Крупномасштабные топографические карты. OpenStreetMap - cовременные топографические карты

В этой статье я поделюсь простыми и удобными инструментами (картами и программами), которыми пользуюсь сам, для планирования своих несложных пеших маршрутов и навигации по ним в процессе.

Неудобства топографических карт генштаба

Топографические карты генштаба (как правило бумажные или уже отсканированые) хороши, так как предоставляют качественную стардартизированную информацию о местности. Но не всегда возможно достаточно детальные карты. И ими невозможно пользоваться «по-быстрому», открыв карты на компьютере или в смартфоне. Они не представлены целиком и каждый район приходиться искать индивидуально и заранее.

Исполнив определенный танец с бубном, можно самому привязать скан карты к координатам в специальных программах и загрузить в навигатор. Но опять же, это нужно делать заранее, нужен навигатор, умение и время. А если вы решили просто прогуляться на отдыхе по огромному парку или вдруг заблудились где то на природе (особенно в горной местности) и хотите найти тропу? В такой ситуации установленное один раз приложение на смартфон вас наверняка выручит.

Кроме того, есть и другие плюшки отсутствующие в топографических картах, о которых я расскажу дальше.

Тем не менее, стоит упомянут хороший сервис соединивший карты генштаба в объединенную онлайн карту - Маршруты.ру . Но пока так и не нашел таких карт в приложениях на смартфонах.

- современные топографические карты

Для себя я давно нашел замену покрывающую большинство моих целей (несложный трекинг). Это карты построенные на основе данных OpenStreetMap (OSM).

Это открытые некоммерческие онлайн карты всего мира созданные совместно участниками данного проекта.
Для создания карт используются данные с персональных GPS-трекеров, аэрофотографии, видеозаписи, спутниковые снимки и панорамы улиц, предоставленные некоторыми компаниями, а также участниками проекта.

Фактически - это данные об объектах, создаваемые огромным сообществом людей различными способами. А карты на основе этих данных может свободно строить кто угодно.

Так чем OSM лучше топографических картгенштаба?

1. Полнотой охвата. Они представляют весь мир .
2. Детальностью и точностью предоставленной информации о местности и расположению объектов.
3. Пешеходные тропы . Большое количество точной информации о пешеходных тропах на основе GPS-трекеров. Причем именно это позволяет использовать карту для непосредственной навигации по тропам. А если вы попали в условия неожиданно выпавшего снега и заметенной тропы, плохой видимости, такая информация поможет найти потерянную тропу. Меня это спасало не раз.
4. Множество простых в использовании программ и сервисов для всевозможных устройств и операционных систем использующих эти карты. Все благодаря открытой лицензии. Большинство из них предоставляют возможность сохранения карт в офф-лайне на вашем устройстве для навигации на местности без использования интернета.
5. Возможность экспорта карт во всевозможные форматы. Будь то PNG, JPEG, SVG, PDF, PostScript или даже Garmin и польский формат для других программ навигации.
6. Некоторые программы и сервисы накладывают на эти карты данные из других карт и источников дополняя информацию и функционал . Например, данные из Wikimapia
7. При наличии интернета вы можете погрузить нужный район на месте.

Кроме того, там есть все что есть в топокартах:

1. Тип местности . Скалы, леса, поля, реки, водоемы и все остальные.
2. Наличием информации о высотах (OpenCycleMap, Landscape, OpenTopoMap).
3. Источники воды

Перечень плюсов далеко не полный и представляет лишь то, что наиболее явно отражает преимущества с моей точки зрения и для моих целей (трекинга).

Карты на основе OSM

Основная и первая карта построенная на этих данных имеет одноименное название OpenStreetMap и находится по адресу самого проекта. Часто представляет больше полезной информации о местности чем последующие две, но не отображает высоты.

Эти карты в онлайне есть как на самом сайте osm , так и на своем домене .
Наиболее интересные слои для трекинга с высотами это собственно OpenCycleMap и Landscape (есть только на http://www.opencyclemap.org).

Карта (слой) Landscape, на мой взгляд, представляет больше информаци о местности.

Недавно обнаружил эти карты. Несмотря на свое название они построены так же на базе данных OpenStreetMap, но больше напоминают топографические карты и многим похожи на упомянутый выше слой Landscape.

Wikimapia
Лозунг проекта: «Опишем весь мир!». Международный проект, географическая онлайновая энциклопедия, цель которой заключается в том, чтобы отметить и описать все географические объекты на Земле. И они с этим очень успешно справляются. В Викимапии зарегистрировано более 2,4 млн пользователей и добавлено на карту более 26 млн объектов (на 2016 год). На своем вебсайте проект использует разные карты, в том числе и OSM. На них и отображает эти объекты. Данные Викимапии часто используют и другие сервисы для наложения на свои карты.

Программы для компьютера с картами OSM

Для планирования маршрута на компьютере можно использовать онлайн карты в браузере. Но это не совсем удобно.

Я пользуюсь программой SAS.Планета для Windows. Программа аккумулирует в себе все вышеперечисленные карты , кроме Landscape. А так же и многие другие карты включая карты Генштаба с сервиса Маршруты.ру, GooglMaps, YandexMaps и многие другие.

Можно накладывать на одну карты данные других карт и баз данных, создавая таким образом персональную информативность. Позволяет прокладывать маршруты, замерять расстояния, сохранять метки, экспортировать карты и данные в другие форматы. Позволяет подключать навигатор и много чего еще.

Картой называется уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, выполненное по определенному математическому закону и показывающее размещение, сочетания и связи природных и общественных явлений.

Совокупность показанных на карте элементов и объектов местности и сообщаемых о них сведений называется содержанием карты. От других способов передачи сведений о местности (фотоснимков, рисунков, текста и т.д.) карта отличается математическим законом построения, который выражается в использовании определенного масштаба, картографической проекции и включает переход от физической поверхности к математической; отбором и обобщением отображаемого содержания (генерализацией), которые обусловлены назначением карты, ее масштабом и особенностями картографируемой территории; изображением всех объектов и явлений с помощью условных обозначений. Существенными особенностями карты являются ее наглядность, измеримость и высокая информативность.

Все карты, изображающие поверхность Земли, в том числе моря и океаны, называются географическими картами. По своему содержанию они подразделяются на общегеографические и тематические.

К общегеографическим картам относятся географические карты, на которых отображается совокупность основных элементов местности без выделения каких-либо из них. Подробность изображения рельефа, гидрографии, растительного покрова, населенных пунктов, дорожной сети и других топографических элементов местности на общегеографических картах зависит от их масштаба.

К общегеографическим картам относятся и топографические карты, которые представляют собой подробные карты местности, позволяющие определять как плановое, так и высотное положение точек на земной поверхности.

Степень уменьшения линии на карте относительно горизонтального положения соответствующей линии на местности называется масштабом карты. Чем меньше это уменьшение, тем изображение местности, а следовательно, и масштаб карты будет крупнее, и наоборот. Очевидно, чем крупнее масштаб карты, тем подробнее и точнее можно изобразить на ней местность.

В России издаются топографические карты масштаба 1:1 000 000 и крупнее. Они служат основой для составления общегеографических карт более мелкого масштаба.

К тематическим картам относятся карты, основное содержание которых определяется отображаемой конкретной темой. На них с большей детальностью отображаются отдельные элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. Примером тематических карт могут служить обзорно-географические, геологические и другие типы карт. К тематическим относят и специальные карты. Они предназначаются для решения конкретных задач и для определенного круга потребителей. Их содержание имеет более узкую направленность. К специальным картам, создаваемым для войск, относятся дорожные, аэронавигационные и ряд других. Карты с данными о поверхности дна морей, океанов и других водоемов называются морскими навигационными картами.

По масштабам топографические карты подразделяются:

• на мелкомасштабные (1:1 000 000 - 1:500 000);
• среднемасштабные (1:200 000 - 1:100 000);
• крупномасштабные (1:50 000 и крупнее).

Карты масштабов 1:25 000 - 1:100 000 предназначаются для работы командиров и штабов при организации, ведении боя и управления войсками в бою. Они наиболее широко используются в качестве рабочих карт в тактическом звене управления войсками. По ним изучают и оценивают местность при подготовке и в ходе боевых действий, определяют координаты боевых позиций ракетных войск и артиллерии, а также координаты целей, производят измерения и расчеты при проектировании и строительстве военно-инженерных сооружений и других объектов.

Карта масштаба 1:25 000 применяется в войсках для детального изучения отдельных наиболее важных рубежей и участков местности при форсировании водных преград, десантировании и т.п.

Карта масштаба 1:50 000 применяется главным образом в условиях обороны, а в наступлении - преимущественно при прорыве обороны противника, форсировании водных преград, высадке воздушных и морских десантов, а также в боях за населенные пункты.

При действиях в крупных населенных пунктах командирам и штабам могут в дополнение к картам выдаваться планы городов масштаба 1:10 000 или 1:25 000. Они предназначаются для изучения городов и подходов к ним, для ориентирования внутри города, целеуказания и управления войсками в ходе боя за город. С этой целью на планах указаны названия улиц, номера кварталов и важнейшие объекты города с их количественной и качественной характеристикой.

В настоящее время все более широкое распространение получают топографические карты, представленные в цифровом виде, так называемые цифровые карты, которые применяются в автоматизированных системах управления войсками и оружием, в высокоточных системах вооружения и военной техники.

Цифровая карта, выведенная на экран монитора компьютера, называется электронной топографической картой.

Система разграфки, точность, полнота и достоверность электронных топографических карт полностью соответствует традиционной топографической карте того же масштаба.

Электронные топографические карты обеспечивают: решение информационных и расчетных задач; изучение и оценку местности;

планирование боевых действий войск в соответствии с нанесенными элементами оперативной и тактической обстановки.

На снабжение Вооруженных Сил принята система электронных карт, в состав которой входят электронные топографические карты всех масштабов (от 1:25 000 до 1:1 000 000) и компьютерные средства для отображения и использования.

Электронные топографические карты являются основой для создания цифровых пространственных моделей местности (цифровых аналогов макетов местности), отображаемых на экранах монитора компьютера.

Вопросы и задания

• 1. Что является предметом изучения военной топографии?
• 2. Дайте определение понятиям «карта», «содержание карты», «географическая карта».
• 3. Какие карты относятся к обшегеографическим (тематическим)?
• 4. Что называется масштабом карты? Как подразделяются топографические карты по масштабам?
• 5. Каково основное предназначение карт масштабов 1:100 000 (1:25 000, 1:50 000)?
• 6. Какие карты называются электронными топографическими картами? Для чего предназначены эти карты?

Топографические карты дают наиболее полное изображение земной поверхности. Они знаменуют позднейший, современный нам, этап развития общегеографических карт. В первые периоды развитая картографии знание географических фактов было недостаточным, а способы измерений настолько примитивными, что карты могли передавать лишь важнейшие, наиболее заметные черты земной поверхности, притом в самом грубом рисунке. Разумеется, масштаб таких карт был очень мелок. С течением времени по мере накопления географических знаний и совершенствования методов измерений местности наблюдается переход к более крупным масштабам. В наши дни наука и техника требуют от карты не только детальной передачи различных элементов природного и культурного ландшафтов, но также возможности их точного измерения. Для этой цели и служат топографические карты. Их масштабы колеблются от 1: 5000 до 1: 200 000. Иногда топографические карты подвергают в свою очередь дальнейшему подразделению, различая топографические карты крупного масштаба (1: 5000 — 1: 25 000), среднего масштаба (1: 50000) и мелкого (1: 100 000 — 1: 200000). Это еще раз подчеркивает относительность наших суждений о крупности или мелкости масштабов.

Топографические карты масштабов крупнее 1: 100 000 являются обычно непосредственным результатом топографической съемки, исполняемой специальными государственными учреждениями. Независимо от того, распространяются ли съемки на небольшой участок земной поверхности (например, город и его окрестности, район мелиоративных или ирригационных работ и т. д.), или на значительную территорию, в СССР они ведутся по единой для каждого масштаба инструкции. Это обеспечивает однородность различных листов одного и того масштаба.

Возьмем в руки один из листов топографической карты. Ознакомление с ним полезно начинать с легенды. В заголовке карты, помещаемом над верхней рамкой, мы находим названия союзной республики, края или области к которым принадлежит территория, изображенная на карте, название важнейшего населенного пункта и, наконец, номенклатуру листа, указывающую положение данного листа среди прочих. Географическое положение листа карты на земной поверхности совершенно точно указывается также подписями параллелей и меридианов у градусной сетки. Численный и линейный масштабы и указание величины основного сечения рельефа располагаются у середины нижней рамки. Что касается условных знаков, то на советских топографических картах их помещают иногда у восточной рамки, тогда как на иностранных картах они чаще даются снизу листа.

Кроме условных знаков, в легендах топографических карт дается ряд дополнительных сведений и схем, с одной стороны, обогащающих содержание карты, с другой стороны, облегчающих ее использование. Это могут быть: схема материала, использованного для составления листа карты; схема с указанием точных размеров картографической сетки; схема расположения соседних листов; схема административного деления территории, изображенной на карте с указанием площадей отдельных административных единиц; гипсометрическая схема; схема магнитных склонений; шкала для определения по горизонталям крутизны скатов в градусах; таблица опорных пунктов; даты составления и издания карты; фамилии редактора, составителя и т. п.

Таким образом, на топографических картах изображены:

1) гидрографическая сеть с указанием береговой черты морей и озер (пресных и соленых), речной системы, а также различных каналов, водопадов, порогов, колодцев, источников, бродов, переправ и т. д.;

2) рельеф, который на советских картах показывается обычно горизонталями с дополнением их особыми знаками для скал, осыпей, обрывов и т. д. и отметками отдельных характерных высот и глубин;

3) растительный покров, иногда с указанием для лесов господствующих пород;

4) ряд других физикогеографических элементов (пески, ледники, болота и пр.);

5) населенные пункты, показываемые на картах более крупного масштаба вплоть до отдельных построек;

6) различные промышленные, сельскохозяйственные и прочие предприятия и сооружения;

7) различные культурные, лечебные и прочие учреждения;

8) сооружения связи (почтово-телеграфные учреждения, телефонные станции, радиостанции, телеграфные и телефонные линии и т. д.);

9) наземные пути сообщения (железные и безрельсовые дороги), с их подробной классификацией (например, для безрельсовых дорог вводят особые знаки для автострад, усовершенствованных шоссе, обычных шоссе, грунтовых улучшенных дорог, проселочных дорог, полевых и лесных дорог, троп, с обозначением на дорогах мостов, тоннелей и т. д.);

10) водные пути сообщения (морского и речного судоходства — пристани, порты и т. д.);

11) политико-административное (иногда хозяйственное) деление (границы, административные центры и т. д.);

12) названия географических и др. объектов.

Кроме того, на топографические карты, преимущественно более крупных масштабов, наносят различные угодья (сады, виноградники, огороды, плантации и т. п.), предметы ориентировочного значения (отдельные деревья, вышки, памятники, аэродромы и т. д.).

Частота горизонталей определяется как масштабом карты, так и характером изображаемого рельефа.

Величина сечений рельефа на советских топографических картах основных масштабов (в метрах)

О том, насколько могут колебаться сечения на топографических картах одного и того же масштаба, можно судить по следующим данным (карты 1: 100000 масштаба по некоторым странам):

При создании топографических карт стремятся передать все предметы в их действительном расположении и размерах (разумеется, уменьшенных до масштаба карты). Это требование необходимо, если имеют в виду производить по карте точные измерения. Однако вполне строгое решение задачи невозможно даже на крупномасштабных картах; вспомним, насколько преувеличены против натуры в условных знаках ширина рек и дорог, а также границ, которые являются лишь математическими линиями. Например, на 1: 100 000 карте знак шоссе имеет ширину 0.9 мм, соответствующую 90 м на местности, т. е. преувеличен в 10 раз.

Теоретически расстояния на картах могут измеряться с точностью до 0.1 мм, что соответствует на местности 2.5 м в 1: 25 000 масштабе, 5,10 и 20 м соответственно в масштабах 1: 50 000, 1: 100 000 и 1: 200 000. Практически такая точность может быть достигнута только при измерении прямых линий. Измерение криволинейных объектов приводит обычно к систематическому преуменьшению их длин за счет упрощений в очертаниях линий; чем мельче масштаб карты, тем больше упрощения и, следовательно, тем крупнее ошибки в измерениях.

Содержание статьи

КАРТА, уменьшенное обобщенное изображение поверхности Земли (или ее части) на плоскости. Человек создавал карты с древнейших времен, пытаясь наглядно представить взаимное расположение различных участков суши и морей. Собрание карт, обычно переплетенных вместе, называют атласом (термин введен фламандским картографом эпохи Возрождения Герардом Меркатором).

Шар (сфера) с нанесенным на его поверхность картографическим изображением Земли называется глобусом. Это наиболее точное отображение земной поверхности. На всех картах, дающих изображение шара на плоскости, имеются те или иные искажения, устранить которые невозможно. Тем не менее у карт есть определенные преимущества перед глобусом. Например, карта мира позволяет окинуть взглядом всю земную поверхность (т.е. ее изображение), тогда как на глобусе с одной точки видно не более половины земного шара; поэтому карты более удобны при рассмотрении всей поверхности Земли. На карте, кроме того, существенно легче, чем на глобусе, измерять углы и направления. В настоящее время для навигационных целей глобусы используются редко. Изображение на сферической поверхности территорий, по размерам не превышающих субконтинент, не дает практически никаких преимуществ, поэтому и в таких случаях используют карты, а не сегменты глобуса. Более того, карты гораздо проще изготовить, транспортировать и хранить (хотя некоторые из подобных трудностей могут быть преодолены, если пользоваться надувными глобусами).

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАРТ

При всем поразительном разнообразии существующих карт большинству из них присущи некоторые общие черты. Даже контурные карты, максимально разгруженные для того, чтобы учащиеся могли наносить на них дополнительную информацию по своему выбору, обычно имеют градусную сетку координат, масштаб и элементы основы (например, береговые линии). Кроме того, на карты обычно нанесены надписи и условные знаки, и к ним прилагается легенда.

Сетка координат

представляет собой систему взаимно пересекающихся линий, обозначающую на карте или поверхности глобуса широту и долготу. Линии, обозначающие широту, проходят в направлении восток – запад параллельно экватору (широта которого равна 0°); широта полюсов считается равной 90° (северной широты для Северного полюса и южной – для Южного). Поскольку эти линии не пересекаются и взаимно параллельны, они также называются параллелями. Из них только экватор представляет собой самый большой круг (ограниченная этой линией плоскость, проходящая через центр Земли, рассекает земной шар пополам). Остальные параллели – это окружности, длина которых закономерно убывает с удалением от экватора. Все линии долготы – меридианы – представляют собой половинки большого круга, сходящиеся у полюсов. Меридианы проходят в направлении север – юг, от полюса до полюса; по ним отсчитывается угловое расстояние от начального меридиана, обозначаемого как 0° долготы, на восток и на запад до 180° (при этом долготы, которые отсчитываются в восточном направлении, обозначаются буквами «в.д.», а в западном – «з.д.»). В отличие от экватора, равноудаленного от полюсов на всем протяжении и являющегося в этом смысле «естественной» точкой отсчета при определении широты, начальный меридиан, от которого ведется отсчет долготы, выбирается произвольно. В соответствии с международным соглашением за начало координат (0° долготы) принят меридиан Гринвичской астрономической обсерватории (сейчас она находится на территории Лондона). Однако до того, как было достигнуто это соглашение, некоторые картографы использовали в качестве начальных меридианы Канарских или Азорских о-вов, Парижа, Филадельфии, Рима, Токио, Пулкова и пр.

На поверхности глобуса линии параллелей и меридианов пересекаются под углом 90°; что касается карт, то на них такое соотношение сохраняется лишь в некоторых случаях. Как на картах, так и на глобусах обычно наносится определенная система меридианов и параллелей (проведенных через 5°, 10°, 15° или 30°). В дополнение к этому на картах и на глобусах показывают Северный тропик, или тропик Рака (23 1 / 2 ° с.ш.), Южный тропик, или тропик Козерога (23 1 / 2 ° ю.ш.), Северный полярный круг (66 1 / 2 ° с.ш.) и Южный полярный круг (66 1 / 2 ° ю.ш.). Часто на карты наносится также международная Линия перемены даты, которая в основном совпадает со 180° долготы.

Масштаб

карты бывает численным (отношение чисел или дробь, например, 1:25 000 или 1 / 25000); словесным или линейным (графическим). В приведенном примере единица длины на карте соответствует 25 000 таких единиц на местности. Это же соотношение может быть выражено словами: «1 см равен 250 м» или, еще короче: «в 1 см 250 м». В некоторых странах, традиционно использующих неметрические меры длины (США и др.), масштаб выражается в дюймах, футах и милях, например, 1:63 360 или «в 1 дюйме 1 миля». Линейный масштаб изображается в виде линии с нанесенными через определенные интервалы делениями, против которых обозначены соответствующие им расстояния на земной поверхности. Графическое представление масштаба имеет определенные преимущества перед двумя другими способами его выражения. В частности, если размер карты изменяется при копировании или проекции ее на экран, то только графический масштаб, подвергающийся изменениям вместе со всей картой, остается правильным. Иногда в дополнение к масштабу длин используется также масштаб площадей. На глобусах может использоваться любое из приведенных выше обозначений масштаба.

Элементы основы и условные картографические знаки.

К элементам географической основы относят изображение береговой линии, водотоков, политических границ и т.д., которые создают основу, на фоне которой показывают пространственное распространение отображаемого явления. При составлении карт используется множество условных знаков, которые подразделяются на несколько категорий: внемасштабные, или точечные, применяемые для изображения «точечных» объектов или таких, масштаб которых не может быть выражен на карте (например, для показа населенных пунктов – точки или кружки, размер которых обозначает определенную численность населения); линейные для объектов линейного характера, сохраняющие подобие очертаний объекта (например, изображение постоянного водотока в виде линии, толщина которой увеличивается вниз по течению); площадные, используемые для заполнения площадей объектов, выражающихся в масштабе карты (например, штриховка или заливка цветом для показа распространения лесов). Далее эти три класса знаков могут быть подразделены в соответствии с тем, являются ли представленные ими объекты воображаемыми (например, политические границы) или реальными (дороги); являются ли сами знаки однородными (точки на карте, каждая из которых соответствует определенному числу жителей) или дифференцированно представляющими количественные характеристики объектов (изображение городов с помощью кружков разного размера, соответствующего численности населения); дают ли они качественную характеристику объекта (например, наличие болота) или содержат количественную информацию (например, плотность населения – количество человек на единицу площади).

Цель легенды – информировать читателя о значении использованных условных знаков. В старых картах легенда помещалась в вычурно орнаментированную рамочку в виде свитка, а теперь – в строгую прямоугольную рамку.

В качестве примера приведена легенда к географическим картам, содержащимся в Энциклопедии Кругосвет.

Легенда к географической карте

НАСЕЛЕННЫЕ ПУНКТЫ
	более 1 млн. жителей
	от 250 тыс. до 1 млн. жителей
	от 100 тыс. до 250 тыс. жителей
	менее 100 тыс. жителей
Прописными буквами выделены столицы.
ПУТИ СООБЩЕНИЯ
	Железные дороги
	Автомобильные дороги
	Сезонные автомобильные дороги
ГРАНИЦЫ
	государственные
	государственные спорные
	административные
ГИДРОГРАФИЯ
	Реки
	Реки пересыхающие
	Каналы
	Озера с меняющейся береговой линией
	Болота
	Солончаки
	Ледники
ПРОЧИЕ ОБЪЕКТЫ
	Вершины
	Самая низкая точка суши
	Коралловые рифы
	Древние стены и валы
	Названия исторических областей
Шкала высот и глубин в метрах

Надписи и географические названия на картах.

В прошлом все надписи наносились вручную, что придавало индивидуальный характер каждой карте, но сейчас картографы, как правило, выбирают один из стандартных шрифтов, наиболее подходящий к характеру изображаемых объектов. Некоторые типы шрифтов традиционно употребляются для определенных групп объектов, например, реки, озера, моря обычно надписываются курсивом, а элементы рельефа суши обозначаются прямым шрифтом. Размер букв зависит от значительности (или размеров) объекта. Расстояния между буквами и словами в названиях могут варьировать в широких пределах в зависимости от площади или протяженности данного объекта на карте.

Шрифтовое оформление карты включает заголовок, в котором находят отражение содержание карты и территория, к которой она относится; для этого используется самый крупный шрифт. Особое место занимают географические названия, отбор и количество которых зависят от назначения карты (например, план города содержит множество названий улиц, а карты растительности – лишь немного самых необходимых названий). Принято указывать издающую организацию, год издания, использованные источники. Карта сопровождается легендой, в которой расшифровываются условные обозначения, а иногда и примечаниями.

Ориентирование карты

по отношению к странам света определяется линиями картографической сетки в пределах рамки карты и представляет собой существенный элемент ее компоновки. В средние века, как в Европе, так и в арабских странах, карты вычерчивались таким образом, что восток располагался наверху (сам термин «ориентирование» происходит от латинского слова oriens – восток). В современных картах север обычно располагается наверху карты, хотя иногда допускаются и отклонения от этого правила. Чтение карты, особенно в полевых условиях, существенно облегчается ее правильным ориентированием относительно объектов и направлений на местности. Для обозначения стран света на карте иногда изображается картушка компаса, но чаще – просто стрелка, указывающая на север.

ТИПЫ КАРТ

Карты подразделяются на группы по ряду признаков – масштабу, тематике, территориальному охвату, проекции и т.д. Однако любая правильно проведенная классификация должна принимать во внимание по крайней мере два первых признака. В США по масштабу выделяют три группы: крупномасштабные карты (включая топографические), среднемасштабные и мелкомасштабные, или обзорные.

Крупномасштабные карты

являются основными, поскольку предоставляют первичную информацию, используемую при составлении карт средних и мелких масштабов. Наиболее обычными из них являются топографические карты масштаба крупнее 1:250 000.

На современных топографических картах рельеф обычно показывается при помощи изогипс, или горизонталей, которыми соединяются точки, имеющие одинаковую высоту над нулевым уровнем (обычно это уровень моря). Совокупность таких линий дает очень выразительную картину рельефа земной поверхности и позволяет определить следующие характеристики: угол наклона, профиль склона и относительные превышения. Помимо изображения рельефа топографические карты содержат и другую полезную информацию. Обычно на них показывают транспортные магистрали, населенные пункты, политические и административные границы. Набор дополнительной информации (например, распространение лесов, болот, незакрепленные песчаные массивы и пр.) зависит от назначения карт и характерных черт местности.

Ни одна страна, нуждающаяся в оценке своих природных ресурсов, не может обойтись без топографической съемки, проведение которой в значительной степени облегчается использованием аэрофотоснимков. Тем не менее до сих пор на многие районы земного шара отсутствуют топографические карты, столь необходимые для инженерных целей. Успехи в решении этой проблемы были достигнуты с помощью т.н. ортофотокарт. В качестве основы ортофотокарт используются обработанные на компьютере плановые аэрофотоснимки с повышенной яркостью цветов и нанесенными на них горизонталями, границами, географическими названиями и пр. Ортофотокарты и космические снимки с поднятыми на них элементами топографической нагрузки гораздо менее трудоемки в изготовлении, чем традиционные топографические карты. Многие тематические крупномасштабные карты – геологические, почвенные, растительности и землепользования – используют топографические карты в качестве основы, на которую наносится специальная нагрузка. Другие специальные крупномасштабные карты, например кадастровые или планы городов, могут и не иметь топографической основы. Обычно на таких картах рельеф либо вовсе не показывается, либо изображается очень схематично.

Среднемасштабные карты.

Как крупномасштабные топографические, так и среднемасштабные карты обычно выпускаются комплектами, каждый из которых отвечает определенным требованиям. Большинство среднемасштабных издается для нужд регионального планирования или навигации. Наибольшим территориальным охватом отличаются среднемасштабные Международная карта мира и аэронавигационные карты США. Оба комплекта карт выпускаются в масштабе 1:1 000 000 – наиболее распространенном для среднемасштабных карт. При подготовке Международной карты мира каждая страна на свою территорию выпускает карты, подготовленные в соответствии с заданными общими требованиями. Эта работа координируется ООН, однако многие карты уже устарели, а другие еще не завершены. Содержание Международной карты мира в основном соответствует содержанию топографических карт, но отличается большей генерализацией. То же самое относится и к аэронавигационным картам мира, но на большинство листов этих карт нанесена дополнительная специальная нагрузка. Аэронавигационные карты покрывают всю сушу. В среднем масштабе составляются также некоторые морские или гидрографические карты, на которых особое внимание уделяется изображению водоемов и береговой линии. Некоторые административные и дорожные карты также имеют средний масштаб.

Мелкомасштабные, или обзорные, карты.

На картах мелкого масштаба показывается вся поверхность земного шара или значительная ее часть. Трудно точно обозначить границу между мелко- и среднемасштабными картами, однако масштаб 1:10 000 000 определенно относится к обзорным картам. Большинство карт атласов имеет мелкий масштаб, причем тематически они могут быть очень разными. Почти все выше обозначенные группы объектов могут быть отражены и на мелкомасштабных картах при условии достаточной генерализации информации. Кроме того, в мелком масштабе составляются карты распространения различных языков, религий, сельскохозяйственных культур, климатические и т.д. В качестве наглядного примера специальных мелкомасштабных карт, хорошо знакомых миллионам людей, можно указать карты погоды.

Мультипликационные и компьютерные карты.

Длямультипликационных карт, которые можно проецировать на телеэкран, вводится четвертая координата – время, позволяющая проследить динамику картографируемого объекта. Компьютерная картография достигла сейчас такой ступени развития, что практически все операции могут выполняться в цифровой форме. В результате существенно облегчается внесение всевозможных исправлений и уточнений. Этот метод создания карт любых типов и масштабов, включая карты-мультипликации, обозначается специальным термином «географические информационные системы» (ГИС).

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПРОЕКЦИЙ

Картографическая проекция – это способ отображения сферической поверхности земного шара на плоскости. Связанное с этим преобразование изображения неизбежно приводит к искажениям. Тем не менее некоторые характеристики картографической сетки, нанесенной на поверхность глобуса, могут быть сохранены и на карте за счет других характеристик, которые подвергнутся искажению.

На глобусе все параллели и меридианы пересекаются под прямыми углами. Проекция, в которой сохраняется это свойство, называется конформной, или равноугольной. В этом случае сохраняется форма площадных объектов, но относительные размеры меняются от места к месту. При другом способе преобразования можно сохранить правильное соотношение площадей (соответствующее исходной поверхности земного шара), но в этих случаях наблюдается искажение углов пересечения меридианов и параллелей; прямые углы сохраняются лишь в ограниченной зоне. Проекции, в которых сохраняется правильное соотношение площадей отдельных ячеек градусной сетки, называются равновеликими; для них характерно большее или меньшее нарушение подобия фигур. Правильная передача конфигурации объектов, как и правильная передача площадей, имеют большое значение, особенно если речь идет о мелкомасштабных обзорных картах. Однако обе эти характеристики не могут быть совмещены на одной и той же карте: не существует проекции, которая была бы одновременно равноугольной и равновеликой. Кроме того, очень важен правильный показ расстояний и направлений. До некоторой степени этого удается достичь при использовании определенных проекций.

Картографические проекции можно классифицировать по виду вспомогательной геометрической поверхности, которая может быть использована при ее построении. Возьмем прозрачный глобус с нанесенными на его поверхность линиями меридианов и параллелей и точечный источник света. Мы можем заключить глобус (с источником света, расположенным в центре шара) в цилиндр. При этом градусная сетка спроектируется на поверхность цилиндра, который затем может быть развернут на плоскости. Цилиндр может быть касательным и соприкасаться с глобусом только по одной линии (например, экватора), а может быть секущим. В последнем случае поверхности шара и цилиндра будут совпадать по двум линиям (например, по 45° с.ш. и по 45° ю.ш.), и только по этим линиям в данной проекции сохраняется правильный масштаб. При изменении положения источника света по отношению к поверхности шара могут быть получены различные проекции картографической сетки на поверхность цилиндра или другой геометрической фигуры.

Одной из таких фигур, традиционно используемых в картографических проекциях, является конус. Как и в предыдущем случае, конус может касаться шара, а может рассекать его. Линии, по которым эти фигуры соприкасаются или секут одна другую (обычно это определенные параллели), сохраняют правильный масштаб и являются стандартными параллелями. Для уменьшения искажений можно использовать вместо одного конуса серию усеченных конусов; в этом случае будет достигнута правильная передача масштабов по ряду стандартных параллелей.

В рассмотренных случаях необходима развертка на плоскости цилиндра или конуса, но, конечно, возможно и непосредственное осуществление проекции поверхности шара на плоскость. При этом плоскость может касаться шара в одной точке или рассекать его; в последнем случае поверхности шара и плоскости будут совпадать по линии окружности. Такое преобразование градусной сетки носит название азимутальной проекции; в ней истинный масштаб сохраняется только в точке касания или на линии пересечения плоскости и сферы. Конфигурация получающейся на проекции сетки зависит от положения источника света.

В соответствии с геометрическими фигурами, используемыми при построении рассмотренных проекций, последние получили название цилиндрических (или прямоугольных), конических и азимутальных. Помимо указанных, возможны и другие преобразования градусной сетки, не сводимые к этим простым геометрическим формам, но имеющие математическое обоснование; они обычно называются произвольными. В разное время было разработано множество проекций, но лишь немногие из них вошли в широкое употребление. Задачей картографа является выбор проекции, максимально соответствующей задачам данной карты.

Отличительной чертой стереографической проекции является то, что все объекты, представляющие собой круги на земной поверхности, изображаются на карте также в виде кругов или, в некоторых особых случаях, в виде прямых линий. Именно благодаря этому свойству стереографическая проекция, изобретенная в глубокой древности, столь широко используется сейчас, например для показа распространения радиоволн и т.д.

Проекция Меркатора является равноугольной. Любая прямая линия, пересекающая все меридианы под одинаковым углом на земной поверхности, передается в этой проекции прямой линией, которая называется локсодромией. Это замечательное свойство делает проекцию Меркатора весьма удобной для навигационных карт. К сожалению, эта проекция часто используется ошибочно для показа ареалов, например глобального размещения населения, сельскохозяйственных культур и т.п.

В подобных случаях наиболее целесообразен выбор равновеликих проекций, например синусоидальной. Эта проекция, одна из множества разработанных для карт мира, имеет определенный дефект – оба полюса на ней располагаются на выступах, а прилежащие к ним области оказываются существенно деформированными. На других картах мира, использующих равновеликие проекции, полюсы изображаются в виде прямой линии различной длины (в цилиндрических проекциях она равна экватору, в проекции Эккерта IV – половине длины экватора, в плоской полярной – трети экватора), или даже в виде дуги (проекция Мольвейде). Характеристика некоторых проекций приведена в таблице (см. ниже ). Список помещенных в таблице проекций далеко не полон и не включает, например, полярную равнопромежуточную и полярную равновеликую (и та и другая – азимутальные), а также некоторые проекции, которые позволяют наиболее точно воспроизвести поверхность земного шара, например ортографическую.

Таблица - Картографические проекции

НЕКОТОРЫЕ КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОЕКЦИИ
Проекция и свойства	Время разработки	Геометрическая основа	Область применения
Гномоническая	5 в. до н.э.	Азимутальная	Навигация; прокладка курса
Стереографическая (равноугольная)	ок. 130 дон.э.	Азимутальная	Изображение радиально распространяющихся явлений (например, радиоволн)
Меркатора (равноугольная)	1569	Цилиндрическая	Навигация; морские карты
Синусоидальная (равноплощадная)	1650	Произвольная	Карты мира (особенно подходит для низких широт)
Бонна (равноплощадная)	1752	Коническая (видоизмененная)	Топографические карты (особенно подходит для средних широт)
Ламберта (равноугольная)	1772	Коническая	Аэронавигационныекарты (особенно подходит для средних широт)
Мольвейде (равноплощадная)	1805	Произвольная	Карты мира; в полярных областях искажения меньше, чем в синусоидальной
Поликоническая	1820	Коническая с изменениями	Карты крупного и среднего масштабов
Равновеликая(разработана Дж. Гудом)	1923	Произвольная	Карты мира

Одна из наиболее удобных проекций – гномоническая – уникальна в том отношении, что любой большой круг сферы (и дуга большого круга) изображается в ней прямой линией. Так как дуги больших кругов являются линиями кратчайших расстояний на карте, то по карте мелкого масштаба, составленной в такой проекции, можно легко находить (по линейке) кратчайшие пути между двумя пунктами; однако необходимо иметь в виду, что дуга большого круга не соответствует постоянному направлению, измеренному по компасу. Как и в других азимутальных проекциях, в гномонической проекции изображение может быть спроектировано на плоскость, касательную к поверхности шара в любой точке, например на полюсе или на экваторе, однако территориальный охват таких карт весьма ограничен.

Равновеликая проекция Бонна более подходит для изображения площадей, вытянутых в меридиональном направлении. Если же картографируемая территория вытянута по широте, то для нее предпочтительна равноугольная коническая проекция Ламберта. Поликоническая проекция не является ни равноугольной, ни равновеликой, однако для небольших площадей она дает незначительные искажения; именно в такой проекции составляются серии карт, подготовляемых Службой геологии, геодезии и картографии США, а также (с небольшими изменениями) Международная карта мира. Еще одна равновеликая проекция, разработанная для обзорных карт, объединяет в себе черты синусоидальной (при передаче экваториальных областей) и псевдоцилиндрической проекции Мольвейде (в приполярных областях). Как и в ряде других равновеликих проекций, изображение в ней может даваться с разрывами или в сжатой форме.

Разрывы возникают в том случае, если выбирается не один средний (прямолинейный) меридиан, а несколько, и при каждом из них строится часть градусной сетки. Крайним случаем является изображение всей поверхности земного шара в виде сегментов глобуса. На картах в этой проекции используется также «сжатое» изображение; сжатие достигается за счет того, что части изображения, не нужные для данной карты (например, водные пространства для карты почвенного покрова), «вырезаются», а остающиеся сводятся вместе; это дает возможность использовать более крупный масштаб при сохранении той же площади листа.

МЕТОДЫ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ

Как только выбрана проекция и вычерчена соответствующая ей градусная сетка, можно приступать к составлению основы и подготовке информации, определяющей содержание карты. При этом для крупномасштабных карт часто используются аэрофотоматериалы. Теоретически на плановом аэрофотоснимке присутствуют все элементы ландшафта, которые могут быть показаны на крупномасштабной карте. Более того, имея фотоснимки, частично перекрывающие друг друга, можно построить карты рельефа в горизонталях; для этого необходим стереоскоп и различные приборы для измерения высот по снимкам. Развитие фотограмметрии – науки, занимающейся измерениями и картографированием земной поверхности по аэрофотоматериалам, – позволило значительно ускорить составление карт и повысить их точность. Использование аэро- и космических снимков облегчило обновление устаревших карт. Хотя аэрофотоснимки дают хорошее изображение поверхности, они все же не могут заменить собой карты; на них присутствует масса «неотсортированной» информации, поэтому они требуют интерпретации. На карте же относительно менее важные данные могут быть опущены, а другие, более существенные для целей данной карты, напротив, выделяются для более легкого их чтения. Более того, как в пределах одного снимка, так и на различных снимках одной серии имеются различные искажения изображения и нарушения его масштаба. Поэтому, чтобы использовать снимки для составления детальных карт, их необходимо привести к единому масштабу и откорректировать.

Некоторые проблемы картографирования могут быть показаны на примере береговых линий, разграничивающих сушу и акватории. Поскольку существуют приливы, границы континентов и океанов изменяются в соответствии с изменением уровня Мирового океана; обычно на картах показано их положение при среднем уровне моря (т.е. среднем между уровнями прилива и отлива). Кроме того, даже на картах самого крупного масштаба не могут быть показаны все детали береговой линии; следовательно, необходима генерализация.

Значение генерализации, т.е. отбора и обобщения деталей, возрастает по мере уменьшения масштаба карт; генерализации подвергаются практически все элементы основы и содержания карты. Например, из водотоков, изображенных на крупномасштабной топографической карте, лишь некоторые могут быть сохранены на карте среднего масштаба; при переходе к обзорным картам требуется дальнейший отбор и сокращение количества элементов. При отборе и генерализации приходится устанавливать и принципы отбора – например, при выборе критериев для показа населенных пунктов необходимо решить, руководствоваться ли только численностью населения или учитывать также политическое значение городов; в последнем случае необходимо показывать на карте все столицы, хотя численность их населения может быть невысокой.

Одной из самых трудных задач картографирования является правильная передача рельефа. При этом используются такие способы, как отмывка, отрисовка форм рельефа, изогипсы, штриховка и послойная гипсометрическая окраска. Горизонтали можно представить себе как линии пересечения топографической поверхности серией равноотстоящих одна от другой горизонтальных плоскостей; расстояния между этими плоскостями по вертикали называют сечением горизонталей. Будучи количественным показателем, горизонтали очень информативны, однако этому методу присущи некоторые недостатки – например, мелкие формы рельефа могут не найти отражение на карте даже при малом сечении, и, кроме того, рельеф в таком изображении не очень нагляден. В некоторых случаях трудности преодолеваются с помощью пластической отмывки – в дополнение к горизонталям на изображение рельефа в соответствии с основными скелетными линиями наносятся тени, дающие качественную характеристику, т.е. распределение света и тени при заданном (косом или вертикальном) освещении. Сходный эффект может быть получен при фотографировании освещенной модели рельефа. Теоретически с помощью теневой отмывки могут быть показаны даже очень мелкие формы рельефа, если они вообще выражаются в данном масштабе. Сочетанием горизонталей и отмывки достигается наиболее точная в качественном и количественном отношении передача форм поверхности.

Показ рельефа посредством штрихов отличается тем, что штрихи проводятся по падению склона (а не по простиранию, как горизонтали). Толщина штрихов зависит от угла наклона склона; чем больше уклон, тем толще линия, в результате чего более крутые склоны выглядят на карте более темными. С помощью штриховки можно показать острые гребни и крутые уступы; при рисовке горизонталей, даже самой тщательной, эти формы обычно выглядят сглаженными. Использование эхолотирования позволяет выполнять детальное картографирование рельефа дна океанов.

Наиболее старым методом показа очертаний земной поверхности является использование перспективных условных знаков, представляющих собой стилизованное изображение определенных форм рельефа в профиль или в ракурсе 3/4. При этом вид их, естественно, отличается от планового изображения, свойственного карте, и соответственно часть из них оказывается смещенной по отношению к истинным координатам. Такое смещение терпимо на обзорных картах, но неприемлемо для карт крупных масштабов. Поэтому схематические знаки, изображающие формы рельефа, используются обычно только на мелкомасштабных картах. Раньше таким способом передавались лишь наиболее крупные объекты, на современных физиографических картах показываются и мелкие формы. При этом необходимо преувеличить вертикальный масштаб по сравнению с горизонтальным, так как иначе формы рельефа выглядят излишне плоскими и невыразительными.

Изображение рельефа на гипсометрических картах представляет собой высшую степень генерализации метода горизонталей. Как и изображение форм рельефа стилизованными перспективными знаками, этот метод используется в основном на обзорных картах. На гипсометрических картах каждая высотная зона закрашивается определенным цветом (или оттенком). По контакту двух высотных ступеней, выделенных разными цветами, может быть проведена линия. При этом в каждом отдельном высотном поясе, который иногда охватывает сотни метров по вертикали, многие детали строения рельефа не получают отражения на карте.

Традиционно для составления гипсометрических карт использовалась определенная цветовая шкала, в которой оттенки зеленого, желтого и коричневого сменяли друг друга в порядке возрастания высоты; сейчас некоторые картографы от этого отказываются. Однако существует традиция изображения ряда картографируемых объектов определенным цветом. Например, коричневый цвет используется для горизонталей, синий – для показа водных объектов, красный – для населенных пунктов и зеленый – для растительности. Использование цвета не только делает карту более привлекательной, но и позволяет представить дополнительную информацию.

Статистические карты.

Мелкомасштабные статистические карты заслуживают особого упоминания ввиду их растущего значения. Эти карты обычно базируются на источниках, содержащих количественную информацию, например на данных переписей. Среди способов передачи информации следует указать точечный, методы изоплет, хороплет (картограмм) и картодиаграмм. Все эти способы могут использоваться для одних и тех же данных. Точечные значки одинакового размера, каждый из которых обозначает одинаковое количество единиц изображаемого явления, наносятся на карту соответственно фактическому размещению явления; скопление или разреженность точек показывает распределение (плотность) картографируемого явления. Изоплеты представляют собой изолинии, соединяющие точки с одинаковыми значениями какого-либо относительного показателя, вычисленного на основе других показателей (а не измеренного непосредственно). Примером могут служить изолинии средних месячных температур (расчетный показатель). В системе хороплет конкретная территориальная статистическая единица (например, административный округ) рассматривается как однородная по данному статистическому показателю; пространственная дифференциация достигается тем, что выделенные единицы разделяются на классы по величине картографируемого признака и каждому классу присваивается определенный цвет. На картодиаграммах площади, статистически однородные по отношению к выбранному признаку, показываются безотносительно к границам территориальных единиц, данные по которым положены в основу карты.

Еще два способа, часто применяемые для статистических карт, – это знаки, размер которых зависит от количественной характеристики изображаемого явления, и знаки, показывающие направление перемещения. В первом способе, применяемом в случае точно локализованных явлений, например городского населения, точечные знаки имеют разные весовые значения; размер знаков выбирается пропорциональным их весу и имеет несколько градаций (например, по числу жителей городов). Знаки перемещения могут включать и количественную характеристику (например, объемы морских перевозок). Такой эффект достигается изменением толщины линий.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КАРТОГРАФИИ

Об универсальности карт свидетельствует тот факт, что даже т.н. примитивные народы составляют карты, прекрасно отвечающие их потребностям. Например, эскимосы, не располагая никакими измерительными инструментами, составили карты обширных областей северной Канады, которые не слишком проигрывают при сравнении с картами тех же территорий, составленными с применением современных методов. Подобно этому, морские карты, составленные жителями Маршалловых о-вов, дают исключительно интересные примеры «первобытной» картографии. На этих картах «сетка» образована средними жилками пальмовых листьев, представляющих открытое море, а дуговидные боковые жилки соответствуют фронту волн, приближающихся к островам; сами острова обозначены раковинами моллюсков. Отмечается растущий интерес к картам аборигенов, в том числе американских индейцев.

Помимо наскальных рисунков, до нас дошли древнейшие карты, составленные в Вавилоне и древнем Египте. Вавилонские карты на глиняных табличках, датируемые примерно 2500 до н.э., показывают различные по величине объекты, от отдельного землевладения до крупной речной долины. На крышке одного египетского саркофага изображена стилизованная карта дорог древнего Египта. Китайская картография также восходит к глубокой древности. В Китае очень давно и независимо от Запада были разработаны некоторые очень важные технические приемы, в том числе прямоугольная картографическая сетка, использовавшаяся для определения местонахождения объекта.

Что касается древней Греции, то, хотя мы располагаем лишь немногими примерами карт этой эпохи, из литературных источников известно, что в этой области греки значительно превзошли другие народы. Уже в 4 в. до н.э. греки пришли к выводу о шарообразности Земли и разделяли ее на климатические пояса, из чего позднее возникла концепция широты. Эратосфен в 3 в. до н.э. с помощью простых геометрических построений поразительно точно определил размеры Земли. Ему принадлежит также карта мира, на которой были показаны линии широты и долготы (хотя и не в современном упорядоченном виде). Изображение географических координат в виде правильной сетки с равными интервалами, приписываемое греческому астроному Гиппарху, использовалось прославленным греческим картографом Птолемеем, жившим во 2 в. н.э. в Александрии. Птолемей составил географический справочник, включавший ок. 8000 пунктов с указанием их координат, и разработал руководство по составлению карт, по которому много веков спустя ученым удалось реконструировать некоторые из составленных им карт. После Птолемея картография на Западе пришла в упадок, хотя римляне вели большие работы по съемке земель и составлению дорожных карт.

Значительный прогресс в картографии был достигнут в Китае: составлявшиеся там в 12 в. карты превосходят любые другие, относящиеся к этому времени. Именно Китаю принадлежит заслуга выпуска первой печатной карты ок. 1150 (см. рис. ). Тем временем арабы, используя данные астрономических наблюдений, научились определять широту и долготу любого места значительно точнее, чем это удавалось Птолемею. Большинство карт, составлявшихся в Европе в средние века, или грешило крайней схематичностью, как, например, дорожные карты для паломников, или было перегружено религиозной символикой. Наиболее распространены были карты типа «Т в О»; Земля на них изображалась в виде диска, причем буква «О» изображала океан, окружающий сушу; вертикальная черта буквы «Т» представляла Средиземное море, а реки Нил и Дон составляли соответственно правую и левую части верхней перекладины. Эти водные объекты разделяли на карте Азию (располагавшуюся в верхней части карты), Африку и Европу.

В начале 14 в. в картографии появился новый тип карт. Это были морские карты – портоланы, служившие навигационным целям; их создание стало возможным благодаря появлению в Европе магнитного компаса. Первоначально эти карты, украшенные схематическим изображением компаса и отличавшиеся исключительно подробной проработкой береговых линий, составлялись только для Средиземноморья. В некоторых отношениях вершиной средневековой картографии можно считать небольшой глобус, изготовленный Мартином Бехаймом в 1492 и показывающий мир таким, каким он представлялся перед открытием Америки. Это самый старый глобус.

Великие географические открытия европейцев во второй половине 15 в. предоставили картографам эпохи Возрождения новый материал. В то же время ученые повторно открыли и перевели с древнегреческого работы Птолемея, распространение которых стало возможным благодаря книгопечатанию. Развитие печатного дела революционизировало картографию, сделав карты гораздо более доступными. В частности, в Нидерландах резко возросло производство карт. Центральную роль в этом процессе сыграл Герард Меркатор (1512–1594), который уточнил положение многих пунктов на карте мира, разработал картографические проекции и создал капитальный атлас, опубликованный уже после его смерти. Первым атласом в современном смысле было собрание карт, опубликованное фламандцем Абрахамом Ортелием под названием Зрелище земного шара (Theatrum orbis terrarum ). Успех этих предприятий привел к расцвету торговли картами; в последующие века эта отрасль пришла в упадок из-за недостатка новых идей.

Новый толчок развитию картографии был дан в 17 в. в результате деятельности вновь образованных научных обществ, таких, как Лондонское королевское общество или Королевская академия наук в Париже. Эти организации финансировали научные экспедиции, а также прилагали немало усилий для более точного определения формы Земли и местоположения отдельных пунктов, что способствовало значительному прогрессу картографии. Существенную роль в развитии топографической картографии сыграли изобретение теодолита, мензулы, барометра и маятниковых часов, а также разработка новых способов изображения (изолинии, штриховка и пр.). Современная топографическая съемка в масштабах целой страны была начата во Франции в 18 в.

В 19 в. отмечаются заметные успехи в мелкомасштабном картографировании и особенно в развитии количественной картографии. В конце 19 в. немецкий географ Альбрехт Пенк выступил на Международном географическом конгрессе с предложением создания Международной карты мира. Этот проект удалось осуществить в 20 в. В нашем столетии широко распространилось использование аэрофотоснимков. Представления о строении земной поверхности и форме Земли существенно обогатились благодаря наблюдениям с искусственных спутников, с которых были получены материалы для картографирования и других небесных тел.

ОРГАНИЗАЦИИ И ПРЕДПРИЯТИЯ, ЗАНИМАЮЩИЕСЯ СОСТАВЛЕНИЕМ И ИЗДАНИЕМ КАРТ

Картографирование земной поверхности было и остается уделом различных международных организаций. Например, ООН помимо финансирования Международной карты мира, выделяет средства картосоставительским организациям. Международному обмену картографической информацией способствует Международная картографическая ассоциация, которая регулярно проводит совещания и издает справочный ежегодник (The International Yearbook of Cartography ). Еще одно международное издание, журнал «Имаго Мунди» (в переводе «Образ мира»), посвящено истории картографии.

Топографическая съемка территорий отдельных стран обычно осуществляется силами этих стран. Во многих странах национальные геодезические и топографические работы первоначально служили военным целям; в качестве примера можно назвать Службу съемок Великобритании, отвечающую за подготовку топографических карт территории этой страны. В США существует более десятка федеральных организаций, занимающихся топосъемкой на территории страны; наиболее крупная из них – Служба геологии, геодезии и картографии США, главная резиденция которой находится в Вашингтоне. Съемка береговой зоны США и обеспечение необходимой для этого геодезической основы возложены на Береговую и геодезическую службу США. Среди прочих картосоставительских организаций США следует упомянуть Управление геодезии и картографии Министерства обороны, занимающееся топографической, гидрографической и аэрокосмической съемкой. Во многих странах выпускаются национальные атласы, созданием которых заняты различные организации, частично или полностью финансируемые правительством.

В некоторых странах географические общества время от времени выпускают тематические карты в виде приложений к своим периодическим изданиям. Географическое общество США, например, помещает разнообразные политические и тематические карты в большинстве выпусков своего популярного журнала «Нэшнл джиографик» («National Geographic»).

Коммерческие картосоставительские предприятия часто специализируются на выпуске какого-то определенного вида картографической продукции. Одни выпускают дорожные карты, другие – настенные карты и атласы для школ, колледжей и университетов, третьи специализируются на издании кадастровых карт для нужд юристов, налоговых инспекторов и пр. Центр коммерческого издания карт в США располагается в Чикаго. Во многих странах подобные предприятия находятся в столицах. В США широко распространено коллекционирование карт, особенно старых. Для коллекционеров издается специальный журнал «Собиратель карт» («The Map Collector»). В продаже имеются факсимильные копии многих старинных карт и атласов.

В США наиболее полное собрание карт и атласов, включающее как современные, так и старинные издания, выпущенные в различных странах, находится в картографическом отделе Библиотеки Конгресса в Вашингтоне. Копии карт, выпущенных федеральными службами США, а также рукописные карты, составленные теми же службами, хранятся в Национальном управлении архивов и документации в Вашингтоне. Те же функции в Великобритании и Франции выполняют, соответственно, картографический отдел Британской библиотеки в Лондоне и Национальная библиотека в Париже. Библиотека Ватикана в Риме располагает большим собранием старинных и очень ценных карт.

Литература:

Салищев К.А. Картоведение . М., 1976
Берлянт А.М. Картографический метод исследования . М., 1978
Краткий топографо-геодезический словарь . М., 1979
Салищев К.А. Картография . М., 1982
Берлянт А.М. Образ пространства: карта и информатика . М., 1986



1. Сущность и элементы топографической карты.

2. Масштаб топографической карты.

3. Измерение расстояний по топографической карте.

4. Методика измерения площадей по топографической карте.

Топографические карты – крупномасштабные подробные, единые по содержанию, оформлению и математической основе общегеографические карты, на которых изображаются природные и социально-экономические объекты местности с присущими им качественными и количественными характеристиками и особенностями размещения. Топографические карты предназначены для многоцелевого хозяйственного, научного и военного применения.

Топографические карты строятся по законам проектирования физических тел на плоскость, имеют опорную геодезическую сеть и стабильную систему обозначений, что в совокупности обусловливает возможность получения по ним наглядной, точной и сопоставимой общегеографической информации о местности. Топографические карты подразделяются на карты суши, шельфа и внутренних водоемов. Создаются главным образом в результате обработки аэрофотоснимков территории, реже – путем непосредственной наземной топографической съемки местности.

Назначение топографических карт . 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 в военном деле, строительстве, лесном деле и сельскохозяйственном производстве, как средство ориентирования в экспедициях, туристических походах и поездках и т.п.

Элементы топографической карты

Математическая основа

Картографическое изображение

Вспомогательное оснащение

Компоновка карты – размещение номера карты, рамок листа, подписи элементов рамки, условных знаков, картометрических графиков и масштаба.

Первый элемент – геодезическая основа – это положение конкретных точек земной поверхности на карте по их отношению к началу плановых и высотных координат.

Вторым элементом математической основы географических карт является масштаб. Масштаб – это степень уменьшения длины линии на карте по отношению к горизонтальной проекции этого расстояния на земной поверхности. В России топографические карты выпускаются в определенныхмасштабах в соответствии с назначением:

обзорно-топографические - 1: 1000 000, 1: 500 000, 1: 300 000 (военно-стратегические),

собственно топографические : 1: 200 000 (для землеустроителей), 1: 100 000, 1: 50 000, 1: 25 000, 1: 10 000.

На картах масштаб чаще всего указывается в трех видах.

Численный масштаб – это дробь, в числителе которой единица, а в знаменателе число, показывающее степень уменьшения: М=а:А. Так на карте масштаба 1:50 000 длины уменьшены по сравнению с из горизонтальными проекциями в 50 000 раз.

Именованный масштаб – пояснение к численному, которое показывает какая величина на местности соответствует 1 см на карте. При численном масштабе 1:50 000 1 см на карте соответствует 500 м на местности.

Линейный масштаб – это графическое построение в виде линейки, разделенной на равные отрезки (основания ) с подписями величины основания, обозначающими соответствующие расстояния на местности. Линейный масштаб предназначен для измерения длин линий на карте и одновременного перевода их в натуральную величину. Для повышения точности измерений крайнее левое основание делят на равные отрезки, называемыенаименьшими делениями , расстояние на местности, соответствующее 1 наименьшему делению называетсяточностью линейного масштаба .

Рисунок 5. Виды линейного масштаба

Для повышения точности измерения расстояний по топографической карте в полевых условиях можно использовать поперечный масштаб, который представляет собой как бы развернутый по вертикали линейный масштаб и позволяет измерять длины линий в сто раз точнее величины основания, поэтому его иногда называют «сотенным» масштабом (Рисунок 6).

Рисунок 6. Поперечный масштаб и работа с ним

Расстояние на местности, соответствующее 0,01 см в масштабе конкретной карты называется предельной точностью масштаба (ПТМ). Для масштаба 1:50 000 ПТМ равна 5 метрам. ПТМ – это физиологический предел возможности нормального человеческого зрения.

Важным элементом математической основы карты является картографическая проекция – это математический способ перенесения координатной сетки параллелей и меридианов с боковой поверхности глобуса или земного эллипсоида на плоскость. В результате создания картографической проекции устанавливается аналитическая зависимость (соответствие) между географическими координатами точек эллипсоида и прямоугольными координатами тех же точек на плоской карте.В нашей стране топографические карты составляются в поперечно-цилиндрической равноугольной проекции Гаусса-Крюгера вычисленной по элементам эллипсоида Красовского (исключение – карта масштаба 1:1000000, которая во всем мире строится в видоизмененной поликонической проекции, используемой как многогранная).

Положение спроектированных на земной эллипсоид точек физической поверхности Земли и различных географических объектов обозначаются их географическими координатами. Географические координаты – это пространственная система координат, показывающая положение точки на земной поверхности или карте относительно экватора и нулевого меридиана в градусах широты и долготы.

Географическая широта (φ) - это угол между плоскостью экватора и отвесной линией (нормалью), опущенной из данной точки к плоскости экватора. Широта измеряется в градусах от 0º до 90º и бывает северная и южная. Значения градусов широты параллелей подписываются вдоль нулевого (Гринвичского) и 180º меридианов к северу и к югу от экватора.

Географическая долгота (γ) – это двугранный угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Измеряется от 0 до 180º и бывает восточная и западная. Значения градусов долготы меридианов подписываются вдоль линии экватора к востоку и к западу.

Рисунок 7. Определение географических координат на глобусе.

Меридиан – это условная линия сечения поверхности земного эллипсоида плоскостью, проходящей через данную точку и ось суточного вращения Земли. Меридианы представляют собой полуокружность, сходящиеся в полюсах Земли.

Полюса – это точки пересечения оси вращения Земли с поверхностью земного эллипсоида.

Параллель – линия пересечения поверхности земного эллипсоида плоскостью, перпендикулярной оси вращения.

Экватор – это самая большая параллель, плоскость которой проходит через центр Земли. Линии параллелей и меридианов образуют градусную сеть Земли, а их изображение на картах называют картографической сеткой.

Полярный круг – параллель с широтой 66°33‘. К северу от экватора расположен Северный полярный круг, к югу – Южный. В день зимнего солнцестояния (21 или 22 декабря ) к северу от Северного полярного круга Солнце не всходит (полярная ночь), а к югу от Южного полярного круга Солнце не заходит (полярный день). В день летнего солнцестояния (21 или 22 июня ) наоборот. Полярные круги считаются границами холодных поясов Земли.

Тропики – параллели с широтой 23°27‘ к северу и к югу от экватора. Различают Северный тропик (тропик Рака ) и Южный тропик (тропик Козерога ). Тропики – крайние от экватора параллели, на которых Солнце бывает в зените: в день летнего солнцестояния над Северным тропиком, в день зимнего солнцестояния – над Южным тропиком. Вся широтная зона, расположенная между Северным и Южным тропиками называется жаркий пояс Земли.

Таким образом, математическая основа карт позволяет на листе бумаги в заданном масштабе и картографической проекции нанести узловые точки и линии прохождения параллелей и меридианов. Затем в образовавшиеся трапеции вырисовывают элементы географической основы: береговую линию материков и гидрографию. Далее на контуры материков наносят само картографическое изображение.

Математическая основа топографических карт обеспечивает проведение по ним измерения расстояний и площадей.

Измерение расстояний по топографической карте.

При измерении расстояний по топографической карте получают длины горизонтальных проекций, а не длины линий на земной поверхности.

Для измерения прямых линий применяют линейку или циркуль-измеритель. С карты в раствор циркуля берут измеряемый отрезок и переносят его на линейный масштаб, на котором подбирают число целых оснований и количество наименьших делений, соответствующих измеряемому отрезку и сразу определяют расстояние в натуральных единицах измерения (Рисунок 8).

Рисунок 8. Измерение прямых линий на топографической карте

Методика измерения извилистых линий более сложна и результаты получаются менее точными. Существует несколько способов измерения длин извилистых линий:

Курвиметр . Наиболее быстрым и удобным в полевых условиях является измерение извилистых линий на карте или плане с использованием курвиметра, но этот способ позволяет измерять линии на карте с точностью до 1 см.

Способ шагания применяется для измерения плавных не очень ломаных линий. Выбирают размер раствора циркуля, называемый «шагом» и этим раствором циркуля «шагают» вдоль измеряемой линии переставляя ножки циркуля и подсчитывая количество «шагов». Зная величину шага и общее количество шагов, определяют длину измеренной линии. Точность измерений зависит от степени извилистости линии и от величины «шага» - чем меньше шаг и плавне линия – тем выше точность результата..

Способ накопления отрезков заключается в том, что циркуль-измеритель переставляют от изгиба до изгиба измеряемой линии, последовательно забирая в раствор циркуля каждый отдельный отрезок измеряемого расстояния. Этот способ позволяет добиться большей точности измерения по сравнению со способом шагания.

Измерение площадей.

При измерении площади объектов по топографической карте первоначально масштаб длин конкретной карты переводят в масштаб площадей, т.е. возводят в квадрат именованное выражение масштаба, например: 1:50 000, в 1 см 500 м., в 1 см 2 250 000 м 2 или 25 га. Затем, после выяснения масштаба площадей проводят измерение площади объекта сначала в квадратных сантиметрах, а затем переводят в гектары или иные величины измерения площадей на местности.

Если объект, измеряемый на карте, имеет правильную геометрическую конфигурацию, его площадь находят по известным формулам.

Если форма объекта сложна и не может быть разделена на простые геометрические фигуры, применяют планиметр или палетку.

Наиболее распространен полярный планиметр, его действие основано на существующей зависимости площади фигуры и ее линейных элементов. Прибор имеет два рычага – полюсный и обводной и счетное устройство (Рисунок 9).

Рисунок 9. Планиметр.

Полюсный рычаг соединен с обводным рычагом шарниром, а другой конец опирается на неподвижный полюс – тяжелый цилиндр с иглой в нижней его части, обеспечивающий неподвижность полюса. Обводным рычагом со шпилем на конце обводят измеряемую площадь по контуру. По счетному механизму в начальной точке измерения берут отсчет m 1 , а обведя контур по часовой стрелке и возвратившись в начальную точку, берут второй отсчетm 2 . Площадь контура вычисляют по формуле:Р=С( m 1- m 2 ), гдеС – цена деления планиметра, определяемая путем промера какой-либо известной площади (Р изв .), например квадрата координатной сетки.С= Р изв. /п 2 -п 1, гдеп 1 и п 2 – отсчеты по счетному устройству соответственно в начале и в конце обводки известного контура.

Универсальным способом измерения по картам площадей контуров, имеющих сложную неправильную форму, можно считать палетки. Палетки представляют собой прозрачные пластинки и бывают разных видов: сеточные, точечные, параллельные палетки, состоящая из системы параллельных линий (Рисунок 10).

Рисунок 10. Измерение сетчатой палеткой площади озера

Измерение площадей с использованием квадратной сеточной палетки начинают с определения цены одного квадрата в масштабе конкретной карты. Величина квадрата может быть различной, в зависимости от требуемой точности измерений. Затем палетку накладывают на контур и подсчитывают все полные квадратики, попавшие внутрь контура. Затем подсчитывают количество неполных квадратиков, делят результат пополам и прибавляют к числу полных.Р=а 2 п, гдеа – сторона квадратика сетки выраженная в масштабе карты,п – число квадратиков, покрывающих контур.

Экспериментально установлено, что точность измерения площадей палетками не ниже, а для мелких контуров выше точности планиметра.