6.5. Гипсометрический способ
Гипсометрических способ иначе называют способом послойной окраски или окраски по ступеням высот. Суть его состоит в том, что промежутки между горизонталями закрашивают в тона одного или нескольких цветов, что придает изображению рельефа на карте наглядность, хорошую читаемость. Выбор шкал (ступеней высот) и их количество зависит от масштаба карты, ее назначения и характера рельефа местности. Шкала не должна иметь больше 10-16 ступеней, так как большое количество ступеней затрудняет их различаемость. Ступени или интервалы между горизонталями выбирают по принципу равномерного нарастания высот. Решающим моментом при выборе интервалов является характер преобладающей части высот (см. раздел 6.4.). Горизонтали, применяемые в качестве границ различных тонов, называются основными. Кроме этого проводятся дополнительные и вспомогательные горизонтали для отображения отдельных особенностей рельефа.
При разработки шкалы расцветки ступеней (высотных слоев) предъявляются следующие требования: 1) тон и цвета соседних ступеней должны четко различаться между собой, но не быть контрастными; 2) расцветка ступеней должна быть гармоничной; 3) раскраска не должна затемнять остального содержания карты (цвета должны быть прозрачными и светлыми); 4) подбор цветов и их оттенков должен создавать впечатление пластичности, выпуклости; 5) цвета и их тона по высотам должны быть общими для серийных карт разных масштабов или карт атласа.
В настоящее время на большинстве общегеографических карт принята определенная окраска ступеней высот гипсометрической шкалы. Ступени рельефа морского дна и суши обычно соединяют в одну шкалу. Ступени шкалы, соответствующие участкам дна морей и океанов, окрашиваются в тона от светло-голубого до темно-синего цвета (чем глубже, тем темнее), участки суши до высоты 200 м (низменности) окрашивают в тона зеленого цвета (чем выше, тем светлее), участки суши выше 200 м окрашивают тонами от светло-желтого до оранжево-коричневого, красно-коричневого цветов (чем выше, тем темнее и теплее). Самые высокие ступени обычно окрашивают красно-коричневым или темно-коричневым цветом.
Существуют и другие гипсометрические шкалы – «осветленные кверху», строящиеся по принципу «чем выше, тем светлее». Рельеф высокогорных территорий на этих картах изображается светло-желтыми тонами, а вершины выглядит почти белыми, что придает рельефу большую пластичность, естественность. Этот принцип построения гипсометрической шкалы впервые был применен русским географом-картографом Ю. И. Симашко в 1858г. Этот способ используется для изображения высокогорных территорий (Памира, Тянь-Шаня, Гималаев и др.). При этой шкале сильно затемняются низменности, наиболее освоенная территория, где обычно содержится основная нагрузка (населенные пункты, дороги, реки и др.), причем шкала не дает отчетливого выделения горных систем и отдельных возвышенностей.
6.6. Пластические способы
К пластическим способам изображения рельефа относятся способ штрихов крутизны, теневых штрихов, способ отмывки и фоторельеф. Способ штрихов крутизны бал разработан саксонским картографом Иоганном Леманом в 1799г. В основу своего метода Леман положил принцип отвесного освещения. Исходя из этого, плоскость, на которую падают отвесно идущие лучи, будет получать тем меньше света, чем больше угол наклона этой плоскости к горизонту. Поэтому склоны с большим углом наклона будут получать меньше света и будут более затемненными. Изображение затемненности склонов Леман производил при помощи штрихов (гашюр), идущих по направлению ската, чередующихся с белами просветами.
Соотношение белого промежутка к ширине штриха соответствует соотношению света к тени и определяется посредством косинуса угла наклона ската к местности. Получалось, что скаты малой величины плохо выражались, тогда Леман произвел двойное усиление тени и равномерное нарастание тени, пропорционально увеличению угла наклона. Отношение света, т. е. промежутка между штрихами С, к тени, т. е. к толщине штриха Т, выражается пропорцией:
С/Т=45-ά/ ά,
где ά – угол наклона склоны. Леманом была составлена специальная шкала, получившая название шкалы Лемана. Она состояла из десяти ступеней (рис.). Для склонов с углами 0 -5 о отношение ширины штриха к ширине просвета составляло 0:9, 5 -10о – 1:8 ... 40-45о – 8:1, а склоны с крутизной более 45о покрывались сплошным цветом.
Рис.6.3. Шкалы штрихов крутизны.
а- шкала И.Лемана, б- шкала Главного штаба
Позже было разработано много других шкал для изображения равнинного и горного рельефа. Для горных районов применялась Боварская шкала, позволявшая изображать рельеф штрихами до 60 о крутизны склонов, австрийская - до 80 о и др. На русских картах применялись другие шкалы, которые позволяли более детально отображать равнинную местность (уклоны менее 15о), на них изменена толщина штрихов и ширина просветов между ними, увеличено количество градаций: шкала А. П. Болотова, шкала Генерального штаба. Прекрасными образцами изображения рельефа способом штрихов крутизны являются русские топографические карты XIX в.: одно-, трех-, десятиверстная Европейской России и стоверстная Азиатской России.
При изображении рельефа способом теневых штрихов применяется косое освещение (обычно северо-западное). При помещении источника света сбоку образуются светотени, так как часть склонов освещается, а часть остается темной. Распределение светотеней показывается штрихами, получившими название теневых штрихов.
Способы штрихов обеспечивают большую наглядность показа рельефа, но не позволяют определять высоты местности. При отображении рельефа штрихами крутизны плохо выражаются пологие склоны и затемняются крутые склоны, требуется много времени и мастерства для вычерчивания штрихов, порой трудно определить по толщине штрихов к какой ступени он относится (начали применять фигурные штрихи – штрихи Мюфлинга, но из-за трудности их вычерчивания они не получили распространения). При изображении рельефа теневыми штрихами невозможно оценивать крутизны склонов и , в зависимости от того с какой стороны освещается рельеф, получаются различные представления о формах рельефа.
Теневые штрихи более применимы для карт среднего и мелкого масштабов, тогда как штрихи крутизны – для крупномасштабных карт.
К пластическим способам изображения рельефа относится и способ отмывки. Сущность этого способа заключается в том же, что и способа штрихов (крутизны и теневых), с той только разницей, что вместо штрихов при показе степени затемненности ската, производится накладывание тени при помощи красок различных оттенков. Коричневая или черная (серая) краска наносится кистью на затененные склоны так, чтобы на крутых склонах тени лежали гуще, а пологие – выглядели светлее. Отмывка может производится при косом (боковом), отвесном освещении и при комбинированном освещении, сочетающем эффекты бокового и отвесного освещения (рис.6.4.).
Метод отмывки дает наглядное пластическое изображение рельефа, как бы фотографию рельефной модели местности, но не дает возможности определения по карте крутизны склонов и высот точек. Поэтому его широко применяют для карт мелкого масштаба и для отдельных карт, где требуется передать лишь общее представление о рельефе местности, но чаще всего как дополнение к горизонталям и многоцветной гипсометрической карте. В картографии используется и вариант сплошной отмывки, когда применяют несколько красок (например, для низменностей – зеленую, для средневысотных участков – желтую и т. д.) и их оттенками передают различные по высоте участки. Затемненность склонов показывается обычным способом отмывки, но с применением различных цветов для разных по высоте участков. Этим способом изображен рельеф на общегеографических картах в Географическом атласе материков.
Рис.6.4. Отмывка рельефа при северо - западном освещении
В настоящее время применяется аналитическая (автоматическая) отмывка, выполняющаяся на основе подробной цифровой модели рельефа. Она широко используется при компьютерном картографировании.
К пластическим способам изображении рельефа суши на картах относится также фоторельеф. Фоторельеф получают фотографированием объемных моделей рельефа местности при боковом их освещении. Иногда фоторельеф применяется в атласах в дополнение к основе на тематических картах.
Принцип косого или отвесного освещения применяется и при точечном способе, предложенном Эккертом. Различия в крутизне склонов при этом способе выражались: 1) или точками различного диаметра для разной крутизны склонов (диаметр точек зависит от косинуса угла наклона местности; 2) или количеством точек на 1 см2 . Этот способ не нашел широкого применения, так как точки сливаются с другими элементами карт, затемняют остальное содержание карт, особенно точки разных диаметров.