Основы топографии

Основы топографии

Топография – это наука, изучающая геометрию земной поверхности и разрабатывающая способы изображения её на плоскости. Основная задача топографии – получение точных данных о земной поверхности и расположении на ней природных и созданных человеком объектов. Основной метод – топосъемка (полевые работы + обработка результатов), конечным результатом которой является создание топографической карты.

Карта – это уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в определенной картографической проекции с помощью специальных условных знаков. По содержанию карты подразделяются на общегеографические и специальные (тематические). На общегеографических картах изображаются все основные элементы местности, без особого выделения каких-либо из них. На специальных картах с большей детальностью отображаются некоторые элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. (Например, экономические, геологические, гидрологические карты и т. п.)

Разновидности карт, используемых туристами.

• план – уменьшенное изображение местности на плоскости, построенное без учета того, что Земля имеет форму эллипсоида. Составляются на небольшие участки. Как правило, планом называется изображение местности масштабом 1:500 – 1:5.000 (Например, планы городов, парков, других достопримечательностей.)
• схема - гораздо менее точное изображение, нежели план. Может выполняться не в масштабе, нередки значительные искажения расстояний, очертаний. По схеме можно судить о взаиморасположении объектов друг относительно друга. (Например, схема метро, схема проезда в Турклуб и т. п.)
• крок - чертеж участка местности, отображающий её важнейшие элементы, выполненный при глазомерной съемке, набросок. Например, крок перевала – рисунок перевала с соответствующими обозначениями на нем (длина участков, крутизна, характер склонов).
• топографические карты - карты, выполненные в масштабе и имеющие координатную сетку. Наиболее популярны карты, изготовленные для генштаба СССР. (Долгое время они являлись секретными, но сейчас достать их при желании можно.) Также топографические карты в виде атласов или отдельных листов издаются на многие области и популярные туристические районы. Их можно найти в больших книжных и специализированных магазинах. (Обычно это карты масштаба 1:200.000, т. н. "двушки", но в последнее время стали появляться и "километровые" атласы.)
• хребтовки - карты, выполненные в масштабе, но содержащие упрощенную информацию о рельефе и орографии (только изображения хребтов и долин рек). Удобны для ориентирования в высокогорье.
• снимки со спутника - с появлением в общем доступе фотографий Земли из космоса становятся все более популярны. Позволяют планировать, оценивать и уточнять маршрут, предварительно намеченный по карте. Содержат как правило более свежую информацию, чем карты. Могут быть разной степени четкости. Полностью обычную карту заменить все же не могут. (По космоснимкам трудно оценить рельеф, многие детали: слабые дорожки, мелкие объекты могут быть скрыты лесом. Также по фотографии не всегда удается распознать реальные характеристики объектов: газопровод или ЛЭП, болото или поляна, железная дорога или автомобильная.)
• прочие материалы - в горном туризме наряду с картами широко используются текстовые описания, отчеты, а также фотографии определяющих препятствий.
• спортивные карты - специализированные карты для проведения соревнований по ориентированию и гонок. Очень подробные и создаются на небольшие участки местности, отражая мельчайшие детали вплоть до небольших ям, столбов или отдельно стоящих деревьев. В горном туризме практически не применяются.

Масштаб – величина, показывающая степень уменьшения объектов на карте относительно соответствующих им объектов на местности.

Способы указания масштаба:

• численный — записанный в виде дроби. Числитель – единица, знаменатель – число, показывающее во сколько раз уменьшены на карте объекты местности. Например, 1:1000000, то есть "один к миллиону"
• именованный - записывается словами. Например, "в 1 см – 10 км".
• линейный – графическое изображение численного масштаба. Шкала, на которой деления соответствуют определенным расстояниям на местности. С помощью него без линейки можно легко измерять или откладывать расстояния на карте.

Чем крупнее масштаб, тем подробнее карта. По масштабу карты разделяются на:

• крупномасштабные: до 1:200000
• среднемасштабные: 1:200000 – 1:1000000
• мелкомасштабные: мельче 1:1000000

Номенклатура карт - это схема обозначения и нумерации отдельных листов топокарт в соответствии с принятым делением международной карты масштаба 1:1000000. Согласно принятой разграфке, изображение поверхности земли делится меридианами, проведенными через каждые 6 градусов на колонны (360:6=60 колонн), а параллелями, проведенными через каждые 4 градуса на ряды (90:4=22 ряда), которые считаются от экватора к полюсам и обозначаются буквами латинского алфавита (от А до V).

Каждая колонна пронумерована арабскими цифрами от 1 до 60 и ведет свой счет к востоку от меридиана 180 градусов. Таким образом вся поверхность Земли разбивается на клетки в 6 градусов по долготе и в 4 градуса по широте (до 60-го градуса широты). От 60 до 76 градуса размер листа по долготе - 12 градусов, а севернее 76 параллели - 24 градуса. На каждую такую клетку создается карта масштаба 1:1.000.000, так называемая милионная карта. Карты более крупных масштабов являются производными от этой карты. Для подбора нужных карт пользуются специальными таблицами.

Итак, номенклатура карты 1:1.000.000 будет представлена заглавной буквой латинского алфавита (от А до V) и арабской цифрой. Например, лист, на котором находится Москва, обозначается N-37.

Лист карты масштаба 1:500.000 является 1/4 частью листа миллионной карты и обозначается номенклатурой листа миллионной карты с добавлением одной из прописных букв (А, Б, В, Г) русского алфавита, обозначающих соответствующую четверть. Например, N-37-Б. Эта карта вдвое подробнее, чем карта масштаба 1:1.000.000.

Лист карты масштаба 1:200.000, так называемой двухкилометровки, образуется делением миллионного листа на 36 частей (6 строк и 6 столбцов). Номенклатура состоит из обозначения листа милионной карты плюс одна из римских цифр. Например, N-37-XVI.

Лист карты масштаба 1:100.000, так называемой километровки, получается делением листа миллионной карты на 144 части (12 строк и 12 столбцов). Номенклатура листа такой карты будет состоять из обозначения листа милионной карты плюс арабская цифра от 1 до 144. Например, N-37-56.

Лист карты масштаба 1:50.000 - пятьсотметровки, образуется делением листа карты 1:100.000 на 4 части и добавлением к его номенклатуре одной из прописных русских букв. Например, N-37-56-А.

Способы определения масштаба:

• по надписи на карте. Обычно внизу на рамке подписывают именной масштаб, например "в 1 см - 1 км" это значит карта имеет масштаб 1:100.000. Также может быть указан численный или линейный масштаб (см. выше).
• по номенклатуре карты. Зная, каким образом обозначаются карты разных масштабов, можно утверждать, что лист карты с номенклатурой О-36-42 является "километровкой".
• по зарамочному оформлению. Листы разных масштабов имеют различную длину стороны в градусах по широте и долготе:
• 1:1.000.000 - 4 на 6 градусов.
• 1:500.000 - 2 на 3 градуса.
• 1:200.000 - 40 минут на 60 минут
• 1:100.000 - 20 минут на 30 минут.
• 1:50.000 - 10 минут на 15 минут.

Кроме размера рамки, масштаб также можно оценить по размеру одной минуты по мередиану - это морская миля, 1852м. Один градус по мередиану - 111 км.

• по километровой сетке. (при условии, что линии сетки проведены через 1 км. Как правило это не так.)
• по известным размерам объектов, выражающихся в масштабе карты (ширина реки, мосты, отрезки дорог).
• сравнив с картой известного масштаба.

Чтение карты - это процесс получения при помощи имеющегося под рукой картографического материала информации о реальных объектах на местности. Чтение карты выполняется для того чтобы:

• спланировать маршрут, оценить время, необходимое для его прохождения и характер препятствий, которые могут встретиться на пути, определить опасные участки.
• узнать характеристики тех или иных объектов на местности, например, направление течения реки, характер лесного массива, покрытие дороги, размер населенного пункта и т. п.
• выполнить ориентирование на местности.
• произвести измерения по карте. Например, измерение расстояний или высот.

Любая карта читается при помощи условных обозначений. Системы условных знаков на различных картах могут сильно отличаться друг от друга. Например, многие значки на картах для спортивного ориентирования абсолютно не похожи на обозначения тех же самых объектов на топокартах. Условные обозначения, принятые на данной карте, как правило помещают в так называемой легеде карты. Перед тем, как начать чтение карты, полезно эту легенду внимательно изучить.

Условные знаки разделяются на группы:

• Обозначение рельефа. Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности. Как правило наносится на карту коричневым цветом. Способов изображения рельефа достаточно много:
• Горизонтали – линии, соединяющие точки с одинаковой абсолютной высотой над уровнем моря. Подразделяются на основные, утолщенные (каждая пятая горизонталь) и дополнительные (между основными, изображаются штриховой линией). Дополнительные горизонтали применяются в тех случаях, когда детали рельефа не могут быть выражены при помощи основных горизонталей. На картах указано, через сколько метров по высоте проведены горизонтали, это называется высотой сечения карты. Для определения направления уклона горизонтали дополняются бергштрихами, которые направлены в сторону стока воды. Чем чаще (плотнее) проведены горизонтали, тем круче склон.
• Дополнительные специальные знаки - применяются для обозначения деталей рельефа (природных и искусственных), которые не могут быть в масштабе карты выражены горизонталями. Специальные знаки применяют для обозначения ям, воронок, бугров, насыпей, выемок, обрывов, скал, пещер и т. д. На турсхемах используются общепринятые знаки для обозначения вершин, хребтов, перевалов.
• Послойная окраска. Используется вместе с горизонталями. Каждый последующий слой закрашивается все более темным цветом (горы - от желтого до темно-коричневого, равнины - от желтого до темно-зеленого).
• Отмывка – оттенение скатов неровностей. Тень накладывается серой краской обычно на восточные и южные склоны.
• Гидрография. Синим цветом наносятся реки, озера, болота, каналы, источники и т. п. На подробных картах может содержаться информация о направлении и скорости течения, глубине, характере дна и пр.
• Растительность. Зеленым или белым цветом обозначают леса, сады, заросли кустарников и т. п. Существует также масса условных знаков для обозначения характера растительности, цвет штриховки может обозначать плотность или проходимость леса (например, на картах для спортивного ориентирования).
• Искусственные сооружения. К этой группе относятся знаки для обозначения населенных пунктов, дорог, мостов, отдельно стоящих сооружений и т. д.

Условные знаки делятся на масштабные и внемасштабные.

• масштабные применяют для отображения объектов значительных размеров и площади, например, больших водоемов, лесов, крупных поселков и т. п.
• внемасштабные знаки применяют для нанесения на карту объектов, размер которых не может быть выражен в масштабе карты. Внемасштабные знаки делятся на линейные и точечные.
• линейные - это, например, дороги, малые реки и ручьи, насыпи и т. п. Их длина соответствует масштабу, а вот ширина стандартна, и для определения реальных характеристик нужно читать дополнительную числовую информацию или просто догадываться.
• точечные знаки - это, например, отдельно стоящие деревья или строения, мосты, родники и т. д. У внемасштабных точечных знаков есть так называемая базовая точка, которая указывает реальное местоположение объекта. У семметричных (круглых, треугольных, квадратных) знаков базовая точка находится в центре, у симметричных вытянутых (конусов и т. п.) - в середине основания, у знаков типа "флажок" - в основании вертикальной черты или в нижнем ее угле.

Кроме значков на подробных картах часто содержится много числовой информации. Цифры, как правило, относятся к тому или иному знаку и уточняют характеристики объекта, такие как высота, ширина, характер грунта или покрытия, число жителей, проходимость перевала (категорию и месяцы, в которые он открыт) и т. п. Цифры имеют тот же цвет, что и знак, к которому они относятся.

Умение разбираться в условных знаках и их числовых характеристиках - обязательное условие для правильного, полного и эффективного чтения карты.

Измерения по карте необходимо выполнять для оценки выбранного маршрута. Чаще всего выполняются измерения расстояний и высот.

• По карте расстояние можно измерить следующими способами:
• курвиметром - наиболее точный способ.
• циркулем-измерителем, установив на нем удобный для пересчета небольшой шаг.
• линейкой. На очень извилистых участках расстояние можно промерить ниткой, приложив её потом к линейке.
• на глаз по клеткам координатной сетки. Размер ячеек прямоугольной сетки обычно 2 см, посчитав клетки, можно оценить расстояние по карте.

Промеренное расстояние в соответствии с масштабом карты переводится в реальное расстояние на местности. Полученный результат затем еще можно умножить на коэффициент извилистости, который для разных районов различен. Максимальный коэффициент - в горах: измеренное на картах расстояние умножается на 1,2. Это коэффициент «горизонтальной» извилистости троп, подъемы и спуски при промере расстояний не учитываются.

• Для измерения высоты (глубины), то есть превышения одной точки над другой, нужно посчитать горизонтали между ними и затем умножить на величину шага сечения с которым проведены горизонтали. В утолщенных горизонталях часто указывается высота в метрах над уровнем моря. Также набор высоты можно оценить, сравнив отметки высот окрестных вершин, перевалов и урезов воды рек в долинах.
• Для определения крутизны склона нужно воспользоваться специальной шкалой заложений. Она, как правило, напечатана за рамкой карты. Заложение – это расстояние на карте между двумя горизонталями. Вдоль нижнего основания этой шкалы указаны цифры, которые обозначают крутизну скатов в градусах. На перпендикулярах к основанию отложены соответствующие величины заложений в масштабе карты. В левой части шкала заложений построена для основной высоты сечения, в правой – при пятикратной высоте сечения. Для определения крутизны склона надо измерить циркулем расстояние между соседними горизонталями, отложить на шкале заложений и прочитать крутизну склона. Также крутизну склона можно оценить по плотности горизонталей. Чем они плотнее, тем склон круче.
• По карте также можно, анализируя горизонтали и отметки высот, определять взаимную видимость объектов. Для этого надо провести прямую линию, соединяющую две точки, нахдящиеся на известной высоте, и посмотреть, нет ли между ними горизонталей с большей высотой.