Изображение земной поверхности на плоскости

В строительной практике геодезические работы производятся на небольших по размеру участках, которые принимают за плоскость. В результате появляются погрешности в определении расстояний и высот точек. Если изображаемый участок земной поверхности не выходит за пределы круга диаметром 20 км, то его можно принять за плоскость.

На план наносят не сами линии местности, которые часто наклонены к горизонту под некоторым углом, а их горизонтальные проекции.

Проекция измеренной наклонной линии на горизонтальную плоскость, называется горизонтальным проложением .

5. Понятие о геодезических планах, картах и чертежах

Небольшой участок местности, изображённый на бумаге в масштабе 1:1 или меньшем, называется планом. При этом не учитывается кривизна земной поверхности: уровенную поверхность принимают за плоскость.

Для изображения на бумаге больших по размеру участков земной поверхности (круг диаметром более 20 км) или всей Земли составляют сначала планы на отдельные небольшие участки. Затем по математическим законам наносят линии в виде сетки и заполняют её контурами местности и рельефом. Такое изображение больших участков земной поверхности называется картой.

При составлении карт контуры местности проектируют не на горизонтальную плоскость, а на сферическую поверхность. Вследствие чего на карте не сохраняется полное геометрическое подобие контуров местности, нет и постоянного масштаба площадей, так как сферическую поверхность нельзя развернуть на плоскость без складок и разрывов. Это составляет главное отличие плана от карты. На плане масштаб в любой части остаётся постоянным.

План – уменьшенное подобное изображение проекции контуров небольшого участка местности на горизонтальную плоскость.

Карта – уменьшенное подобное изображение проекции контуров местности на горизонтальную плоскость с учётом кривизны Земли.

Планы, на которых изображена только ситуация местности, называются ситуационными или контурными.

Планы, на которых кроме предметов местности изображён ещё и рельеф, называются топографическими.

Все существующие карты по назначению делятся на общегеографические и специальные.

Общегеографические карты в зависимости от масштаба иполноты изображения делятся на обзорные (масштаб мельче 1:1 000 000) и топографические.

Топографические карты являются наиболее подробными. По ним можно выполнять точные измерения при проектировании инженерных сооружений, а также при решении различных инженерных задач. В практике проектирования и строительства зданий и сооружений наиболее широкое применение получили карты масштаба 1:10 000 и крупнее. Их можно использовать как планы.

Профиль – уменьшенное изображение вертикального сечения земной поверхности по какому-либо направлению местности.

Разрез – уменьшенное изображение вертикального сечения верхнего слоя земной коры.

В строительном производстве планы, карты и профили используют при разработке проектов строительства.

План, на котором изображён проект размещения всего комплекса сооружений и коммуникаций объекта, называется генеральным планом объекта.

По мере завершения отдельных этапов строительства или отдельных сооружений объекта, результаты строительства наносятся условными обозначениями на генеральный план. Этот документ называется исполнительным генеральным планом. Он служит для оперативного управления строительством объекта.

Географическая карта

Географическая карта - это уменьшенное, обобщенное, условно-знаковое изображение.

Географическая карта –уменьшенное обобщенное изображение поверхности Земли или ее частей на плоскости при помощи условных знаков.

Географическая карта - изображение земной поверхности, на котором показано размещение, состояние и взаимосвязь природы и общества, их изменение во времени, развитие и перемещения.

Географическая карта - уменьшенное и обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в той или иной картографической проекции, географические объекты которой переданы условными знаками.

Картографическая проекция – математический способ изображения земного шара на плоскости.

Отбор и обобщение изображенных на карте явлений должны соответствовать назначению и масштабу карты, а также особенностям территории.

(от франц. general – общий, главный) – представляет собой выделение более важных элементов, процессов и связей на определенной территории.

Картографическая генерализация - отбор и обобщение изображаемых на карте объектов соответственно назначению, масштабу и особенностям картографируемой территории.

Для изображения географических объектов на картах используют условные знаки : масштабные (площадные - леса, болота, озера; линейные - реки, дороги); внемасштабные (объекты, не учитываемые в масштабе карты); пояснительные (стрелки, рисунки деревьев).

Перечень всех используемых на карте условных знаков и объяснения содержит легенда к карте.

Виды карт

По охвату территории различают карты мировые и полушарий; материков, океанов и их частей; государств и их частей.

На общегеографических карта х все изображаемые объекты равноправны, в основном это рельеф, реки, озера, населенные пункты, дороги и т.д.

В общегеографическихкартах выделяют математическую основу (проекция, масштаб, геодезическая основа) и непосредственно картографические изображения (гидрография, рельеф, растительность и почвы, населенные пункты, коммуникации, инфраструктура, политико-административное деление, экономика и культурные объекты).

Тематические карты с большей подробностью передают один или несколько определенных элементов, в зависимости от темы карты.

Карты растительности, например, изображают распространение и состав растительного мира, отдельных материков и стран. Есть также карты полезных ископаемых, карты лесов, карты рельефа, синоптические карты, карты промышленности, которые изображают крупные города – промышленные центры, их специализацию. Все эти карты характеризуют географические объекты и явления на определенную тему: растительность, рельеф, промышленность. В этой связи их называют тематическими.

В тематическихкартах выделяют картографические изображения (географическая основа, т.е. гидрография, границы, населенные пункты, пути сообщения; тематическое содержание) и пояснительные условные знаки (условные знаки, текстовые пояснения, таблица). Математической основы в тематических картах нет.

В социально-экономических картах показывают уровень развития экономики, количество, плотность и распределение населения по регионам, трудовые ресурсы и др.

По назначению : справочные, учебные, туристские, сельскохозяйственные и др.

По масштабу :

крупномасштабные (масштаб от 1:200 000 и крупнее);

среднемасштабные (от 1:200 000 до 1:1 000 000) и

мелкомасштабные (мельче 1:1 000 000)

Крупномасштабные карты являются основными, поскольку предоставляют информацию, используемую потом при составлении карт средних и мелких масштабов. К ним относятся топографические карты масштаба крупнее 1:250 000. На них показывают транспортные магистрали, населенные пункты, политические и административные границы, набор дополнительной информации (например, распространение лесов, болот, незакрепленные песчаные массивы и пр.) зависит от назначения карт и характерных черт местности. Рельеф на крупномасштабных картах обычно показывается при помощи изогипс, или горизонталей, что позволяет определить угол наклона, относительные превышения.

Среднемасштабные карты издаются для нужд регионального планирования и навигации. Они обычно выпускаются комплектами. Наиболее распространенный их масштаб 1:1 000 000. Содержание среднемасштабных карт в основном соответствует содержанию топографических карт, но отличается большей генерализацией.

Большинство карт атласов имеет мелкий масштаб , причем тематически они могут быть очень разными. Их масштаб 1:10 000 000. На них показывается вся поверхность земного шара или значительная ее часть.

По объекту : материковые, морские, астрономические, планетарные.

По методу фиксации изображения : наземные, аэрокосмические, подводные.

Самой подробной является географическая карта бывшего СССР, созданная учеными в 1987 г. в масштабе 1: 25 000, то есть в одном сантиметре 250 метров. Такой подробнейший «портрет» огромного региона создан впервые, подобного масштаба карты мировая практика не знает.

Чем мельче масштаб карты, тем существеннее искажения.

Изображать поверхность планеты люди начали очень давно. Первые изображения представляли собой примитивные рисунки, которые совершенно невозможно по сегодняшним меркам именовать картами. Дело в том, что карту от вольного изображения поверхности планеты в первую очередь отличает наличие масштаба. Изучение географии немыслимо без карты. По словам Н.Н. Баранского: "карта - это альфа и омега географии". На картах изображено практически всё, что изучает наша наука, именно о картах и пойдёт здесь речь. И также для любой карты существует глобус, по которому эта карта построена. Так что знакомство со способами изображения поверхности Земли мы начнём именно с глобуса.

Глобус - модель Земли

Бесспорно то, что наша планета шарообразная. Первым доказательством в пользу этого послужило плавание Ф. Магеллана, а в наши дни мы уже смогли взглянуть на нашу Землю из космоса и убедиться в этом воочию. Единственный способ изобразить поверхность планеты без искажений - это глобус. Глобус всегда сориентирован таким образом, что в верхней его части находится Северное, а в нижней Южное полушарие. Такое расположение полушарий является общепринятым для изображения нашей планеты и обусловлено исторически, так как именно европейская цивилизация первой открывала планету, то Европа находится в верхней части карты, более того большая часть населения Земли проживает в Северном полушарии, так что оно располагается в верхней - наиболее информативной части изображения. Следует помнить, что в космосе нет "верха" и "низа", поэтому если бы передовая цивилизация, открывавшая Землю проживала в Южном полушарии, наш глобус был бы вероятно перевёрнутым. Все глобусы наклонены под углом, что соответствует углу наклона земной оси - 23,5°. Как правило, глобус ещё отличается тем, что его можно покрутить. Это свойство глобуса в первую очередь сделано для удобства работы с ним, однако в то же время оно символизирует вращение нашей планеты вокруг своей оси. Однако, на самом деле, глобус - очень неудобный инструмент, потому что из-за его размеров на нём невозможно детализировать поверхность планеты. Обычный глобус ограничивается изображением континентов Земли, обозначениями крупных географических объектов, стран и городов. Разумеется, можно сделать и большой глобус, но тогда возникают проблемы с его размещением. Самый большой глобус в мире находится в офисе компании DeLorme, которая занимается производством навигационных карт и разработкой систем GPS-навигации. Его размеры сопоставимы с четырёхэтажным домом и составляют 12,4 метра в диаметре, сам офис располагается в США.
Сегодня, правда, для глобусов возникла перспективная возможность для развития - это электронные глобусы. Компьютерные технологии очень удачно позволяют использовать глобус, так как дают возможность детализировать его изображение. Наверно, самым известным таким глобусом является программа Google Earth, где поверхность нашей Земли можно детально рассмотреть, благодаря миллионам космических снимков, выложенных в открытый доступ компанией Google.

Топографический план

Топографическим планом называется изображение на плоскости небольшого участка земной поверхности в уменьшенном виде при помощи условных знаков. Топографический план также часто называют топографической картой. Как правило это карта достаточно крупного масштаба, детализация которой позволяет изображать сельские населённые пункты, мелкие водоёмы, ручьи, леса, в случае очень подробной детализации могут изображаться отдельные здания, деревья и кустарники. Масштаб топографических карт обычно колеблется в пределах 1:100 000 - 1:10 000, хотя могут быть и более подробные планы отдельных зданий, дворов и кварталов. В Советском Союзе доступ к топографическим картам как правило был закрыт, на картах регулярно специально наносились ошибки или не обозначались целые населённые пункты для сохранения их секретности. К сожалению, обстановка тотальной засекреченности от потенциальных врагов наносила больше вреда для жителей самой страны. Сегодня в эпоху космических технологий, когда военными спутниками отфотографирована каждая улица и каждый дом, тем более что с большей частью этой информации мы можем познакомиться в сети Интернет, сама идея засекречивания карт становится бессмысленной. Более того, топографические карты сами шагают в новую цифровую эпоху. В то время, когда несколько десятков лет назад топографам и геодезистам вручную приходилось измерять каждый участок земли и переносить его на бумагу, современные технологии позволяют строить карты по спутниковым фотографиям, что не просто удобнее, но и позволяет взглянуть на поверхность Земли с новой точки зрения. Более того, современные топографические карты интерактивны, на них можно отсортировывать только нужную информацию к изображению, а современные GPS и ГЛОНАСС - навигаторы ещё и отслеживают наше положение на этом плане. Сама интерактивная программа по карте измеряет нужные нам расстояния и даже может руководить нашим передвижением, подсказывая наиболее оптимальный маршрут.

Карта

Наконец, мы подошли к самому главному - географической карте. Географическая карта - это уменьшенное изображение земной поверхности при помощи условных знаков в выбранной картографической проекции. Автором первой карты был древнегреческий мыслитель Анаксимандр, живший в VI веке до н.э. Он начертил первую карту известного тогда мира, изобразив Землю в виде плоского круга, окруженного водой. Карта имеет принципиальное отличие от топографического плана - на карте присутствуют искажения земной поверхности. Дело в том, что без искажений поверхность планеты может быть изображена только в трёхмерном пространстве - то есть на глобусе, при переносе на плоскость изображение приходится искажать. Существует много способов построения карт, однако, карты без искажений не бывает - слишком уж большой участок Земли изображает карта, в отличие от плана местности. Карты бывают разными. Все их можно поделить на физические (изображающие природные объекты и явления) и политические (изображающие страны, территории, столицы), отдельно можно выделить экономические карты, показывающие процессы, связанные с населением и хозяйством стран мира. Разумеется, что при составлении любой карты приходится отбирать объекты и названия, которые будут изображены на карте, а которыми придётся пренебречь, чтобы карта не оставалась пустой, но и не была перегружена информацией. Этот процесс носит название генерализации. Современные карты также претерпели ряд изменений. Их уже тоже не строят карандашом на бумаге. Современные карты строятся при помощи компьютеров, так как вычисление всех расстояний и углов для человека - работа очень долгая и трудная, компьютер же способен совершать миллионы вычислений в секунду, значительно облегчая жизнь картографам XXI века, а простым пользователям позволяя находить практически любой интересующий их объект не выходя из дома и даже участвовать в создании карт в Интернете.

С древних времён у человека была потребность передавать другим людям информацию о том, где он был и что видел. Сегодня существуют различные виды изображения земной поверхности. Все они — маленькие модели окружающего нас мира.

Картография

Изображения земной поверхности появились раньше, чем письменность. Древний человек использовал бивень мамонта, камень или дерево для первых зарисовок местности. В Древнем мире изображения делали на папирусе и ткани, а позднее - на пергаменте. Первые составители карт были настоящими художниками, а карты - произведениями искусства. Древние карты напоминают сказочные картины с изображением неведомых стран и их обитателей. В Средние века появились бумага и печатный станок, что позволило наладить массовое производство карт. Создатели карт собирали информацию о Земле со слов многочисленных путешественников. Содержание карт становилось всё более разнообразным. Наука о картах как особом способе изображения земной поверхности, об их создании и использовании называется картографией.

Глобус — модель Земли

Древние греки впервые доказали, что Земля имеет форму шара. Чтобы правильно отобразить форму Земли, был придуман глобус. Глобус (от латинского слова globe - шар) - ото объёмная модель планеты, уменьшенной по много миллионов раз. На нет искажений поверхности, поэтому с его помощью получают правильное представление о расположении материков, морей, океанов, островов. Но глобус намного меньше Земли, и на нём невозможно показать какую-либо местность подробно. Его неудобно использовать и во время путешествий.

План и карта

План - это чертёж, на котором условными знаками подробно изображён в уменьшенном виде небольшой участок местности, поэтому нет необходимости учитывать кривизну земной поверхности.

Карта - обобщённое уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости с помощью системы .

Географические карты обладают важными свойствами. В отличие от планов на них изображают разные но охвату территории - от небольших участков земной поверхности до.материков, океанов и земного шара в целом. При отображении выпуклой поверхности Земли на плоском листе бумаги неизбежно возникают искажения в изображении отдельных её частей. Тем не менее карты позволяют измерять расстояния и определять размеры объектов. Они содержат сведения о свойствах объектов. Например, о высоте гор и глубине морей, составе растительного и животного мира.

Атласы — сборники карт

Важным шагом в развитии географических изображений стало создание атласов сборников карт. Это настоящие картографические энциклопедии. Считают, что первый сборник карт появился в Римской империи. Позднее, в 16 веке, в было введено само понятие «атлас». Географические атласы очень разнообразны по территориальному охвату: атласы мира, атласы
отдельных стран, районов и городов. По назначению атласы разделяют на учебные, краеведческие, дорожные и другие.

Аэрокосмические снимки

Прогресс в авиации и космонавтике позволил человеку фотографировать Землю. Аэрофотоснимки и космические снимки дают подробное изображение всех деталей местности. Но географические объекты на них имеют непривычный для нас вид. Распознавание изображений на снимках называют дешифрированием.

Сегодня мы всё чаще пользуемся картами на мониторе компьютера или экране мобильного телефона. Они создаются на основе космических снимков с помощью специальных компьютерных программ.

Как измеренное расстояние отмечают на бумаге? Что такое масштаб?

1. Способы измерения расстояний. Чтобы нанести земную поверхность на план местности, недостаточно знать только взаимное расположение предметов. Необходимо определить их размеры и расстояния между ними.
Расстояние измеряют мерной лентой, полевым циркулем и другими измерительными приборами. Приблизительное расстояние можно определить и шагами.
Длина шагов человека зависит от его возраста и роста, поэтому каждый должен узнать среднюю длину своего шага.
Для этого нужно отмерить расстояние длиной 100 м на ровной поверхности, пройти его обычным шагом 3 раза, сосчитать шаги и взять среднюю величину.
Например, 100 м пройдено первый раз за 154 шага, второй раз - за 153, третий раз - за 155. 154+153+155 = 492: 3 =154 шага. Отсюда средняя длина одного шага равна 100 м: 154 = 0,65 м.
Во время прогулки на дальнее расстояние удобнее измерить пройденный путь парами шагов. При этом нужно начинать с левой ноги, счет будет приходиться на правую.
Чтобы привыкнуть, вначале при шаге левой ногой, нужно говорить «и». Например «и раз, и два, и три и т. д.».
Иногда расстояние можно определить на глаз.
Для этого воспользуйтесь данными приведенной ниже таблицы:

2. Масштаб и его виды. Вам известно, что для того чтобы нанести на бумагу любое измеренное расстояние на поверхности Земли, необходимо уменьшить его в несколько раз.
Масштаб (по-немецки мае - измерить, штаб - палка) - пропорция, которая показывает степень уменьшения длины линии на глобусе, карте или плане по сравнению с действительным расстоянием, то есть во сколько раз уменьшено измеренное расстояние на местности при нанесении его на бумагу. Числитель масштаба всегда равен единице, знаменатель соответствует величине уменьшения.

Например, масштаб равен 1:10 ООО, это значит, что расстояние на местности уменьшено в 10 ООО раз.

Масштаб, записанный в виде дробных чисел, называется численным масштабом. Чем больше число в знаменателе, тем масштаб считается мельче, и наоборот, чем меньше число в знаменателе, тем масштаб становится крупнее. Например, масштаб 1: 10 ООО будет более крупным, чем 1: 50 000.
Масштаб плана или карты можно записывать с пояснением. Например, масштаб 1:10 000 будет иметь в 1 см - 100 м (если перевести 10 000 см в метры, то будет 100 м). Масштаб, записанный в таком виде, называется именованным масштабом.
На карте или плане расстояние между двумя точками измеряют в сантиметрах. Число, взятое в масштабе, умножается на сантиметры расстояния.

Например, масштаб карты составляет 1:100 000. Согласно этому масштабу 1 см соответствует 1 км. Допустим, что длина отрезка на карте - 5,5 см. Тогда 1км х 5,5 см = 5 км 500 м.

Рис. 14. .

Такие расчеты затрудняют использование карты. Поэтому вместо того, чтобы измерять на плане или карте расстояние в сантиметрах, затем переводить в метры и километры, лучше использоватьлинейный масштаб (рис. 14). Он представляет собой две параллельные линии, которые разделены на равные отрезки. Каждый из них соответствует определенному значению именованного масштаба. Крайний отрезок слева делится еще на равные мелкие части. Это - самое наименьшее деление линейного масштаба. Для измерения длины отрезка на плане или карте используют циркуль-измеритель, одна ножка которого устанавливается на конец целого отрезка, другая - на маленькие деления. Тогда вправо от нуля отмечают целые числа, соответствующие численному масштабу, слева - меньшие значения чисел.
Длина отрезка на рисунке 15 равна 1850 м.

Рис. 15. Измерение расстояния на карте по масштабу.

Чтобы нанести местность на карту, выбирают различные масштабы. Карту небольшой территории изображают в крупном масштабе. Такими картами пользуются в повседневной хозяйственной деятельности.
Небольшие территории изображают на планах (в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и крупнее) и топографических картах (от 1:10 000 до1:100 000).

1. Какими способами измеряют расстояние на местности?

2. Как определить среднюю длину шага?

3. Определите среднюю длину своих шагов.

4. Какие отличия между численным и именованным масштабами!

5. Используя линейный масштаб, показанный на рис. 14, начертите и обозначьте в тетради следующие расстояния: 1 км 200 м, 2 км 400 м, 4 км 500 м.

6. Пользуясь данными таблицы, определите некоторые расстояния пути в школу и из школы, во время экскурсии. По возможности полученные величины расстояния проверьте, пройдя их шагами.

7*. Длина отрезка на топографической карте масштабом 1:50000 составляет 5,45 см. Вычислите, чему равно расстояние на земной поверхности, соответствующее этому отрезку.