1.5. Топографические карты и планы

Планы и карты представляют собой уменьшенное и подобное изображение земной поверхности на плоскости. Для получения планов и карт используется метод ортогональной проекции, т.е. изображение пространственных объектов на плоскости посредством проектирующих лучей, перпендикулярных к плоскости проектирования. При этом в геодезии точки физической поверхности Земли проектируют на поверхность эллипсоида лучами, направленными перпендикулярно к ней.

Если на плоскости изображаются значительные территории, то нельзя пренебрегать кривизной Земли, а следует ее учитывать. Сферическая поверхность не может быть перенесена на плоскость без складок и разрывов, поэтому при переносе не может быть достигнуто полное подобие. Для максимального уменьшения этих искажений и последующего их учета применяются различные картографические проекции, рассмотренные выше.

Карта - построенное по определенным математическим законам уменьшенное изображение на плоскости значительной части Земной поверхности, размеры которой не позволяют пренебрегать кривизной Земли.

План - уменьшенное и подобное изображение на плоскости небольшого участка местности, в пределах которого кривизна Земли не учитывается (круг радиусом порядка 20 км).

Карты и планы бывают общегеографические, на них показывают рельеф, гидрографическую сеть, населенные пункты, дороги, растительность и т.п. Если на картах или планах не показан рельеф, то они называются контурными или ситуационными.

Все, что не относится на плане к изображению рельефа, называется ситуацией.

Масштаб - отношение длины отрезка на плане к горизонтальному проложению (проекции) того же отрезка на местности. Масштабы бывают численные и графические. Численный масштаб выражается дробью с числителем единица: 1/200; 1/500; 1/1000; 1/5000; 1/10000 и т.п. Знаменатель численного масштаба показывает во сколько раз отрезок на плане короче, чем его горизонтальное проложение на местности.

Линейный масштаб (рис. 1.10) - это графический масштаб в виде отрезка прямой, разделенного на равные части, с подписанными значениями соответствующих им расстояний на местности.

Рис. 1.10. Линейный масштаб.

Линейный масштаб не позволяет проводить на плане измерения с требуемой точностью, поэтому применяют поперечные масштабы.

Поперечный масштаб – это графический масштаб в виде номограммы, построение которой основано на пропорциональности отрезков прямых, пересекающих стороны угла (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Поперечный масштаб.

Человеческий глаз различает на карте отрезок не более 0.1 мм (укол булавки). Этот отрезок характеризует графическую точность при измерении и откладывании расстояний на карте.

Точность масштаба – это длина горизонтальной проекции линии местности, соответствующая 0.1 мм на карте:

Масштаб 1:2000 1:5000 1:10000

Точность масштаба 0.2 м 0.5 м 1.0 м

Предметы местности (здания, сооружения, дороги, мосты, леса, сельхозугодья и т.п.) на планах и картах составляют ситуацию и изображаются условными знаками (рис. 1.12). Условные знаки бывают масштабные, внемасштабные и линейные.

Масштабные - отображают предметы местности подобными оригиналу. По ним определяются не только расположение, но и размеры объектов (например, пашня).

Внемасштабные - указывают вид и расположение объектов на местности, но занимают больше места, чем надо по масштабу (например, столбы).

Рис. 1.12. Условные знаки.

Линейные - реально отображают длину объектов (дорог, ЛЭП и т.п.), но преувеличивают их ширину.

Все условные знаки на планах и картах сочетаются с пояснительными надписями и цветовым оформлением.

Условные знаки различаются для карт и планов различных масштабов. Они сведены в специальные сборники и являются обязательными для всех организаций, выполняющих геодезические работы.

Рельеф местности - это совокупность неровностей земной поверхности.

Основные формы рельефа:

1. Равнина - имеет плоскую форму. При высоте до 200 м над уровнем моря - низменность, выше - плоскогорье.

2. Гора - конусообразное возвышение земной поверхности, при высоте h < 200 м - холм. Боковая поверхность горы - склон (скат), вверху вершина, внизу подошва.

3. Котловина - замкнутое углубление земной поверхности. Самая низкая точка - дно, боковая поверхность - скаты, верх - бровка.

4. Хребет - вытянутая возвышенность земной поверхности, постепенно снижающаяся в одном направлении. Линия вдоль хребта по самым высоким точкам - водораздел.

5. Лощина - вытянутое углубление земной поверхности, понижающееся в одном направлении. Линия вдоль лощины по самым низким точкам - водоток или тальвег. Разновидности - овраг, долина, балка, промоина.

6. Седловина - пониженная часть местности между двумя возвышенностями. В горах - это перевалы.

Вершина горы, дно котловины, низкая точка седловины называются характерными точками рельефа.

Рельеф на картах и планах изображается отмывкой (редко и не точно) и горизонталями (изобатами).

Горизонтали (изобаты) - линии равных высот (глубин) на картах и планах. Горизонтали представляют собой след пересечения уровенных поверхностей с рельефом местности (рис. 1 .13).

Рис. 1.13. Изображение рельефа горизонталями.

При этом расстояние между секущими уровенными поверхностями называется высотой сечения рельефа h. Высота сечения зависит от масштаба карты и сложности рельефа. Подробности рельефа иногда выделяют полугоризонталями. Каждая пятая горизонталь утолщается. Высота горизонталей подписывается в разрыве так, чтобы верх цифры был направлен в сторону повышения местности. Горизонтальное расстояние между горизонталями называется заложением. Крутизна ската в направлении заложения определяется углом наклона или уклоном: i = tg = h/a, где i -уклон,  - угол наклона, h - высота сечения рельефа, а – заложение (расстояние между горизонталями на плане по любому направлению).

Уклоны выражаются в процентах % или промилле ‰. Для указания направления понижения склонов применяют бергштрихи.

Изображение горизонталями различных форм рельефа показано на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Основные формы рельефа и их изображение горизонталями. а) – холм, б) – терраса с обрывом, в) – котловина, г) – лощина, д) – овраг, е) – хребет, ж) – седловина, з) – нависший утес.

Топографические карты для удобства использования имеют размер 1 листа 50 х 50 или 40 х 40 см, причем границами листов служат меридианы и параллели.