Порядок определения номенклатуры листа карты. Решение задач по топографической карте

Тема 9.

Площадь листа топографической карты масштаба 1:25000, если на ней изобразить территорию Украины, составляет около 965 кв.м. С топографической картой такого размера в поле или на столе работать невозможно. Она будет очень громоздкой. Для удобства ее делят на отдельные листы (планшеты).

Систему деления карт на листы по определенному закону называют разграфкой .

Различают трапецевидную и прямоугольную разграфку.

При трапецевидной за основу принята разграфка листов международной карты масштабы 1:1000000. Для того, чтобы получить один лист топографической карты масштаба 1:1000000, вся поверхность земного шара условно разделяется меридианами на колоны через по долготе от меридиана и параллелями на пояса через по широте на север и юг от линии экватора (рис. 9.1). Всего получается 60 колон для всего земного шара и по 22 пояса для Северного и Южного полушарий. Возле полюсов пояса имеют размер по широте .

Вследствие этого на пересечении колон и поясов образуются трапеции размером по долготе и по широте, каждая из которых изображается на одном листе в масштабе 1:1000000.

Таким образом, вся поверхность земного шара изображается на 2640 листах, а территория СНГ покрывается примерно 230 листами миллионной карты. Изображение территории Украины занимает почти 6 листов карты масштаба 1:1000000, а изображение в больших масштабах потребует значительно большего количества отдельных листов.

Для определения положения отдельных листов карт на поверхности земного шара разработана система их учета и обозначения, которая называется номенклатурой.

Номенклатура – это система обозначения отдельных листов карт. Верхней (северной) и нижней (южной) сторонами рамки карты служат параллели, а боковыми сторонами (западной и восточной) – меридианы. Номенклатура каждого листа карты масштаба 1:1000000 складывается из обозначения пояса и номера колоны.

Колоны нумеруются арабскими цифрами от 1 до 60. Отсчет колон ведется от меридиана с долготой против хода часовой стрелки, т.е. с запада на восток (рис. 9.1). Таким образом номера колон отличаются от номеров зон на 30 единиц.

Пояса обозначаются большими буквами латинского алфавита от A до U на север и юг от экватора.

Номенклатура листа карты масштаба 1:1000000 складывается из номера пояса и номера колоны, записанных через дефис. Так, город Москва расположен на листе N-37, а город Донецк на листах карт L-37 и M-37.

Отличие поясов Северного полушария от поясов Южного полушария достигается добавлением впереди буквы и соответственно. На картах государств, расположенных в Северном полушарии, буква в обозначении карты не ставится.

По международному соглашению номенклатура листов карты масштаба 1:1000000 принята единой для всех стран. Для карт других масштабов в разных странах номенклатура может быть различной.

По этому же международному соглашению разграфка карт регламентирована только до широты . Для более высоких широт рекомендуется листы карт соединять попарно, например, , а севернее параллели с широтой - количество объединяемых листов увеличивается в четыре раза, потому что размер одной трапеции резко уменьшается с 2330 кв. см на юге (Туркменистан – пояс ) до 416 кв. см в северных районах (пояс ).

Правило дальнейшей разграфки листов топографических карт состоит в постоянном делении листа карты меньшего масштаба меридианами и параллелями на целое число трапеций листов карты более крупного масштаба. Пример разграфки масштабного ряда топографических карт оказан на рис. 9.2. и 9.3

а) четыре листа карты масштаба 1:500000, которые обозначаются большими буквами кириллицы – А, Б, В, Г. Размеры каждого листа - по долготе и - по широте. Номенклатура отдельного листа масштаба 1:500000 включает в себя номенклатуру листа карты масштаба 1:1000000 с добавлением одной из четырех заглавных букв кириллицы А, Б, В, или Г. Например, .

б) 36 листов карты масштаба 1:200000, которые обозначаются римскими цифрами I, II, …, XXXVI. Размеры листа по долготе - , по широте - . Пример номенклатуры листа карты масштаба 1:200000 - .

в) 144 листа карты масштаба 1:100000, которые обозначаются арабскими цифрами от 1 до 144. Размеры листа по долготе - и по широте - . Пример номенклатуры листа карты масштаба 1:100000 - .

Для разграфки листов карт более крупных масштабов за основу берется лист карты масштаба 1:100000 (рис. 9.3). Лист карты масштаба 1:100000, например, , имеющий размеры по долготе и - по широте, делится на 4 листа карт масштаба 1:50000, которые обозначаются большими буквами кириллицы А, Б, В, Г (рис. 9.4,а). Размеры листа карты масштаба 1:50000 составляют по долготе и по широте.

Номенклатура листа получается путем добавления к номенклатуре карты масштаба 1:100000 соответствующей буквы, например, ..

Лист карты масштаба 1:50000 делится на четыре листа карты масштаба 1:25000, которые обозначаются строчными кириллическими буквами а, б, в, г. Номенклатура листа карты масштаба 1:25000 складывается из номенклатуры листа карты масштаба 1:50000 с добавлением к ней строчной кириллической буквы. Например, . Размеры листа по долготе - , по широте - .

Каждый лист масштаба 1:25000 делится на 4 листа карты масштаба 1:10000, которые обозначаются арабскими цифрами 1, 2, 3, 4. Пример номенклатуры листа карты масштаба 1:10000, например, . Размеры листа по долготе - , а по широте - .

За основу разграфки листов карт масштаба 1:5000 на участках площадью более 20 кв. км, принимается лист карты масштаба 1:100000, который делится на 256 частей (рис. 9.4,а).

Каждый лист карты масштаба 1:5000 обозначается арабскими цифрами от 1 до 256, а номенклатура включает в себя номенклатуру листа карты масштаба 1:100000 и номер листа (в скобках) карты масштаба 1:5000. Например, . Размеры листа карты масштаба 1:5000 по долготе - , а по широте - .

Каждый лист масштаба 1:5000 делится на 9 листов карты масштаба 1:2000, которые обозначаются маленькими кириллическими буквами а, б, в, г, д, е, ж, з (рис. 9.4,б).

Номенклатура листа карты масштаба 1:2000 состоит из номенклатуры листа карты масштаба 1:5000 и одну из малеьких букв, например, . Размеры листа карты масштаба 1:2000 по долготе - , а по широте - .

На рис. 9.3 показаны сводные показатели трапецевидной разграфки и номенклатуры листов карт и планов разных масштабов, а также размеры их рамок.

Для топографических планов, создаваемых на города и населенные пункты и участки площадью менее 20 кв. км, принята прямоугольная разграфка. Рамками поля планов служат оси и прямоугольной государственной или местной системы координат. Размеры рамок для планов масштаба 1:5000 – 40х40 см, для масштабов 1:2000, 1:1000 и 1:500 – 50х50 см.

За основу разграфки планов масштаба 1:2000, 1:1000 и 1:500 принимается лист масштаба 1:5000, который обозначается арабскими цифрами. По этой причине для конкретного участка должна быть составлена схема размещения планшетов (листов) масштаба 1:5000 с указанием каждого планшета (рис. 9.5,а).

Каждый лист масштаба 1:5000 делят на 4 листа масштаба 1:2000, размеры рамок которого равны 50х50 см. Лист обозначают прописными буквами кириллицы А. Б, В, Г. Пример номенклатуры листа масштаба 1:2000: (рис. 9.5,б).

Один лист масштаба 1:2000 делится на:

а) 4 листа топографических планов масштаба 1:1000 с размерами рамок 50х50 см, которые обозначаются римскими цифрами I, II, III, IV. Пример номенклатуры: (рис. 9.5,в).

б) 16 листов топографических планов масштаба 1:500 с размерами рамок 50х50 см, которые обозначаются арабскими цифрами 1, 2, 3, …, 16. Номенклатура листа плана масштаба 1:500 складывается из номенклатуры листа масштаба 1:2000 и соответствующей арабской цифры. Например, (рис. 9.5,г)

Многолистные. Каждый лист карты представляет собой трапецию, ограниченную меридианами и параллелями. Номенклатурой называется система обозначений листов многолистных карт.

В основу такой системы обозначений положен лист карты масштаба 1:1000000, имеющий протяженность в угловой мере по широте 4° и по долготе 6°. Чтобы получить такой лист, земной шар делится на четырехградусные широтные пояса, которые идут от экватора к северу и обозначаются заглавными буквами латинского алфавита, и на шестиградусные колонны по долготе, счет которых ведется от меридиана 180° на восток.

Номер колонны отличается от номера координатной зоны на 30 единиц (рис.1.20). Номенклатура листа карты масштаба 1:1000000 состоит из заглавной буквы латинского алфавита, обозначающей широтный пояс, и номера колонны. Например, Москва располагается на листе карты N-37 (рис.1.20).

Для определения номенклатуры такой карты для заданного района необходимо по мелкомасштабной географической карте найти приближенные координаты j 0 , l 0 центра этого района. Затем, поделив широту центра j 0 на 4°, а долготу l 0 на 6°, получим числа, целые части которых показывают номера “a ” пояса и (“b ”+30) колонны, граничащих с юга и запада с искомой трапецией. Например, для Москвы j 0 =55,3°, l 0 =36,8°. Поэтому j 0:4°=13,8 (a =13) и l 0:6°=6,8 (b =6).

Номер искомого широтного пояса, где расположена наша точка, будет на единицу больше, то есть a +1=14. Это соответствует четырнадцатой букве N латинского алфавита. А номер искомой меридианальной колонны будет соответственно равен b +1+30=37. Таким образом, номенклатура миллионного листа карты для Москвы составит N -37.

Лист карты ограничен с юга и севера параллелями 52° и 56°, а с запада и востока - меридианами 36° и 42°.

Карты масштаба 1:500000 образуются делением миллионного листа на четыре части протяженностью 2° по широте и 3° по долготе. Каждая такая трапеция обозначается заглавными буквами русского алфавита А, Б, В и Г и содержит номенклатуру миллионного листа, в котором они расположены. Например, Москва расположена на листе N -37-А.

Карты масштаба 1:100000 образуются делением миллионного листа на 144 части (по 12 частей по широте и долготе). Полученные таким образом трапеции несут номера от 1 до 144 вместе с номенклатурой миллионного листа. Например, центр Москвы расположен на листе N -37-26 (см. рис.1.21). Размер трапеций карт масштаба 1:100000 - 20¢ по широте и 30¢ по долготе.

Номенклатура такого листа состоит из номенклатуры стотысячного листа и индекса трапеции А, Б, В, Г. Для центра Москвы номенклатура составит N -37-26-Б.

Масштаб (численный и именованный), точность масштаба;

Географические границы листа карты;

Номер координатной зоны;

Интервал сетки прямоугольных координат;

Номенклатура карты обычно подписывается над северной рамкой карты с указанием наиболее крупного населенного пункта. Номенклатура соседних листов подписывается посередине внешней рамки карты.

Численный масштаб подписывается под южной рамкой карты. Он представляет собой дробь 1/M, в числителе которой единица, а знаменатель М указывает на степень уменьшения линий на карте по сравнению с горизонтальными проекциями тех же линий на местности, то есть

где S к - расстояние по карте; S м - расстояние на местности. Используя соотношение (23), можно решить ряд задач, связанных с масштабами.

Вместе с численным масштабом карты дается его расшифровка в виде именованного масштаба, который указывает, сколько метров на местности содержится в 1 см карты. Например, если масштаб карты 1:5000, то есть 1 см карты соответствует 5000 см на местности, то именованный масштаб указывает, что в 1 см 50 м.

Точностью масштаба карты называют наименьший отрезок на местности, который можно изобразить и различить на карте соответствующего масштаба. Поскольку наименьший отрезок, различимый простым глазом, равен 0,01 см=0,1 мм, то согласно формуле (23), соответствующее ему расстояние на местности равно S t =0,01см×М - это и будет точностью масштаба карты. Например, при масштабе 1:5000 точность масштаба S t =0,01см×5000=50см.

Если же поставить обратную задачу и заказать такую карту, на которой бы четко различались наименьшие детали, равные S t , то масштаб такой карты должен быть

Например, если задать S t =1м, то карта должна быть составлена в масштабе .

На некоторых картах дополнительно дается изображение линейного масштаба, который представляет собой прямую линию, разделенную на равные отрезки (равные 1 см или 2 см), которые называют основанием масштаба, и против каждого деления основания подписывается соответствующее ему расстояние на местности. Крайнее левое основание делится на 10 частей. С помощью такого построения можно уверенно измерять или откладывать на карте отрезки с точностью до десятых долей основания.

Географическими границами листа карты запада и востока служат линии меридианов, а с севера и юга - линии параллелей.

Эти линии образуют внутреннюю рамку, которая ограничивает изображение местности на карте (рис.1.23). Географические границы листа определяются широтами и долготами этих меридианов и параллелей, подписанных в углах рамки карты. Параллельно внутренней рамке проведена минутная рамка, разделенная на минуты дуги черными (четными) и белыми (нечетными) интервалами. В свою очередь, минуты разделены точками на десятисекундные интервалы. Минутная рамка используется для определения географических координат точек, нанесенных на карту.

Номер координатной зоны , в которой находится данная карта, можно определить по долготе западного меридиана. Если эту долготу разделить на 6?, то целое число этой дроби указывает на число прошедших зон, а карта будет относиться к следующей зоне. Например, если λ 3 =64? 30?, то , и это значит, что до данной карты прошло 10 зон, а наша карта расположена в 11-й зоне. Кроме того, номер зоны равен уменьшенному на 30 номеру меридианальной колонны из номенклатуры. Так, если карта имеет номенклатуру R-38-56, то номер зоны равен 38-30=8. Наконец, номер зоны подписывается перед значением ординат вертикальных линий, подписанных на прямоугольной координатной сетке карты.

Интервал сетки прямоугольных координат на картах масштаба 1:10000 - 1:100000 бывает равным 1 км или 2 км. Целое число километров абсцисс и ординат подписывается за внутренней рамкой карты у горизонтальных и вертикальных линий этой сетки.

Высота сечения рельефа подписывается под южной рамкой карты; там же может быть показан график заложений для определения крутизны скатов по расстояниям между горизонталями.

Величины магнитного склонения и сближения меридианов указаны у южной рамки карты. Там же дается схематичный чертеж взаимного расположения основных ориентирных линий - истинного и магнитного меридианов и оси абсцисс (см. рис.1.12).

Скачать с Depositfiles

6. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ

6.I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМЕНКЛАТУРЫ ЛИСТА КАРТЫ

При решении ряда проектных и изыскательских задач возникает необходимость в поиске нужного листа карты заданного масштаба для определенного участка местности, т.е. в определении номенклатуры данного листа карты. Определить номенклатуру листа карты можно по географическим координатам точек местности на данном участке. При этом можно также использовать плоские прямоугольные координаты точек, так как имеются формулы и специальные таблицы для пересчета их в соответствующие географические координаты.

ПРИМЕР.Определить номенклатуру листа карты масштаба 1: 10 000 по географическим координатам точки М:

широта = 52 0 48 ’ 37 ’’ ; долгота L = 100°I8′ 4I».

Сначала необходимо определить номенклатуру листа карты масштаба

I: I 000 000, на котором расположена точка М c заданными координатами. Как известно, земная поверхность делится параллели-ми, проводимыми через 4°, на ряды, обозначаемые заглавными буквами латинского алфавита. Точка N c широтой 52°48’37 » находится в I4-м ряду от экватора, расположенном между параллелями 52 о и 56°. Этому ряду соответствует I4-я буква латинского алфавиты -N. Известно также, что земная поверхность делится меридианами, проводимыми через 6°, на 60 колонн. Колонны нумеруются арабскими цифра-ми с запада на восток, начиная c меридиана c долготой I80°. Номера колонн отличаются от номеров соответствующих им 6-градусных зон проекции Гаyсса на 30 единиц. Точка М c долготой 100°18′ 4I» находится в 17-й зоне, расположенной между меридианами 96° и 102°. Этой зоне соответствует колонна c номером 47. Номенклатура листа карты масштаба I: 1 000 000 слагается из буквы, обозначающей данный ряд, и номера колонны. Следовательно, номенклатура листа карты масштаба 1: 1 000 000, на котором расположена точка М, будетN-47.

Далее необходимо определить номенклатуру листа карты масштабы I: 100 000, на который попадает точкаM. Листы карты масштаба 1: 100 000 получают делением листа нарты масштаба 1: I 000 000 на 144 части (рис. 8).Разобьем каждую сторону листаN-47 на 12 равных частой и соединим соответствующие точки отрезками параллелей и меридианов.Полученные листы карты масштаба 1: 100 000 нумеруются арабскими цифрами и имеют размеры: 20 ‘ — по широте и 30’- по долготе. Из рис. 8 видно, что точка M с заданными координатами попадает на лист карты масштаба I: 100 000 e номером 117. Номенклатура данного листа будет N-47-117.

Листы карты масштаба I: 50 000 получают делением листа карты масштабаI: 100 000 на 4 части и обозначают заглавными буквами русского алфавита (рис. 9). Номенклатура листа этой карты, на который попадает точна М,будет N- 47- 117. B свою очередь, листы карты масштаба I: 25 000 получают делением листа карты масштаба I: 50 000 на 4 части и обозначают строчными буквами русского алфавита (рис. 9). Точка M с заданными координатами попадает на лист карты масштаба I: 25 000, имеющий номенклатуру N-47-117 –Г-А.

Наконец, листы карты масштаба 1: 10 000 получают делением листа карты масштаба 1: 25 000 на 4 части и обозначают арабскими цифрами. Из рис. 9 видно, что точка М располагается на листе карты этого масштаба, имеющем номенклатуруN-47-117-Г-А-1.

Ответ к решению данной задачи помещают на чертеже.

6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ТОЧЕК НА КАРТЕ

Для каждой токи на топографической карте можно определить ее географические координаты (широту и долготу) и прямоугольные координаты Гаусса х, у.

Для определения этих координат используется градусная и километровая сетки карты. для определения географических координат точки Р проводят ближайшие к данной точке южную параллель и западный меридиан, соединив одноимённые минутные деления градусной рамки (рис. 10).

Определяют широту В о и долготу L о точки А о пересечения проведенных меридиана и параллели. Через заданную точку Р проводя тлинии, параллельные проведенным меридиану и параллели, и измеряют при помощи миллиметровой линейки расстояния В= А 1 Р и L= А 2 P, а также размеры минутных делений широты С и долготы на карты. Географические координаты точки Р определяют по формулам C l

— широта: B p = B o + *60 ’’

— долгота: L p = L o + *60’’ , измеряют до десятых долей миллиметра.

Расстояния b , l , C b , C l измеряют до десятых долей миллиметра.

Для определения прямоугольных координат точки Р используют километровую сетку карты. С помощью оцифровки этой сетки на карте находят координаты Х о и У о юго-западного угла квадрата сетки, в котором находится точка Р (рис. 11). Затем из точки Р опускают перпендикуляры С 1 Л и C 2 Л на стороны этого квадрата. С точностью до десятых долей миллиметра измеряют длины этих перпендикуляров ∆Х и ∆У и с учетом масштаба карты определяют их фактические значения на местности. Например, измеренное расстояние С 1 Р равно 12,8 мы, a масштаб карты 1: 10 000. Согласно масштабу, I мм на карте соответствует 10 м не местности, а значит,

∆Х= 12,8 х 10 м = 128 м.

После определения значений ∆Х и ∆У находят прямоугольные координаты точки Р по формулам

X p = X o +∆ X

Y p = Y o +∆ Y

Точность определения прямоугольных координат точки зависит от масштаба карты и может быть найдена по формуле

t =0.1* M , мм,

где М-знаменатель масштаба карты.

Например, для карты масштаба I: 25 000 точность определения координат Х и У составляет t = 0,1 х 25 000 = 2500 мм = 2,5 м .

6.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ЛИНИЙ

К углам ориентирования линий относятся дирекционный угол, истинный и магнитный азимуты.

Для определения по карте истинного азимута некоторой линии ВС (рис.12) используют градусную рамку карты. Через начальную точку В этой линии проводят параллельно вертикальной линии градусной рамки лини истинного меридиана (пунктирная линияNS), а затем геодезическим транспортиром измеряют величину истинного азимута А вс.

Для определения пo карте дирекционного угла некоторой линии ДЕ (рис. I2) используют километровую сетку карты. Через начальную точку D проводят параллельно вертикальной линии километровой сетки (пунктирная линия KL). Проведенная линия будет параллельной оси абсцисс проекции Гаусса, т. е, осевому меридиану данной зоны. Дирекционный угол α de измеряют геодезическим транспортом относительно проведенной линии KL. Следует отметить, что и дирекционный угол и истинный азимуты отсчитываются,а следовательно, и измеряются по часовой стрелке относительно начального направления до ориентируемой линии.

Кроме непосредственного измерения дирекционного угла линии на карте с помощью транспортира, можно определить значение этого угла другим способом. Для этого определения прямоугольные координаты начальной и конечной точек линии (Х д,У д,Х е, У е). Дирекционный угол данной лини может быть найден по формуле

При выполнении вычислений по данной формуле с помощью микрокалькулятора следует помнить, что уголt=arctg(∆y/∆x) является не дирекционном, а табличным углом. Значение дирекционного угла в этом случае необходимо определить с учетом знаков ∆Х и ∆У по известным формулам приведения:

Угол α лежит в І четверти:∆Х>0; ∆Y>0; α=t;

Угол α лежит во IIчетверти:∆Х<0; ∆Y>0; α=180 o -t;

Угол α лежит в IIIчетверти:∆Х<0; ∆Y<0; α=180 o +t;

Угол α лежит в ІVчетверти:∆Х>0; ∆Y<0; α=360 o -t;

На практике при определении ориентирных углов линии обычно сначала находят ее дирекционный угол, а затем, зная склонение магнитной стрелки δ и сближение меридианов γ (рис. 13), переходят к истинному к магнитному азимутам, пользуясь следующими формулами:

А=α+γ;

А м =А-δ=α+γ-δ=α-П,

где П =δ-γ — суммарная поправка за склонение магнитной стрелки и сближение меридианов.

Величины δ и γ берутся со своими знаками. Угол γ отсчитывается от истинного меридиана до магнитного и может быть положительным(восточным) и отрицательным (западным). Угол γ отсчитывается от градусной рамки (истинного меридиана) до вертикальной линии километровой сетки и также может быть положительным (восточным) и отрицательным (западным). В схеме, изображенной на рис. 13, склонение магнитной стрелки δ восточное, а сближение меридианов — западное(отрицательное).

Среднее значение δ и γ для данного листа карты приводятся в юго-западном углу карты ниже оформительной рамки. Здесь же указываются дата определения склонения магнитной стрелки, величина его годового изменения и направления этого изменения. Пользуясь указанными сведениями, необходимо вычислять величину склонения магнитной стрелки δ на дату его определения.

ПРИМЕР. Склонения на 1971 г. восточное 8 о 06’ . Годовое изменение склонение западное 0 о 03’.

Величина склонения магнитной стрелки в 1989 г. будет равна: δ=8 о 06’-0 о 03’*18=7 о 12’.

6.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ГОРИЗОНТАЛЯМ ВЫСОТ ТОЧЕК

Отметка точки, расположенной на горизонтали,равна отметке этой горизонтали.Если горизонталь не оцифрована,то ее отметка находится по оцифровке соседних горизонталей с учетом высоты сечения рельефа. Следует помнить, что оцифровку на карте имеет каждая пятая горизонталь, и для удобства определения отметок оцифрованные горизонтали вычерчивают утолщенными линиями (рис. 14, а). Отметки горизонтали подписывают в разрывах линий, чтобы основание цифр было направленно в сторону ската.

Более общим является случай, когда точка находится между двумя горизонталями. Пусть точка Р (рис. 14, б), отметку которой требуется определить, расположена между горизонталями с отметками 125 и 130 м.Через точку Р проводят прямую АВ как кратчайшее расстояние между горизонталями и на плане измеряют заложение d = АВ и отрезок l = АР. Как видно из вертикального разреза по линии АВ (рис. 14, в), величина ∆h представляет собой превышение точки Р над младшей горизонталью(125 м) и может быть вычислена по формуле

∆ h= * h ,

где h — высота сечения рельефа.

Тогда отметка точки Р будет равна

H р = H а + ∆h.

Если точка расположена между горизонталями с одинаковыми отметками(точка М на рис. 14, а) либо внутри замкнутой горизонтали(точка К на рис. 14, а), то отметку можно определить лишь приближенно. При этом считают,чтоотметкаточкименьшеилибольшевысотыэтойгоризонталина половину высоты сечения рельефа, т.е. 0,5h (например, Н м =142,5 м,H к =157,5 м). Поэтому отметки характерных точек рельефа (вершина холма, дно котловины и т. п.), полученные из измерений на местности, выписывают на планах и картах.

6.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТИЗНЫ СКАТА ПО ГРАФИКУ ЗАЛОЖЕНИЙ

Крутизной ската называется угол наклона ската к горизонтальной плоскости. Чем больше угол, тем скат круче. Величина угла наклона ската v вычисляют по формуле

V=аrctg(h / d ),

где h -высота сечения рельефа,м;

d-заложение, м;

Заложением называется расстояние на карте между двумя соседними горизонталями; чем круче скат, тем меньше заложение.

Чтобы избежать расчетов при определении уклонов и крутизны скатов по плану или карте, на практике пользуются специальными графиками, называемыми графиками заложений.График заложений представляет собой график функции d = n * ctgν , абсциссами которого являются значения углов наклона, начиная с 0°30´, а ординатами- значения заложений, соответствующих этим углам наклона и выраженных в масштабе карты (рис. 15,а).

Для определения крутизны ската раствором циркуля берут с карты соответствующее заложение (например, АВ на рис. 15, б) и переносят его на график заложений (рис. 15, а) так, чтобы отрезок АВ оказался параллельным вертикальным линиям графика, а одна ножка циркуля располагалась на горизонтальной линии графика, другая ножка — на кривой заложений.

Значения крутизны ската определяют, пользуясь оцифровкой горизонтальной шкалы графика. В рассматриваемом примере (рис. 15) крутизна ската составляет ν= 2°10´.

6.6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНИИ ЗАДАННОГО УКЛОНА

При проектировании автомобильных и железных дорог, каналов, различных инженерных коммуникаций возникает задача построения на карте трассы будущего сооружения с заданным уклоном.

Пусть на карте масштаба 1:10000 требуется наметить трассу автомобильной дороги между точками А и В (рис. 16). Ч тобы уклон ее на всем протяжении не превышалi =0,05 . Высота сечения рельефа на карте h = 5 м .

Для решения задачи рассчитывают величину заложения, соответствующего заданному уклонуiи высоте сечения h:

Затем выражают заложение в масштабе карты

где М-знаменатель численного масштаба карты.

Величину заложенияd´ можно определить также по графику заложений, для чего надо определить угол наклона ν, соответствующий заданному уклонуi, и раствором циркуля измерить заложение для этого угла наклона.

Построение трассы между точками А и В осуществляется следующим образом. Раствором циркуля, равным заложениюd´ =10 мм, из точки А засекают соседнюю горизонталь и получают точку 1 (рис. 16). Из точки 1 тем же раствором циркуля засекают следующую горизонталь, получая точку 2, и т.д. Соединив полученные точки, проводят линию с заданным уклоном.

Во многих случаях рельеф местности позволяет наметить не один, а несколько вариантов трассы (например.Варианты 1 и 2 на рис.16), из которых выбирается наиболее приемлемый по технико-экономическим соображениям.Так,например,из двух вариантов трассы,проведенной примерно в одинаковых условиях, будет выбран вариант с меньшей длиной проектируемой трассы.

При построении линии трассы на карте может оказаться,что из какой-либо точки трассы раствор циркуля не достигает следующей горизонтали, т.е. рассчитанное заложение d´ меньше фактического расстояния между двумя соседними горизонталями. Это означает, что на данном участке трассы уклон ската меньше заданного, и при проектировании дорого расценивается как положительный фактор. В этом случае следует данный участок трассы провести по кратчайшему расстоянию между горизонталями по направлению к конечной точке.

6.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ

Водосборной площадью , или бассейном. Называется участок земной поверхности, с которой по условиям рельефа вода должна стекать в данный водосток (лощину, ручей, реку и т.д.). Оконтуривание водосборной площади производиться с учетом рельефа местности по горизонталям. Границами водосборной площади служат линии водоразделов, пересекающие горизонтали под прямым углом.

На рис.17 изображена лощина, по которой протекает ручейPQ. Граница бассейна показана пунктирной линиейHCDEFGи проведена по линиям водоразделов. Следует помнить, что водораздельные линии так же, как и водосборные линии (тальвеги). Пересекают горизонтали в местах их наибольшей кривизны (меньшим радиусом закругления).

При проектировании гидротехнических сооружений (дамб, шлюзов, насыпей, плотин и т.п.) границы водосборной площади могут несколько изменять свое положение. Например, пусть на рассматриваемом участке (рис. 17) намечено построить гидротехническое сооружение (АВ-ось этого сооружения).

Из конечных точек А и В проектируемого сооружения проводят к водоразделам прямыеAFиBC, перпендикулярные к горизонталям. В этом случае границей водораздела станет линияBCDEFA. Действительно, если взять точки m 1 и m 2 внутри бассейна, а точки n 1 и n 2 вне его, то трудно заметить, что направление ската от точек m 1 и m 2 идет к намечаемому сооружению, а от точек n 1 и n 2 минует его.

Зная водосборную площадь, среднегодовое количество осадков,условия испарения и впитывание влаги почвой, можно подсчитать мощность водного потока для расчета гидротехнических сооружений.

6.8. Построение профиля местности по заданному направлению

Профилем линии называется вертикальный разрез по данному направлению. Необходимость в построении профиля местности по заданному направлению возникает при проектировании инженерных сооружений, а также при определении видимости между точками местности.

Для построения профиля по линии АВ (рис. 18,а), соединив точки А и В прямой линей, получим точки пересечения прямой АВ с горизонталями (точки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Эти точки, а также точки А и В, переносят на полоску бумаги, приложив ее к линии АВ, и подписывают отметки, определяя их по горизонталям. Если прямая АВ пересекает водораздельную или водосборную линию, то отметки точек пересечения прямой с этими линиями определят приближенно интерполированием по этим линиям.

Построение профиля удобнее всего выполнять на миллиметровой бумаге. Начинают построение профиля с того, что проводят горизонтальную линию MN, на которую переносят с полоски бумаги расстояния между точками пересечения А, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,В.

Выбирают условный горизонт таким образом, чтобы линия профиля нигде не пересекалась с линией условного горизонта. Для этого отметку условного горизонта берут на 20-20 м меньше минимальной отметки в рассматриваемом ряду точекА, 1, 2, …, В. Затем выбирают вертикальный масштаб (обычно для большей наглядности в 10 раз крупнее горизонтального масштаба, т.е. масштаба карты). В каждой из точек А, 1, 2. …,В на линии MN восстанавливают перпендикуляры (рис. 18, б) и на них в принятом вертикальном масштабе откладывают отметки этих точек. Соединив полученные точки А´, 1´, 2´, …,В´ плавной кривой, получают профиль местности по линии АВ.

Топографические карты обычно составляются на множестве листов. Территория всей страны изображается на них по частям. Размеры листов карты устанавливают такой величины, чтобы ими было удобно пользоваться. Так, лист карты масштаба 1:10000 для средней полосы РФ имеет размеры примерно 50 ´ 40 см и содержит изображение участка местности площадью 20 км 2 . Для всей территории страны число листов карты такого масштаба превышает 1 млн.

Для того чтобы можно было разобраться в таком количестве картографических материалов и быстро найти нужный лист карты определенного участка местности, разработана специальная система обозначения листов карты – номенклатура.

За основу разграфки и номенклатуры листов топографических карт принята разграфка листов карты масштаба 1:1 000 000. Схема такой разграфки приведена на рис. 1.46.

Рис. 1.46. Схема разграфки листов карты масштаба 1:1000 000

Поверхность земного шара делится параллелями, начиная от экватора, к северу и югу через 4° на ряды и меридианами через 6° на колонны, начиная от меридиана с долготой 180°. Ряды обозначаются прописными буквами латинского алфавита от А до V , от экватора к северу и югу. Колонны нумеруются арабскими цифрами, начиная от меридиана с долготой 180°, с запада на восток. Таким образом, поверхность Земли разделена на сферические трапеции с размерами сторон по широте 4° и по долготе 6°. Каждая трапеция представляет собой участок местности, изображаемый на листе карты масштаба 1:1 000 000. Номенклатура этих листов образуется из буквы, которой обозначен ряд, и из цифры номера колонны. Например, лист карты масштаба 1:1 000 000 на территорию Санкт-Петербурга имеет номенклатуру O -36, Москвы – N -37.

Разграфка листов карты масштаба 1:500 000 производится путем деления средним меридианом и средней параллелью листа карты масштаба 1:1 000 000 на четыре части, которые обозначаются прописными буквами русского алфавита. Номенклатура листов карты масштаба 1:500 000 складывается из номенклатуры листа карты масштаба 1:1 000 000, частью которого он является, и соответствующей буквы.

Разграфка листов карт масштабов 1:200 000 и 1:100 000 производится путем деления каждого листа карты масштаба 1:1 000 000 меридианами и параллелями соответственно на 36 и 144 части (рис. 1.47). Листы карт масштаба 1:200 000 нумеруются римскими цифрами, масштаба 1:100 000 – арабскими цифрами по рядам с запада на восток.

Номенклатура листов карт указанных масштабов состоит из номенклатуры соответствующего миллионного листа и собственного номера, который у листов карт масштабов 1:200 000 и 1:100 000 указывается справа от номенклатуры миллионного листа. Например, листы карт масштабов 1:200 000 и 1:100 000 (заштрихованные на рис. 1.47), имеют номенклатуры соответственно N -37-VI и N -37-134. Листы карты масштаба 1:50 000 получают путем деления листов карты масштаба 1:100 000 на четыре части (см. рис. 1.47), обозначаемые прописными буквами русского алфавита. Размеры листа по широте составляют 10¢, по долготе – 15¢. Номенклатура этих листов образуется путем присоединения к номенклатуре листа масштаба 1:100 000 соответствующей буквы, например N-37-134-Б.

Листы карты масштаба 1:25 000 получают делением листов карты масштаба 1:50 000 на четыре части (рис. 1.48), каждая из которых обозначается строчными буквами русского алфавита. Размеры этих листов по широте составляют 5¢, по долготе – 7¢30², а номенклатура дополняется соответствующей буквой: N -37-134-Б -в .

Рис. 1.47. Схема разграфки листов карт масштабов 1:200 000 и 1:100 000

Лист карты масштаба 1:25 000 делится на четыре листа карты масштаба 1:10 000, каждый из которых имеет размеры по широте 2¢30², по долготе 3¢45². Они обозначаются арабскими цифрами, которые указываются после номенклатуры листа карты масштаба 1:25 000, частью которого они являются, например N -37-134-Б -в- 2.

Разграфка листов карты масштаба 1:5000 производится путем деления листов карты масштаба 1:100 000 на 256 частей (16 рядов по широте и долготе). Листы нумеруют арабскими цифрами по рядам с запада на восток. Размер каждого листа по широте 1¢15², по долготе 1¢53,5². Номенклатура этих листов образуется путем присоединения к номенклатуре листа карты масштаба 1:100 000 соответствующего номера в скобках, например: N -37-134-(16).

Листы карты масштаба 1:2000 получают путем деления листов карты масштаба 1:5000 на девять частей и обозначают строчными буквами русского алфавита, например N -37-134-(16-ж). Размер каждого листа по широте 25², по долготе 37,5².

Топографические съемки в крупных масштабах на участках площадью менее 20 км 2 выполняются в частных системах прямоугольных координат, не связанных с географической системой. Разграфка листов планов в этих случаях производится не меридианами и параллелями, а линиями координатной сетки. Листы имеют форму квадратов с размерами 40 ´ 40 см для планов масштаба 1:5000 и 50 ´ 50 см для планов масштабов 1:2000 – 1:500. За основу разграфки принимается лист плана масштаба 1:5000, обозначаемый арабскими цифрами.

Листу плана масштаба 1:5000 соответствуют 4 листа в масштабе 1:2000, обозначаемые прописными буквами русского алфавита. Лист плана в масштабе 1:2000 делится на 4 листа планов масштаба 1:1000, обозначаемых римскими цифрами (рис. 1.49, а ), и 16 листов планов масштаба 1:500, обозначаемых арабскими цифрами (рис. 1.49, б ). Так, заштрихованный на рис. 1.49, а лист Г масштаба 1:2000 будет иметь номер 1-Г. Там же – лист масштаба 1:1000, заштрихованный двойной штриховкой и обозначенный римской цифрой I , имеет номер 1 -Г -I . Номер листа карты масштаба 1:500, заштрихованного на рис. 49, б , – 1 -Г -6 .

Рис. 1.50. Общая схема разграфки и номенклатур топографических карт

На рис. 1.50 представлена общая схема разграфки и номенклатур топографических карт, принятая в РФ. Возможны также другие системы обозначения планов крупного масштаба при выполнении съемок объектов строительства. В этих случаях за рамками листов планов указываются принятые схемы их разграфки и нумерации.

Раздел 1. Топографические и специальные карты

§ 1.1.1. Некоторые сведения о движении небесных тел

Согласно современным научным представлениям Вселенная, т.е. весь окружающий мир, состоит из миллиардов галактик. В свою очередь, каждая галактика является гигантской гравитационно-связанной системой из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, а также тёмной материи. Наша Солнечная система входит в состав так называемого Млечного Пути - большой спиральной галактики, содержащей примерно 100 миллиардов звёзд.

Солнечная система является планетной системой, включающей в себя центральную звезду - Солнце - и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него. Солнце является типичной звездой, относится к классу желтых карликов и состоит, в основном, из водорода и гелия. Средний диаметр Солнца составляет 1,4 миллиона километров (или 109 диаметров Земли), средняя масса – 2x10 30 кг (или 333 000 масс Земли), температура на поверхности – около 6000 градусов С. Интересный факт: каждую секунду на Солнце сгорает около 700 миллиардов тонн водорода, однако, несмотря на такие огромные потери вещества, энергии звезды хватит еще на 5 миллиардов лет (примерно столько же лет Солнцу от рождения).

В составе Солнечной системы 8 планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), они имеют круговые орбиты, располагающиеся в пределах почти плоского диска - плоскости эклиптики. Четыре внутренние планеты (или планеты земной группы): Меркурий, Венера, Земля и Марс, состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты (или газовые гиганты): Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы. Помимо указанных планет в Солнечной системе существуют еще и карликовые планеты - Плутон, Эрис, Церера, Макемаке и Хаумеа. Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками.

Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров - свет проходит его за 8 минут (для сравнения - следующая ближайшая к Земле звезда Проксима Центавра находится на расстоянии четырех световых лет).

Земля образовалась из Солнечной туманности около 4,5 миллиардов лет назад. Масса Земли составляет около 6?10 24 кг, средний радиус - 6 371 км. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад. С тех пор биосфера планеты значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а так же формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни.

Кора Земли разделена на несколько сегментов (или тектонических плит), которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 71% поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть занимают континенты и острова. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из мантии (толстого, относительно твёрдого слоя вещества), которая покрывает жидкое внешнее ядро (источник магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро.

Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток. Ось вращения Земли наклонена на 23,4° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток).

У Земли существует единственный естественный спутник - Луна - масса которой составляет примерно 7X10 22 кг, а средний радиус – 1 737 км. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны – 390 000 км. Луна - второй по яркости объект на земном небосводе Земли после Солнца.

Изучение образцов грунта Луны привело к созданию теории Гигантского столкновения: 4,36 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся под углом, почти по касательной, в результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту и, объединившись, образовали прото-Луну. Земля, в результате удара, получила резкий прирост скорости вращения и заметный наклон оси вращения. Реальная траектория движения Луны в пространстве достаточно сложна и определяется множеством факторов: сплюснутостью Земли, влиянием Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля и т.д. Однако в первом приближении можно считать, что относительно Земли Луна двигается по эллиптической орбите. Следует отметить, что гравитационное взаимодействие Луны и Земли является причиной приливов, которые, в свою очередь, оказывают влияние на скорость собственного вращения Земли.

Между вращением Луны вокруг собственной оси и ее обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью, а вокруг собственной оси - равномерно. Интересный факт: хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Совокупность этих факторов позволяет наблюдать с Земли только около 59% лунной поверхности.

Угол между Землей, Луной и Солнцем постоянно меняется вследствие сложного взаимного движения. Поскольку Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет (полная Луна отражает всего 7% падающего на нее солнечного света), то с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности, площадь которой постоянно меняется – это явление лежит в основе цикла лунных фаз. Освещенная сторона Луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом. Период времени между последовательными новолуниями составляет около 29,5 дней.

Для решения астрометрических задач было введено понятие небесной сферы, т.е. воображаемой сферы произвольного радиуса, на которую проецируются небесные тела. За центр небесной сферы принимается глаз наблюдателя, при этом наблюдатель может находиться как на поверхности Земли, так и в других точках пространства, например, он может быть отнесен к центру Земли. Каждому небесному светилу соответствует точка небесной сферы, в которой ее пересекает прямая, соединяющая центр сферы с центром светила. Для наземного наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе. Участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звездном небе, называются созвездиями.

В течение мировой истории наблюдатели выделяли различное число созвездий. До XIX века под созвездиями понимались не замкнутые области неба, а группы звезд, которые нередко перекрывались. При этом получалось, что некоторые звезды принадлежали сразу двум созвездиям, а некоторые бедные звездами области неба не относились к какому-либо созвездию вовсе. В начале XIX века между созвездиями были проведены границы, ликвидировавшие «пустоты» между созвездиями, однако их четкого определения по-прежнему не было, и разные астрономы определяли их по-своему. В 1922 году решением Международного астрономического союза был окончательно утвержден список из 88 созвездий, на которые было поделено звездное небо, а в 1928 году были приняты четкие и однозначные границы между этими созвездиями. В течение пяти лет в границы созвездий вносились уточнения и, наконец, в 1935 году границы были окончательно утверждены и больше изменяться не будут.

Из 88 созвездий только 47 являются древними, известными западной цивилизации уже несколько тысячелетий. Они основаны в основном на мифологии Древней Греции и охватывают область неба, доступную наблюдениям с юга Европы. Остальные современные созвездия были введены в XVII-XVIII веках в результате изучения южного неба в эпоху великих географических открытий и заполнения «пустых мест» на северном небе. Названия этих созвездий, как правило, не имеют мифологических корней. 12 созвездий традиционно называют зодиакальными - это те, через которые проходит Солнце (исключая созвездие Змееносца).

К вопросу о происхождении названия нашей галактики: поскольку Солнечная система находятся внутри галактического диска, наполненного поглощающей свет пылью, то Млечный Путь на ночном небосклоне выглядит как клочковатая, напоминающая сгустки молока, полоса звезд. В северном полушарии Млечный Путь пересекает созвездия Орла, Стрелы, Лисички, Лебедя, Цефея, Кассиопеи, Персея, Возничего, Тельца и Близнецов, а в южном - Единорога, Кормы, Парусов, Южного Креста, Циркуля, Южного Треугольника, Скорпиона и Стрельца (в Стрельце находится галактический центр).

Важным объектом небесной сферы северного полушария является Полярная звезда (альфа Малой Медведицы, или Киносура), располагающаяся на расстоянии около 430 световых лет от Земли. В настоящую эпоху Полярная звезда находится менее чем в 1° от Северного полюса мира, и поэтому почти неподвижна при суточном вращении звездного неба (полюс мира - точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звезд из-за вращения Земли вокруг своей оси). Полярная звезда вследствие ее расположения на небосклоне очень удобна для ориентирования - направление на нее практически совпадает с направлением на север, а ее высота над горизонтом равна географической широте места наблюдения. В южном полушарии подобной яркой полярной звезды нет.

В астрономии широко используется термин «прецессия», обозначающий явление, при котором момент импульса тела меняет свое направление в пространстве под действием момента внешней силы. Подобное движение совершает ось вращения Земли, причем полный цикл земной прецессии составляет около 26 000 лет. Из-за прецессии земной оси положение Северного полюса мира постепенно меняется. Поэтому в разное время ближайшими к полюсу мира становятся разные звезды. Так, 5 000 лет назад такой звездой была альфа Дракона, в начале нашей эры ярких звезд у полюса мира вообще не было. Через 2 000 лет ближайшей к полюсу Мира станет гамма Цефея, а через 12 000 лет - Вега (альфа Лиры). Что касается Полярной звезды, то ближе всего она подойдет к полюсу мира около 2100 года - на расстояние приблизительно 30". Интересный факт: предположительно, именно с прецессией связано периодическое изменение климата Земли.

§ 1.1.2. Земной эллипсоид, основные точки и линии на нем

В топографии под формой планеты Земля подразумевается не физическая ее поверхность со всеми неровностями - низменностями, горами и т.д., а некая воображаемая поверхность океанов и открытых морей, мысленно продолженная под всеми материками. Эта воображаемая поверхность среднего уровня океана, как бы покрывающая всю планету, называется уровенной поверхностью , а фигура Земли, ограниченная этой поверхностью, - геоидом (от древнегреческого слова «Гея», что значит Земля).

По своей форме геоид хотя и является неправильной геометрической фигурой, однако весьма мало отличается от эллипсоида вращения – правильного геометрического тела, образуемого вращением эллипса вокруг его малой оси. Единых, общепринятых во всех странах размеров земного эллипсоида до настоящего времени не установлено. В РФ и в ряде других стран ближнего и дальнего зарубежья за основу при создании топографических карт принят эллипсоид Красовского (Ф.Н.Красовский – выдающийся русский ученый-геодезист, под руководством которого были получены данные о размерах земного эллипсоида).

Концы земной оси, вокруг которой происходит суточное вращение Земли, называют северным и южным географическими полюсами . Плоскость, перпендикулярная к оси вращения нашей планеты, проходящая через ее центр, называетсяплоскостью земного экватора . Эта плоскость пересекает земную поверхность по окружности, называемой экватором . Плоскость экватора делит Землю на северное и южное полушария . Линии пересечения земной поверхности плоскостями, параллельными плоскости экватора, называются параллелями , а линии пересечения поверхности Земли вертикальными плоскостями, проходящими через земную ось – меридианами (рис.1.1).

Сетка, образованная пересекающимися меридианами и параллелями, называется географической (картографической, градусной) сеткой .

§ 1.1.3. Понятие географических координат

Для того чтобы однозначно определять положение любой произвольной точки на земном эллипсоиде были введены так называемые географические координаты.

Географические координаты (широта и долгота) - угловые величины, определяющие положение объек­тов на земной поверхности и на карте. Их подразде­ляют на астрономические, полученные из астрономиче­ских наблюдений, и геодезические, полученные из гео­дезических измерений на земной поверхности (геодезия - наука, исследующая размеры и форму Земли, а также её гравитационное поле).

На топографических картах применяются геодези­ческие координаты. На практике при работе с картами их обычно называют географическими. Географические координаты какой-либо точки М - это ее широта В и долгота L (рис.1.2).

Широта (В ) точки - угол, составленный плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида, проходящей через данную точку. Счет широт ведется по дуге меридиана от экватора к полюсам от 0 до 90°; в северном полушарии широты называют север­ными (положительными), в южном - южными (отрица­тельными).

Долгота (L ) точки - двугранный угол между плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Счет долготы ведется по дуге экватора или параллели в обе стороны от на­чального меридиана, от 0 до 180°. Долготу точек, расположенных к востоку от Гринвича до 180°, называют восточной (положительной), к западу - западной (отрицательной).

Интересный факт: Гринвичский меридиан или Главный меридиан нулевой долготы - это воображаемая линия, условно соединяющая северный и южный полюса земного шара. Она была проведена через двор Гринвичской Королевской Обсерватории и территорию прилегающего к ней парка, и условно разделяет земной шар на восточное и западное полушарие. Решение о нулевом меридиане в качестве начала отсчёта географических долгот было принято в 1983 году на Вашингтонском Международном Географическом Конгрессе. В 1884 году этот меридиан был помечен на территории внутреннего двора металлической пластиной. Желающие всегда могут постоять на этой пластине, либо поставить ступни обеих ног по обе стороны от неё, как бы воображая в тот момент, что «оседлали» обе половины земного шара. В 1884 году было установлено и время по Гринвичу - стандартное английское время, применяемое в астрономии как всемирное или мировое время.

§ 1.1.4. Картографические проекции и геодезическая основа карт

Из курса стереометрии (раздел геометрии, в котором изучаются фигуры в пространстве) известно, что сферические поверхности не развертываются на плоскости без складок и разрывов, соответственно на двухмерной карте земного эллипсоида неизбежны искажения реальных длин, углов, площадей и форм. Поэтому при создании топографических карт применяются различные картографические проекции (равноугольные, равновеликие, конические, цилиндрические и т.д.), минимизирующие искажения очертаний и размеров изображаемых на ней объектов.

Рис. 1.3 6-градусная зона проекции Гаусса, развернутая в плоский лист

Картографическая проекция – это математический способ построения на плоскости картографической сетки, на основе которой на карте изображается поверхность земного шара.

В России, а также во многих иностранных государствах для топографических карт применяется равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция Гаусса.

Сущность поперечно-цилиндрической проекции Гаусса состоит в том, что эллипсоид Красовского изображается не сразу, а отдельными полосами – зонами - шириной в 6° по долготе, вытянутым от Северного полюса до Южного полюса (рис.1.3).

Каждая зона, а их всего 60 (360°/6°=60), проектируется на внутреннюю бо­ковую поверхность воображаемого цилиндра, который касается эллипсоида по среднему меридиану зоны. «Поворачивая» эллипсоид Красовского вокруг оси, шестиградусные зоны проектируют последовательно одну за другой, за­тем поверхность цилиндра развертывают в плоскость.

В итоге этих преобразований спроектированные зоны изобразятся на плоскости одна рядом с другой. Между собой они будут соприкасаться лишь в одной точке - на экваторе (рис.1.4).

Рис. 1.4 Принцип создания топографической карты

Границами зон служат меридианы с долготой, кратной 6-и. Счет зон ведется от Гринвичского меридиана на восток и от экватора – на север или юг. В пределах зоны наносится километровая сетка, где вертикальные линии параллельны меридианам, а горизонтальные - параллелям.

Геодезическую основу топографических карт составляют пункты государственной геодезической сети. Они представляют собой надежно закрепленные и обозначенные на местности специальными сооружениями точки земной поверхности, координаты и высоты которых определены из геодезических измерений, отнесенных к поверхности земного эллипсоида. Сооружениями на геодезических пунктах являются деревянные или металлические вышки (сигналы, пирамиды); под ними заложены бетонные монолиты с обозначенной точкой, к которой относятся координаты и высота пункта. В СССР высоты определяли от нуля Кронштадтского футштока, отнесенного к среднему уровню Балтийского моря (Балтийская система высот).

Геодезическая сеть - система геодезических пунктов на земной поверхности, взаимное положение которых определено в единой системе координат. Геодезические сети подразделяют на государственные и специальные. Государственные геодезические сети служат плановой и высотной основой для топографических съемок и составления карт, развития специальных геодезических сетей, а также для решения военных и инженерных задач, требующих точных измерений на местности. Специальные геодезические сети создаются на основе государственной геодезической сети. Они используются войсками для топогеодезической привязки элементов боевого порядка и определения положения целей.

Геодезическая сеть , картографическая проекция и масштаб составляют математическую основу карты.

§ 1.1.5. Классификация и назначение топографических карт

Географическая карта – это уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в определенной картографической проекции.

По своему содержанию географические карты делятся на общегеографические и специальные (тематические). На общегеографических картах изображаются с полнотой, зависящей от масштаба карты, все основные элементы местности без особого выделения каких-либо из них. На тематических картах с большей детальностью отображаются некоторые элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. К специальным (тематическим) картам относятся исторические, экономические, геологические, дорожные и другие.

Топографические карты – это общегеографические карты масштабов 1:1000000 и крупнее, подробно изображающие местность.

Топографические карты служат основным источником информации о местности и используются для ее изучения, определения расстояний и площадей, дирекционных углов, координат различных объектов и решения других измерительных задач. Они широко применяются при управлении войсками, а также в качестве основы для боевых графических документов и специальных карт. Топографические карты - преимущественно карты масштабов 1:100000 и 1:200000 - служат основным средством ориентирования на марше и в бою.

Используемые в войсках топографические карты подразделяются на крупномасштабные (1:25000, 1:50000), среднемасштабные (1:100000, 1:200000) и мелкомасштабные (1:500000, 1:1000000):

• карта масштаба 1:25000 предназначается для детального изучения отдельных участков местности (при форсировании водных преград, десантировании и в других случаях), выполнения точных измерений, а также для расчетов при строительстве военно-инженерных сооружений и военных объектов;
• карты масштаба 1:50000 и 1:100000 предназначаются для детального изучения местности и оценки ее тактических свойств при планировании и подготовке боевых действий, управления войсками в бою, целеуказания и ориентирования на поле боя, определения координат огневых (стартовых) позиций, средств разведки, целей и выполнения необходимых измерений и расчетов;
• карта масштаба 1:200000 предназначается для изучения и оценки местности при планировании и подготовке боевых действий всех родов войск, управления войсками в операции (бою), планирования передвижения войск и ориентирования на местности при совершении марша;
• карты масштаба 1:500000 и 1:1000000 для изучения и оценки общего характера местности при подготовке и ведении операций, а также используются авиацией в качестве полетных карт.

§ 1.1.6. Условные знаки и оформление карт

Условные знаки – графические, буквенные и цифровые обозначения, с помощью которых на карте показывают местоположение объектов местности и передают их качественные и количественные характеристики.

Условные знаки бывают масштабными (контурными), внемасштабными и пояснительными.

Масштабные (контурные) знаки применяются для изображения объектов, площадь которых может быть выражена в масштабе карты. Масштабный знак состоит из контура (внешнего очертания объекта, изображаемого сплошной линией или точечным пунктиром), внутри которого значками или цветом обозначается характер объекта. Положение линейных объектов (дорог, линий электропередачи, границ и т.п.) изображается на карте точно, но ширина некоторых объектов значительно увеличивается. Например, условный знак шоссе на карте масштаба 1:100000 увеличивает его ширину в 5-7 раз.

Рис. 1.5
Положение главных точек внемасштабных условных знаков:

а – геометрический центр фигуры;

б – середина основания знака;

в – вершина прямого угла у основания знака;

г – геометрический центр нижней фигуры

Внемасштабные знаки используются при изображении объектов, плановое очертание которых не может быть выражено в масштабе карты. Местоположение таких объектов определяется главной точкой условного знака (рис.1.5). Главными точками могут быть: геометрический центр фигуры; середина основания знака; вершина прямого угла у основания знака; геометрический центр нижней фигуры.

Пояснительные знаки применяются для дополнительной характеристики объектов местности и представляют собой графические значки, буквенные обозначения и сокращенные пояснительные подписи.

Следует помнить, что:

• подписи названий объектов местности дают разными шрифтами, по размеру и начертанию которых определяется характер объекта - тип населенного пункта, транспортное значение реки и т.п.;
• леса, сады, кустарниковые плантации и заросли показываются зеленым цветом;
• объекты гидрографии, а также болота, солончаки, ледники – сине-белым цветом;
• элементы рельефа и некоторые разновидности грунта - пески, каменистые поверхности, галечники – оттенками коричневого цвета;
• автострады и шоссейные дороги, кварталы населенных пунктов на картах масштабом 1:25000 и 1:50000 с преобладанием огнестойких строений, а на картах масштабов 1:100000 и 1:200000 с населением 50 тысяч жителей и более – оранжевым цветом;
• улучшенные грунтовые дороги и кварталы населенных пунктов с преобладанием неогнестойких строений – желтым (при сокращенной красочности – светло-оранжевым цветом);
• остальные элементы содержания карт печатаются черной краской.

Условные знаки и перечень условных сокращений, применяемых на топографических картах, приведены в приложениях настоящего пособия.

Рамки листов карт . Топографические карты издаются отдельными листами, ограниченными рамками. Сторонами внутренних рамок служат линии параллелей и меридианов, которые делятся на отрезки, равные в градусной мере 1" на картах масштабов 1:25000-1:200000 и 5" на картах масштабов 1:500000 и 1:1000000. Отрезки через один залиты черной краской или заштрихованы. Каждый минутный отрезок на картах масштабов 1:25000-1:100000 делится точками на шесть частей по 10". Напомним, что основной единицей градусной меры измерения углов является градус, причем 1° = 60" (минут ); 1"=60" (секунд ).

Минутные отрезки по северной и южной сторонам рамки листов карты масштаба 1:100000, расположенных в пределах широт 60-76°, делятся на три части по 20", а расположенных севернее параллели 76° - на две части по 30".

Зарамочное оформление топографической карты содержит справочные сведения о данном листе карты; сведения, дополняющие характеристику местности; данные, облегчающие работу с картой. Расположение элементов зарамочного оформления карт масштабов 1:25000-1:500000 показано на рис.1.6. Кроме того, на карте масштаба 1:200000 справа и слева от надписи масштаба даются условные знаки, характеризующие проходимость местности, а на обороте листа печатаются схема грунтов и справка о местности; на карте масштаба 1:500000 справа от надписи масштаба размещаются схема расположения прилегающих листов и схема административного деления, а слева - основные условные знаки. За восточной стороной рамки листа могут быть помещены дополнительные сведения (о геодезической основе, проходимости местности и т.д.), а также ус­ловные знаки, не предусмотренные таблицами.

Расположение элементов зарамочного оформления карт

масштабов 1:25000-1:500000:

1 - система координат;

2 - название республики и области, территория которых изображена на данном листе карты;

3 - наименование ведомства, подготовившего и издавшего карту;

4 - название наиболее значительного населенного пункта;

5 - гриф карты;

6 - номенклатура листа карты (цифровая и буквенно-цифровая);

7 - год издания карты;

8 - год съемки или составления и исходные материалы, по которым составлена карта;

9 - исполнители;

10 - шкала заложений;

11 - численный масштаб;

12 - величина масштаба;

13 - линейный масштаб;

14 - высота сечения;

15 - система высот;

16 - схема взаимно­го расположения вертикальной линии координатной сетки, истинного и магнитного меридианов; величины магнитного склонения, сближения меридианов и поправки направления;

17 - данные о магнитном склонении, сближении меридианов и годовом изменений магнитного склонения

§ 1.1.7. Разграфка и номенклатура топографических карт

Разграфка карт - топографические карты делятся на отдельные листы линиями географических меридианов и параллелей. На районы севернее параллели 60° топографические карты всех масштабов издаются сдвоенными по долготе листами, а севернее параллели 76° - счетверенными, за исключением карты масштаба 1:200000, которая издается строенными листами.

Номенклатура карт - система обозначения (нумерации) отдельных листов. Например, в основу номенклатуры топографических карт СССР была положена карта масштаба 1:1000000.

Номенклатура карты масштаба 1:1000000 (рис.1.7). Вся поверхность Земли делится параллелями через 4° на ряды, а меридианами - через 6° на колонны. Стороны образовавшихся трапеций служат границами листов карты масштаба l:1000000. Ряды обозначаются прописными латинскими буквами от А до V, начиная от экватора к обоим полюсам, а колонны - арабскими цифрами, начиная от меридиана 180° с запада на восток. Номенклатура листа карты состоит из буквы ряда и номера колонны. Например, лист с г.Москва обозначается N-37.

Рис. 1.7 Разграфка и номенклатура листов карты масштаба 1:1000000

Лист карты масштаба 1:500000 является четвертой частью листа карты 1:1000000 и обозначается номенклатурой листа миллионной карты с добавлением одной из прописных букв А, Б, В, Г русского алфавитa, обозначающих соответствующую четверть (рис.1.8). Например, лист карты масштаба 1:500000 с г.Ря­зань имеет номенклатуру N-37-Б.

Рис. 1.8 Разграфка и номенклатуры листов карт масштабов 1:500000 и 1:200000

Лист карты масштаба 1:200000 образуется деле­нием миллионного листа на 36 частей (рис.1.8); номен­клатура его состоит из обозначения листа карты мас­штаба 1:1000000 с добавлением одной из римских цифр I, II, III, IV, ..., XXXVI. Например, лист с г.Ря­зань имеет номенклатуру N-37-XVI.

Лист карты масштаба 1:100000 получается деле­нием листа миллионной карты на 144 части (рис.1.9); номенклатура его состоит из обозначения листа карты 1:1000000 с добавлением одного из чисел 1, 2, 3, 4, .... 143, 144. Например, номенклатура листа стотысячной карты с г.Рязань будет N-37-56.

Рис. 1.9 Разграфка и номенклатуры листов карты масштаба 1:100000

Лист карты масштаба 1:50000 образуется делением листа карты масштаба 1:100000 на четыре части (рис.1.10); его номенклатура состоит из номенклатуры стотысячной карты и одной из заглавных букв А , Б , В , Г русского алфавита, например N-37-56-A.

Разграфка и номенклатуры листов карт масштабов 1:50000 и 1:25000

Лист карты масштаба 1:25000 получается деле­нием листа карты масштаба 1:50000 на четыре части; номенклатура его образуется из номенклатуры пяти­десятитысячной карты с добавлением одной из строч­ных букв а , б , в , г русского алфавита, например N-37-56-А-б.

К номенклатуре карт на южное полушарие добав­ляют в скобках буквы Ю.П., например А-32-Б (Ю.П.). Номенклатура сдвоенных листов миллионной карты состоит из прописной латинской буквы, обозна­чающей ряд, нечетной и последующей четной цифр, обозначающих две соответствующие колонны. Напри­мер, лист карты масштаба 1:1000000 на район г.Мурманск имеет номенклатуру R-35, 36.

Номенклатура сдвоенных листов карт других мас­штабов образуется аналогично: к номенклатуре за­падного листа приписывается буква или номер восточ­ного листа, например R-35-25,26.

Номенклатура строенных и счетверенных листов карт образуется так же, как и сдвоенных, только к но­менклатуре западного листа приписываются номера или буквы последующих двух или трех листов.

§ 1.1.8. Подготовка карты к работе

Подготовка карты к работе включает ознакомление с картой (оценку карты), ее склеивание, складывание и подъем.

Ознакомление с картой заключается в уяснении ее основных характеристик: масштаба, высоты сечения рельефа, года съемки (составления), номера и года издания, поправки, направления.

По численному масштабу, подписанному внизу листа карты, уясняют его величину (сколько метров или километров на местности соответствует 1 сантиметру на карте) и размер стороны квадрата координатной сетки в километрах. Кроме того, уясняют точность, полноту и детальность карты.

По высоте сечения рельефа, помещенной под чис­ленным масштабом карты, уясняют полноту и деталь­ность изображения рельефа, а также значение крутиз­ны ската, соответствующее расстоянию между горизон­талями 1 мм.

Год съемки или составления карты по исходным ма­териалам, указанный в юго-восточном углу листа, по­зволяет уяснить новизну карты и возможные измене­ния местности. Год издания карты указан в северо-восточном углу (на картах издания до 1973 г. - под номенклатурой листа).

Поправку направления берут из текстовой справки или схемы, помещаемой в юго-западном углу листа. Поправку направления уясняют, если предстоит ра­бота с картой на местности или движение по азимутам.

Склеивание карты (рис.1.11). Перед склеиванием листы карты раскладывают по номенклатурам. Для ускорения раскладки большого количества листов реко­мендуется составить схему их расположения или вос­пользоваться сборной таблицей, очертив на ней склеи­ваемые листы. После этого приступают к обрезке краев соприкасающихся листов: обрезают восточные края (кроме листов крайней правой колонны) и южные (за исключением нижнего ряда). Обрезку произво­дят острым ножом или ножницами точно по внутрен­ней рамке листа. Ножом карту обычно обрезают без линейки на картонной подкладке. Рекомендуется обрезать и часть краев у соседних листов, с тем, чтобы полоса склейки была не более 2 см.

Вначале склеивают листы по рядам или по колон­нам в том направлении, где полоса получится короче, затем склеивают между собой ряды или колонны. Склейку листов в колоннах начинают снизу, а в ря­дах - справа.

При склеивании карты кладут обрезанный лист оборотной стороной на смежный необрезанный и, сбли­зив их по линии склейки, наносят кистью на полосу склейки тонкий равномерный слой клея. Затем, пере­вернув верхний лист, совмещают рамки листов, километровые линии и соответствующие контуры. Место склейки протирают сухой тряпкой (бумагой), делая движение поперек линии склейки в сторону обреза. Небольшое несовмещение может быть исправлено проти­ранием в направлении, противоположном направлению смещения. Таким же порядком склеивают ряды или колонны.

При склеивании длинных полос (рядов или колонн) рекомендуется полосу с обрезанным краем свернуть в рулон, нанести на ее край слой клея, затем, разма­тывая постепенно рулон, совмещать и проглаживать склеиваемые полосы.

Склеивание карты

Складывание карты. Карта – важнейший инструмент, требующий к себе бережного и грамотного отношения. Утеря карты или приход ее в негодность (потертости, утеря фрагментов и т.п.) ставят под угрозу выполнение поставленной задачи либо делают ее невыполнимой. Поэтому перед выполнением задачи на местности карту необходимо подготовить следующим образом: обеспечить водонепроницаемость ее упаковки, определить надежное место ее хранения и переноски, подготовить карту для удобной работы.

Итак, прежде всего, необходимо найти укупорку для хранения карты (в настоящее время в специализированных магазинах представлен большой выбор различных прозрачных герметично закрывающихся пакетов, планшетов и т.д.). В том случае, если укупорку заводского производства найти не удалось, можно воспользоваться толстостенным прозрачным полиэтиленовым пакетом. Затем следует произвести сложение карты (фоторяд 1.12 а-е).

При этом карту складывают гармошкой в двух направлениях: вдоль нижней (верхней) стороны рамки листов и в перпендикулярном направлении с обязательно выступающими за линии перегибов полями карты. Линии километровой сетки должны в любом раскладе карты примерно совпадать со своей нумерацией. Размер сложенной карты должен соответствовать размеру укупорки, причем необходимо обеспечить видимость рабочего участка карты и ее полей по вертикали и горизонтали.

В ходе формирования навыков работы с картой важно стремиться к тому, чтобы она вынималась из укупорки только при переходе на новый участок местности. При этом карта переукладывается по вышеописанному алгоритму так, чтобы был виден следующий рабочий участок местности.

Подъем карты применяется, когда необходимо более наглядно показать (выделить) местные предметы и элементы рельефа, которые имеют важное значение для решения задачи. Элементы местности поднимают на карте цветными карандашами путем расцветки, увеличением условного знака, подчеркиванием или уве­личением подписи названия.

Реки, ручьи и каналы поднимают утолщением линий и тушевкой синим цветом. Болота покрывают синей штриховкой линиями, параллельными нижней (верх­ней) стороне карты. Мосты, переправы, броды, гати и т.п. поднимают увеличением условного знака каран­дашом черного цвета. Используемые при ориентирова­нии местные предметы, изображаемые внемасштабными условными знаками, обводят кружками черного цвета.

Рельеф поднимают растушевкой вершин светло-ко­ричневым цветом или утолщением некоторых горизон­талей и их оттенением в сторону понижения. Леса, сплошные кустарники и сады поднимают обводом опушки утолщенной линией, которую подкрашивают зеленым цветом. Дороги поднимают проведением рядом с условным знаком (внизу и справа от него) утолщенной линии, коричневого цвета. Населенные пункты поднимают подчеркиванием или увеличением надписей их названий.