Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

умк_Дегтярев_Геодезия_ч.1_2010г

.pdf
Скачиваний:
103
Добавлен:
22.02.2016
Размер:
5.42 Mб
Скачать

Условные знаки. Первичное представление отображаемого участка на плане – это однородный графический материал, выполненный по результатам съемки (например карандашом) и не различающий объекты между собой. Для отличия объектов при их индивидуализации необходимо иметь:

абрисы съемки;

общепринятую систему условных знаков.

Условные знаки – набор графических символов для отражения метрики (форма, размер, положение) объектов и их качественных и количественных характеристик в виде подписей.

Использование условных знаков позволяет:

показывать реальные и абстрактные объекты (реки, дороги, индекс континентальности климата и т.д.);

изображать объекты, не видимые человеком (палеорельеф древних материков, магнитные поля и др.);

передавать внутренние характеристики объектов, их структуру (длина моста, высота деревьев, ширина и материал покрытия проезжей части автодороги и т.д),

отражать взаимные отношения объектов: порядок, иерархию (город, квартал, дом и т.д.);

показывать динамику явлений и процессов (изменение стока в речных бассейнах по месяцам, измерение температурных полей и т.д.).

Очевидно, что условные знаки значительно повышают информативность планов, наряду с тем, что позволяют четко и однозначно разделять объекты отображения между собой и классифицировать их по каким-либо классам.

По типу основных объектов, позволяющих выполнить их графическое представление – точка, линия, площадь (см. п. 5.1 «Основы представления геодезических данных») выделяют три группы условных знаков:

1. Внемасштабные, или точечные, отображающие объекты, локализованные в точках и размеры которых на плане всегда значительно больше размеров объектов на местности (рис. 7.3).

Хвойное дерево Геодезические пункты Фонарный столб Люк

Рис. 7.3. Примеры точечных (внемасштабных) условных знаков

311

Знаки характеризуются только типом значка. Метричны по положению, то есть главное где он расположен, а форма и размеры относятся к типу, который определен таблицей общепринятых условных знаков.

2. Линейные, используемые для отображения линейно-протяженных объектов и которые выражаются в масштабе по длине, но внемасштабны по ширине (рис. 7.4).

Тропинка

Полевая дорога

Ограда

Рис. 7.4. Примеры линейных условных знаков

Знаки этой группы характеризуются формой и типом линии. Метричны по положению и форме, то есть при представлении объектов линейными знаками, важно их положение и их форма. Вид – тип и цвет линии, определяется таблицей условных знаков.

3. Площадные, для отображения объектов, форма которых соизмерима по длине и ширине, то есть объектов, сохраняющих на плане свои размеры и очертания (рис. 7.5).

 

 

7

Озеро

Лес

Луг

Рис. 7.5. Пример площадных условных знаков

Знаки характеризуются формой, контуром, заполнением. В них контур знака как бы является отдельным встроенным линейным знаком со всей присущей ему атрибутикой. Полностью метричны в плоскости, то есть для отображения важна форма, размер, положение знака. Заполнение знака может быть выполнено на основе однородной цветовой заливки, в

312

виде дополнительных точечных знаков или их комбинацией. Заполнение точечными знаками может быть ориентирным, например, по линии северюг, по наибольшей стороне знака и др. Заполнение также может представляться в виде хаотичного расположения точечных знаков внутри площадного знака, или по сетке. В основном сетки представляют собой квадраты со сторонами 3-7 мм, а точечные знаки располагаются или во всех узлах сетки, или через один узел, в шахматном порядке (см. рис. 7.5).

Отдельная группа, условно относящаяся к условным знакам, но не менее необходимая, это пояснительные надписи. Пояснительные надписи – это система подписей и цифр для конкретизации характеристик отображаемых объектов. Используется совместно с точечными, линейными и площадными знаками. По сути своей надписи не метричны, то есть их форма и размер сами по себе не существенны, а положение определяется основным знаком. Во многих случаях для отображения имеют стандартные шаблоны. Вид определяется принятым шрифтом (рис 7.6).

ель

12

6

9КЖ

Зап. Двина

ива 1,5

 

0,2

 

 

 

 

Лес еловый высота 12 м,

Дом 9-этажный

Название реки

Кустарник ива

толщина 0.2, среднее

каменный жилой

 

средняя высота 1.5 м

расстояние между деревьями 6 м

 

 

 

Рис. 7.6. Пример пояснительных надписей

Отображение рельефа на планах. Отображение высотной состав-

ляющей на планах в виде рельефа плана в исторической ретроспективе проводилась в следующих видах:

рисунки (см. рис 7.1, в), когда все неплоские объекты картографического изображения изображались достаточно схематично по форме и положению, обычно с видом чуть сверху и чуть сбоку;

перспективные рисунки (см. рис 7.1, в, 7.7, а), когда все неплоские объекты картографического изображения пытались изобразить в виде их примерных копий в перспективе, по возможности сохраняя форму, размеры и положение в масштабе. Очевидно, что отображение требовало достаточно высокого художественного таланта, так как появились первые рисованные шаблоны форм рельефа (усложненный, но красивый старинный аналог условных знаков, рис. 7.7, б);

гашюрами (штрихи, рис. 7.7, в), при котором не плоскостность отображаемого объекта подчеркивалась множеством сонаправленных штри-

313

хов разной толщины, в зависимости от высоты изображаемой части. Также существовали таблицы толщин штрихов в зависимости от высоты. Отображение достаточно наглядное, но трудоемкое при производстве;

изолинии (горизонтали, изогипсы) (рис. 7.7, г), как след от сечения поверхности параллельными плоскостями с одновременным проецированием их на плоскость и масштабированием. До настоящего времени является одним из основных способов отображения на планах высотных контуров, так как является полностью метричным по форме размерам и положению и на этом основании позволяет решать подавляющее большинство возникающих практических задач;

отмывка (рис. 7.7, д), как расширение представления рельефа в горизонталях, при котором промежутки между ними раскрашиваются определенными ранее цветами, определяемыми легендой плана;

смешанное (рис. 7.7, е), основанное в основном на компьютерном представлении картографического материала, при котором, например, на трехмерном аксонометрическом чертеже наносятся горизонтали, триангуляция Делене, отмывка, структурные линии рельефа и так далее;

Рис. 7.7, а. Перспективная карта Пиреней, Руссель 1730 г.

314

Рис. 7.7, б. Перспективные знаки рельефа

Рис. 7.7, в. Отображение рельефа штрихами (гашюрами)

Рис. 7.7, г. Изображение рельефа изогипсами (горизонталями): основные формы

315

5120000

 

 

 

 

5118000

 

 

 

 

5116000

 

 

 

 

5114000

 

 

 

 

5112000

 

 

 

 

5110000

 

 

 

 

558000

560000

562000

564000

566000

Рис. 7.7, д. Отображение рельефа отмывкой высот

Рис. 7.7, е. Смешанное представление

316

точечное, основанное на неявном представлении высотных объектов в виде поля точек с координатами (X, Y, H). Используется, например, при отображении высотной составляющей топографических планов масштаба 1:500 на застроенных территориях. При этом, в точке, нанесенной по плановым координатам только подписывается отметка пункта. Поле точек также является основой для многих других способов представления рельефа на планах.

Очевидно, что для наиболее полного и адекватного отображения рельефа на топографических планах необходимо использовать элементы

геоморфологии.

Следует отметить, что для упрощения и классификации объектов местности, которые следует отображать на планах, их разделили на общепринятые классы:

1)математическая основа;

2)рельеф;

3)гидрография;

4)населенные пункты;

5)предприятия;

6)дорожная сеть;

7)растительность и грунты;

8)границы и подписи.

Эти классы являются основой для создания таблиц условных знаков, использование которых для отображения объектов на топографических планах является непременным условием. На данный момент для создания крупномасштабных планов общеприняты таблицы под названием «Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500» с годом издания не ниже 1990. Электронные таблицы условных знаков носят название классификатор.

7.2. Задачи, решаемые на топографических планах

Основные вопросы: Виды задач, решаемых на топографических планах. Метрические точечные задачи на топографических планах. Метрические линейные задачи на топографических планах. Метрические площадные задачи на топографических планах. Метрические объемные задачи на топографических планах. Проектировочные задачи, решаемые на планах.

317

Виды задач, решаемых на топографических планах. Картографи-

ческий материал и один из его видов – топографический план – в обязательном порядке должен выполнять какие-либо функции. К ним обычно относят представительскую функцию, то есть только отображение объектов местности и возможность на основе планов решать разного рода практические задачи. Задачи, решаемые на планах, можно разделить на три большие группы:

описательные;

метрические;

проектировочные.

Также достаточно часто используются комбинации перечисленных задач.

Описательные задачи – это вид задач на составление словесного описания объектов плана по заданному правилу и в заданной области (маршруту, оси, площади). Используется на стадии изучения участка местности для получения самых предварительных сведений о нем.

Вспомнив класс задач на геометрические отношения между основными множествами геодезии (физическое множество объектов и теоретическое множество объектов), описательные задачи можно классифицировать как преобразование графических и цифровых объектов топографического плана в вербальные объекты (словесную форму).

Метрические задачи – определение метрики (форма, размер, положение) объектов по линии, на плоскости и в пространстве. Являются одним из основных видов задач, решаемых с помощью топографического плана определенного масштаба и сечения рельефа. В самом общем случае разделяют на три вида:

высотные метрические задачи;

плановые метрические задачи;

комбинированные (планово-высотные) метрические задачи.

В самом общем виде метрические задачи являются процедурами преобразования геометрических объектов вида графика – в число (набор чисел) в рамках теоретического множества объектов геодезии.

Задачи проектирования по картографическому материалу в самом общем случае можно трактовать также как отображение графики топографического плана опять в графику, но преобразованную на основе поставленных заранее условий. Таким образом, задача проектирования, это в чистом виде задача, основанная на геометрических отношениях основных множеств геодезии в виде преобразования графических объектов плана в графические объекты плана, по какому либо правилу.

318

Обычно, в самом общем виде, задачи проектирования делят на высотные, плановые и комбинированные виды.

Метрические точечные задачи на топографических планах. Ос-

новной смысл метрических задач на планах, исходя из данного выше определения, это получение сведений о метрических характеристиках объектов плана (форма, размер, положение) в виде числа или набора чисел. Исходя из набора основных элементарных объектов, на основе которых строится план, метрические задачи также можно разделить на следующие:

точечные;

линейные;

площадные;

объемные.

Все перечисленные виды могут быть как высотными, так и плановыми и комбинированными задачами.

При решении точечных метрических задач следует иметь ввиду, что из метрики у них присутствует только составляющая, связанная с положением определяемой точки. О форме и размерах точек говорить не приходится. Исходя из этого, точечные метрические задачи на топографических планах (или любом другом картографическом материале) можно свести к следующим задачам:

определение координат, как плановое определение положения точки на плане (2D позиционирование);

определение высот, как высотное определение положения точки на плане (1D позиционирование);

совместное планово-высотное определение положения точки на плане (3D позиционирование).

При определении координат точек на плане необходимо уточнить систему координат, в которой будет произведено определение. Очевидно, что на плоскости (и на плане) это может быть: прямоугольная декартова

система координат (Xi, Yi); полярная система (S, α); биполярная линейная

система (S1, S2); биполярная угловая (β1, β2) система координат (см. п. 3.3 «Системы координирования на плоскости»).

При определении декартовых координат точки на плане выделяют метод перпендикуляров и метод наклонной линии (рис. 7.8).

Основа определения координат методом перпендикуляров, это аккуратное и точное построение перпендикуляров к координатным линиям в квадрате, которому принадлежит позиционируемая точка (например, точка С, рис. 7.8, а). Так как транспортир из-за малых сторон для точного решения задачи не приемлем, чаще всего используют способ равнобедренного

319

треугольника. Для этого из точки С аккуратно откладывают два одинаковых наклонных расстояния (возможно использование циркуля) до нижней горизонтальной координатной линии, образуя равнобедренный треугольник. Одним из известных методов разделив пополам нижнее основание треугольника, мы получим приращения координат ( х, y) в миллиметрах плана относительно младшего координатного угла (то есть угла с минимальными координатами). Переведя приращения через масштаб в метры местности и зная координаты младшего угла А, получаем координаты определяемой точки обычным суммированием. Точность метода зависит от точности построения перпендикуляра и масштаба. Если перпендикуляр построен достаточно аккуратно, то точность снятия координат в основном может быть оценена величиной в 0,2 мм от масштаба. Таким образом, во всех масштабах крупномасштабного ряда определение координат по плану точнее, чем 0,1 м не имеет смысла.

а) б)

Рис. 7.8. Основные способы определения на плане прямоугольных координат: а) метод перпендикуляров; б) метод наклонной линии.

Метод наклонной линии в своей основе использует теорему о подобии треугольников и поэтому иногда называется методом пропорций. При его реализации необходимо провести через определяемую точку наклонную линию, пересекающую горизонтальные координатные линии (для определения координаты Х), или вертикальные координатные линии (для определения координаты Y) в любых местах квадрата, в котором находится определяемая точка (рис 7.8, б). Следующий шаг – аккуратно замерить масштабной линейкой два отрезка l и d. Таким образом, имеем два подобных прямоугольных треугольника с гипотенузой l и катетом S в одном, и с гипотенузой d и катетом х в другом.

320