ПРИМЕНЕНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ ПРИ ИЗУЧЕНИИ МЕСТНОСТИ
Топографические карты привлекают к решению широкого круга практических и научных задач. Применение карт как особых моделей географической действительности для познания изображенных на них явлений называется картографическим методом исследования. При этом используются многочисленные приемы и способы, которые группируются в несколько главных направлений: визуальный анализ, картометрия и морфометрия, графический анализ и математический анализ. Обычно различные способы применяются совместно в зависимости от цели исследования, особенностей местности и используемых картографических материалов.
Топографические карты, отображающие основные элементы местности в комплексе — на одном листе, помогают читателю карты создать целостный картографический образ территории, исследовать взаимосвязи и взаимообусловленности целого ряда явлений.
Визуальный анализ и описание по картам используют для общего ознакомления с местностью, для разработки плана дальнейших исследований на предварительном этапе работ, а затем, после разностороннего изучения и фиксации изученных явлений на карте, на заключительной стадии визуальный анализ необходим для осмысления полученных результатов и выявления географических закономерностей.
Любое исследование по карте начинается с чтения карты, в процессе которого читатель сообразно с поставленной целью просматривает карту, уясняет ее графические элементы (условные знаки), особенности их размещения и взаимного расположения, создает в сознании частные, единичные картографические образы; затем постепенное сопоставление единичных образов друг с другом приводит к обобщенным представлениям и закреплению их в сознании. Тогда читатель приступает к истолкованию образов, раскрытию их взаимосвязей, причин возникновения и т. п. Все эти действия совершаются быстро, практически одновременно.
|
|
|
Направление, глубина и порядок чтения карты зависят от цели исследования, подготовленности читателя, географических особенностей территории и свойств используемой карты.
Примером элементарного чтения служит получение по карте справки о местоположении объекта, его виде, некоторых характеристиках, данных о расстоянии между пунктами, направлении дорог и т. п. Сопоставление этих данных, привлечение географических знаний помогают читателю постепенно создать в сознании представление об облике территории и взаимных соотношениях ее элементов. При детальном изучении местности карту анализируют в зависимости от цели исследования по отдельным элементам (гидрографическая сеть, рельеф, населенные пункты и т.д.) или по определенным участкам.
|
|
|
Картометрический анализ включает измерение и исчисление по картам количественных характеристик явлений: определение координат, расстояний, размеров, высот, площадей, углов. Способы этих измерений рассмотрены в §5, 7—9.
Картометрические данные служат базой для вычисления относительных показателей, характеризующих не единичный объект, а картину размещения однотипных объектов — расчлененность поверхности, извилистость линий, т.е. для получения морфометрических показателей.
В результате карто- и морфометрического анализа изображения рельефа горизонталями получают многостороннюю характеристику рельефа: степень горизонтального и вертикального расчленения земной поверхности, максимальный размах высот, овражность, закарстованность и т.п.
При гидрологических исследованиях по картам изучают форму и размеры гидрографических объектов: извилистость рек и береговых линий, определяют размеры и форму озер, форму бассейнов, динамику берегов водохранилищ, а также вычисляют объемы осадков и стока по бассейнам и другие показатели.
По карте изучают особенности расселения (типы и размещение населенных пунктов, плотность населения), густоту железнодорожной сети, распаханность, лесистость территории.
|
|
|
Графический анализ — исследование территории с помощью профилей, блок-диаграмм и других графических построений. По топографической карте строится профиль физической поверхности Земли на изучаемом участке (как указано в §12) и по линии профиля условными знаками отмечают природные особенности, социально-экономические объекты, выясняя таким образом их связи с рельефом и между собой. Такое сопоставление разных элементов карты позволяет в ряде случаев проводить предварительное районирование территории.
Математические методы в картографии применяются для получения по картам разнообразных количественных характеристик и для создания, изучения и отображения в картографической форме пространственных математических моделей явлений или процессов. Если методы измерений по картам достаточно разработаны и принципиально не сложны, то математическое моделирование и другие математические способы отличаются большой сложностью и нуждаются в применении электронно-вычислительной техники.
Данные, получаемые в результате применения названных способов картографического анализа, способствуют выявлению часто скрытых, не отраженных на карте свойств объектов, а также закономерностей их размещения и взаимосвязей. При этом по изображенным на карте явлениям обнаруживают новые свойства и особенности местности, таким образом информация о местности расширяется и углубляется в процессе работы с картой.
|
|
|
Например, при неотектонических исследованиях по топографическим картам визуально выделяют участки с большой и малой извилистостью рек. На выделенных участках измеряют величины извилистости и по ним выявляют аномальные участки, которые затем объединяют в зоны аномальных падений рек, приуроченные обычно к местным геологическим структурам.
По рисунку и взаимному расположению горизонталей, абсолютным и относительным высотам составляют представление о типе рельефа (эрозионный, моренный и др.) и обнаруживают зависимость между ним и характером планировки и размещения сельских поселений: приуроченность к тем или иным формам рельефа и элементам гидрографии. Резкие различия в степени сельскохозяйственной освоенности территории — плотность населенных пунктов, уровень распаханности, густота дорожной сети в районах Нечерноземного центра часто свидетельствуют о значительных природных (ландшафтных) различиях этих районов. Так, среди облесенных территорий с редкими поселениями выделяются безлесные, почти сплошь распаханные местности с густым сельским населением, так называемые ополья — Касимовское, Подольское, Мещовское и др. Почвы ополий (разновидности серых лесных) значительно плодороднее дерново-подзолистых почв, окружающих ополья моренно-зандровых равнин. Территории ополий издавна освоены человеком. На карте, таким образом, возможно разграничение природных ландшафтов.
Суждение о динамике развития объектов и явлений получают путем сравнения и анализа карт, составление которых разделено некоторым промежутком времени. В результате выявляются изменения природных компонентов, например рост овражности, обмеление рек, высыхание болот, смена древесных пород в лесу, усиление эрозионных процессов или их затухание, а также изменения в хозяйственной освоенности территории, развитии городов, сети путей сообщения и др.
С целью детального, углубленного изучения какого-либо явления на основе топографических карт создаются производные карты, отображающие новые характеристики объектов и явлений. Примером может служить серия карт, составляемых камеральным путем при изучении эрозионно опасных участков: карты углов наклона со специально выбранными градациями углов; густоты и глубины расчленения рельефа; экспозиции и длины склонов.
Сопоставление серии карт природных явлений с группой карт хозяйственного использования земель (процент распашки, виды сельскохозяйственных культур, применяемая агротехника и др.) открывает связи явлений и в какой-то мере делает возможным прогнозирование процессов их развития.
Топографические карты имеют разностороннее применение на всех этапах полевых экспедиционных исследований. При составлении плана полевых работ после общего ознакомления с литературными и картографическими материалами намечают маршруты, места стоянок, рассчитывают длительность отдельных этапов работы и т.д. Во время полевых исследований карты служат для ориентирования на местности, для точной локализации площадок и точек наблюдений, а также для привязки изученных объектов к топографической основе, т.е. к изображенным на карте рекам, элементам рельефа, контурам растительного покрова, населенным пунктам и другим четким ориентирам. Местоположения объектов на местности определяются глазомерно, простейшими приемами или геодезическими методами. По данным полевых наблюдений, например геологических, почвенных, геоботанических, ландшафтных, экономико-географических, на топографической основе создаются в дальнейшем тематические карты (§49).
ОРИЕНТИРОВАНИЕ НА МЕСТНОСТИ
Под ориентированием на местности понимают определение своего местоположения (точки стояния) относительно сторон горизонта и местных ориентиров — заметных предметов и элементов рельефа и определение направления пути. Надежность и быстрота ориентирования зависят от наличия хороших ориентиров, условий работы (погода, время суток), качества карты и, конечно, опытности людей, выполняющих эту задачу.
Определение на местности сторон горизонта. Стороны горизонта приближенно определяют по Солнцу, Полярной звезде, по признакам местных предметов и более точно по компасу.
Известно, что в северном полушарии летом Солнце в 7 часов по декретному времени находится примерно на востоке, в 13 часов — на юге, в 19 часов — на западе. В средних и высоких широтах за 1 час Солнце перемещается по азимуту приблизительно на 15°. По разности времени в момент наблюдения и в полдень находят угол, на который «смещено» положение Солнца в данный момент от направления на юг.
Рис. 41. Положение циферблата часов при определении сторон горизонта
Несколько точнее стороны горизонта определяют по Солнцу и часам: горизонтально лежащие часы поворачивают так, чтобы часовая стрелка острием была направлена в сторону Солнца. Угол, образованный стрелкой и направлением от центра часов на цифру «1» циферблата, мысленно делят пополам прямой линией, которая и укажет направление на юг (рис. 41). Точность определения направления меридиана по Солнцу зависит от высоты светила над горизонтом: чем выше Солнце, тем грубее ошибка. Летом в умеренных широтах она может достигать 20—25°.
Поскольку направление на Полярную звезду почти совпадает с северным направлением истинного меридиана, в ясную ночь находят Полярную по созвездию Большой Медведицы. Для этого прямую, соединяющую две крайние звезды «большого ковша», мысленно продолжают и откладывают на ней увеличенное в пять раз видимое расстояние между этими двумя звездами и в конце линии будет обнаружена яркая Полярная звезда — концевая в «ручке малого ковша» созвездия Малой Медведицы (рис. 42).
Рис. 42. Положение Полярной звезды относительно созвездия Большой Медведицы
Признаки местных предметов в совокупности друг с другом также могут приближенно указывать стороны горизонта, так как некоторые проявления органической жизни обусловлены расположением объектов относительно Солнца. Так, у многих древесных растений кора грубее с северной стороны; ствол березы светлее с южной стороны и кора там эластичнее. У сосны и ели с южной стороны выделяется больше смолы. Деревья, камни, деревянные и черепичные крыши покрыты мхом обильнее с северной стороны. Муравейники обычно находятся с южной стороны ствола дерева, пня или кустарника, их пологие склоны обращены к югу, и более крутые — к северу (рис. 43). Кроме того, некоторые предметы, созданные руками человека, также помогают найти стороны горизонта. Так, например, просеки в лесу прокладываются примерно с севера на юг и с запада на восток, алтари православных и лютеранских церквей обращены к востоку, а главные входы расположены с западной стороны.
Рис. 43. Муравейники расположены обычно с южной стороны стволов деревьев; склон муравейника, направленный к югу — более пологий
Более надежно стороны горизонта определяются с помощью магнитных компасов Адрианова и артиллерийского АК или буссоли, устройство которой рассматривается в §22.
В компасе Адрианова (рис. 44) на дне в центре корпуса закреплена стальная игла, на которой свободно подвешена в горизонтальной плоскости магнитная стрелка (1). Кольцо с угловыми делениями (лимб) прикреплено к внутренней стенке корпуса (2). Цена деления внутренней шкалы лимба 3°, а на внешней шкале указаны деления артиллерийского угломера. Сверху корпус закрыт вращающейся прозрачной крышкой с двумя пластинами с вырезами, называемыми прорезью (5) и мушкой (4), которые служат для точного визирования. Северный конец магнитной стрелки и деления шкалы 0°, 90°, 180°, 270° обозначены светящимися в темноте метками (3). Тормоз стрелки (6).
Рис. 44. Компас Адрианова (стекло снято)
При определении по компасу сторон горизонта освобождают магнитную стрелку (отпускают тормоз) и поворачивают коробку компаса в горизонтальной плоскости до" тех пор, пока отметка 0° лимба совместится с северным концом стрелки. В этом положении компас будет ориентирован по магнитному меридиану, т.е. отметка 0° на шкале компаса будет приближенно направлена на север. Чтобы найти на местности направление географического меридиана, с северным концом магнитной стрелки совмещают не нулевое деление шкалы, а отсчет, соответствующий величине и знаку склонения магнитной стрелки (рис. 45). Тогда направление географического меридиана покажет прямая, проведенная из центра компаса через деление 0°.
Рис. 45. Ориентирование компаса по истинному меридиану. Склонение восточное 10°. Для большей четкости рисунка деления на шкале равны 5° (а не 3°, как в компасе Адрианова)
При разнообразных работах по исследованию природных условий, в военном деле, в туристических походах и т.д. необходимо определять свое местонахождение (точку стояния), направление линий местности, наносить на карту различные объекты.
Ориентирование на местности с помощью карты. Наиболее надежным является ориентирование с помощью топографической карты (или аэрофотоснимка), выступающей в роли своеобразного путеводителя. При этом сначала ориентируют саму карту, затем сличают карту с местностью, находят точку стояния и, если это требуется, наносят нужные предметы на карту и определяют направление своего пути.
Ориентировать карту — это значит расположить ее так, чтобы направления боковых рамок листа совпадали с направлением географического меридиана, а различные линии картографического изображения (реки, дороги, линии электропередач и т. п.) были параллельны соответствующим линиям местности.
Ориентирование карты на местности с достаточным количеством ориентиров и при хорошей видимости проводят по линиям местности и визированием на ориентир, а также с помощью компаса.
Рис. 46. Ориентирование карты по линиям местности
По линиям местности карту ориентируют, например, в случае, когда точка стояния находится на линейном объекте (на дороге, под линией связи, у контура леса и т. п.) и ее положение хотя бы приблизительно известно. Карту повертывают так, чтобы линейный знак объекта на карте совпал с его направлением в натуре, а предметы, находящиеся по его сторонам, располагались в соответствующих местах на карте (рис. 46).
Если на карте известно положение точки стояния, а на местности опознан надежный ориентир, карту ориентируют визированием на этот предмет. Для этого на карте к изображению точки стояния и знаку ориентира прикладывают линейку и повертывают карту так, чтобы направление ребра линейки совпало с соответствующим направлением на местности (рис. 47).
Рис. 47. Ориентирование карты визированием на ориентир
В условиях плохой видимости (ночью, в лесу и т. п.) и на территориях, бедных ориентирами, карту ориентируют по компасу: компас с освобожденной магнитной стрелкой помещают на карту так, чтобы штрихи лимба 0° и 180° совпали с одной из вертикальных километровых линий. Затем карту вместе с компасом поворачивают до такого положения, когда под северным концом магнитной стрелки установится отсчет на лимбе, равный поправке направления (рис. 48). Если эта поправка менее 3°, ее не учитывают и с северным концом стрелки совмещают отметку 0° лимба. Цена деления лимба компаса Адрианова 3°, и поэтому при работе на местности трудно обеспечить измерение углов с большей точностью.
Рис. 48. Ориентирование карты с помощью компаса по линии координатной сетки (с учетом магнитного склонения) δ = +13°15' и сближения меридианов γ = —1°45'. Поправка направления П = δ — γ = +13°15' — (—1°45') = +15°
Положение точки стояния определяют путем сопоставления карты с местностью, глазомерно по окружающим предметам, а также промером расстояний и засечкам. Точка стояния определяется без особого труда, если наблюдатель находится рядом с точечным ориентиром (геодезический пункт, отдельно стоящее дерево, родник, и т.п.), изображение которого имеется на карте.
Положение точки стояния на открытом месте определяют глазомерно или путем измерений относительно найденных на карте ближайших заметных предметов местности. Измеряют по компасу азимуты на ориентиры и расстояния до них, а затем на карте по обратным азимутам проводят от условных знаков ориентиров прямые «на себя», на которых и откладывают в масштабе измеренные расстояния.
Графической засечкой получают на карте положение точки стояния, расположенной на линейном контуре (дорога, линия связи и т. п.), если с этой точки виден хотя бы один ориентир. Сначала карту ориентируют по компасу или линиям местности, затем, приложив линейку к знаку ориентира на карте, направляют ребра линейки на видимый предмет местности и прочерчивают прямую, в точке пересечения которой со знаком дороги (линия связи и т.д.) будет определено положение точки стояния.
При движении на местности непрерывно сличают карту с натурой и опознают на карте свое местоположение и изображения окружающих объектов — сначала наиболее выделяющихся на местности, а затем изучают более мелкие. Чтобы найти на карте изображение видимого предмета, определяют глазомерно расстояние по направлению на него и откладывают его на карте в масштабе от точки стояния в направлении наблюдаемого объекта, в конце линии будет находиться изображение этого объекта. Для обнаружения на местности показанного на карте объекта берут по карте расстояние до него от точки стояния и мысленно откладывают на местности в нужном направлении.
При организации движения днем по незнакомой территории с применением карты предварительно изучают по карте условия движения и ориентирования по маршруту с целью выбора оптимальной трассы. Линию избранного маршрута проводят на карте цветным карандашом, в точках поворота подчеркивают ориентиры, подписывают расстояния между ориентирами в поземельных мерах. Если предстоит долгий путь, на карте намечают места привалов, дневок и ночлега. При следовании по маршруту время от времени ориентированную карту сличают с местностью и передвигаются от ориентира к ориентиру.
Движение по азимутам — движение по намеченному маршруту от одного пункта (ориентира) до другого по заданным заранее азимутам и расстояниям. Этот способ ориентирования применяется в закрытой местности, на территории, лишенной ориентиров, или ночью, в условиях отсутствия видимости, т.е. там, где ориентирование по карте затруднено.
Предварительно по карте намечают и изучают линию маршрута, выбирают ориентиры в точках поворота, измеряют расстояния и углы направления прямолинейных отрезков хода. Повороты намечают вблизи объектов, находящихся около линейных ориентиров, перпендикулярных пути следования (пересечение дорог, линии связи и электропередач, постройки и другие сооружения у берегов рек и водоемов). Это облегчает точный выход к точкам поворота при плохой видимости. Расстояния, измеренные по карте, пересчитывают в число пар шагов того человека, которому предстоит идти по азимуту. Дирекционные углы отрезков маршрута, взятые с карты, переводят в магнитные азимуты по формуле AM = α + γ + δ, где α — дирекционный угол, γ — сближение меридианов, δ — магнитное склонение, значения которых приведены на нижнем поле листа карты. Если их алгебраическая сумма (γ + δ) меньше 1°, ею можно пренебречь.
Подготовленные данные оформляют в виде схемы, которую получают копированием ходовой линии и боковых ориентиров с карты на прозрачную бумагу (восковку или др.). На схеме показывают направление магнитного меридиана и около поворотных точек — данные для движения (рис. 49).
Рис. 49. Схема движения по азимутам, подготовленная по топографической карте
В начале движения в исходной точке маршрута берут по компасу направление на первый контрольный ориентир (на первую поворотную точку пути). Если он не виден, то используют промежуточные ориентиры, т.е. более близкие предметы, расположенные в нужном направлении. Идя по маршруту, непрерывно считают шаги. При отсутствии видимости направление выдерживают только по компасу. Эта работа требует большого внимания и напряжения. Поэтому рекомендуется следить за направлением и вести счет расстояниям, если это возможно, разным людям.
Общие сведения о наземной навигационной аппаратуре. Наземная навигационная аппаратура применяется для ориентирования при движении на быстроходных транспортных средствах — автомашинах, мотоциклах, танках и др. Направления движения выдерживаются с помощью навигационного прибора — гирополукомпаса, основным элементом которого является гироскоп (рис. 50, 51).
Рис. 50. Схема устройства гироскопа: 1 — ротор (маховик); 2 — внутренняя рама; 3 — внешняя рама
Рис. 51. Внешний вид гирополукомпаса: 1 — корпус; 2 — лампочка; 3 — указатель отсчета (индекс); 4 — курсовая шкала; 5 — пробка, закрывающая регулировочный винт; 6 — отвертка винта; 7 — рукоятка арретира
В гироскопе ось быстро вращающегося маховика долго сохраняет положение в пространстве, приданное ей в начале вращения. Ось маховика закреплена в карданном подвесе и может совершать повороты около центра подвеса. На наружной раме подвеса помещена курсовая шкала. Подвес с маховиком и шкалой заключен в корпус, жестко скрепленный с машиной. На переднем стекле корпуса имеется указатель — штрих для отсчетов по курсовой шкале. При движении машины по прямолинейному маршруту положение главной оси гироскопа, курсовой шкалы и указателя отсчетов остается неизменным. При повороте машины вместе с ней поворачивается корпус прибора с указателем отсчетов, а главная ось гироскопа вместе со шкалой сохраняет неизменное направление относительно сторон горизонта, вследствие чего отсчет на курсовой шкале изменится на величину угла поворота машины. Пройденные машиной расстояния измеряются по спидометру.
Вождение машин по гирополукомпасу чаще всего осуществляется в условиях ограниченной видимости (ночью, в туман), когда сличение карты с местностью затруднено, а также на территории, бедной ориентирами. Предстоящий маршрут изучается по топографической карте, выбираются ориентиры на поворотах, определяются расстояния между ними и дирекционные углы. Все данные фиксируют на карте: четко обозначают линию маршрута, подписывают над линией величину дирекционного угла и длину каждого прямолинейного отрезка пути, обводят ориентиры кружками.
В исходной точке на шкале гирополукомпаса устанавливают дирекционный угол продольной оси машины (по ориентиру, магнитному азимуту или по линиям местности), т.е. проводят начальное ориентирование машины. Затем разворачивают машину так, чтобы на шкале прибора установился отсчет, соответствующий дирекционному углу первого отрезка маршрута, и ведут машину, придерживаясь этого курса. Пройдя нужное расстояние, определяемое по спидометру, находят поворотный ориентир, направляют машину по новому курсу ко второму ориентиру и продолжают движение. На точность выдерживания маршрута влияет ряд факторов: смещение оси гироскопа, погрешности начального ориентирования машины и др. Средние отклонения от заданного маршрута достигают 2—5% пройденного пути.
К средствам наземной навигации принадлежат автоматические устройства двух типов: координаторы, выдающие информацию о текущих координатах движущейся машины и дирекционных углах курса в числовом виде, и курсопрокладчики, выдающие эту информацию и в числовом, и в графическом виде путем прочерчивания пройденного маршрута на карте.
Для топографо-геодезических работ при изысканиях и эксплуатации газонефтяных месторождений находят применение топопривязчики — автомашины, оборудованные аппаратами наземной навигации. При этом точность определения координат точек местности составляет около 0,7% от длины проходимого пути.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 955; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!