Природные объекты на топографических картах

Потенциал достаточно полного отображения природных ландшафтов на топографических картах заложен уже в системе обозначений 1963 г. Об этом свидетельствуют типологические образцы изображения рельефа совместно с гидрографией, растительностью и грунтами в альбоме ЦНИИГАиК, разработанном в содружестве с аэрогеодезическими предприятиями как методическое руководство для редакторов и составителей карт.

В достаточной степени обеспечиваются возможности сохранения подобия форм, выразительности рельефа как равнинных, так и горных территорий. Условные знаки растительности позволяют выделить на картах типичные ландшафты равнинных и горных тундр, степей, пустынь. Передаются характеристики леса, его состояние (буреломы, гари, угнетенные леса), элементы лесоустройства (просеки, лесные питомники, номера кварталов). По хорошо составленной карте читаются наиболее очевидные природные связи: речных систем с орографией, форм рельефа с речной эрозией, растительного покрова с рельефом и т. д.

Констатируя общий высокий уровень и непрерывное совершенствование топографических карт, приходится отметить и недостатки их содержания, показывающие возможность дальнейших улучшений при обновлении и переиздании. С одной стороны, ценность многих листов изданных карт снижается из-за недостаточно квалифицированного исполнения и низкого уровня редактирования. Возможности подробной и правильной передачи плановых очертаний, обеспечиваемые применением аэросъемки, не используются. Это относится в равной мере к отображению и социально-экономических, и природных объектов.

На многих листах можно наблюдать значительные искажения в передаче береговой черты и характера берегов и русел рек, излишнюю схематизацию в отображении островов, проток, притоков, оврагов, промоин, в передаче конфигурации растительного покрова (спрямление, сглаживание извилистых границ), искажение форм рельефа, имеющих своеобразные, неповторимые черты, однообразным рисунком горизонталей (рис. 2.1, 2.2).

Рис. 2.1. Фрагменты топографических карт: а - чрезмерно сглаженные горизонтали - фестончатый, неправдоподобный рисунок рельефа; б - правильное изображение

Рис. 2.2. Изображение русла реки на фрагменте карты масштаба 1 : 25 000. а - комплексное изображение; 6 - отдельно вычерченное русло; и в - русло той же реки, вычерченное по аэроснимку

Схематизация внешних геометрических очертаний объекта (форма, размеры, положение в пространстве) затушевывает его внутренние свойства и снижает ориентирное значение карт. Рассмотренные недостатки можно отнести к субъективным. Они обусловлены квалификацией составителей карт и низким уровнем редактирования.

С другой стороны, имеются недостатки, заложенные в самой системе обозначений. Типичные особенности ландшафтов большого практического значения не всегда показываются с необходимой полнотой и географической достоверностью в динамике природных явлений как многолетней, так и сезонной. Особенно важны динамические показатели, ибо немногие из отображаемых объектов характеризуются относительно большой устойчивостью; зафиксированное в определенный момент изображение местности может играть роль случайной иллюстрации.

Особенно нагляден пример с водными объектами. Показываемые на топографических картах “постоянные и определенные” береговые линии морей, рек, озер, водохранилищ (уел. знак 129) на самом деле непрерывно меняются, отображаются же положения границ водоемов, усредненные на определенный период - максимальных, минимальных или проектных уровней и расходов, обоснованные гидрологическими расчетами.

Уровни рек и озер характеризуются значительными изменениями - в период половодий и паводков, и незначительными - связанными с колебаниями водности меженного периода. Их “постоянные” береговые линии отражают среднее положение границы водоема в период межени или условно проводятся по урезам воды в период минимальных уровней и расходов, т.е. являются среднемеженными, как было бы правильно их и называть. Но показ уровня воды только на межень ограничивает характеристику обводненности территории.

Уровни воды приводят к межени, считая это состояние типичным для всех рек и озер, в то время как по продолжительности этот период различен для разных районов и типов рек. В ряде районов страны (Сибирь, Приамурье, Приморье) реки имеют длительное половодье, а межень устанавливается на короткий срок. В этом случае актуальнее становятся уровни среднего половодья (также обоснованные гидрологическими расчетами), ибо чем незначительнее роль межени в жизни рек, тем меньшее практическое значение имеют приводимые на карте характеристики урезов воды.

Различны по морфологии и условиям развития берега и русла временных (существующих меньшую часть года) и пересыхающих (существующих большую часть года) водоемов, показываемые одним условным знаком (уел. знак 130). Не различаются в изображении на картах непостоянные (пересыхающие) береговые линии водоемов, изменяющие свое положение в плане, и тальвеги (русла) пересыхающих водотоков, для которых характерны изменения и в плане, и во времени. Подземные и пропадающие участки рек объединены и показываются одним знаком (уел. знак 136), в то время как между ними есть существенные различия. В системе обозначений нет четкого разделения столь различных явлений, как береговые линии и берега морей, рек, озер, водохранилищ.

Документальную основу картографической изученности морских побережий составляют: для суши - топографические карты, для моря - навигационные и батиметрические. Однако эти неодинаковые по назначению карты имеют разные проекции, системы высот, способы изображения рельефа дна и прилегающей суши, подходы к изображению береговой линии и ряд других принципиальных различий, создающих неудобства и трудности совместного использования карт.

Попытки согласования изображения топографии суши и морского дна предприняты на картах шельфа морей (и внутренних водоемов), для которых установлены масштабный ряд, математическая и высотная основы, одинаковые с топографическими картами суши (см. главу 3). Однако проблема картографирования надводных и подводных ландшафтов побережий как генетически взаимосвязанных частей полностью не решена. В содержании карт шельфа, не имеющих собственной системы обозначений, осталось формальное совмещение (сочетание) подходов, практикующихся то на топографических, то на навигационных картах со всеми недостатками тех и других.

Главный недостаток изображения берегов на топографических картах - поверхностный подход к картографированию природы явлений, заложенный в условные знаки (и сохраняющийся при их переизданиях), и недостаточное использование научных знаний, в данном случае о происхождении, эволюции, динамике, морфологии берегов. Отсюда некорректность таких понятий, как “осыхающие берега” (берегу свойственно положение выше уровня воды), “берега опасные, характер опасности неизвестен” (характер опасности можно выяснить, к тому же объекты, представляющие опасность в одних случаях, можно рассматривать как осложняющие или даже полезные в других - например, отмели, опасные для судоходства, перспективны для рекреционного использования).

Ряд обозначений береговых форм рельефа помещены в раздел “Гидрография”. Обозначения приливно-отливных явлений даны в конце таблицы, хотя начинается она с морских побережий. Вся динамика береговой линии сведена к отображению ее “при наиболее высоком уровне - во время прилива или линии прибоя - при отсутствии приливно-отливных явлений”. На картах шельфа изображение береговой линии поставлено в зависимость от высоты прилива и ширины осушки, без учета сгонно-нагонных явлений и волнений, энергия и динамико-морфологический эффект которых в большей части побережий Мирового океана превышают приливные.

За рубежом аналогами топографических карт шельфа являются топографо-батиметрические карты, существенно различающиеся между собой в разных странах и по основным характеристикам (табл. 1). Анализ отечественного и зарубежного опыта картографирования берегов в целом показывает, что на картах разных стран (как в России, так и за рубежом) преобладают сложившиеся, традиционные для каждой страны и, как правило, эмпирические подходы.

Таб. 1. Основные характеристики зарубежных топографо-батиметрических карт

Главные недостатки в изображении гидрографии в целом - отсутствие четкой определенности в понятиях и нивелирование качественных различий водоемов (и их побережий) с различными суточными, сезонными, многолетними непериодическими колебаниями уровня воды и положения береговой линии, а также полное отсутствие показателей водоносности.

Изображение рельефа, несмотря на значительные достижения в его точности, также до сих пор имеет существенные недостатки. Оно характеризуется излишней сглаженностью, обезличиванием морфологических особенностей. Это особенно заметно при сличении карт с аэроснимками. Различия в пластике рельефа на картах и фотоизображениях возрастают в районах значительного и резкого расчленения. Узкие гребни и острые вершины хребтов изображаются округлыми и расширенными, не показываются резкие перегибы склонов, практикуются приемы раздвижения горизонталей на крутых склонах, спрямляются незначительные изгибы горизонталей, рисующие в своей совокупности резкое нарушение общего уклона поверхности.

Склоны изображаются часто без учета морфологических особенностей, чрезмерно утрируется их ширина и т.п. Из рис. 2.3 видно, что ряд важных деталей, характеризующих склоны, расположение и форму каменистых осыпей и россыпей, скалистые участки, хорошо видимые на аэроснимке, не отображены на карте или закрыты механически нанесенными, крупными, однообразными знаками россыпей. От некоторых недостатков, например неестественности, невыразительности рисунка не свободны даже образцы рельефа в “Альбоме...” ЦНИИГАиК, где при очень точном проведении горизонталей их чрезмерная детальность иногда приводит к плохой читаемости форм, отсутствию пластики.

Таблицы условных знаков не отражают генетических различий в характере рельефа. Основное содержание этого раздела составляют формы, не выражающиеся горизонталями, хотя они являются лишь вспомогательным средством, дополняющим горизонтали. Обозначения имеют случайное, бессистемное расположение в таблице. Начальные стадии расчленения показываются только в крупных масштабах (уел. знак 309 “Эрозионные борозды”,). Вследствие этого нивелируются различия рельефа по степени расчлененности, характеру и темпам денудации.

Отображение эрозионных борозд, гравитационных ложбин (так называемых “элементарных” русел) важно потому, что они являются руслами опасных временных потоков в период дождей и таяния снега - путями скатывания обломков, указывают на селеопасные участки склонов.

Очень ограничены возможности отображения на картах типа ландшафта, обусловленного присутствием многолетнемерзлых грунтов. Мерзлотные образования, широко распространенные в северных и северо-восточных районах России, образуют специфические формы - полигональные, термокарстовые, бугристые, солифлюкционные, характеризующиеся рядом различий и особенностей. Однако эти особенности учитываются в системе обозначений неполно или совсем не учитываются.

Полигональные поверхности, отличающиеся размерами, формой, степенью проходимости, характером распространения, показываются одним условным знаком 276. Особенно контрастный пример: ландшафты крупнополигональных болот и полигональность на каменистых грунтах. Отсутствуют обозначения солифлюкционных форм, не согласовано в смежных масштабах (1:10 000 и 1:25 000) изображение наледей, термокастовых форм рельефа. Котловины термокарстовых озер в различных стадиях с отчетливо прослеживающимися по фотоизображению границами не показываются как генетически единые образования (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Фрагмент карты масштаба 1 : 25 000 и аэроснимок той же местности. Изобразительные возможности снимка не использованы

На картах стотысячного масштаба мерзлотные формы уже практически совсем не получают отображения (рис. 2.5). От полноты и достоверности отображения мерзлотных форм зависит и характеристика на картах условий проходимости.

Рис. 2.5. Фрагмент карты масштаба 1 : 100 000 и аэроснимок той же местности. Мерзлотные образования (делли) на карте не показаны

В течение многих лет топографы и редакторы аэрогеодезических предприятий испытывают трудности в отображении и обеспечении единства при показе обширных заболоченных пространств и болот разных типов. Характеристика болот по их проходимости довольна примитивна. Принятое ранее разделение болот на проходимые, труднопроходимые, непроходимые упрощено с 1963 г. исключением отдельных обозначений труднопроходимых болот. Это значительно ухудшило и затруднило характеристику ландшафтов.

Например, отпала возможность выделения этим знаком динамики развития озерных котловин в разных стадиях зарастания и усыхания, концентрическим расположением участков болот разной степени проходимости.

На рис. 2.6 видно, как обедняется изображение болотного ландшафта при использовании условных знаков 1963, 1983 гг. по сравнению с обозначениями 1959 г. Можно привести еще ряд примеров, свидетельствующих о недостаточном учете таблицами условных знаков региональной специфики ландшафтов. Так, не отображаются на картах мощные ледяные клинья в береговых обрывах, при таянии которых быстро разрушаются берега и меняется положение береговой линии.

Рис. 2.6. Изображение болотного ландшафта в условных знаках 1959, 1963, 1983 гг.

В таблицах есть обозначение ледяных обрывов (знак 231), но исключение в 1963 г. бирюзового цвета из числа красок, применяемых при печати, отождествило этот знак с обозначением обычных обрывистых берегов без пляжа (знак 133,1). С исключением бирюзовой окраски значительно снизилась и выразительность изображения снежно-ледникового комплекса в горном рельефе, а также наглядность карты в целом.

Полнота изображения растительного покрова в целом достаточно определяет внешний облик ландшафтов. Показываются 2 группы растительности: естественная и культурная, но в таблицах карт 1:25 000-1:100 000 масштабов нет строгого разделения знаков, соответствующих этим группам. В отличие от десятитысячного масштаба обозначения садов и плантаций технических культур размещены в них среди естественной растительности, совсем исключен знак пашен.

Следует отметить недостаточную дифференциацию лесов по составу, измененности, высоте, возрасту, состоянию (рис. 2.7). В их характеристике указывается преобладающая порода, а не сообщество. Это затрудняет оценку лесов, так как эксплуатируемая порода не всегда является преобладающей. На картах масштабов 1:50 000—1:100 000 отсутствуют обозначения влаголюбивой, кустарничковой растительности, объединено изображение мхов и лишайников, что ограничивает передачу на картах этих масштабов типичных ассоциаций болотных комплексов, ландшафтов и кормовых угодий в тундровых, таежных зонах, в горных районах, как отдельными обозначениями, так и в сочетаниях.

Рис. 2.7. Изображение лесов в действующих условных знаках

Экологической заботой нашего времени и актуальным направлением топографического картографирования становится отображение неблагоприятных антропогенных воздействий, вызывающих опасные и катастрофические изменения природы, соотношений естественной и культурной растительности, редких, исчезающих видов, мероприятий по охране природы.

Таким образом, анализ отображения природных объектов выявляет ряд существенных недостатков, ограничивающих полноту и содержательное соответствие в передаче географического ландшафта. (Недостатки дополнительно характеризуются далее, при рассмотрении каждого компонента.)

Общими отрицательными чертами для всего раздела природы являются:
- нивелирование качественных различий природных объектов, свидетельствующее о недостаточно разработанных теоретических основах выбора элементов содержания и их характеристик;

- неполное использование современных научных классификаций как основы для разработки содержания карты и системы условных обозначений; следствием является бессистемный, нелогичный и трудновоспринимающийся порядок размещения обозначений в таблицах;

- статичный показ ряда природных объектов;
- неразработанность географических принципов применения сочетаний условных знаков для отображения типичных ландшафтов разных районов.

Изображение природных объектов в таблицах десятитысячной карты (1977) учитывает ряд опубликованных предложений по совершенствованию. Издание условных знаков для карт масштабов 1:25 000-1:100 000 1983 г. направлено на улучшение изображения главным образом антропогенных объектов и отличается большой разработанностью, согласованностью со смежными масштабами, образцами изображения всех типов поселений, примерами генерализации изображения застройки.

Подводя итоги анализа содержания карт в целом, приходится сделать вывод, что система обозначений топографических карт, отражая результат многолетних трудов, представляет сводку знаков, сформировавшуюся путем их постепенного наращивания или изменений по отдельным объектам или группам объектов. В настоящее время требуется комплексный анализ всей системы, ее научное обоснование и теоретическое обобщение. В первую очередь это актуально для раздела природы.

Анализ советских и зарубежных топографических карт позволил выявить и определить следующие направления их совершенствования:

- обеспечение и развитие принципов системного подхода в разработке содержания карт;
- совершенствование унифицированной системы обозначений универсальных топографических карт на основе научных классификаций и с учетом современного уровня требований их разностороннего использования;

- обогащение содержания карт новыми показателями и характеристиками, выявляющими генетические, региональные различия, развитие явлений во времени;
- системное отображение природно-территориальных комплексов сочетаниями условных знаков;

- картографическое обеспечение мероприятий по охране природы. Разработка концептуальных подходов к отображению природного и культурного наследия;

- совершенствование методики топографо-геодезических работ на базе аэро- и космических методов, применения современных технических средств, комплексных и отраслевых исследований суши и океана, научных методов познания;

- разработка новых типов топографических карт;
- реализация разработок по совершенствованию карт при их обновлении, а также в разных сферах использования, включая картографические базы данных цифровых топографических карт.

Остановимся на исследованиях по указанным направлениям.