знака имеет или правильную геометрическую форму (кружок, треугольник и т. п.), или
схематически, упрощенно воспроизводит внешний вид объекта. Истинное положение объекта на местности определяется одной из точек знака, которая находится: в центре знаков геометрической фор-
38
мы (см. рис. 10; 1, 2); в середине основания у фигур неправильной
формы (6), в вершине прямого угла у основания знаков с «подсечкой» горизонтальной черточкой – (3).
Линейные знаки применяются для изображения на картах предметов местности, которые имеют значительную протяженность при
сравнительно малой ширине, не выражающейся в масштабе карты
(пути сообщения, линии связи, граница и т. п.). Линейный знак (9,
10) передает расположение объекта на местности с преувеличением
его ширины (в масштабе карты). Ось знака совпадает с положением
на местности оси объекта.
Для дополнительной характеристики применяются пояснительные условные знаки:
а) собственные названия населенных пунктов, рек и др.;
б) сокращенные надписи, перечень которых дается в таблицах
условных знаков (характер производства, материал сооружений и
покрытия дорог и др.);
в) числовые показатели (длина, ширина и грузоподъемность мостов; высота и толщина деревьев в лесу; ширина и глубина рек и др.);
г) знаки (порода деревьев в лесу, количество путей железных дорог, направление течения рек и др.).
3. Классификация карт. Номенклатура
карт и топографических планов
Картографическое изображение на листе бумаги может представлять всю земную поверхность или часть ее, в связи с этим карты подразделяют:
- по охвату территории: на мировые, полушарий, материков и
океанов, частей материков, в том числе групп стран и отдельных
государств, частей государств;
- назначению: на многоцелевого или универсального назначе-
ния (например, топографические), специального назначения (учебные, научные, туристические, навигационные, технические, культурно-просветительные, прогнозные);
- содержанию (тематике): на общегеографические и тематические;
39
- масштабу: крупномасштабные, имеющие масштаб 1:200 000 и
крупнее, среднемасштабные мельче 1:200 000 и до 1:1 000 000 и
мелкомасштабные, у которых масштабы мельче 1:1 000 000.
Крупномасштабные карты общегеографические по содержанию
называют топографическими, на них рельеф местности изображается горизонталями.
Среднемасштабные общегеографические карты называют обзор-
но-топографическими.
Мелкомасштабные общегеографические карты называют обзорными.
3.1. Номенклатура карт и топографических планов
Разграфкой карт называется разделение всей поверхности Земли
на отдельные тематически определенные участки. Обозначение отдельных таких участков по определенной системе называется номенклатурой карт.
За основу номенклатуры карт в России положена международная
разграфка листов карты масштаба 1:1 000 000. Листы карты этого
масштаба ограничены меридианами и параллелями и имеют размеры по широте 4° (ряды) и по долготе 6° (колонны). Ряды обозначаются заглавными буквами латинского алфавита от А до U к северу
и югу от экватора, а колонны нумеруются арабскими цифрами от 1
до 60. Номера колонн считаются от меридиана с долготой 180° с
запада на восток (рис.11).
Например, лист карты масштаба 1:1 000 000, на которой находится Москва, имеет номенклатуру N-37. Центральные меридианы
карт масштабов 1:1000000 совпадают с осевыми меридианами шестиградусных зон координат Гаусса – Крюгера. Связь между номерами колонн и шестиградусных зон определяется формулой
N=Q – 30, (5)
где Q – номер колонны карты масштаба 1:1000000; N– номер зоны
координат Гаусса – Крюгера.
Долготы центральных меридианов листов миллионной карты
вычисляется по формуле:
L=6°х Q – 183°. (6)
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]