Картографические условные знаки

 

 

Естественно-Технический  Факультет

 

Кафедра метеорологии, экологии и охраны окружающей среды (МЭО)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бишкек 2012г. 
РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект 28 стр., 8 рисунков, 11 источников.

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ, УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ, МАСШТАБ, РАЗГРАФКА, ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ, ОРИЕНТИРОВАНИЕ КАРТЫ, НОМЕНКЛАТУРА, УГЛЫ, КООРДИНАТЫ, ПРОФИЛЬ, КРУТИЗНА СКАТА, ГИС-ТЕХНОЛОГИИ, GOOGLE MAPS.

 

Картографические условные знаки  – это графические символы, с  помощью которых на карте показывают вид объектов, их местоположение, форму, размеры, качественные и количественные характеристики, для исследования которых предназначена эта работа. В процессе исследования картографических карт и условных знаков были проведены расчеты по заданным маршрутам местности, были получены расчеты координат, расстояний, углов, построены профили местности по заданной территории, определена крутизна ската по шкале заложений для возвышенных участков пути определено местонахождение исследуемых координат на заданной территории с помощью геоинформационной программы Google Maps.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................................................3

1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ..................................................5
1. Картографические условные знаки...........................................................................5
1. Функции картографических знаков............................................................5
2. Виды условных обозначений.....................................................................7
3. Виды динамических знаков........................................................................10
2. Основные характеристики карты...........................................................................11
1. Масштабные карты......................................................................................11
2. Разграфка карты.........................................................................................13
3. Географические координаты территории, охватывающей

лист топокарты.....................................................................................................14

4. Ориентирование карты.............................................................................15
2. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАДАННОЙ МЕСТНОСТИ

 ПО КАРТЕ...........................................................................................................................18

1. Определение географических и прямоугольных координат

заданных точек А и В..........................................................................................18

2. Определение углов в направлениях А→В и В→А.............................................18
3. Определение расстояния от А до В и построение профиля

по карте................................................................................................................20

4. Определение крутизны ската по шкале заложений для

возвышенного участка пути АВ.............................................................................21

3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ..............................................22

1. Космическая съемка местности..........................................................................22
2. ГИС-технологии в картографии..........................................................................23
3. Определение изучаемой территории в Google Maps.........................................26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………................................................................................................27

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..................................................................28

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Картография – один из основных курсов в университетской подготовке студентов-географов. Он формирует картографическое мировоззрение будущих специалистов и сообщает им, зная о способах отражения окружающего мира, пространственном анализе и моделировании, дает основы работы с географическими картами, атласами и другими картографическими произведениями, знакомит с перспективами развития картографической науки и производства.

По государственному стандарту картография - область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений.

В настоящее время одной из главных  задач картографии является создание цифровых 
и электронных карт, а также формирование баз цифровой картографической информации.

При написании работы я руководствовался принципами и подходами университетской школы географической картографии, ориентируясь, прежде всего, на классические учебники картографии, которые многие годы составляли базу географо-картографического образования; так же использовались карты, интернет.

Целью работы является изучение топографической карты, ее основных характеристик и  изображение основных форм рельефа, и картографические исследования местности.

Для достижения цели были поставлены и  решены следующие задачи:

- изучение и анализ источников картографической литературы, интернет-материалы;

- расчет координат, расстояний, углов, построение профиля местности;

- определение крутизны ската по шкале заложений для возвышенных участков пути;

Данная  работа состоит из трех глав: в первой главе изучены географические и топографические карты,  обозначения на них, виды, функции этих обозначений, а также основные характеристики карты; во второй главе приведены результаты топографических расчетов и исследований заданной местности по топокартам; в третьей главе исследованы особенности применения космической съемки местности и ГИС-технологии в картографии, а также определена изучаемая территория в Google Maps.

Результаты  исследований носят учебно-методический характер и позволяют приобрести студентам практические навыки применения топографических расчетов при выполнении в дальнейшем заданий учебных практик по картографии и гидрологии.

 

 

1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ

 

Термин «карта» появился в эпоху  Возрождения, до этого употреблялись  слова «tabula» и «descriptions» (изображение). Этот термин происходит от латинского «charta» (лист, бумага), производного от греческого хартес – бумага из папируса.

Сейчас слово карта используется во многих языках мира. Во французском  – carte, немецком – Karte, итальянском и португальском – carta, голландском – kaart, шведском – karta, греческом – хартес, турецком – harita. Но не менее распространен термин, производный от латинского слова «mappa», что означает кусок полотна, в английском – map, испанском – mapa, польском, чешском, словацком – mapa.

Международный Многоязычный словарь технических терминов картографии (1973) дает следующее определение карты: уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, других небесных тел или небесной сферы, построенное по математическому закону на плоскости и показывающее посредством условных знаков размещение и свойства объектов, связанных с этими поверхностями.

 

1. Картографические условные знаки

 

1. Функции картографических знаков

Наиболее общее и традиционное определение карты таково:

Карта – это математически определенное, уменьшенное, генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее расположенные или спроецированные на них объекты в принятой системе условных знаков.

В самом определении карты обозначены основные ее свойства:

• математический закон построения – применение специальных картографических проекций, позволяющих перейти от сферической поверхности Земли к  плоскости карты;
• знаковость изображения – использование особого условного языка картографических символов;
• генерализованность карты – отбор и обобщение изображаемых объектов;
• системность отображения действительности – передача элементов и связей между ними, отображение иерархии геосистем.

Свойства карты хорошо понятны  при сопоставлении с аэро- и  космическими снимками. Снимки дают подробный «портрет», копию местности, но без всяких условных знаков. На снимках территория предстает такой, какова есть. Картографические условные знаки во многом обогащают изображение. Они позволяют передать количественные и качественные характеристики объектов (например, указать породы леса, ширину и покрытие автодорог, проходимость болот), отразить объекты, недоступные взору человека (рельеф дна океана, строение земной коры на больших глубинах и т.п.), наглядно показать даже то, что не воспринимается органами чувств (магнитные склонения, аномалии силы тяжести и др.), передать динамику процессов, их ход во времени и перемещение в пространстве (атмосферные вихри, грузопотоки, миграции населения). Наконец с помощью условных знаков на карте можно представить расчетные показатели и научные абстракции, скажем, градиент поля температур или степень устойчивости природных ландшафтов к химическому загрязнению.

Картограф сам выбирает знаки и  способы изображения, решает, что  и как будет показано на карте. Одновременно он проводит отбор и обобщение объектов, т.е. определяет, что важно для данной карты и обязательно должно быть частично или полностью исключено. При этом составитель карты исходит не только из определенных научных принципов, правил и инструкций, но и привлекает свои знания, руководствуется собственным пониманием сути отображаемого явления, его генезиса и значимости в картографируемой геосистеме.

Многие решения, которые принимает  картограф, индивидуальны в каждой ситуации и поэтому трудно формализуемы. Карта, в отличие от снимка, не является копией местности, это изображение реальности, пропущенное через голову и руки картографа. Образно говоря, на снимке представлены только факты, а на карте еще и научные понятия, обобщения, логические абстракции [1].

Картографические условные знаки – это графические символы, с помощью которых на карте показывают (обозначают) вид объектов, их местоположение, форму, размеры, качественные и количественные характеристики.

Исторически условные знаки развивались из картинных перспективных рисунков объектов местности: возвышенностей, рек, лесов, дорог, населенных пунктов. Картографы прошлого старались передать этими рисунками индивидуальные особенности каждого объекта, например внешний вид храмов в городах, породы деревьев и т.п. (рис.1.1.).

 

Рис.1.1. Пример карты прошлого.

 

Но постепенно такие рисунки  теряли свою индивидуальность, все  города стали показыватьодними значками, деревни – иными, для основных дорог стали применять линии  одного рисунка, для второстепенных – другого. Для топографических условных знаков предусмотрена общность обозначений (по начертанию и цвету) однородных групп объектов, при этом основные знаки для топографических карт разных стран не имеют между собой особых различий. Как правило, топографические условные знаки передают форму и размеры, местоположение и некоторые качественные и количественные характеристики воспроизводимых на картах предметов, контуров и элементов рельефа.

 

2. Виды условных обозначений 

Топографические условные знаки принято разделять на масштабные (или площадные), внемасштабные, линейные и пояснительные (рис.1.2).

Масштабные, или площадные условные знаки служат для изображения  таких топографических объектов, занимающих значительную площадь и  размеры которых в плане могут быть выражены в масштабе данной карты или плана. Площадной условный знак состоит из знака границы объекта и заполняющих его знаков или условной окраски. Контур объекта показывается точечным пунктиром (контур леса, луга, болота), сплошной линией (контур водоема, населенного пункта) или условным знаком соответствующей границы (канавы, изгороди). Заполняющие знаки располагаются внутри контура в определенном порядке (произвольно, в шахматном порядке, горизонтальными и вертикальными рядами). Площадные условные знаки позволяют не только найти расположение объекта, но и оценить его линейные размеры, площадь и очертания.

 

Рис.1.2. Виды условных знаков.

 

Внемасштабные условные знаки используются для передачи объектов, не выражающихся в масштабе карты. Эти знаки не позволяют судить о размерах изображаемых местных предметов. Положению предмета на местности соответствует определенная точка знака. Например, для знака правильной формы (например, треугольника, обозначающего пункт геодезической сети, круга – цистерну, скважину) – центр фигуры; для знака в виде перспективного рисунка объекта (фабричная труба, монумент) – середина основания фигуры; для знака с прямым углом в основании (ветряной двигатель, бензоколонка) – вершина этого угла; для знака, сочетающего несколько фигур (радиомачта, нефтяная вышка), – центр нижней из них. Следует учесть, что одни и те же местные предметы на картах или планах крупных масштабов могут быть выражены площадными (масштабными) условными знаками, а на картах мелких масштабов – внемасштабными условными знаками.

Линейные условные знаки предназначены  для изображения протяженных  объектов на местности, например железные и автомобильные дороги, просеки, линии электропередач, ручьи, границы  и другие. Они занимают промежуточное  положение между масштабными и внемасштабными условными знаками. Длина таких объектов выражается в масштабе карты, а ширина на карте – вне масштаба. Обычно она получается больше ширины изображаемого объекта местности, а его положению соответствует продольная ось условного знака. Линейными топографическими условными знаками изображаются также горизонтали.

Пояснительные условные знаки применяются в целях дополнительной характеристики показываемых на карте местных предметов. Например, длина, ширина и грузоподъемность моста, ширина и характер покрытия дорог, средняя толщина и высота деревьев в лесу, глубина и характер грунта брода и т.д. Различные надписи и собственные названия объектов на картах также носят пояснительный характер; каждая из них выполняется установленным шрифтом и буквами определенного размера.

На топографических картах, по мере умельчения их масштаба, однородные условные знаки объединяются в группы, последние  – в один обобщенный знак и т.д., в целом систему данных обозначений  можно представить в виде усеченной пирамиды, в основании которой лежат знаки для топографических планов масштаба 1: 500, а на вершине – для обзорно-топографических карт масштаба 1: 1 000 000.

Стандартизованные шрифты для надписей на топографических картах позволяют  дополнительно к условным знакам давать существенные сведения. Например, шрифты для наименований населенных пунктов отображают их тип, политико-административное значение и населенность, для рек – величину и возможность судоходства; шрифты для отметок высот, характеристик перевалов и колодцев дают возможность выделить главные из них и т.д.

Рельеф местности на топографических  планах и картах изображается следующими методами: методами штрихов, отмывки, цветной  пластики, отметок и горизонталей. На картах крупного масштаба и планах рельеф изображается, как правило, методом горизонталей, имеющим значительные преимущества перед всеми остальными методами.

Все условные знаки карт и планов должны обладать наглядностью, выразительностью и легко вычерчиваться. Условные знаки для всех масштабов карт и планов устанавливаются нормативными и инструктивными документами и являются обязательными для всех организаций и ведомств, выполняющих съемочные работы.

Учитывая многообразие сельскохозяйственных угодий и объектов, которое не укладывается в рамки обязательных условных знаков, землеустроительные организации издают дополнительные условные знаки, отражающие специфику сельскохозяйственного производства (рис.1.3).

В зависимости от масштаба карт или  плана местные предметы показываются с различной подробностью. Так, например, если на плане масштаба 1: 2000 в населенном пункте будут показаны не только отдельные дома, но и их форма, то на карте масштаба 1: 50 000 – только кварталы, а на карте масштаба 1: 1 000 000 весь город обозначится небольшим кружком. Подобное обобщение элементов ситуации и рельефа при переходе от более крупных масштабов к более мелким называется генерализацией карт [2] .

 

Рис.1.3. Пример специфических условных знаков.

 

3. Виды динамических знаков

Создание картографических компьютерных анимаций привело к внедрению в практику динамических графических переменных. Иначе говоря, все статистические графические переменные приобрели ещё одно временное измерение. Анимации позволяют изменять форму и размер объекта, цвет и насыщенность цвета, внутреннюю структуру и само положение знака на карте. Наиболее часто применяются:

• перемещение знаков по полю карты, показывающее, например, движение линий атмосферных фронтов на синоптических картах;
• движение стрелок, указывающее направление транспортных потоков, переноса воздушных масс и т.п.;
• дефилирование цвета, т.е. постепенное изменение или даже пульсация окраски, вибрирование цвета, например, при показе распространения ареала инфекции или эпидемии;
• мигание знаков, привлекающее внимание к какому-либо важному объекту на карте, например к источнику радиационного загрязнения окружающей среды.

Проектирование динамических картографических обозначений – новая, быстро развивающаяся  область картографической семиотики  на стыке с технологиями компьютерного  дизайна. От этого можно ожидать многих оригинальных решений. Например, большие возможности сулит использование анимационных эффектов в сочетании с трехмерной графикой.

 

2. Основные характеристики карты

 

1. Масштабы карты

Масштабом плана называется отношение длины линии на плане к соответствующей длине горизонтального проложения этой линии на местности.

Как известно, планы составляются для небольших по площади территорий и поэтому их масштаб можно  считать величиной постоянной. На картах следует учитывать искажения  длин линий из-за кривизны Земли.

Масштаб на планах и картах выражается в численной, именованной и графической  формах.

Численный масштаб выражается простой дробью, в числителе которой единица, а в знаменателе число, показывающее во сколько раз горизонтальное проложение линии местности уменьшено при нанесении на план (карту). Масштабы могут быть любыми. Но чаще используются их стандартные величины: 1:500; 1:1 000; 1:2 000; 1:5000; 1:10 000; 1:25 000; 1:50 000; 1:100 000; 1:200 000; 1:300 000; 1:500 000; 1:1000 000. Например, масштаб карты 1:10 000 указывает, что горизонтальное проложение линии уменьшено на карте в 10 000 раз, т.е. 1 см на плане соответствует 10 000 см на горизонтальной проекции местности.

Чем меньше знаменатель численного масштаба, тем крупнее считается  масштаб, и наоборот. Численный масштаб величина безразмерная; она не зависит от системы линейных мер, т.е. им можно пользоваться, проводя измерения в любых линейных мерах.

Именованный масштаб представляет краткое словесное выражение численного масштаба и указывает, какая величина горизонтального проложения местности соответствует 1 см на плане (карте). Например,  в 1 сантиметре 100 метров.

Линейный масштаб представляет собой графическое выражение численного и именованного масштабов в виде линии, разделенной на равные отрезки – основания (рис.1.4). Левый из них ab делится на 10 равных частей (десятые доли). Сотые доли оцениваются на глаз. На рисунке 1.4 показан линейный масштаб с основанием ab=bc=cd…, соответствующий численному масштабу 1:10 000.

 

Рис.1.4. Линейный масштаб.

 

Основание линейного масштаба выбирается таким образом, чтобы выражало целое  число метров горизонтального проложения линии. В нашем примере оно  равно 1 см.

В работе используются следующие масштабы топографических карт:

 

Численный масштаб карт, используемых в курсовом проекте:

1:25000 (основной);

1:50000 (дополнительный)

Именованные масштабы карт: в 1 см 250 метров (основной)

в 1 см 500 метров (дополнительный)

 

2. Разграфка карты

Разграфка, или нарезка карты  – это система деления многолистной карты на листы. Чаще всего применяют два вида разграфки: трапециевидная, при которой границами листов служат меридианы и параллели, и прямоугольная, когда карта делится на прямоугольные или квадратные листы одинакового размера.

При прямоугольной разграфке карта нарезается на листы одинакового формата, это удобно для печатания карт, совмещения их по общим рамкам, склейки или брощуровки.

В соответствии с разграфкой меняется и форма рамок карт: они могут  быть тарпециевидными либо прямоугольными. Кроме того, рамки карты могут быть предствлены в виде окружностей (например, для карт полушарий) и эллипсов (для карт мира в псевдоцилиндрических проекциях).

Принято различать внутреннюю рамку, непосредственно ограничивающую картографическое изображение, градусную и минутную рамки, на которые наносят градусные или минутные деления по широте и долготе, а также внешнюю рамку – она охватывает всю карту, окаймляет все другие рамки и имеет декоративное значение.

Номенклатурой называется буквенное и цифровое обозначение отдельных листов карт по определенной системе.

Номенклатура используемой карты в КП: У-34-37-В-в

Листы каждой карты масштаба 1:1000000 ограничены отрезками дуг меридианов через 6˚ по долготе и параллелей через 4º по широте. С севера на юг они объединены в шестиградусные колонны, разграфляя, таким образом, поверхность Земли на 60 колонн.

Колонны нумеруются арабскими цифрами  от 1 до 60, счет которым ведут с  запада на восток, начиная от меридиана 180º. Колонны соответствуют разграфке  на шестиградусные зоны, счет которых ведется от меридиана 0º. Поэтому в восточном полушарии номер зоны равен номеру колонны, уменьшенному на 30, т.е. тридцать первой колонне соответствует первая зона.

Для получения рядов (поясов) начиная  от экватора, в северном и южном  полушариях проводят параллели через 4º по широте. Таким образом, в каждом полушарии будет 22 четырехградусных ряда и один двухградусный. Ряды обозначают заглавными буквами латинского алфавита от А до V, начиная от экватора. Лист каждой топографической карты получают в виде трапеции. Номенклатурное обозначение каждого листа карты масштаба 1:1 000000 складывается из буквенного обозначения ряда и номера колонны. Например, лист карты (трапеции) в пределах которого находится г. Минск обозначен N - 35. Схема разграфки и номенклатуры листов карт масштаба 1:1 000000 дана на рисунке 1.5.

Рис.1.5. Разграфка карты.

 

Для получения границ листов карт масштаба 1: 500 000 лист карты масштаба 1:1 000 000 разграфляют на 4 части, которые обозначаются заглавными буквами русского алфавита А. Б, В, Г (1.5.). Границами листов карты этого масштаба будут параллели, проведенные с интервалом в 2 и меридианы с интервалом  в 3.

Их номенклатурное обозначение  будет, например, N - 35 . Г. Рамки листов карты масштаба 1: 200 000 получают разграфкой листа карты 1 : 1 000 000 на 36 частей (6 листов по широте и 6 – по долготе), обозначаемых римскими цифрами ХХХVI, помещаемыми после номенклатуры миллионного листа. Например: N – 35 – ХII. Рамки листов карты масштаба 1: 100 000 получают разграфкой параллелями и меридианами листа миллионной карты на 144 части (трапеции) – получают 12 рядов карт вдоль параллелей по широте и 12 листов в каждом – по долготе. Каждый лист нумеруется арабскими цифрами от 1 до 144, его номенклатурное обозначение будет, например, N – 35 – 12 . За основу разграфки и номенклатуры более крупных масштабов принимается лист карты масштаба 1: 100 000. Трапеция масштаба 1: 50 000 получается разграфкой листа карты 1: 100 000 на 4 части, каждую из которых обозначают заглавными буквами русского алфавита А, Б, В, Г, которые приписывают к номенклатуре трапеции масштаба 1:100 000. Например, N – 35 – 12 – А.

 

3. Географические  и прямоугольные координаты территории, охватывающей лист топографической карты

Для определения плановых координат  точек прямоугольных и географических (геодезических) на топографических картах строят километровую и градусную сетки.

В системе географических координат  внутренние рамки топографических карт представляют собой отрезки дуг меридианов и параллелей. В вершинах, образуемых ими трапеций, подписаны координаты. Параллельно внутренней рамке построена минутная рамка в виде чередующихся черных и белых полос. Минутные отрезки разделены на 6 частей, т.е. их угловая величина составляет 10.

Для нахождения географических координат, необходимо выделить на карте одноминутную трапецию, последовательно соединив для этого, одноименные значения минутных интервалов северной и южной, западной и восточной рамок карты.

Географические координаты точек можно получить без построения минутных рамок с помощью прямоугольного треугольника путем проецирования, например, точки. Для этого один из катетов прикладывают к минутной рамке так, чтобы второй катет треугольника находился на этой точке. Таким образом, точка проецируется на соответствующие рамки широт и долгот. Например, на рисунке 1.6. Для определения прямоугольных координат Х, У на все топографические карты наносят километровую сетку, параллельную осям зональной системы координат через расстояния кратные целому числу километров. Полученную сеть квадратов называют километровой сеткой.

Линии километровой сетки подписываются  между внутренней и минутными  рамками, т.е. указаны абсциссы и  условные ординаты линий сетки. Километровые линии, ближние к углам внутренней рамки подписываются полностью (первые две цифры – меньшего размера), а остальные сокращенно – только двумя последними цифрами 6065; 6068; 4311; 4314 и 66; 67; 12; 13.

 

Рис.1.6.

 

Географические координаты территории, охватывающей лист карты, используемой в КП (основная):

Широта φ: от 54˚40´ до 54˚45´

Долгота λ: от 18˚00´  до 18˚30´

Прямоугольные координаты территории (основная):

φ = от 6073км. до 6065км.

λ = от 4307км. до 4314км.

 

4. Ориентирование карты

Ориентировать линию местности  – значит определить ее направление относительно другого направления принятого за исходное. В топографии и геодезии исходными направлениями для ориентирования приняты географический меридиан, магнитный меридиан и осевой меридиан геодезической зоны, которые на топографических картах соответственно обозначаются: - линией со звездочкой; - линией со стрелкой и линией с угольником на конце.