При уменьшении масштаба происходит обобщение наносимых на карту объектов, их качественных и количественных характеристик. Тут помогает картографическая генерализация.
Генерализация (от лат. generalis - общий, главный) - отбор и обобщение изображаемых на карте объектов и явлений соответственно назначению и масштабу карты. С помощью генерализации выделяются наиболее важные объекты, которые должны быть помещены на карте, и отбрасываются второстепенные, мешающие восприятию главных процессов и связей.
Основными методами картографической генерализации являются:
Отбор изображаемых объектов;
Упрощение рисовки контуров,
Укрупнение характеристик объекта и др.
Для составления карт пользуются масштабом.
Масштаб (нем. Maßstab, от Maß - мера, размер и Stab - палка) - показатель степени уменьшения расстояний на глобусе, плане, аэрофотоснимке или карте по сравнению с истинным расстоянием на местности.
Масштаб бывает численный, именованный и линейный (рис. 1).
Рис 1. Виды масштаба
а) численный; б) именованный; в) линейный
Картографические проекции - математические способы изображения поверхности земного эллипсоида или другой планеты на плоскости.
Картографические проекции можно классифицировать по различным признакам:
Характеру искажений;
Виду изображений параллелей и меридианов нормальной сетки;
Виду вспомогательной геометрической поверхности, которая может быть использована при ее построении и др.
По виду меридианов и параллелей в нормальных цилиндрических картографических проекциях меридианы изображены равностоящими параллельными прямыми, а параллели - прямыми перпендикулярами к ним. В конических, картографических проекциях параллели показаны дугами концентрических окружностей, а меридианы - перпендикулярными им прямыми. В азимутальных (полярных) картографических проекциях параллели изображены концентрическими окружностями, а меридианы - радиусами (рис. 2).
Рис. 2. Картографические проекции:
а) цилиндрическая б) коническая в) азимутальная
В псевдоцилиндрических картографических проекциях параллели - прямые, параллельные друг другу, а меридианы - кривые, увеличивающие кривизну по мере удаления от среднего прямолинейного меридиана.
В псевдоконических проекциях параллели - дуги концентрических окружностей, а меридианы - кривые, симметричные относительно среднего прямолинейного меридиана,
В поликонических картографических проекциях параллели - эксцентрические окружности с центрами на среднем прямолинейном меридиане, а меридианы - кривые, симметричные относительно среднего меридиана.
В зависимости от положения оси используемых сферических координат картографические проекции делятся на нормальные - проекции, при построении которых ось сферических координат совпадает с осью вращения Земли; косые - ось сферических координат расположена под углом к земной оси, и поперечные, когда ось сферических координат лежит в плоскости экватора.
По характеру искажений картографические проекции подразделяются на равноугольные, равновеликие, равнопромежуточные и произвольные.
В равноугольных проекциях не искажаются углы.
В равновеликих не искажаются площади, но форма объектов на глобусе и на карте в такой проекции может сильно отличаться.
В произвольных проекциях искажаются и площади, и углы. Но размеры и контуры объектов на таких картах больше похожи на те, что мы видим на глобусе: искажения углов и площадей на таких картах значительно меньше.
Ниже показаны искажения, которые имеют место в проекциях (рис. 3-5).
Рис. 3. Равновеликая цилиндрическая проекция
Рис. 4. Равнопромежуточная цилиндрическая проекция
Рис. 5. Равноугольная цилиндрическая проекция
Применение тех или иных картографических проекций зависит от назначения карты, конфигурации и положения картографируемой территории или акватории.
Для карт мира чаще всего используют произвольные поликонические и псевдоцилиндрические проекции. Псевдоцилиндрические проекции по сравнению с цилиндрическими дают в высоких широтах меньшие искажения площадей, но увеличивают искажения углов, что сказывается особенно неблагоприятно на изображениях, например, Северной и Южной Америки.
Карты полушарий обычно строят в поперечных равнопромежуточных азимутальных проекциях.
Для карт отдельных материков (Евразии, Северной Америки, Южной Америки, Австралии с Океанией) применяют преимущественно равновеликие косые азимутальные картографические проекции. Для Африки косая проекция заменяется экваториальной. В азимутальной проекции искажения нарастают по мере удаления от центра проекции и потому достигают наибольшей величины в углах прямоугольной рамки карты. Так, на карте Азии в пределах материка угловые искажения достигают 15°.
Для карт океанов широко применяются равноугольные цилиндрические, произвольные псевдоконические и псевдоцилиндрические картографические проекции.
Карты России составляются обычно в нормальных конических проекциях. Однако эти проекции не позволяют показать точку полюса и вследствие значительной части кривизны параллелей как бы приподнимают восточные и западные части страны, что нарушает зрительное представление о широтных зонах. Используются также произвольные поликонические картографические проекции и др.
Градусная сеть - система меридианов и параллелей на географических картах и глобусах, служащая для отсчета географических координат точек земной поверхности - долгот и широт или нанесения на карту объектов по их координатам (рис. 6).
Рис 6. Элементы градусной сети
Мысленные линии сечения поверхности земного шара плоскостью, параллельной плоскости экватора, называют параллелями (от греч. parallelos, букв, идущие рядом). Все точки, лежащие на одной параллели, имеют одинаковую географическую широту. Параллелей на карте и глобусе можно провести сколько угодно, но обычно на учебных картах их
проводят с интервалом 10-20°. Параллели всегда ориентированы с запада на восток. Длина окружности параллелей уменьшается от экватора к полюсам.
Меридианы (от лат. meridians - полуденный) - мысленные линии сечения земного шара воображаемыми плоскостями, проходящими через ось вращения Земли перпендикулярно плоскости экватора. Меридианы можно провести через любые точки на земной поверхности, и все они будут проходить через оба полюса Земли. Меридианы ориентированы с севера на юг. Средняя длина дуги 1° меридиана: 40 008,5 км: 360° = 111 км. Длина всех меридианов одинакова. Направление местного меридиана в любой точке можно определить в полдень по тени от любого предмета. В Северном полушарии конец тени всегда показывает направление на север, в Южном - на юг.
Экватор (от лат. aequator - уравнитель) - воображаемая линия на земной поверхности, полученная при мысленном рассечении земного шара плоскостью, проходящей через центр Земли перпендикулярно оси ее вращения. Все точки на экваторе оказываются равноудаленными от полюсов. Экватор делит земной шар на два полушария - Северное и Южное.
Географические полюсы (от лат. polus, от греч. руlos, букв. - ось) - математически высчитанные точки пересечения воображаемой оси вращения Земли с земной поверхностью.
Градусная сеть позволяет определить на карте географические координаты любого пункта или нанести пункт по его координатам. Географические координаты - величины, определяющие положение точки на земной поверхности относительно экватора и нулевого меридиана (географическая широта и географическая долгота).
Географическая широта - величина дуги меридиана в градусах от экватора до заданной точки на поверхности Земли. Началом отсчета является экватор. Широта всех точек на нем равна 0°. На полюсах широта составляет 90°. К северу от экватора отсчитывают северную широту, к югу - южную (рис. 7).
Рис. 7. Определение географической широты
Географическая долгота - величина дуги параллели в градусах от начального меридиана до заданной точки. Все меридианы равны по длине, поэтому для отсчета необходимо было выбрать один из них. Им стал Гринвичский меридиан, проходящий недалеко от Лондона (там, где расположена Гринвичская обсерватория). Долгота отсчитывается от 0° до 180°. К востоку от нулевого меридиана до 180° отсчитывается восточная долгота, к западу - западная (рис. 8).
Рис. 8. Определение географической долготы
Для изображения различных объектов на карте применяют самые разнообразные способы картографического изображения.
Если нужно показать, как делится территория по какому-нибудь качественному признаку (почвам, типам лесов), применяют способ качественного фона и части территории с разным качеством окрашивают различными цветами или штриховкой (рис. 9).
Рис. 9. Способ качественного фона
Области распространения какого-либо явления (вечная мерзлота, плавучие льды, гнездовья птиц, места обитания видов животных или растений) показывается способом ареалов (рис. 10). Области внутри границ ареалов закрашиваются, а сами ареалы разных явлений могут перекрываться.
Рис. 10. Способ ареалов
На картах, выполненных способом картограммы, отображаются средние показатели явлений (процент распаханности, плотность населения, потребление продуктов), обычно в политико-административных границах (рис. 11).
Рис. 11. Способ картограммы
Картодиаграмма отражает изменение явления во времени; абсолютные величины или относительные величины по нескольким параметрам (рис. 12). Для этого в пределах определенных границ районов, стран помещают график, столбчатую или круговую диаграмму, характеризующую территорию, этим контуром ограниченную.
Рис. 12. Способ картодиаграммы
Знаки движения применяют для показа перемещения воздуха, вод и других явлений вдоль поверхности Земли (рис. 13). Это полосы или стрелки разной формы и цвета, показывающие направление движения, его характер и интенсивность.
Рис. 13. Знаки движения
Способом изолиний показывают величину явлений - температуру воздуха (изотермы), давление (изобары), количество осадков (изогиеты), - распространенных на всей (или почти всей) изображаемой территории; высоты земной поверхности (изогипсы). Для этого пункты с одинаковыми величинами этого явления соединяют тонкими линиями - изолиниями (рис. 14).
Рис. 14. Изогипсы
Способ линейных знаков применяется для явлений, которые распространены повсеместно, имеют конкретное местоположение и вытянутую форму (рис. 15). К этой группе явлений и объектов относятся нефте- и газопроводы, реки, дороги, границы и т. д.
Рис. 15. Линейные условные знаки
Способ локализованных диаграмм применяется для отображения на картах явлений, занимающих значительные площади, но изучаемые в конкретных точках (рис. 16). К ним можно отнести многие природные явления: давление и температуру воздуха, атмосферные осадки, ветер, режим рек и т. д.
Рис. 16. Пример локализованных диаграмм
Способ значков применяется для отображения объектов, локализованных в данном месте. Местоположение их строго определяется географическими координатами. При этом площадь объектов не выражается в масштабе карты. Примерами таких объектов могут быть населенные пункты, электростанции, заводы, месторождения полезных ископаемых и др. (рис. 17).
Рис. 17. Пример использования способа значков
Точечный способ схож со способом ареалов. Отличие заключается в том, что численная величина отображаемого явления выражается определенным числом, например: 1 точка соответствует 1000 голов животных или 100 га посевов и т. д. (рис. 18).
Рис. 18. Пример использования точечных знаков
Внемасштабные картографические условные знаки - условные знаки объектов, малые размеры которых не позволяют изобразить их в масштабе карты. Внемасштабные знаки всегда больше размеров изображаемых ими объектов в масштабе карты.
Все многообразие географических карт можно классифицировать по различным признакам. Есть классификация карт по назначению (определению круга ее читателей): научносправочные, учебные, туристические и др.
По охвату территорий различают карты мира, материков, океанов и их частей, отдельных государств и регионов, административных областей и районов, и другие.
По содержанию карты подразделяются на общегеографические и тематические. На общегеографических картах все изображаемые объекты равноправны, в основном это рельеф, реки, озера, населенные пункты, дороги и т. д. Тематические карты с большей подробностью передают один или несколько определенных элементов, в зависимости от темы карты. Эти карты, в свою очередь, подразделяются на карты природных 20 явлений (физические, геологические, климатические, гидрографические, почвенные и др.) и карты общественных явлений (политические, политико-административные, карты населения, экономические и др.).
Если на тематической карте показывается одно изучаемое явление, то такая карта называется аналитической. Если на карте отображается комплекс явлений, то ее называют комплексной.
По масштабу выделяют три основные группы карт (табл. 3).
Таблица 3
Характеристика карт по масштабу
| Группы карт | Особенности |
| Крупномасштабные карты | - передают подробное изображение местности; - являются основными, поскольку предоставляют информацию, используемую потом при составлении карт средних и мелких масштабов; - масштаб от 1: 200 000 и крупнее; - рельеф обычно показывается при помощи изогипс (горизонталей), что позволяет определить относительные превышения и т. д.; - служат для детального изучения местности, выполнения всякого рода расчетов и измерений, требующих значительной точности |
| Среднемасштабные карты | - обычно выпускаются комплектами; - издаются для нужд регионального планирования или навигации; - масштаб: от 1:200 000 до 1:1 000 000 включительно; - содержание карт в основном соответствует содержанию крупномасштабных карт, но отличается большей генерализацией; - используются для общего изучения значительных по площади территорий и связанных с этим приближенных измерений и вычислений |
| Мелкомасштабные карты | - показывается вся поверхность земного шара или значительная ее часть; - масштаб мельче 1:1 000 000; - большинство карт атласов имеет мелкий масштаб, причем по тематике они могут быть очень разными |
Крупномасштабные общегеографические карты суши называют топографическими картами. Они характеризуются практически полным геометрическим подобием изображения местности и постоянством масштаба по любым направлениям. Самыми распространенными картами, с которыми нам чаще всего приходится иметь дело, являются топографические карты местности.
Для удобства пользования их издают отдельными листами.
Система деления карты на отдельные листы называется разграфкой карты, а система обозначения (нумерации) листов - их номенклатурой.
Границы листов топографических карт принято называть рамками карты.
Сторонами рамок являются меридианы и параллели, они ограничивают изображенный на листе карты участок местности. Каждый лист карты ориентирован относительно сторон горизонта так, что верхняя сторона рамки является северной, нижняя - южной, левая - западной, правая - восточной.
В нашей стране наиболее распространенными являются следующие масштабы топографических карт: 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000.
Более крупные масштабы встречаются реже, и это - планы местности.
План местности - чертеж небольшого (порядка 0,5 км) участка местности в крупном масштабе с помощью условных знаков. Он напоминает вид сверху и похож на аэрофотоснимок, но объекты местности показаны условными знаками и сопровождаются надписями. Рельеф на планах изображается горизонталями (рис. 19).
Рис. 19. Изображение на плане форм рельефа горизонталями
Таблица 4
Сравнительная характеристика географической карты и плана
Примеры условных знаков, используемых на планах и топографических картах, представлены на рис. 20.
Рис. 20. Примеры условных знаков, используемых для составления плана местности и топографической карты
Кратко остановимся на современных аэрокосмических и геоинформационных источниках.
Аэрофотосъемка. В настоящее время наряду с топографическими картами для изучения местности и ориентирования на ней широко используются фотоснимки, получаемые путем фотографирования местности с самолета или какого-либо другого летательного аппарата. Такие изображения местности называются аэрофотоснимками. Процесс фотографирования земной поверхности с самолета называется аэрофотосъемкой или воздушным фотографированием.
Достоинством перспективных аэрофотоснимков является то, что по ним легко опознать изображенные местные предметы, особенно расположенные на переднем плане, и получить общее представление о сфотографированной местности. Однако детально изучить местность по перспективным аэрофотоснимкам нельзя, так как часть сфотографированной местности на них не просматривается - она закрыта предметами, расположенными на переднем плане. Не видны будут также предметы, расположенные за возвышенностями, дороги в лесу и т. д. Кроме того, масштаб перспективного аэрофотоснимка в различных его частях разный: на переднем плане масштаб крупнее, чем на дальнем, поэтому производить измерения по такому аэрофотоснимку сложно.
Дистанционные методы получения информации о Земле . Современный мир не перестает удивлять нас новыми открытиями и достижениями. В наши дни человек владеет колоссальными знаниями. Область его интересов и деятельность ограничиваются не только Землей, а выходят и за ее пределы.
Сегодня все более активно используются данные о нашей планете, получаемые с искусственных спутников и пилотируемых космических аппаратов. Они называются данными дистанционного (удаленного) зондирования. Этот широко применяемый в наши дни термин - синоним словосочетаний «изображение Земли из космоса» и «космические снимки Земли». К основным достоинствам дистанционного зондирования можно отнести возможность мониторинга (от лат. monitor - тот, кто предупреждает) или регулярных наблюдений за динамикой географических процессов.
Географическая информационная система. Методы работы с данными постоянно совершенствуются, и теперь уже привычно видеть необходимую информацию, графики, чертежи, схемы, фотографии на экране компьютера. При помощи компьютера создаются и изменяются, извлекаются, анализируются и обрабатываются данные. В этих условиях компьютер оказывает помощь и в работе с географической картой.
Принципиально новый подход в работе с пространственными данными в последние десятилетия связан с возникновением Географических информационных систем.
Географическая информационная система - или ГИС - это компьютерная система, позволяющая показывать необходимые данные на электронной карте. Карты, созданные с помощью ГИС, - это карты нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции. ГИС обладает уникальной способностью выявлять скрытые взаимосвязи и тенденции, которые трудно заметить, используя привычные бумажные карты.
Электронная карта, созданная в ГИС, поддерживается мощным арсеналом аналитических средств, богатым инструментарием создания и редактирования объектов, а также базами данных, специализированными устройствами сканирования, печати и другими техническими решениями, средствами Интернет, космическими снимками и информацией со спутников.
Сравнение свойств географической карты и плана местности. План местности. Географическая карта
Карта – уменьшенное обобщенное условно-знаковое изображение поверхности Земли (ее части), других планет или небесной сферы, построенное в масштабе и проекции (т. е. по математическому закону).
Различие карт по масштабу. В зависимости от масштаба карты делят на три группы: крупномасштабные, среднемасштабные, и мелкомасштабные. Крупномасштабные карты имеют масштаб 1:200 000 и крупнее. К этой группе относятся топографические карты. Среднемасштабные имеют масштаб мельче 1:2 000 000 и до 1:1 000 000 включительно. К мелкомасштабным картам относят карты, построенные в масштабе мельче 1:1 000 000.
При создании карты производится строгий отбор того, что на ней будет изображено и написано. Этот отбор называетсякартографическ ой генерализацией . Как правило, чем мельче масштаб карты, тем меньше на ней показано объектов, т. е. тем строже ее генерализация. Важную роль в картографической генерализации играет назначение карты и ее тематика.
План местности – чертеж местности, выполненный в условных знаках и в крупном масштабе (1:5000 и крупнее). Построение планов осуществляется в ходе глазомерной, инструментальной или комбинированной съемок непосредственно на местности или на основе расшифровывания аэрофотоснимков. Планы отражают небольшую по площади территорию (несколько километров), и поэтому при их построении кривизна земной поверхности не учитывается.
Отличие плана от карты : 1) на планах изображаются небольшие участки местности, поэтому они строятся в крупных масштабах (например, в 1 см – 5 м). Карты показывают значительно бóльшие территории, их масштаб мельче;
2) план изображает местность подробно, сохраняя точные очертания изображаемых объектов, но только в уменьшенном виде. Крупный масштаб плана позволяет отразить на нем практически все объекты, находящиеся на местности. На карту, имеющую более мелкий масштаб, все объекты нанести не удается, поэтому при создании карт производится генерализация объектов. Точные очертания всех объектов на карте также показать нельзя, поэтому они искажаются в той или иной мере. Многие объекты на карте, в отличие от плана, изображаются внемасштабными условными знаками;
3) при построении плана кривизна земной поверхности не учитывается, т. к. изображается небольшой участок местности. При построении карты она учитывается всегда. Карты строят в определенных картографических проекциях;
4) на планах нет градусной сети. На карту обязательно наносят параллели и меридианы;
5) на плане направление на север считается направлением вверх, направление на юг – вниз, на запад – влево, на восток – вправо (иногда на плане направление север – юг показано стрелкой, которая не совпадает с направлением вверх – вниз). На картах направление север – юг определяется по меридианам, запад – восток – по параллелям.
Сравнение способов картографического изображения. Способы изображения объектов и явлений на картах
Условные знаки – обозначения, применяемые на картах для изображения различных объектов и их качественных и количественных характеристик. С помощью условных знаков обозначают как реальные объекты (например, населенные пункты), так и абстрактные (например, плотность населения). Условные знаки предназначены для того, чтобы указать вид и некоторые характеристики изображенных на карте объектов (явлений) и определить их положение в пространстве.
Условные знаки бывают:
– внемасштабными (используются для того, чтобы изобразить объекты, которые не могут быть выражены в масштабе карты). Это рисунки или геометрические фигуры, Родники форма которых обычно напоминает изображаемый объект (рис. 1). Буквенные символы также относятся к внемасштабным условным знакам
– линейными (используются для изображения объектов линейного характера – рек, дорог, границ, трубопроводов и др.). В масштабе они передают только длину и форму объекта, ширина их преувеличена, поэтому ее измерить нельзя (рис. 2);
Рис. 1
Рис. 2
– площадными , или контурными (используются для изображения географических объектов, занимающих некоторую площадь – озеро, массив леса и т. д.). Передают действительную величину объектов (рис. 3). Состоят из контура (леса, болота и т. п.) и его заполнения (цвет, штриховка).
Рис. 3
Пояснительные условные знаки (например, стрелки, показывающие направление течения реки, фигурки лиственных и хвойных деревьев и др.), подписи, буквенные и цифровые обозначения также несут определенную информацию на карте.
На крупномасштабных картах чаще используются площадные и линейные условные знаки, на мелкомасштабных – внемасштабные.
Картографические способы изображения
Способ качественного фона. Применяется для изображения на карте качественных особенностей определенных объектов или явлений, имеющих сплошное распространение на земной поверхности или занимающих большие площади. Суть его заключается в том, что на карте выделяют однородные по определенному признаку (признакам) участки (например, природные зоны) и закрашивают (или штрихуют) их в подобранные для них цвета (штриховки).
Способ ареалов. Ареал – область распространения на земной поверхности какого-либо явления (например, территория, на которой обитает определенное животное, или территория, на которой выращивается та или иная сельскохозяйственная культура, и т. п.).
Способ изолиний. Изолинии (от греч. isos – равный) – линии на географических картах, проходящие по точкам с одинаковым значением какого-либо количественного показателя (температуры, количества осадков, глубины, высоты и т. д.), характеризующего изображаемое явление. Например, изотермы – линии, соединяющие места с одинаковой температурой; изобаты – линии, соединяющие места с одинаковой глубиной; горизонтали – линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковой абсолютной высотой. Суть способа изолиний заключается в том, что на карте пункты с одинаковыми величинами определенного показателя соединяют тонкими линиями, т. е. наносят изолинии.
Определение направлений, измерение расстояний на плане и карте
Линии движения. Линиями (стрелками) показывают направление движения каких-либо объектов – воздушных масс, ветров, океанических течений, рек и т. п.
На плане север – юг показано стрелкой. Если на плане нет стрелки, то считается, что оно север – вверху, юг – внизу.
На карте направления определяются с помощью градусной сети. Направление север – юг соответствует направлению меридианов, запад – восток – параллелей.
Измерения азимутов по картам производят с помощью транспортира. Азимут – угол, образуемый в данной точке или на карте между направлением на север и какой-либо предмет и отсчитывающийся по часовой стрелке.
Так, если предмет находится строго к северу от точки, в которой находится наблюдатель, то азимут на него составит 0°, к востоку – 90°, к югу – 180°, к западу – 270°. Азимуты могут иметь значения от 0° до 360°. Для того чтобы измерить азимут по карте, нужно через начальную точку определяемого направления провести линию, параллельную направлению север – юг. Затем также через точку провести линию, соединяющую точку и объект, на который требуется определить азимут. А затем с помощью транспортира измерить образовавшийся угол (азимут), учитывая, что азимут всегда отсчитывается по часовой стрелке.
Определение географических координат
Градусная сеть и ее элементы. Градусная сеть Земли – система меридианов и параллелей на географических картах и глобусах, служащая для отсчета географических координат точек земной поверхности – долгот и широт – или нанесения на карту объектов по их координатам.
Для создания градусной сети необходимы определенные точки отсчета. Шарообразная форма Земли определяет существование на земной поверхности двух неподвижных точек – полюсов. Через полюсы проходит воображаемая ось, вокруг которой вращается Земля.
Географические полюсы – математически высчитанные точки пересечения воображаемой оси вращения Земли с земной поверхностью.
Экватор – воображаемая линия на земной поверхности, полученная при мысленном рассечении эллипсоида на две равные части (Северное и Южное полушарие). Все точки экватора равноудалены от полюсов. Плоскость экватора перпендикулярна оси вращения Земли и проходит через ее центр. Полушария мысленно разделены еще множеством плоскостей, параллельных плоскости экватора. Линии их пересечения с поверхностью эллипсоида называются параллелями . Все они, как и плоскость экватора, перпендикулярны оси вращения планеты. Параллелей на карте и глобусе можно провести сколько угодно, но обычно на учебных картах их проводят с интервалом 10–20°. Параллели всегда ориентированы с запада на восток. Длина окружности параллелей уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе она самая большая, а на полюсах равна нулю.
При пересечении земного шара воображаемыми плоскостями, проходящими через ось Земли перпендикулярно плоскости экватора, образуются большие окружности – меридианы . Меридианы также можно провести через любые точки эллипсоида. Все они пересекаются в точках полюсов (рис. 4). Меридианы ориентированы с севера на юг. Средняя длина дуги 1° меридиана: 40 008,5 км: 360° = 111 км. Длина всех меридианов одинакова. Направление местного меридиана в любой точке можно определить в полдень по тени от любого предмета. В Северном полушарии конец тени всегда показывает направление на север, в Южном – на юг.
Градусная сеть необходима для отсчета географических координат точек земной поверхности – широты и долготы.
Географическая широта – расстояние вдоль меридиана в градусах от экватора до какой-либо точки на поверхности Земли. Началом отсчета является экватор. Широта всех точек на нем равна 0. На полюсах широта составляет 90°. К северу от экватора отсчитывают северную широту, к югу – южную.
Рис. 4
Географическая долгота – расстояние вдоль параллели в градусах от начального меридиана до какой-либо точки земной поверхности. Все меридианы равны по длине, поэтому для отсчета необходимо было выбрать один из них. Им стал Гринвичский меридиан, проходящий недалеко от Лондона (там, где расположена Гринвичская обсерватория). Долгота отсчитывается от 0° до 180°. К востоку от нулевого меридиана до 180° отсчитывается восточная долгота, к западу – западная. Таким образом, используя градусную сеть, можно точно определить географические координаты – величины, определяющие положение точки на земной поверхности относительно экватора и нулевого меридиана. Например, географические координаты мыса Челюскин (крайней северной точки Евразии) – 78° с. ш. и 104° в. д.
Определение расстояний на карте
Масштабом называется отношение длины линии на чертеже, плане или карте к длине соответствующей линии в действительности. Масштаб показывает, во сколько раз расстояние на карте уменьшено относительно реального расстояния на местности. Если, например, масштаб географической карты 1: 1 000 000, это значит, что 1 см на карте соответствует 1 000 000 см на местности, или 10 км. Различают численный, линейный и именованный масштабы.
Численный масштаб изображается в виде дроби, у которой числитель равен единице, а знаменатель – число, показывающее, во сколько раз уменьшены линии на карте (плане) относительно линий на местности. Например, масштаб 1:100 000 показывает, что все линейные размеры на карте уменьшены в 100 000 раз. Очевидно, чем больше знаменатель масштаба, тем масштаб мельче, при меньшем знаменателе масштаб крупнее. Численный масштаб – это дробь, поэтому числитель и знаменатель даются в одинаковых измерениях (сантиметрах). Линейный масштаб представляет собой прямую линию, разделенную на равные отрезки. Эти отрезки соответствуют определенному расстоянию на изображаемой местности; деления обозначаются цифрами. Мера длины, по которой нанесены деления на масштабной линейке, называются основанием масштаба. В нашей стране основание масштаба принято равным 1 см. Количество метров или километров, соответствующее основанию масштаба, называют величиной масштаба. При построении линейного масштаба цифру 0, от которой начинается отсчет делений, обычно ставят не у самого конца масштабной линии, а отступив на одно деление (основание) вправо; на первом же отрезке налево от 0 наносят наименьшие деления линейного масштаба – миллиметры. Расстояние на местности, соответствующее одному наименьшему делению линейного масштаба, отвечает точности масштаба, а 0,1 мм – предельной точности масштаба. Линейный масштаб по сравнению с численным имеет то преимущество, что дает возможность без дополнительных вычислений определять действительное расстояние на плане и карте.
Именованный масштаб – масштаб, выраженный словами, например, в 1 см 75 км. (рис. 5).
Рис. 5. Масштабы
Измерение расстояний на карте и плане . Измерение расстояний с помощью масштаба… Нужно прочертить прямую линию (если нужно узнать расстояние по прямой) между двумя точками и с помощью линейки измерить это расстояние в сантиметрах, а затем следует умножить полученное число на величину масштаба. Например, на карте масштаба 1: 100 000 (в 1 см 1 км) расстояние равно 5 см, т. е. на местности это расстояние составляет 1 / 5 = 5 (км). Измерять расстояние по карте можно и с помощью циркуля-измерителя. В этом случае удобно пользоваться линейным масштабом.
Занятие №9
Прочитайте лекцию.
Сравнение свойств географической карты и плана местности.
План местности. Географическая карта
Карта – уменьшенное обобщенное условно-знаковое изображение поверхности Земли (ее части), других планет или небесной сферы, построенное в масштабе и проекции (т. е. по математическому закону).
Различие карт по масштабу. В зависимости от масштаба карты делят на три группы: крупномасштабные, среднемасштабные, и мелкомасштабные. Крупномасштабные карты имеют масштаб 1:и крупнее. К этой группе относятся топографические карты. Среднемасштабные имеют масштаб мельче 1:2 и до 1:1 включительно. К мелкомасштабным картам относят карты, построенные в масштабе мельче 1:1
При создании карты производится строгий отбор того, что на ней будет изображено и написано. Этот отбор называется картографической генерализацией. Как правило, чем мельче масштаб карты, тем меньше на ней показано объектов, т. е. тем строже ее генерализация. Важную роль в картографической генерализации играет назначение карты и ее тематика.
План местности – чертеж местности, выполненный в условных знаках и в крупном масштабе (1:5000 и крупнее). Построение планов осуществляется в ходе глазомерной, инструментальной или комбинированной съемок непосредственно на местности или на основе расшифровывания аэрофотоснимков. Планы отражают небольшую по площади территорию (несколько километров), и поэтому при их построении кривизна земной поверхности не учитывается.
Отличие плана от карты: 1) на планах изображаются небольшие участки местности, поэтому они строятся в крупных масштабах (например, в 1 см – 5 м). Карты показывают значительно бульшие территории, их масштаб мельче;
2) план изображает местность подробно, сохраняя точные очертания изображаемых объектов, но только в уменьшенном виде. Крупный масштаб плана позволяет отразить на нем практически все объекты, находящиеся на местности. На карту, имеющую более мелкий масштаб, все объекты нанести не удается, поэтому при создании карт производится генерализация объектов. Точные очертания всех объектов на карте также показать нельзя, поэтому они искажаются в той или иной мере. Многие объекты на карте, в отличие от плана, изображаются внемасштабными условными знаками;
3) при построении плана кривизна земной поверхности не учитывается, т. к. изображается небольшой участок местности. При построении карты она учитывается всегда. Карты строят в определенных картографических проекциях;
4) на планах нет градусной сети. На карту обязательно наносят параллели и меридианы;
5) на плане направление на север считается направлением вверх, направление на юг – вниз, на запад – влево, на восток – вправо (иногда на плане направление север – юг показано стрелкой, которая не совпадает с направлением вверх – вниз). На картах направление север – юг определяется по меридианам, запад – восток – по параллелям.
Сравнение способов картографического изображения. Способы изображения объектов и явлений на картах
Условные знаки – обозначения, применяемые на картах для изображения различных объектов и их качественных и количественных характеристик. С помощью условных знаков обозначают как реальные объекты (например, населенные пункты), так и абстрактные (например, плотность населения). Условные знаки предназначены для того, чтобы указать вид и некоторые характеристики изображенных на карте объектов (явлений) и определить их положение в пространстве.
Условные знаки бывают: – внемасштабными (используются для того, чтобы изобразить объекты, которые не могут быть выражены в масштабе карты). Это рисунки или геометрические фигуры, Родники форма которых обычно напоминает изображаемый объект (рис. 1). Буквенные символы также относятся к внемасштабным условным знакам – линейными (используются для изображения объектов линейного характера – рек, дорог, границ, трубопроводов и др.). В масштабе они передают только длину и форму объекта, ширина их преувеличена, поэтому ее измерить нельзя (рис. 2);
– площадными, или контурными (используются для изображения географических объектов, занимающих некоторую площадь – озеро, массив леса и т. д.). Передают действительную величину объектов (рис. 3).
Состоят из контура (леса, болота и т. п.) и его заполнения (цвет, штриховка).
Пояснительные условные знаки (например, стрелки, показывающие направление течения реки, фигурки лиственных и хвойных деревьев и др.), подписи, буквенные и цифровые обозначения также несут определенную информацию на карте.
На крупномасштабных картах чаще используются площадные и линейные условные знаки, на мелкомасштабных – внемасштабные.
Картографические способы изображения
Способ качественного фона. Применяется для изображения на карте качественных особенностей определенных объектов или явлений, имеющих сплошное распространение на земной поверхности или занимающих большие площади. Суть его заключается в том, что на карте выделяют однородные по определенному признаку (признакам) участки (например, природные зоны) и закрашивают (или штрихуют) их в подобранные для них цвета (штриховки).
Способ ареалов. Ареал – область распространения на земной поверхности какого-либо явления (например, территория, на которой обитает определенное животное, или территория, на которой выращивается та или иная сельскохозяйственная культура, и т. п.).
Способ изолиний. Изолинии (от греч. isos – равный) – линии на географических картах, проходящие по точкам с одинаковым значением какого-либо количественного показателя (температуры, количества осадков, глубины, высоты и т. д.), характеризующего изображаемое явление. Например, изотермы – линии, соединяющие места с одинаковой температурой; изобаты – линии, соединяющие места с одинаковой глубиной; горизонтали – линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковой абсолютной высотой. Суть способа изолиний заключается в том, что на карте пункты с одинаковыми величинами определенного показателя соединяют тонкими линиями, т. е. наносят изолинии.
Определение направлений, измерение расстояний на плане и карте
Линии движения. Линиями (стрелками) показывают направление движения каких-либо объектов – воздушных масс, ветров, океанических течений, рек и т. п. Определение направлений, измерение расстояний на плане и карте
На плане север – юг показано стрелкой. Если на плане нет стрелки, то считается, что оно север – вверху, юг – внизу.
На карте направления определяются с помощью градусной сети. Направление север – юг соответствует направлению меридианов, запад – восток – параллелей.
Построение профиля рельефа по карте
Изображение рельефа на картах. Рельеф на картах изображается горизонталями, особыми условными знаками и отметками высот.
Горизонтали – линии на карте, вдоль которых все точки земной поверхности имеют одинаковую абсолютную высоту. Разность двух высот соседних горизонталей называют сечением рельефа. Чем меньше сечение рельефа, тем он изображен подробнее. Величина сечения рельефа зависит от масштаба карты и от характера самого рельефа. Наиболее подробно рельеф изображается на топографических картах. Например, на карте масштаба 1:25 000 (в 1 см 250 м) сплошные горизонтали проведены через 5 м, а на карте масштаба 1:в 1 см 1 км) применяют сечение рельефа 20 м для равнинных территорий и 40 м для горных. На мелкомасштабных картах обычно применяют неравномерное сечение рельефа: более частое в равнинных районах и укрупненное в горных областях. Так, на физической карте России масштаба 1:25 горизонтали проведены на высоте 0, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 4000 м. Так же показаны изобаты (изолинии глубин). По горизонталям можно легко определить абсолютную высоту любой точки земной поверхности и относительную высоту двух точек (превышение одной над другой). Горизонтали также помогают определить крутизну склонов. Чем ближе расположены горизонтали одна к другой, тем круче склон. Дополнительную информацию о рельефе на топографических картах дают бергштрихи – небольшие штрихи, проведенные перпендикулярно горизонталям, указывающие, в какую сторону идет понижение рельефа (рис. 6).
Для изображения форм рельефа, не выражающихся горизонталями (например, резких уступов, обрывов, оврагов и т. п.) применяются специальные условные знаки. Абсолютные высоты вершин или впадин на картах подписывают цифрами. Например, число 8848 около точки, обозначающей гору Эверест, означает, что ее абсолютная высота 8848 м. Абсолютные высоты указываются в метрах.
На практическое занятие принести линейку и простой карандаш.
1. Сходства и различия плана и географической карты. Сначала выясним сходство плана местности с географической картой. Известно, что и план, и карта являются уменьшенным схематическим изображением поверхности Земли на бумаге (плоскости).
На них объекты земной поверхности уменьшены по масштабу. Вместо их конкретных форм применяют условные знаки. Наряду с такими общими сходными признаками между планом и географической картой имеются заметные различия. Главные из них следующие: 1) разница масштаба.
План чертят в крупном масштабе: 1 см-5 м, 1 см-10 м и т. д. Из-за крупности масштаба на плане предметы земной поверхности показаны очень подробно. На нем можно различить отдельные кварталы населенного пункта, дома, школы, мечеть, дворец культуры и т.п. Вы можете начертить план школьного двора и даже, если хотите, план своей комнаты.
Географическая карта охватывает большие территории - область, государство, материк, даже весь земной шар. Поэтому она чертится в мелком масштабе. На ней поверхность Земли уменьшена в несколько миллионов раз. По полноте и точности изображения только топографические карты близки к планам;
2) независимо от величины охватываемой территории на карте в обязательном порядке изображаются меридианы и параллели
(вспомните, как они выглядят в различных картах). Меридианы показывают направление север-юг, параллели - запад-восток. На плане такие линии отсутствуют.
Верхняя часть плана соответствует северу, нижняя - югу, левая - западу, а правая - востоку;
3) план охватывает небольшие участки земли.
Поэтому в нем не учитывается выпуклость земного шара и считается, что земля плоская. На любом участке плана можно проводить измерительные работы. На карте охватываются большие территории или даже весь земной шар,
поэтому здесь учитывается шарообразность формы Земли. И в зависимости от величины изображаемой территории возрастает степень искажения карты (вспомните искажения на карте мира и карте полушарий);
4) разница условных обозначений.
Если на плане по условным знакам можно определить точные размеры многих объектов (длину дороги и реки, площадь озера или сада и т.п.), то на карте это невозможно. Например, на плане легко определить форму населенного пункта, направление улиц и др. На карте же отмечается лишь место их расположения.
2. Значение географической карты в жизни человека.
В повседневной жизни географическая карта имеет большое значение. По карте можно определить особенности любой местности. На ней ясно показаны взаимные расположения и свойства объектов и явлений земной поверхности.
Географическая карта оказывает помощь в исследовании и освоении определенной территории. С помощью карт ведут поиск полезных ископаемых, учет пригодных для земледелия земель, проектируют строительство гидроэлектростанций, заводов, фабрик, дорог. Без карт не смогли бы работать морской и воздушный транспорт.
Карта необходима и для обороны страны. Ее используют для управления армией, планирования наступлений и обороны.
Каждый человек ежедневно слушает по радио и телевидению прогноз погоды. Чтобы узнать состояние погоды и ее предстоящие изменения, предварительно составляются карты прогнозов.
С помощью географических карт проводят различные научные исследования. Исследования поверхности Земли, почвы, растительности, населения, промышленности, сельского хозяйства и др. начинаются с карт и заканчиваются ими. Определенные сведения об изучаемых районах предварительно черпаются из карт. В свою очередь результаты исследований вносятся на карту.
В 1999 году по решению ЮНЕСКО (отдел просвещения, науки и культуры в ООН) во всем мире прошло празднование 100-летия со дня рождения великого казахского ученого Каныша Сатпаева.
Выдающийся ученый Казахстана открыл месторождения полезных ископаемых, внес несравнимый вклад в использование их в хозяйстве. Под его руководством была создана особая карта - карта прогноза размещения рудных месторождений с учетом строения земной коры. По этой карте без проведения дорогостоящих буровых работ можно правильно определить места нахождения залежей руд различных металлов. Это дает возможность сэкономить большие финансовые средства и определить точное место размещения этих руд.
Наряду с вышесказанным карта является бесценным пособием для изучения в школе предмета географии. Она - ваш второй учебник. Только освоив различные виды карт, вы сможете получить глубокие знания по географии.
