Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Картография. Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки 21.03.02 «Землеустройство и кадастры»
.pdf
21
Показатель искажения форм зависит от разности наибольшего и
наименьшего искажения длин в данном месте карты и определяется по
a
формуле:
K
.
(2.7)
b
Часто для объяснения искажений на картах применяют так
называемый эллипс искажений, в который превращается бесконечно
малый круг на поверхности Земли при проектировании его на плоскость.
Соотношение круга и эллипса искажений в каждой части карты
графически объясняет величины искажений длин, площадей и
направлений (рис. 1.1). На земной поверхности показана окружность
бесконечно малого радиуса ro с центром в точке Mo. Отрезки меридиана
и параллели точки Mo, ограничены этой окружностью и спроектированы
на плоскость. Вследствие бесконечно малых размеров, эти отрезки
изображаются прямыми линиями, но пересечение их на карте в точке М
обычно уже не образовывает прямого угла, а образует некоторый угол
. Эллипс искажений в точке данной проекции отображает не только
вектор максимального (a) и минимального (b) искажений, но также
общий характер и степень искажений по любому другому направлению.
Это его свойство позволяет оценивать основные характеристики
картографических проекций: масштабы площадей, масштабы длин,
преобразование углов. Если главные направления не совпадают с
картографической сеткой, для ориентирования эллипса искажений
относительно меридианов и параллелей находят азимут А большой
полуоси эллипса искажений.
Изменение величины искажений с переходом от одного участка
карты к другому изображают с помощью изокол – линий, по всей длине
которых величина искажений определенного вида не изменяется.
Для определения или учета искажений используют также
номограммы или таблицы искажений, заранее рассчитанные для
узловых точек.
22
Рис. 2.1 Окружность на земной поверхности (а)
и эллипс искажений на карте (б)
Изображая земную поверхность на карте, приходится учитывать
кривизну Земли и выбирать ту или иную картографическую проекцию,
которая позволяет избежать одного из искажений или ослабить другое.
На картах всегда есть точка или линия нулевых искажений.
Вопросы для закрепления материала
1. Чем обусловлено наличие локальных масштабов на карте?
2. Чем отличается локальный масштаб от главного масштаба?
3. Признаки искажений на карте.
4. Показатель искажения длин на карте.
5. Показатель искажения углов между линиями картографической
сетки.
6. Показатель искажения площадей.
7. Показатель искажения форм.
8. Для чего применяют эллипс искажений?
9. Как построить эллипс искажений в заданной точке?
10. Какие выводы можно сделать о проекции карты по характеру и
величине искажений?
23
3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КАРТЫ И ЕЕ КОМПОНОВКА
3.1. Особенности карты
Карта, основой которой является картографическое изображение,
имеет ряд особенностей:
– математический закон создания – использование специальных
картографических проекций, позволяющих перейти со сферической
поверхности Земли на плоскость в определенном масштабе;
– закономерность изображения различных элементов с помощью
принятых условных знаков;
– генерализация изображаемых объектов;
– системность изображения элементов и связь между ними;
– познавательность и информативность карты с геометрической
точностью в географической системе координат;
– оперативность применяемых практических решений с помощью
карты (навигация, дорожное строительство, освоение территории);
– статичность образа при изображении динамичных процессов.
3.2. Элементы карты
Основными элементами карты являются: математическая основа,
картографическое изображение, элементы дополнительных
характеристик и оснащение.
Математической основой карт являются геодезическая
основа, картографическая проекция и масштаб.
Переход с поверхности земного эллипсоида на плоскость
осуществляется по определенным законам, позволяющим сохранять
форму географических объектов, положение которых определяется их
координатами (широта, долгота). Размеры земного эллипсоида в разных
24
странах приняты различные, поэтому координаты пунктов опорной
геодезической сети в разных странах имеют разные значения.
Масштаб карт – это отношение длины отрезка на карте или
плане к его горизонтальной проекции на поверхности земного
эллипсоида. Государственные топографические карты создаются в
масштабах 1:1000 000 и крупнее. Они представляют единый
стандартный набор – масштабный ряд: 1:1000 000 – 1: 10 000.
Математической основой топографических карт является опорная
геодезическая сеть, проекция, масштаб, разграфка, рамка и
номенклатура. На топографических картах и планах сферичность Земли
практически не учитывается, их масштаб постоянный.
На мелкомасштабных географических картах, на которых
изображаются большие территории, масштаб непостоянен, и это
необходимо учитывать, особенно ближе к полюсам, когда параллели
имеют разную длину. На картах обычно указывается главный масштаб.
Главным элементом географической карты является
картографическое изображение – совокупность сведений про
природные и социально-экономические объекты, их свойства и связи
между собой, выраженных в принятой системе координат и условных
знаков. На тематических картах картографическое изображение делится
на географическую основу и тематическое содержание.
Оснащение – это обозначения за рамкой карты, которые включают
легенду, название карты, масштаб, координатную сетку, схему
склонения магнитной стрелки и сближения меридианов, номенклатуру
соседних листов, выходные данные (дата и место издания, организация,
тираж). Эти данные часто называют зарамочным оформлением.
Карты могут содержать также элементы дополнительной
характеристики территории: карты-врезки, профили, графики,
диаграммы, фотографии и рисунки, пояснительные тексты.
25
3.3. Компоновка карты
Размещение картографического изображения, названия карты и
зарамочного оформления называется компоновкой карты. Для
оптимальной компоновки карты приходится использовать множество
факторов: проекцию карты, форму изображаемой территории, ее
ориентирование относительно рамки, необходимость указания смежных
территорий, размер легенды, размещение карт-врезок, дополнительных
графиков, диаграмм.
Надписи на картах включают названия, терминологию, буквенные и
цифровые характеристики, позволяющие дополнительно
охарактеризовать изображаемые объекты. Используются такие виды
надписей:
– топонимы (государственные географические названия);
– термины (понятия, относящиеся к картографическим объектам);
– пояснительные надписи (характеристики объектов), которые
делятся на количественные и качественные.
Особое значение придается выбору картографических шрифтов:
четкость чтения на цветном фоне, компактность, размеры.
В зависимости от графических параметров шрифты делят на
группы:
– по наклону букв (прямой курсив, наклонный влево, вправо);
– по ширине букв (узкие, нормальные, широкие);
– по толщине букв (светлые, полужирные, жирные);
– по необходимости подчеркивания.
Объекты, относящиеся к разным элементам карты, подписываются
разными шрифтами. На топографических картах шрифтами выделяют
типы населенных пунктов. Особое значение придается цвету:
гидрография оформляется синим цветом, рельеф – коричневым, лесные
массивы – зеленым. Надписи должны располагаться так, чтобы не
закрывать условных знаков и, по возможности, не пересекать контуры.
26
Надписи сооружений линейного типа размещаются параллельно или
вдоль оси сооружения. Надписи для полигонов размещаются по плавной
кривой вдоль большой оси контура. При создании карт важна
правильная транскрипция географических названий.
Компоновку принято считать удачной, если все элементы карты
размещены целесообразно, довольно компактно, но не скученно, ими
удобно пользоваться, пространство карты рационально организовано и
изображение уравновешено для зрительного восприятия.
Подобрать красивую компоновку не всегда просто, это требует
определенного дизайнерского опыта и художественного вкуса.
Приходится учитывать много факторов: проекцию карты, форму
территории, которая изображается, ее ориентирование внутри рамки,
необходимость демонстрации соседних территорий, размер легенды,
размещение карт-врезок, дополнительных графиков, диаграмм.
Особенно много проблем возникает при картографировании территорий
со сложной некомпактной конфигурацией.
Вопросы для закрепления материала
1. Компоновка карты.
2. Элементы дополнительной характеристики территории.
3. Функции карт-врезок.
4. Основные требования к легенде карты.
5. Размещение элементов оснащения карты.
6. Требования к оформлению основных надписей (название,
подпись исполнителя).
7. Оформление макетов таблиц.
8. Назначение и размещение диаграмм и картодиаграмм.
9. Назначение и размещение текстовых дополнений.
10. Какую компоновку принято считать удачной?
27
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОСНОВА КАРТ
a
4.1. Геодезическая основа картографических произведений
Для изображения земной поверхности на карте ее необходимо
правильно перенести на плоскость, имея для этого форму и размеры
Земли. Эта информация составляет геодезическую основу, полученную
методами геодезии. При перенесении на карту физической поверхности
Земли, ее точки и линии проецируют по параллелям на поверхность
эллипсоида, поэтому взаимное положение точек на карте зависит от
принятых размеров эллипсоида. В СССР в 1942 г. был принят эллипсоид
Красовского Ф.И. с размерами:
= 6 378 245 м, b = 6 356 863 м, = 1/298,3.
На картах, изображающих большие территории, истинные размеры
земной поверхности уменьшены в миллионы раз, поэтому для создания
карт принимают Землю в виде шара с R = 6371,1 км.
Для картографирования и решения различных задач вводят
геодезические системы координат: общеземные, международные,
межгосударственные – для всей планеты, и референцные, которые
используют в регионах или в отдельном государстве. Общеземную
систему координат используют для картографирования и решения
глобальных задач (фигуры Земли, движения полюсов, спутников Земли).
Это геоцентрическая Гринвичская прямоугольная система координат. Ее
начало совмещено с центром масс Земли, ось Z направлена на
северный полюс, ось Х совмещена с плоскостью Гринвичского
меридиана, оси Х и У лежат в плоскости экватора. Для закрепления этой
системы на поверхности Земли создается сеть геодезических пунктов,
по измерениям в которой получают их координаты. В СССР, используя
размеры референц-эллипсоида Красовского была принята система
координат 1942 г. Используя американскую систему глобального
28
спутникового позиционирования, в 1984 г. принята международная
геодезическая система WGS-84.
В России в 1990 г. на основе наблюдений спутников ГЛОНАСС
принята геодезическая референцная система ПЗ-90, а в 1995 г. –
принята референцная система СК-95.
4.2. Картографические проекции
4.2.1. Определение
Картографическая проекция – это математический способ
перехода с поверхности эллипсоида на плоскость, что позволяет
установить связь между географическими и прямоугольными
координатами на плоскости, т.е.
,
fx
1
fy
2
(4.1)
,
Проектируя земную поверхность на вспомогательную
геометрическую поверхность (цилиндр, конус, плоскость), параметры
которых известны, получают изображение на плоскости в определенной
системе координат (например, проекция Гаусса-Крюгера). В зависимости
от поставленных условий перехода на плоскость применяются разные
проекции.
4.2.2. Классификация картографических проекций
Картографические проекции группируют по характеру
минимальных искажений, возникающих при переходе от сферического
изображения территории на плоскость, а также по виду меридианов и
параллелей нормальной сетки. Они бывают равновеликие,
равноугольные, равнопромежуточные, произвольные. В равновеликих
проекциях сохраняется равенство площадей, в равноугольных – форма
контуров или горизонтальные углы. В равнопромежуточных проекциях
29
сохраняется главный масштаб по одному из направлений: по меридиану
или по параллели. Для произвольных проекций характерно наличие всех
видов искажений. В зависимости от вида геометрической поверхности,
которую используют для получения проекции, их подразделяют на
азимутальные, цилиндрические и конические. В зависимости от
вида нормальной сетки проекции также бывают:
– псевдоцилиндрические (параллели – прямые, меридианы –
кривые, симметричные относительно среднего (осевого)
прямолинейного меридиана);
– псевдоконические (параллели – дуги концентрических
окружностей, а меридианы – кривые, симметричные относительно
среднего прямолинейного меридиана);
– поликонические, (параллели – дуги концентрических
окружностей с центрами на среднем (прямом) меридиане, а меридианы
– кривые, симметричные относительно среднего меридиана).
Кроме основных перечисленных проекций используются также
другие. Например, в экваториальной части Земли используются
поперечные картографические сетки, когда весь цилиндр лежит в
плоскости экватора, а плоскость лежит между полюсом и экватором.
В названии каждой проекции включают слова, относящиеся к
каждой классификации, например: равноугольная поперечноцилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера. Компьютерное
моделирование позволяет быстро разрабатывать ту или иную проекцию
с заданными параметрами, а автоматические графопостроители
вычерчивают соответствующую сетку меридианов и параллелей.
На рис. 4.1 приведены виды нормальной сетки в разных
картографических проекциях.
30
Рис. 4.1 Виды нормальной сетки: а – цилиндрическая проекция; б – коническая; в – азимутальная;
г – псевдоцилиндрическая; д – псевдоконическая; е – поликоническая; ж – псевдоазимутальная.
Рис. 4.2 Цилиндрические проекции: а – нормальная; б – нормальная проекция на секущем цилиндре;
в – поперечная на касательном цилиндре; г – косая на касательном цилиндре.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]