Вопрос 1. Какие существуют способы изображения земной поверхности?

Существуют различные виды изображений земной поверхности: рисунок, аэрофотоснимок, план местности, географическая карта, глобус.

Вопрос 2. Чем отличаются изображения земной поверхности?

Изображения земной поверхности отличаются детализацией и условностью. Например, на плане местности используются условные знаки.

Вопрос 3. Что такое географическая карта?

Географическая карта - изображение модели земной поверхности, содержащее координатную сетку с условными знаками на плоскости в уменьшенном виде.

Вопрос 4. Зачем потребовалось вводить масштаб?

При вычерчивании карты, расстояния уменьшаются. Масштаб показывает, во сколько раз длина линии на карте уменьшена относительно длины линии на местности.

Вопрос 5. Что такое географическая карта?

Географическая карта - это чертёж местности, выполненный в системе географических координат с помощью масштаба и условных знаков.

Вопрос 6. Что означает слово «чертёж»? Чем чертёж отличается от рисунка?

Чертеж делается с соблюдением определённых, очень строгих правил. Изображение на рисунке сразу понятно каждому. А для того чтобы понимать, что изображено на чертеже, нужно уметь его читать, то есть знать правила, по которым он выполнен.

Вопрос 7. Что такое масштаб?

Масштаб карты показывает, во сколько раз изображение на ней уменьшено по сравнению с реальными размерами на местности. Чем сильнее уменьшено изображение на карте, тем мельче её масштаб.

Вопрос 8. Какие существуют способы записи масштаба?

Существует три способа записи масштаба - численный, именованный и линейный. Хотя бы один из них обязательно указывается на карте. Чаще всего это бывает численный масштаб.

Вопрос 9. Чем отличается мелкомасштабная карта от крупномасштабной?

Мелкомасштабные карты - это карты мира и материков. Они охватывают большие территории, но подробность их не очень велика. Со всеми деталями изображают поверхность Земли крупномасштабные, или топографические, карты.

Вопрос 10. Какой масштаб мельче - 1:10 000 или в 1 см 1 км?

Масштаб 1 см 1 км мельче, чем 1 см 10 000.

Вопрос 11. Какую длину имеет линия экватора на карте масштаба 1:100 000 000?

Данный масштаб равен 1 см 1000 км, длина экватора равна примерно 45000 км, значит длина экватора на данной карте 45 см.

Вопрос 12. Какие достоинства и недостатки имеют мелкомасштабные карты по сравнению с крупномасштабными?

Мелкомасштабные карты вмещают больше картографической информации, большую площадь. Но это же является их недостатком, т. к. они имеют большую погрешность.

Вопрос 13. В каких случаях используются мелкомасштабные карты, а в каких - крупномасштабные?

Крупномасштабные карты предназначены для различных измерений и технических проектировок на местности. Мелкомасштабные карты предназначены для изучения больших территорий и часто используются в качестве основы для тематических карт.

Вопрос 14. Масштаб карты 1:30 000 000. Переведите этот численный масштаб в именованный.

Именованный масштаб - в 1 см 300 км.

Вопрос 15. Определите масштаб карты, если длина линии на местности составляет 5 км, а длина линии на карте 0,5 см.

Масштаб 5:0,5=10 км. Следовательно, в 1 см 10 км или 1:1 000 000.

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

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

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

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

Таким образом, на топографических картах изображены:

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

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

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

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

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

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

7) различные культурные, лечебные и прочие учреждения;

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

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

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

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

12) названия географических и др. объектов.

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

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

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

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

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

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

Географическая карта различных масштабов это уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в определенной картографической . По содержанию географические карты подразделяются на общегеографические и специальные (тематические).

Классификация и назначение топографических карт, планы городов и специальные карты.

На общегеографических картах изображаются с полнотой, зависящей от масштаба карты, все основные элементы местности без особого выделения каких-либо из них. На специальных (тематических) картах с большей детальностью отображаются некоторые элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. К специальным картам относятся исторические, экономические, политико-административные, гидрологические, геологические, дорожные и другие.

Топографические карты - общегеографические карты масштабов 1:1 000 000 и крупнее, подробно изображающие местность. Они издаются отдельными листами определенных размеров и установленных масштабов.

Размеры листа карты в километрах означают: первое число - протяженность с севера на юг, этот размер является практически постоянным для любой широты. Второе число - протяженность с востока на запад, этот размер с увеличением широты постепенно уменьшается. Для карт масштабов 1:25 000 - 1:200 000 боковые стороны рамки составляют от 36,86 см на экваторе до 37,14 см на широте 60 градусов, а нижняя (южная) сторона - от 55,66 см на экваторе до 27,9 см на широте 60 градусов.

Классификация топографических карт.

Топографические карты используются как при решении народно-хозяйственных задач, так и для нужд обороны страны. Используемые в топографические карты подразделяются на крупномасштабные (1:25 000, 1:50 000), среднемасштабные (1:100 000, 1:200 000) и мелкомасштабные (1:500 000, 1:1 000 000).

Назначение топографических карт.

Топографические карты служат основным источником информации о и используются для ее изучения, определения и площадей, углов, координат различных объектов и решения других измерительных задач. Они широко применяются при управлении войсками, а также в качестве основы для боевых графических документов и специальных карт.

Топографические карты (преимущественно карты масштабов 1:100 000 и 1:200 000) служат основным средством ориентирования на марше и в бою. Карта масштаба 1:25 000 предназначается для детального изучения отдельных участков местности (при форсировании водных преград, десантировании и в других случаях), выполнения точных измерений, а также для расчетов при строительстве военно-инженерных сооружений и военных объектов.

Карты масштабов 1:50 000 и 1:100 000 предназначаются для детального изучения местности и оценки ее тактических свойств при планировании и подготовке боевых действий, управления войсками в бою, и ориентирования на поле боя, определения координат огневых (стартовых) позиций, средств разведки, целей и выполнения необходимых измерений и расчетов.

Карта масштаба 1:200 000 предназначается для изучения и оценки местности при планировании и подготовке боевых действий всех родов войск, управления войсками в операции (бою), планирования передвижения войск и ориентирования на местности при совершении марша.

Карты масштабов 1:500 000 и 1:1 000 000 предназначаются для изучения и оценки общего характера местности при подготовке и ведении операций, а также используются авиацией в качестве полетных карт.

Планы городов и специальные карты.

План (топографический) - изображение небольшого участка или объекта местности на бумаге. Планы составляются обычно в крупных масштабах. Местность на них характеризуется более детально, чем на картах соответствующих масштабов.

Планы городов (крупных поселков городского типа, железнодорожных узлов) создаются в масштабах 1:10 000 и 1:25 000. Они предназначаются для детального изучения городов и ближайших подходов к ним, ориентирования и целеуказания, управления войсками в ходе боя за город, а также для выполнения точных измерений и расчетов.

На плане города помещаются данные не только о наземных, но и подземных объектах ( , канализация, коллекторы связи и т. п.), указываются наименования улиц (непосредственно на плане, а также списком на полях с обозначением их места по квадратам километровой сетки), перечень важнейших объектов, а также справка, характеризующая данный пункт в экономическом и военном отношении. Планы городов создаются в проекции Гаусса и по точности соответствуют топографическим картам тех же масштабов.

Специальные карты, используемые в штабах и войсках, создаются заблаговременно в мирное время или при подготовке и в ходе боевых действий. К специальным картам, изготовляемым заблаговременно, относятся обзорно-географические, бланковые, аэронавигационные, карты путей сообщения, водных рубежей, рельефные и др.

Специальные карты, изготовляемые при подготовке и в ходе боевых действий, предназначаются для детального изучения местности и ее отдельных элементов на данный период времени. К ним относятся карты изменений местности в районе ядерного взрыва, карты участков рек, горных проходов и перевалов, зон затопляемости, источников водоснабжения и др.

Обзорно-географические карты в прямоугольных рамках.

Создаются в масштабах 1:500 000, 1:1 000 000, 1:2 500 000, 1:5 000 000, 1:10 000 000 и предназначаются для изучения местности театров военных действий, отдельных районов и операционных направлений. Карты имеют стандартные размеры листов (по внутренней рамке 80×90 см). Общая нагрузка содержания обзорно-географических карт масштабов 1:500 000 и 1:1 000 000 примерно на 30% меньше топографических карт соответствующих масштабов.

Бланковые карты.

Предназначаются для изготовления информационных, боевых и документов. По содержанию они являются копиями обзорно-географических или топографических карт соответствующего масштаба, но печатаются сокращенным количеством красок или одной краской ослабленных тонов.

Аэронавигационные карты.

Предназначаются для подготовки и выполнения полетов авиации. Картографические проекции и масштабы карт, их содержание и оформление соответствуют требованиям аэронавигации.

Карты путей сообщения масштаба 1:500 000 и автодорожные карты масштаба 1:1 000 000.

Предназначаются для планирования и осуществления передвижения войск и организации воинских перевозок. Они содержат более детальные технические и эксплуатационные характеристики дорожной сети по сравнению с топографическими картами соответствующих масштабов.

Карты водных рубежей.

Предназначаются для детального изучения рек и подступов к ним. Они составляются на основе топографических карт масштабов 1:100 000 и 1:200 000. На картах помещаются фотоснимки крупных мостов, плотин и других водных объектов.

Рельефные карты.

Изготовляются, как правило, на горные районы в масштабах 1:500 000 и 1:1 000 000. Они предназначаются для изучения и оценки рельефа местности при планировании боевых действий войск. Содержание рельефных карт такое же, как и топографических карт соответствующего масштаба, но рельеф на них дан объемно, при этом вертикальный масштаб всегда крупнее горизонтального.

Карты изменений местности в районах ядерных взрывов.

Представляют собой топографические карты масштабов 1:100 000 и 1:200 000, в которые впечатаны данные, характеризующие происшедшие изменения местности (разрушенные населенные пункты, в лесах, затопленные и заболоченные участки местности и т. п.).

Карты участков рек.

Предназначаются для детального изучения и оценки местности районов, намеченных для форсирования рек. Они издаются путем впечатки дополнительных сведений об участке реки в тиражные или бланковые оттиски топографической карты масштаба 1:25 000 или 1:50 000.

Карты горных проходов и перевалов (масштабов 1:50 000 или 1:100 000).

Предназначаются для детального изучения местности и выбора наиболее удобных путей преодоления горных систем или для организации их обороны. На картах даются подробные характеристики перевалов и проходов.

Карты зон затопляемости.

Предназначаются для информации войск и штабов о возможных или фактических последствиях разрушения гидротехнических сооружений. Они издаются в масштабах 1:50 000-1:200 000 путем впечатки условного обозначения районов затопления в тиражные или бланковые оттиски топографических карт.

Карты источников водоснабжения.

Предназначаются для изучения , планирования и организации водоснабжения войск в пустынных и других бедных водой районах. Они издаются путем впечатки количественных и качественных данных о водоисточниках в тиражные оттиски топографической карты масштаба 1:100 000 или 1:200 000.

Морские карты.

Это специальные морей и океанов. Важнейшими и наиболее распространенными являются навигационные морские карты, предназначенные для вождения судов. Содержание их: рельеф дна, изображенный изобатами и отметками, характеристика грунтов, очертание и характеристика берегов, рельеф и выдающиеся ориентиры на берегу, морские пути, опасности для плавания (отмели, рифы, скалы, буруны), навигационные знаки (маяки, створные знаки), сведения о магнитном склонении, элементы гидрологии (течения, приливы, границы льдов).

Морские карты включают частные карты (масштабов 1:25 000-1:100 000), путевые карты (масштабов 1:100 000-1:500 000), генеральные и обзорные (масштабов 1:500 000 и мельче). Содержание морских навигационных карт дополняют и поясняют лоции.

Лоцманские карты.

Предназначаются для вождения судов и проектирования гидротехнических сооружений на реках. Примерные масштабы карт и высота сечения изобат указаны в таблице. Лоцманские карты содержат подробные сведения о береговой линии, глубинах, подводных препятствиях, навигационных знаках.

Глубины показываются изобатами и отметками. Счет глубин ведется от уровня воды в межень. Лоцманская карта используется вместе с лоцией реки.

По материалам книги «Справочник по военной топографии».
А. М. Говорухин, А. М. Куприн, А. Н. Коваленко, М. В. Гамезо.

2.1. Элементы топографической карты

Топографическая карта - подробная крупномасштабная общегеографическая карта, отражающая размещение и свойства основных природных и социально-экономических объектов, дающая возможность определить их плановое и высотное положение.

Топографические карты создаются, главным образом, на основе:

• обработки аэрофотоснимков территории;
• путем непосредственных измерений и съемок объектов местности;
• картографическими методами с уже имеющимися планами и картами крупных масштабов.

Как и любая другая географическая карта, топографическая карта является уменьшенным, обобщенным и образно-знаковым изображением местности. Ее создают по определенным математическим законам. Эти законы сводят к минимуму искажения, неизбежно возникающие при переносе поверхности земного эллипсоида на плоскость, и, вместе с тем, обеспечивают максимальную ее точность. Изучение и составление карт требуют аналитического подхода, разделения карт на составляющие ее элементы, умения понимать смысл, значение и функции каждого элемента, и видеть связь между ними.

Элементы карты (составные части) включают:

• картографическое изображение;
• математическую основу;
• легенду;
• вспомогательное оснащение;
• дополнительные данные.

Главным элементом любой географической карты является картографическое изображение - совокупность сведений о природных или социально-экономических объектах и явлениях, их размещение, свойства, связи, развитие и т.д.. На топографических картах изображают водные объекты, рельеф, растительный покров, почвы, населенные пункты, пути сообщения и средства связи, некоторые объекты промышленности, сельского хозяйства, культуры и т.д..
Математическая основа топографической карты - совокупность элементов, определяющих математическую связь между реальной поверхностью Земли и плоским картографическим изображением. Она отражает геометрические законы построения карты и геометрические свойства изображения, обеспечивает возможность измерения координат, нанесения объектов по координатам, достаточно точные картометрические определения длин, площадей, объёмов, углов и др. Благодаря этому карту иногда называют графоматематической моделью окружающего мира.

К математической основе относят:

• проекцию карты;
• координатные сетки (географические, прямоугольные и иные);
• масштаб;
• геодезическое обоснование (опорные пункты);
• компоновку, т. e. размещение всех элементов карты в пределах её рамки.

Масштаб каты может иметь три вида: числовой, графический (линейный) и пояснительную подпись (именованный масштаб). От масштаба карты зависит степень подробностей, с которой можно нанести картографическое изображение. Более детально масштабы карт будут рассмотрены в Теме 5.
Картографическая сетка представляет собой изображение градусной сетки Земли на карте. Вид сетки зависит от того, в какой проекции составлена карта. На топографических картах масштабов 1:1 000 000 и 1:500 000 меридианы имеют вид прямых линий, сходящихся в определенной точке, а параллели - дуги эксцентрических окружностей. На топографические карты более крупного масштаба наносят только две параллели и два меридиана (рамка), ограничивающие картографическое изображение. Вместо картографической сетки на крупномасштабные топографические карты наносят координатную (километровую) сетку, которая имеет математическую связь с градусной сеткой Земли.
Рамкой карты называют одну или несколько линий, ограничивающих карту.
К опорным пунктам относятся: астрономические пункты, пункты триангуляции, пункты полигонометрии и марки нивелирования. Опорные пункты служат геодезической основой для съемки и составления топографических карт.

2.2. Свойства топографической карты

Топографическим картам присущи следующие свойства: наглядность, измеримость, достоверность, современность, географическое соответствие, геометрическая точность, полнота содержания.
Среди свойств топографической карты следует выделить наглядность и измеримость . Наглядность карты обеспечивает зрительное восприятие образа земной поверхности или отдельных ее участков, их характерные черты и особенности. Измеримость позволяет получать с помощью карты количественные характеристики изображенных на ней объектов путем измерений.

Наглядность и измеримость обеспечиваются:

математически определенной связью между многомерными объектами окружающей среды и их плоским картографическим изображением. Эта связь передается с помощью картографической проекции;

степенью уменьшения размеров изображенных объектов, которое зависит от масштаба;

выделением типичных черт местности путем картографической генерализации;

применением для изображения земной поверхности картографических (топографических) условных знаков.

Чтобы обеспечить высокую степень измеримости, карта должна обладать достаточной для конкретных целей геометрической точностью, под которой понимается соответствие местоположения, очертаний и размеров объектов на карте и в действительности. Чем меньше изображаемый участок земной поверхности при сохранении размеров карты, тем выше ее геометрическая точность.
Карта должна быть достоверной , т. е. сведения, составляющие ее содержание на определенную дату, должны быть правильными, должна быть также современной , соответствовать современному состоянию изображенных на ней объектов.
Важное свойство топографической карты - полнота содержания , которая включает объем содержащихся в ней сведений, их разносторонность.

2.3. Классификация топографических карт по масштабу

Все отечественные топографические карты, в зависимости от их масштаба, условно разделены на три группы:

• Мелкомасштабные карты (масштабов от 1:200 000 до 1:1 000 000), как правило, используются для общего изучения местности при разработке проектов и планов развития народного хозяйства; для предварительного проектирования крупных инженерных сооружений; а также для учета естественных ресурсов поверхности земли и водных пространств.
• Среднемасштабные карты (1:25 000, 1:50 000 и 1:100 000) являются промежуточным звеном между мелкомасштабными и крупномасштабными. Высокая точность, с которой изображаются все предметы местности на картах данного масштаба, позволяет широко применять их в различных целях: в народном хозяйстве при строительстве различных сооружений; для проведения расчетов; для геологических поисковых работ, землеустройства и т. д.
• Крупномасштабные карты (1:5 000 и 1:10 000) находят широкое применение в промышленности и коммунальном хозяйстве; при проведении детальных геологических разведок месторождений полезных ископаемых; при проектировании транспортных узлов и сооружений. Важную роль играют крупномасштабные карты в военном деле.

2.4. Топографический план

Топографический план - крупномасштабный чертеж, изображающий в условных знаках на плоскости (в масштабе 1:10 000 и крупнее) небольшой участок земной поверхности, построенный без учета кривизны уровенной поверхности и сохраняющий постоянный масштаб в любой точке и по всем направлениям. Топографический план обладает всеми свойствами топографической карты и является ее частным случаем.

2.5. Проекции топографических карт

При изображении больших территорий земной поверхности проектирование производится на уровенную поверхность Земли, по отношению к которой отвесные линии являются нормалями.

Картографическая проекция - способ изображения на плоскости поверхности земного шара при составлении карт .

Невозможно развернуть на плоскости сферическую поверхнность без складок и разрывов. По этой причине на картах неизбежны искажения длин, углов и площадей. Лишь в некоторых проекциях сохраняется равенство углов, но из-за этого значительно искажаются длины и площади, или сохраняется равенство площадей, но значительно искажаются углы и длины.

Проекции топографических карт масштаба 1:500 000 и крупнее

Большинство стран мира, в том числе и Украина, для составления топографических карт используют равноугольные (конформные) проекции, сохраняющие равенство углов между направлениями на карте и на местности. Швейцарский, немецкий и российский математикЛеонард Эйлер в 1777 г. разработал теорию конформного изображения шара на плоскости, а знаменитый немецкий математик Иоганн Карл Фридрих Гаусс в 1822 г. обосновал общую теорию конформного изображения и использовал конформные плоские прямоугольные координаты при обработке триангуляции (метод создания сети опорных геодезических пунктов). Гаусс применил двойной переход: с эллипсоида на шар, а затем с шара на плоскость. Немецкий геодезист Иоганнес Генрих Луис Крюгер разработал метод решения возникающих в триангуляции условных уравнений и математический аппарат конформной проекции эллипсоида на плоскость, получившей название проекции Гаусса-Крюгера.
В 1927 г. известный российский геодезист, профессор Николай Георгиевич Келль впервые в СССР применил систему координат Гаусса в Кузбассе и по его инициативе с 1928 г. эта система была принята в качестве единой системы для СССР. Для вычисления координат Гаусса в СССР применяли формулы профессора Феодосия Николаевича Красовского, которые точнее и удобнее формул Крюгера. Поэтому в СССР не было оснований давать проекции Гаусса название «Гаусса-Крюгера».
Геометрическую сущность этой проекции можно представить следующим образом. Весь земной эллипсоид делят на зоны и для каждой зоны в отдельности составляют карты. При этом устанавливают такие размеры зон, чтобы можно было каждую из них развернуть в плоскость, то есть изобразить на карте, практически без заметных искажений.
Для получения картографической сетки и составления карты в проекции Гаусса поверхность земного эллипсоида разбивают по меридианам на 60 зон по 6° каждая (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Деление поверхности Земли на шестиградусные зоны

Чтобы представить, как получается на плоскости изображение зон, вообразим цилиндр, который касается осевого меридиана одной из зон глобуса (рис.2.2).

Рис. 2.2. Проекция зоны на цилиндр, касательный к земному эллипсоиду по осевому меридиану

Зону спроектируем по законам математики на боковую поверхность цилиндра так, чтобы при этом сохранилось свойство равноугольности изображения (равенство всех углов на поверхности цилиндра их величине на глобусе). Затем спроектируем на боковую поверхность цилиндра все остальные зоны, одну рядом с другой.

Рис. 2.3. Изображение зон земного эллипсоида

Разрезав далее цилиндр по образующей АА1 или ВВ1 и развернув его боковую поверхность в плоскость, получим изображение земной поверхности на плоскости в виде отдельных зон (рис. 2.3).
Осевой меридиан и экватор каждой зоны изображаются прямыми линиями, перпендикулярными друг к другу. Все осевые меридианы зон изображаются без искажения длин и сохраняют масштаб на всем своем протяжении. Остальные меридианы в каждой зоне изображаются в проекции кривыми линиями, поэтому они длиннее осевого меридиана, т.е. искажены. Все параллели также изображаются кривыми линиями с некоторым искажением. Искажения длин линий увеличиваются по мере удаления от осевого меридиана на восток или запад и на краях зоны становятся наибольшими, достигая величины порядка 1/1000 длины линии, измеряемой по карте. Например, если вдоль осевого меридиана, где нет искажений, масштаб равен 500 м в 1 см, то на краю зоны он будет равен 499,5 м в 1 см.
Отсюда следует, что топографические карты имеют искажения и переменный масштаб. Однако эти искажения при измерениях на карте очень незначительны, и потому считают, что масштаб любой топографической карты для всех ее участков является постоянным .
Для съемок масштаба 1:25 000 и крупнее разрешено применение 3 градусных и даже более узких зон. Перекрытие зон принято 30" к востоку и 7",5 к западу от осевого меридиана.

Основные свойства проекции Гаусса:

осевой меридиан изображается без искажений;

проекция осевого меридиана и проекция экватора являются прямыми линиями, перпендикулярными друг к другу;

остальные меридианы и параллели изображаются сложными кривыми линиями;

в проекции обеспечивается сохранение подобия малых фигур;

в проекции обеспечивается сохранение горизонтальных углов и направлений на изображении и местности.

Проекция топографической карты масштаба 1:1 000 000

Проекция топографической карты масштаба 1:1 000 000 - видоизмененная поликоническая проекция , принятая в качестве международной. Ее основные характеристики: проектирование земной поверхности, охватываемой листом карты, производится на отдельную плоскость; параллели изображаются дугами окружностей, а меридианы - прямыми линиями.
Для создания топографических карт США и стран Северного Атлантического Альянса используется Универсальная поперечная проекция Меркатора , или UTM. В своей конечной форме система UTM использует 60 зон, каждая - 6 градусов по долготе. Каждая зона расположена от 80º ю.ш. до 84º с.ш. Причина асимметрии в том, что 80º ю.ш. очень удачно проходит в южном океане, юге Южной Америки, Африки и Австралии, но необходимо подняться на 84º с.ш., чтобы достичь севера Гренландии. Зоны считают, начиная от 180º, с увеличением чисел на запад. Совместно эти зоны покрывают почти целую планету, исключая только Северный Ледовитый океан и Северную и Центральную Антарктику на юге.
Система UTM не использует «стандарт», базирующийся на поперечной проекции Меркатора - касательную. Вместо нее используется секущая , которая имеет две линии сечения, расположенные приблизительно в 180 километрах по обе стороны центрального меридиана. Зоны карты в проекции UTM отличаются друг от друга не только в позициях их центральных меридианов и линий искажений, но также и в модели Земли, которую они используют. Официальное определение системы UTM определяет пять других сфероидов для использования в различных зонах. Все зоны UTM в Соединенных Штатах основаны на сфероиде Clarke 1866.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте определения: «Топография», «Геодезия», «Топографическая карта».
2. С какими науками связана топография? Объясните на примерах эту связь.
3. Какими способами создают топографические карты?
4. Для каких целей предназначены топографические карты?
5. Чем отличается топографический план от топографической карты?
6. Из каких элементов состоит карта?
7. Дайте характеристику каждому элементу топографической карты.
8. Какой вид имеют параллели и меридианы на топографических картах?
9. Какие элементы определяют математическую основу топографической карты? Дайте краткую характеристику каждому элементу.
10. Какие свойства присущи топографическим картам? Дайте краткую характеристику каждому свойству.
11. На какую поверхность производится проектирование изображений больших территорий Земли?
12. Дайте определение картографической проекции.
13. Какие искажения могут образоваться при развертывании сферической поверхности на плоскости?
14. Какие проекции использует большинство стран мира для составления топографических карт?
15. В чем заключается геометрическая сущность построения проекции Гаусса?
16. Покажите на чертеже, как производят проектирование шестиградусной зоны с земного эллипсоида на цилиндр.
17. Как изображены меридианы, параллели и экватор в шестиградусной зоне Гаусса?
18. Как изменяется характер искажений в шестиградусной зоне Гаусса?
19. Можно ли считать масштаб топографической карты постоянным?
20. В какой проекции выполнена топографическая карта масштаба 1:1 000 000?
21. Какая картографическая проекция используется для создания топографических карт в США, и в чем ее отличие от проекции Гаусса?
    

Что такое карта? Это полотно, на котором располагается определенная местность, с детализацией отдельных деталей, в зависимости от тематики карты. Я же хочу раскрыть вопрос как отличаются два вида карт: крупномасштабные и мелкомасштабные карты и где их используют.

Разновидности карт

Для начала давайте расскажу, какие вообще существуют виды карт. Обычно у нас в представлении максимум 2-3 вида. На самом же деле их более десяти разновидностей. К ним относится:

• географическая карта;
• топографическая карта;
• морская навигационная карта;
• ландшафтная карта и другие.

Самая известная для всех – это географическая карта, на которой расположена координатная сетка с условными обозначениями и определенная местность, это может быть как весь мир целиком, так и отдельно выделенный район. Карты еще с давних времен были очень хорошим помощником человека, особенно в дикой среде. На следующем изображении показана географическая карта Земли.

Мелкомасштабные карты

К данному виду карт относят те, которые имеют масштаб меньше чем 1:500 000. То есть, мы можем увидеть на них очень большой участок земли, но на небольшом полотне. Если брать во внимание карты масштабом 1:500 000, в них 1 сантиметр равен 5 километрам. Предназначаются такие карты для общей оценки территории или местности и для изучения её больших районов. Цель использования таких видов может быть различная. В частности, для обучения в школах предмету география, у синоптиков и так далее. Пример можно увидеть на следующей иллюстрации.

Крупномасштабные карты

По сравнению с мелкомасштабной используется значительно реже. Её масштаб составляет около 1:10 000, то есть 100 метров в 1 сантиметре. Чаще всего они используются в военном деле. Используются для подробного осмотра и изучения местности в моменты планирования боя или для учений. Также применяются для перемещения бойцов в незнакомые местности. Необходима для подготовки данных для стрельбы из артиллерии. В гражданских целях используется не так часто, в основном при составлении плана постройки объектов или сносе.