lebedeva_n_i_kartografichni_metodi_v_ekologii_navchalnometod

Виділення по топографічній карті басейну водотоку або проведення меж водозбірної площі є однією із задач гідрологічних досліджень (при обчисленні водного балансу, поверхневого стоку схилу тощо). Водозбірною називається площа, з якою вода стікає в річку (озеро) або річкову систему. Басейн річки (озера) – це частина земної поверхні, звідки відбувається стік вод (без урахування підземного водозбору). Межами басейну служать вододільні лінії, які виявляються по горизонталях з великою точністю. Вододільні лінії розмежовують схили протилежних напрямів, вони проходять уподовж витягнутих вигинів горизонталей, перетинаючи горизонталі в точках їх перегину.

Струмені води (дощ, талі води) стікають по лініях найбільшої крутизни, тобто по лініях падіння схилу.

Наприклад, на рис. 12 видно, що з точки С – на південний захід, з точки D – на південний схід в струмок 1. Вода, поточна від точок A, B, E, F не потрапляє в дані водотоки 1 і 2. Від точок G, K, L вода потрапляє в струмок 2.

По карті визначають також площу затоплення – територію, яку заливає вода в результаті будівництва штучного водоймища. Робота починається з нанесення на карту положення дамби з урахуванням відмітки рівня води в

31

майбутньому водоймищі. Умова буде виконана, якщо на місці зведення дамби з’єднати на протилежних схилах водотоку однойменні горизонталі із заданою висотою. Площа затоплення обмежиться горизонталлю та дамбою (рис. 13).

Якщо відмітки горизонталей не відповідають рівню майбутнього водоймища, то для визначення його контуру методом інтерполяції знаходять точки із заданою висотою, які потім з’єднують кривою. Слід звернути увагу на особливості оконтурювання водозбірної площі річки і водоймища: для річки межа замикається в її гирлі, для водоймища – на кінцях дамби.

умовними позначеннями рельєфу. Розглянути на картах горизонталі, напівгоризонталі, бергштрихи, абсолютні висоти, підписи висот. Знайти на карті основні форми рельєфу, замалювати їх.

Завдання 2. За зображенням рельєфу визначити висоту перерізу, форми, характерні точки та лінії рельєфу.

Завдання 3. Визначити абсолютні висоти запропонованих точок і обчислити перевищення між ними.

Завдання 4. Визначити крутизну схилу в градусах.

Завдання 5. Користуючись топографічною картою побудувати профіль. Горизонтальний масштаб взяти той самий, що і на карті, вертикальний обрати самостійно, але так щоб рельєф на профілі був чітко виражений, однак не перебільшений.

Контрольні питання:

1.Що називається рельєфом місцевості? Які форми рельєфу ви знаєте?

2.Як зображується рельєф на топографічних картах?

3.Що таке висота перерізу? Яке значення вона має на топографічних картах різних масштабів?

4.Зобразіть горизонталями деякі форми рельєфу та покажіть на кресленні вододільні та водозбірні лінії, вершини, перевали.

5.Якими показниками характеризується крутість схилу?

6.Яка існує залежність між крутістю схилу, закладиною та висотою перерізу рельєфу?

Література: основна – 1-3,5-10; додаткова 1-3, 5,8-10.

32

Вимірювання відстаней та площ по карті

Мета: набути основних навичок вимірювань відстаней та довжин, визначення площ використовуючи топографічні карти.

Обладнання: навчальні топографічні карти, лінійка, циркуль-вимірювач, косинець, олівець, таблиці, методична література.

Теоретичні відомості

Виміряти довжину відрізка на карті – значить визначити довжину горизонтального положення відповідної йому лінії на місцевості s. Зв’язок між ними визначається масштабом карти М і може бути виражений як: s=l:M або

s=lm

Вимірювання відстаней по карті проводяться різними способами. Короткі прямолінійні відстані вимірюються одним кроком циркуля-вимірювача. Величина кроку встановлюється по карті поєднанням голок циркулявимірювача з початковою і кінцевою точкою вимірюваної відстані. Після цього циркуль-вимірювач переноситься на лінійний масштаб, так щоб його голки розташувалися по обидві сторони від нульового штриха, а права голка поєдналася з яким-небудь з штрихів, розташованих праворуч від 0. Тоді s дорівнює сумі відліків по правій і лівій голках вимірника (рис. 1 а).

33

Якщо вимірювана відстань є ламаною лінією, крок циркуля-вимірювача, відповідним його довжині, встановлюють способом нарощування (рис. 1 б).

При значній протяжності відрізків їх довжину можна виміряти по частинах – кроком циркуля-вимірювача. Крок циркуля-вимірювача – ця встановлена відстань між його голками, що зберігається незмінним в процесі вимірювання й виконує роль підстави масштабу. Доцільно при цьому вибрати такий крок, щоб його ціна була виражена круглим числом. Кількість кроків nк на вимірюваній відстані визначається шляхом перестановок голок циркулявимірювача і їх підрахунку (рис. 1 в). При отриманні в кінці вимірювання неповного кроку визначають його величину в частках цілого кроку nl/10к і додають до основного результату. Точність вимірювань, відстаней за допомогою лінійного масштабу складає 0,5-1 мм в масштабі карти.

При вимірюванні дуже звивистих ліній, наприклад річок,

Ю.М. Шокальського. Основу його складають вимірювання річки малим кроком вимірника в 1 або 2 мм й врахуванням коефіцієнта звивистості, встановлюваного по розроблених еталонах (рис. 2).

Спочатку зображення річки розмічається на ділянки з приблизно

однаковою звивистістю, для кожного з них визначається кількість кроків, яка потім множиться на встановлену ціну кроку, а також на коефіцієнт звивистості k. Таким чином, s=nкскk. Точність методу складає 2-3 % від вимірюваної довжини.

Для підвищення точності вимірювання відстаней застосовують поперечний масштаб, який будується у вигляді паралельних рівновіддалених розділених прямих, так само, як і лінійний масштаб, на рівні відрізки (рис. 3).

Довжина підстави а може дорівнювати 1, 2, 4 або 5 см (рис. 3). Крайня ліва частина масштабу по лініях М0 і Nb ділиться зазвичай на 10 рівних частин, а точки розподілу з’єднуються похилими лініями (трансверсалями). В результаті такої побудови відрізки прямих між перпендикуляром 0b і першою трансверсаллю будуть різної довжини. Найменший з них a1b1=b – є найменшим розподілом поперечного масштабу (рис. 3 б). Його величину можна визначити на підставі властивості подібних трикутників. Кількість розподілів на перпендикулярі 0b складає 10. Отже, відрізок 0b1 складає 1/10 перпендикуляра 0b. Оскільки в подібних трикутниках зменшення одного катета в п раз веде до зменшення іншого катета в стільки ж разів (b=1/10ab). Але ab=1/10a, тому

b=1/10 1/10b=1/100b.

34

Нескладно довести, що a2b2=2/100b, a3b3=3/100b тощо. Довжина вимірюваної за допомогою поперечного масштабу відстані складає:

s=(na+n1/10a+ n1/100a)ca, де

ca – ціна підстави

na, n1/10a, n1/100a – кількість відповідно цілих підстав, десятих й сотих його часток. Для вимірювання ліній за допомогою поперечного масштабу необхідно

циркуль-вимірювач із встановленим по карті кроком переносять на нижню лінію масштабу так, щоб одна його голка поєдналася з одним з перпендикулярів праворуч від нульової відмітки, а інша виявилася в межах крайньої лівої підстави (рис. 3в). Потім циркуль-вимірювач переміщають вгору до тих пір, доки ліва голка не співпаде з перетином однієї з трансверсалей, при цьому обидві голки повинні бути на одній горизонтальній прямій. Тепер достатньо підрахувати кількість підстав, десятих й сотих його часток та помножити на заздалегідь встановлену ціну підстави. Наприклад, раствор вимірника складає 1,35 підстави, для карти масштабу 1:50 000 ціна підстави поперечного масштабу завдовжки 2 см дорівнює 1000 м, отже, довжина вимірюваного відрізку буде 1,35 1000 м=1350 м.

Точність вимірювання за допомогою поперечного масштабу дорівнює половині найменшого поділу (для масштабу з підставою 2 см найменший поділ – 0,2 мм, а його половина 0,1 мм). Середня погрішність вимірювання на десятисантиметровому відрізку сягає 0,3-0,4 мм.

Вимірювати відстані також можна за допомогою курвіметру – механічного приладу. Схематично він є двома колесами різного діаметра, сполученими між собою шестерінкою. Малим колесом курвіметр прокочується по вимірюваній

35

лінії; пройдений ним шлях показує стрілка на шкалі великого колеса в см і в масштабі карти. Точність вимірювань курвіметром залежить від звивистості ліній і коливається від 2 до 10%.

Під визначенням площі ділянки за топографічною картою розуміється сукупність вимірювальних і обчислювальних робіт, в результаті яких обчислюється площа ділянки в земельній мірі (м2, га тощо). Причому визначається площа не фізичної поверхні ділянки місцевості Рф, а її проекції Р на горизонтальну площину. Залежно від необхідної точності результатів застосовують різні способи визначення площі: за допомогою палетки,

графічний, механічний, зважуванням, аналітичний, фотоелектронний. Кожний із способів може застосовуватися самостійно або в комбінації з іншими.

Палетки – це графічні побудови у вигляді сітки квадратів, паралельних рівновіддалених лінії і інших, виконаних на якій-небудь прозорій основі (рис. 4). Для визначення площі ділянки палетку накладають на вимірювану ділянку і підраховують кількість її розподілів (повних і неповних), укладених усередині контуру ділянки.

Щоб виразити вимірювану площу ділянки Р в земельній мірі (м2, га, км2), обчислюють ціну розподілу палетки ср в мм2 або см2. Тоді площа вимірюваної ділянки буде складати: Р=npcp.

Вимірювання повторюють, змінивши положення палетки щодо первинного, причому слід накладати палетку кожного разу так, щоб контур ділянки перетинав якомога менше розподілів палетки, за остаточне значення Р приймають середнє арифметичне з двох результатів вимірювань.

Квадратні палетки рекомендується застосовувати для визначення площ малих ділянок (до 3 см2) з криволінійними межами. При приблизних підрахунках їх використовують і для визначення площ значних за розмірами територій. Основний недолік таких палеток – можливість грубого прорахунку у визначенні кількості розподілі.

Вірогідність грубих прорахунків зменшується при використовуванні паралельної (лінійчатої) палетки. Контур, вимірюваний такою палеткою, виявляється розчленованим на фігури, близькі формою до трапецій з підставами а1, а2 ..., аn, висота яких h постійна (рис. 4). Сума площ цих трапеції складе площу контуру, тобто

сp – ціна 1 мм2 (1 см2) залежно від одиниці вимірювання а та h.

При використовуванні паралельної палетки вимірюють ті, що відсікаються

36

контуром ділянки відрізки ліній палетки. Результати обчислень виражають в масштабі карти. Паралельною палеткою не рекомендується вимірювати площу ділянок більшу за 10 см2.

Графічний спосіб. Доцільно застосовувати для обчислення площ ділянок розміром до 15 см2. Ділянка, що має форму багатокутника, розбивається на прості фігури, площа яких може бути обчислений за відомими формулами. Доведено, що найточніші результати виходять при розбитті ділянки на трикутники, особливо якщо у них рівні підстава а і висота h. Є на ділянці криволінійні відрізки межі замінюють близькими до них відрізками прямої. Результати обчислень переводять в масштаб карти.

Механічний спосіб. Заснований на використанні планіметра – приладу, що дозволяє порівняно швидко і достатньо точно виміряти площу ділянки будьякої конфігурації. При безпосередньому вимірюванні планіметром будь-якої ділянки його площа виходить в розподілах планіметра. Теоретично один розподіл планіметра є деяким прямокутником, площа якого виражена в мм2 або см2 (це залежить від підготовки приладу до роботи). Щоб виразити площу ділянки в земельній мірі, необхідно встановити ціну розподілу планіметра сп. У такому разі площа ділянки визначається по формулі

Р = ппсп Ціна розподілу планіметра – це відповідна йому в масштабі карти площа

ділянки місцевості в земельній мірі. Задача визначення сп розв’язується встановленням кількості розподілів планіметра п’п, що доводяться на ділянку, площа якої Р’ наперед відома (звичайно це квадрати кілометрової сітки карти):

сп= р’:п’.

Спосіб зважування заснований на використанні точних аналітичних терезів. Вимірювану ділянку переносять на прозорий пластик, що не деформується, вирізують по контуру і зважують. З отриманого контуру вирізують еталонну фігуру (квадрат, круг), площа якої обчислюється по відомих формулах, і теж зважують. Тоді

Р=ВкРе Ве Вк – маса цілого контуру,

Ве – маса еталона, Ре – площа еталона.

Точність цього способу не поступається точністю механічного. Аналітичний спосіб. Це спосіб обчислення площі ділянки по відомих

координатах точок контуру, які визначаються на підставі польових вимірювань.

Хід роботи

Завдання 1. Визначити відстань по прямій між запропонованими об’єктами. Завдання 2. Визначити довжину річки.

Завдання 3. Визначити масштаб площ для карт запропонованих масштабів.

Завдання 4. Обчислити площу запропонованого об’єкта за вказаними конфігурацією та розмірами на картах різних масштабів.

37

Завдання 5. Визначити по карті площу запропонованого об’єкта графічним способом.

Завдання 6. Визначити по карті площу запропонованого об’єкта палеткою.

Контрольні питання

1.Як визначаються відстані по топографічним картам?

2.Як визначити довжину річки?

3.Які існують методи визначення площ об’єктів?

Література: основна – 1-3, 5-7, 9, 10; додаткова 1, 5, 8, 10.

Система координат

Мета: набути основних навичок визначення географічних й прямокутних координат різномасштабних об’єктів, місця розташування об’єкта за його координатами

Обладнання: навчальні топографічні карти, лінійка, косинець, олівець, таблиці, методична література.

Теоретичні відомості

Місце розташування будь-якої точки на поверхні Землі визначають за географічними координатами (широтою та довготою).

В міжнародній системі географічних координат початковим (нульовим) прийнято Гринвіцький меридіан; від нього ведеться відлік довгот від 0° до 360° в напрямі із заходу на схід чи в обидва боки від 0° до 180° з припискою відповідно слова «східна», чи знака «плюс» (+) і «західна», чи знака «мінус» (-).

Широта екватора 0°. Широта точок, які розташовані в північній півкулі, вважається північною, а розташованих в південній півкулі – південною. Значення широти може бути від 0 до 90°.

Будь-яка топографічна карта має 3 рамки (рис. 1):

1.зовнішня рамка – потовщена рамки, яка розмежовує саму карту від елементів оснащення й додаткової характеристики;

2.внутрішня рамка – обмежує картографічне зображення. Вона утворена випрямленими дугами паралелей і меридіанів. У кутах цієї рамки підписані їх географічні координати;

3.хвилинна рамка – знаходиться між зовнішньою і внутрішньою рамками,

розділена на відрізки (чорного і білого кольору), які дорівнюють

Підписи за зовнішньою рамкою карти – це підписи сусідніх листів карти, для того, щоб проводити правильне їх співставлення. Крім того, біля виходів залізничних і шосейних доріг за внутрішньою рамкою карти дана назва найближчого міста, селища або станції, куди веде дана дорога, з вказівкою відстані в (км) від рамки до цього пункту (рис. 1, карти).

38

Для визначення географічних координат використовують косинець та олівець, проводять перпендикулярно хвилинній рамці лінії перетину з досліджуваною точкою. При перетині цих ліній з хвилинною рамкою визначають географічні координати: широта дорівнює сумі широти південної рамки листа карти й кількості хвилин та секунд; довгота дорівнюватиме сумі довготи західної рамки листа, кількості хвилин та секунд.

Більшу точність має спосіб обчислення географічних координат. Для

39

визначення координат цім способом необхідно визначити відстань між двома суміжними паралелями та меридіанами, а також відстані від точки до найближчої паралелі та меридіана.

Наприклад, відстань між суміжними паралелями дорівнює 74 мм, що відповідає 2°. Відстань від точки до найближчої паралелі (48° пн.ш.) складає 8 мм. Складаємо пропорцію:

74мм = 8мм , звідки

2° х

х = 8мм 2° = 8° = 12'58" 74мм 37

Досліджувана точка розташовується на південь від паралелі 48° пн.ш., таким чином її географічна широта буде: 48° пн.ш. - 12’58" = 47°47’02" пн.ш.

Відстань між суміжними меридіанами на паралелі досліджуваної точки дорівнює 50 мм та відповідає 2°. Відстань від точки до найближчого меридіана (36° сх.д.) дорівнює 21 мм. Також складаємо пропорцію:

20мм = 21мм , звідки

2° х

х = 2° 21мм = 21° = 50'24" 50мм 25

Досліджувана точка розташовується на захід від меридіана 36° сх.д., таким чином її географічна довгота буде: 36° сх.д. - 50’24" = 35°9’36" сх.д.

Таким чином географічні координати досліджуваної точки будуть

47°47’02" пн.ш.; 35°9’36" сх.д.

Кілометрова сітка – координатна сітка на топографічних картах, яка утворена лініями, паралельними до осей координат. Вертикальні лінії проведені паралельно до осьового меридіана зони Гауса, а горизонтальні – паралельно до екватора. Вона надає можливість визначати на картах прямокутні координати об’єктів або наносити об’єкти на карту за їх прямокутними координатами. Координати ліній, найближчих до кутів рамки, підписуються повністю, останні – скорочено, останніми двома цифрами (рис. 1). Координати кожної горизонтальної лінії кілометрової сітки визначають відстань цієї лінії від екватора в кілометрах, а вертикальних ліній – показують номер зони і розташування даної лінії відносно осьового меридіану в кілометрах. Таким чином, підпис 5212 біля крайньої знизу горизонтальної кілометрової лінії означає, що вона проходить в 5212 км. на північ від земного екватора. Підпис 7308 біля крайньої справа вертикальної кілометрової лінії означає, що ця лінія знаходиться в сьомій зоні і проходить в 308 км. на захід від осьового меридіану зони.

При роботі по карті зазвичай немає потреби користуватися всіма цими чотирма цифрами координат. На площах в межах декількох сотень квадратних кілометрів досить оперувати лише останніми двома цифрами, які на картах підписані біля виходів кілометрових ліній за рамку крупнішим шрифтом, це

40