Приметы  

Главный масштаб. Масштаб карты. В зависимости от масштаба карты условно разделяют на

Главный и частный масштабы карты. Масштабы по меридиану и параллели

Под масштабом в общем смысле этого слова понимают степень уменьшения или увеличения изображения. Под масштабом плана понимают степень уменьшения линий плана по отношению к соответствующим горизонтальным приложениям тех же линий на местности. Масштаб плана практически остается постоянным для всех его частей, так как небольшие участки Земли, изображаемые на плане, с допустимой погрешностью принимаются за плоские.

В отличие от масштаба плана масштаб на карте является величиной переменной, так как карты составляются на всю поверхность Земли или на значительные ее участки, которые невозможно принять за плоские.

Для простоты рассуждений при изображении земной поверхности на плоскости представим, что земная поверхность вначале изображена на шаре определенного размера (т. е. представлена на глобусе), а затем с его поверхности тем или иным способом перенесена на плоскость. При таком способе изображения масштаб глобуса, служившего основанием для построения карты, называется главным, или общим, масштабом карты. Иначе это можно сформулировать так: главный, или общий, масштаб карты представляет собой степень уменьшения земного шара или эллипсоида перед последующим изображением его на плоскости. Главный масштаб карты обычно пишется внизу, под южной стороной рамки карты. Как будет показано ниже, главный масштаб карты имеют только отдельные ее точки и линии, которые называются точками и линиями нулевых искажений.

Масштаб карты изменяется не только при переходе от одной ее точки к другой, но и в одной точке при изменении направления. Поэтому в математической картографии наряду с главным масштабом карты вводится понятие частного масштаба. Частным масштабом в данной точке карты по данному направлению называется отношение бесконечно малого отрезка на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на поверхности эллипсоида или шара.

Для определения зависимости частного масштаба от главного введем обозначения:

Ds 0-бесконечно малый отрезок на земном эллипсоиде (рис. 1а);

Ds и D - соответствующие ему бесконечно малые отрезки на глобусе (рис. 1 б) и на карте (рис. 1 в);

Главный, или общий, масштаб карты;

Частный масштаб.

Согласно определению будем иметь

Определим отсюда отношение g частного масштаба к главному

Отношение частного масштаба к главному называется увеличением длин, или просто увеличением.

Рис 1 Бесконечно малый отрезок: а) на земном эллипсоиде, б) на глобусе, в) на карте

Как видно из формул (1) и (2), увеличение длин выражает собой отношение бесконечно малого отрезка на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на глобусе и характеризует изменение частного масштаба, представляя собой множитель, на который надо умножить главный масштаб, чтобы получить частный масштаб.

Пример. Известно, что на карте масштаба 1:10000000 , (при = 1:10 000 000) увеличение длин в данной точке по данному направлению g = 1,15. Определить, чему равен частный масштаб в данной точке по данному направлению.

Очевидно, что чем ближе к единице увеличение длин, тем меньшее искажение имеет изображение на карте.

Обозначив уклонение увеличения длин от единицы буквой v, будем иметь

Анализируя полученное выражение (3), видим, что числитель в правой части равенства и представляет собой абсолютное искажение длины отрезка ds при перенесении его с глобуса на карту, а в целом правая часть равенства выражает относительное искажение длины того же отрезка. Таким образом, уклонение увеличения от единицы v представляет собой относительное искажение длин. Значение v обычно выражают в процентах, например, если g=1,12, то v=g-1=0,12, или v=12%.

При изучении искажений той или иной проекции вызывает интерес не главный и не частный масштабы карты, а отношение частного масштаба к главному, т. е. увеличение длин, которое характеризует искажение длин линий при перенесении их с глобуса на карту.

В математической картографии для облегчения изложения об искажениях главный масштаб картыОбычно принимается равным единице, т. е. считается, что земной эллипсоид на карте изображается в натуральную величину.

Чтобы после вычисления данных для построения картографической сетки при условии Перейти к построению сетки в требуемом главном масштабе карты, необходимо уменьшить все линейные размеры сообразно действительному главному масштабу карты. При Будет справедливо равенство Учитывая указанное условие (), в дальнейшем изложении при исследовании линейных искажений под масштабом на карте фактически будет пониматься не частный масштаб карты, а увеличение длин g, т. е. отношение бесконечно малого отрезка на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на глобусе, масштаб которого равен главному масштабу карты. Под масштабом по меридиану (параллели) будет пониматься отношение бесконечно малого отрезка меридиана (параллели) на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку меридиана (параллели) на глобусе.

Из всех частных масштабов, которые рассматриваются в математической картографии, наибольшее значение имеют масштабы по меридиану и параллели, так как меридианы и параллели являются неотъемлемой основой всякой карты. Меридианы и параллели на поверхности эллипсоида всегда пересекаются под прямым углом. На плоскости же меридианы и параллели могут пересекаться под углом, не равным 90°.

В математической картографии вводятся следующие обозначения:

M - масштаб по меридиану;

N -масштаб по параллели;

Угол между меридианом и параллелью на плоскости;

Азимут любого направления ОС на поверхности эллипсоида (рис. 2 а);

А - азимут соответствующего направления О1С1 на плоскости (рис. 2 6).

Если OD, ОВ и ОС представляют собой бесконечно малые отрезки соответственно по меридиану, параллели.

Рис. 2. Азимут а на эллипсоиде и азимут А на карте

Произвольному направлению на эллипсоиде, а на плоскости им соответствуют бесконечно малые отрезки O1D1, O1B1 и О1С1, то

Масштабы карты - 3.7 out of 5 based on 3 votes

— это уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости при помощи условных знаков. На картах показывают как видимые объекты местности, так и различные географические явления (осадки, температуру воздуха, ветер и т. д.) (рис. 2).

Основные отличия плана местности от географической карты можно сформулировать так:

  • на планах местности изображают небольшие участки земной поверхности, поэтому их масштаб крупный, а на географических картах показывают огромные пространства, поэтому их масштаб мелкий;
  • при составлении планов кривизна поверхности Земли не учитывается, при построении карт она учитывается всегда;
  • на картах обязательно присутствует градусная сеть, а на планах ее нет. На планах направлением на север считается направление вверх. На картах направление север-юг определяют меридианы, направление запад-восток — параллели;
  • на картах некоторые объекты (населенные пункты, вулканы) изображают без сохранения их размеров и очертаний, на планах эти объекты показывают такими, какие они есть на самом деле, но только в масштабе.

Отбор и обобщение показанных на карте объектов и явлений - картографическая генерализация — должны соответствовать назначению и масштабу карты, а также размерам изображенной на ней территории (рис. 3).

Занимают промежуточное положение между планом местности и географической картой. Масштаб топографической карты крупнее, чем масштаб географической, но гораздо мельче, чем масштаб плана местности.

Топографические карты — подробные, единые по содержанию, оформлению и математической основе географические карты, отображающие природные и социально-экономические объекты (рельеф, растительность, населенные пункты, дороги и т. д.), имеющие градусную сеть и стабильную систему . Так как на топографической карте изображаются небольшие по площади территории, на ней практически нет искажений, связанных с шарообразностью Земли. Такую карту лучше всего использовать при изучении своей местности. По ней можно ориентироваться, наметить маршрут движения. Топографические карты используются строителями, военными, землеустроителями.

Рис. 1. Образец плана местности

Рис. 2. Образец географической карты

Рис. 3. Картографическая генерализация

Математической основой карт являются масштаб и картографическая проекция. Масштаб определяет степень уменьшения размеров объектов и расстояний между ними на карге по отношению к реальным на местности, а картографическая проекция — величину и характер искажений, которые неизбежны, когда шар (эллипсоид) изображается на плоскости.

Материалы, используемые при составлении карт, называют картографическими источниками. Они могут быть самыми разнообразными — статистическими, топографическими, аэрокосмическими и др.

Уменьшенная модель Земли — это глобус. На глобусе сохраняются линейные и площадные размеры, углы и формы изображенных географических объектов (океанов, континентов, озер, рек и т. д.). Масштаб глобуса одинаков во всех его точках.

Для того чтобы измерить расстояние по плану, карте или глобусу, надо уметь пользоваться масштабом.

Численный масштаб

Масштаб — это показатель степени уменьшения расстояния на плане, карте, глобусе по сравнению с истинным расстоянием на местности. Масштаб бывает численный, именованный и линейный (рис. 4).

Численный масштаб выражается дробью, например 1: 100 000. Чем больше знаменатель дроби, тем меньше сама дробь, а значит, мельче масштаб. Например, масштаб 1: 100 000 мельче, чем масштаб 1:10 000.

Именованный масштаб

Масштаб 1: 100 000 означает, что уменьшение произведено в 100 000 раз, т. с. в 1 см карты содержится 100 000 см местности. Такое пояснение называется именованным масштабом.

От численного масштаба к именованному перейти очень легко: если численный масштаб: 1: 100 000, то именованный: в 1 см 100 000 см, или в 1 см 1000 м, или в 1 см 1 км.

Линейный масштаб

Для того чтобы определить по карте или плану расстояние сразу в метрах или километрах, можно использовать линейный масштаб - это масштаб, который изображается в виде прямой линии, разделенной на части, каждая из которых соответствует определенному расстоянию на местности.

Расстояние на местности, соответствующее основанию, называют величиной линейного масштаба. Для точности определения расстояний крайнее слева основание делят на более мелкие части — наименьшие деления линейного масштаба. При численном масштабе карты 1: 100 000 и основании линейного масштаба 1 см величина масштаба будет 1 км, а точность масштаба — 100 м.

Необходимо уметь переводить линейный масштаб в именованный или численный. В первом случае знаменатель численного масштаба можно перевести в более крупные меры — метры или километры (если численный масштаб плана I: 5000, то 1 см на плане соответствует на местности 5000 см, или 50 м). Для перевода в численный масштаб нужно подсчитать, во сколько раз деление линейного масштаба меньше действительного расстояния (деление в 1 см соответствует 1 км, в 1 см — 1000 м, или 100 000 см). Следовательно, численный масштаб равен 1: 100 000.

Рис. 4. Оформление численного, именованного и линейного масштабов

Масштабы топографических карт

Масштаб 1:100 000

  • 1 мм на карте — 100 м (0,1 км) на местности
  • 1 см на карте — 1000 м (1 км) на местности

Масштаб 1:10000

  • 1 мм на карте — 10 м (0,01 км) на местности
  • 1 см на карте — 100 м (0,1 км) на местности

Масштаб 1:5000

  • 1 мм на карте — 5 м (0,005 км) на местности
  • 1 см на карте — 50 м (0,05 км) на местности

Масштаб 1:2000

  • 1 мм на карте — 2 м (0,002 км) на местности
  • 1 см на карте — 20 м (0,02 км) на местности

Масштаб 1:1000

  • 1 мм на карте — 100 см (1 м) на местности
  • 1 см на карте — 1000 см (10 м) на местности

Масштаб 1:500

  • 1 мм на карте — 50 см (0,5 метра) на местности
  • 1 см на карте — 5 м на местности

Масштаб 1:200

  • 1 мм на карте — 0,2 м (20 см) на местности
  • 1 см на карте — 2 м (200 см) на местности

Масштаб 1:100

  • 1 мм на карте — 0,1 м (10 см) на местности
  • 1 см на карте — 1 м (100 см) на местности

Измерение расстояний по карте и плану

Измерение расстояний по картам осуществляется так.

При измерении по прямой линии между двумя точками в раствор циркуля-измерителя откладывают с карты (или плана) заданный отрезок, переносят его на линейный масштаб карты (рис. 5) и получают длину соответствующей линии на местности, выраженную в метрах или километрах.

Чем крупнее масштаб карты, тем точнее результат измерений.

Рис. 5. Положение циркуля-измерителя при измерении расстояний по карте с помощью линейного масштаба

При составлении планов и карт горизонтальные проекции ли­ний местности уменьшают в определенное число раз в зависимо­сти от требований к точности, предъявляемых к картам (планам).

Масштаб карты - степень уменьшения линии на карте или плане относительно горизонтального проложения соответствую­щей линии на местности.

При работе с картой, планами или аэрофотоснимками местно­сти пользуются различными масштабами: численным или графи­ческим (линейным, пропорциональным, поперечным).

Определение расстояний с помощью численного масштаба

Численный масштаб - масштаб длин, выраженный отвлечен­ным числом, в котором числитель - единица, а знаменатель - число, показывающее, во сколько раз уменьшены линейные раз­меры карты:

где d - длина линии на карте;

М - знаменатель масштаба карты;

D - длина горизонтального проложения этой линии на мест­ности.

Масштаб карты или плана определяет подробность изображе­ния на них элементов местности. Чем больше значение знамена­теля численного масштаба М, тем больше степень уменьшения го­ризонтальных проекций линий местности, тем мельче масштаб плана или карты и менее подробно изображены элементы местно­сти. И наоборот, чем знаменатель М меньше, тем масштаб будет крупнее, тем с большей подробностью и детальностью могут быть показаны на них элементы местности.

Например, численный масштаб 1:50 000 является более мелким, чем масштаб 1:25 000, но более крупным, чем масштаб 1:100 000.

Для удобства знаменатель численного масштаба принимают равным круглому числу: 1:500, 1:1 000, 1:2 000, 1:5 000 и 1:10 000 - для планов, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000 - для топографических карт. Указанные отношения показывают, что горизонтальные проекции линий местности уме­ньшены соответственно в 500, 1000, 2000 раз и т. д., то есть отрезку 1 см на плане соответствуют на местности длины: 500 см или 5 м; 1000 см или 10 м; 2000 см или 20 м и т. д.

Расстояние на местности в метрах или километрах, соответст­вующее 1 см карты или плана, называется величиной масш­таба. Численный масштаб и величина масштаба размещаются под южной стороной рамки листа карты.

Численный масштаб - безразмерная величина, поэтому им можно пользоваться при измерениях в любых линейных мерах (метрах, милях и т. д.). Величина отношения 1:М сохраняет силу для всех линий плана или карты. Следовательно, масштаб являет­ся постоянной величиной.

Непосредственное использование численного масштаба в практической работе связано с вычислениями, которые необходи­мы для перехода от горизонтальных проекций линий местности к соответствующим линиям плана или карты, и наоборот.


При пользовании численным масштабом расстояния на карте или плане могут быть измерены в сантиметрах линейкой или кур­виметром (см. гл. 2). Полученное при этом число сантиметров ум­ножают на знаменатель масштаба.

Например, линия на карте d = 13,14 см, а масштаб карты 1:100 000. Используя формулу перехода от линий карты (плана) к горизонтальным проекциям соответству­ющих линий местности D = dM, получим D = 13,14-100 000 =1314 000см = 13 140 м = =13,14 км.

Для нанесения на карту или план линий, измеренных на мест­ности, используют равенство

Например, D = 3750м; 1:М = 1:50 000, тогда d = 3750:50 000 = 0,075м = 7,5 см.

5.1.2. Измерение расстояний с помощью графических масштабов

Линейным масштабом называется графическое изображение численного масштаба в виде прямой линии с делениями для от­счета расстояний. Для построения линейного масштаба на прямой линии откладывают ряд отрезков одинаковой длины, называемой основанием линейного масштаба (рис. 5.1). Основание масштаба обычно соответствует целому числу километров или со­тен метров.

Для повышения точности измерения первое основание разделе­но на более мелкие части. Для карты масштаба 1:50 000 (рис. 5.1) наименьшее деление на линейном масштабе будет соответствовать 50 м.

Измерения по линейному масштабу производят циркулем-из- мерителем (рис. 5.2). При измерении циркуль следует держать од­ной рукой, наклоняя от себя так, чтобы были хорошо видны одно­временно обе иглы. И определяя с помощью линейного масштаба длину линии, взятой с карты или плана, нужно правую ножку циркуля поставить на одну из черточек справа от нуля с таким рас­четом, чтобы вторая его ножка точно совпала с крайним левым основанием масштаба.

Суммируя отсчеты по правой и левой ножкам циркуля-измери­теля, получим искомую длину линии.

Например, на рис. 5.2 искомое расстояние измеренной по карте линии будет соот­ветствовать 1 км 250 м на местности.

При измерении длин больших линейных объектов, когда раз­вод ножек циркуля больше размеров линейного масштаба, имею­щегося на карте, в качестве «помощницы» можно использовать километровую сетку. Раствор циркуля-измерителя устанавливают на одну из линий километровой сетки так, чтобы одна из игл по­падала на перекрестие сетки. Затем, сокращая раствор цирку­ля-измерителя, перемещают ее от перекрестия до следующего пе­рекрестия с подсчетом километров до тех размеров, когда можно использовать линейный масштаб карты.

Пропорциональный масштаб - графический масштаб в виде угла, расчлененного системой равноотстоящих параллельных пря­мых. Он применяется в тех случаях, когда необходимо работать стопографической картой и аэро­фотоснимком местности одновре­менно, в частности при дешифри­ровании аэрофотоснимков и нанесении объектов с аэрофотос­нимка на топографическую карту.

Для повышения точности измерения длин линий на картах (планах) пользуются поперечным масштабом.

Поперечный масштаб представляет собой сочетание линейного и пропорционального масштабов.

Поперечные масштабы изготавливаются на заводах. Они грави­руются с помощью делительных машин на специальных металли­ческих линейках, называемых масштабными, а также на линейках топографических приборов.

Подписи на этих масштабах даются в сантиметрах. Оцифровка поперечного масштаба производится так же, как и линейного - в соответствии с численным масштабом.

Поперечный масштаб, основание которого равно 2 см, а оста­льные деления равны десятым и сотым долям основания, называ­ется нормальным поперечным масштабом (рис. 5.3). Наименьшее деление поперечного масштаба с основанием 2 см равно 0,02 см. Если основание поперечного масштаба взять 1 см, то наименьшее деление его будет равно 0,01 см.

Измерение расстояний с помощью поперечного масштаба на­чинают с определения цены его делений применительно к задан­ному численному масштабу, то есть уясняют, сколько километров или метров содержится в целом основании, а также в его десятой и сотой долях.

Каждая линия, откладываемая на плане или карте с помощью поперечного масштаба, слагается из трех частей:

Числа целых оснований, взятых от нулевого перпендикуляра до правой ножки циркуля-измерителя;

Числа малых делений (десятых долей основания), взятых от нулевого перпендикуляра до левой ножки циркуля-измерителя;

Сотых долей основания, расположенных между вертикальной линией и трансверсалью.

Рис. 5.3. Нормальный поперечный масштаб

Аналогично можно решить обратную задачу: по длине отрезка на карте (плане) определить длину соответствующей линии местности.

Например, требуется отложить в масштабе 1:50 000 расстояние, равное 1360 м. Так как в этом масштабе 1 см соответствует 500 м, то в одном основании нормаль­ного поперечного масштаба будет 1000 м (2 -500), в одной десятой части - 100 м (2 -50) и в одной сотой - 10 м (2 -5).

Устанавливают раствор циркуля на 1000 м так, чтобы левая ножка циркуля-из­мерителя была на отметке 0 поперечного масштаба, а правая - на отметке 1 (рис. 5.3). Затем передвигают левую ножку циркуля на три малых деления влево, что соответствует 300 м. Оставшиеся 60 м добавляют передвижением ножек циркуля вверх на шесть делений так, чтобы его правая игла скользила по вертикальной линии 1 поперечного масштаба, а левая - по третьей наклонной линии. Требуемый раствор циркуля (1000 + 300 + 60) показан на рис. 5.3.

При пользовании поперечным масштабом необходимо следить, чтобы концы обеих ножек циркуля-измерителя располагались на одной горизонтальной линии масштаба.

Таким же способом можно откладывать с помощью поперечно­го масштаба отрезки в любом другом масштабе карты.

Например, на рис. 5.3 расстояние, которому соответствует данный раствор цир­куля при масштабе карты 1:100 ООО, равно 2720 м (2000 + 600 + 120).

С помощью нормального поперечного масштаба откладывают и измеряют расстояния с точностью до 0,2 мм, что соответствует одной сотой основания. Если же положение ножек циркуля между горизонтальными линиями поперечного масштаба оценивать на глаз, то можно откладывать расстояния с точностью до 0,1 мм.

При измерении расстояний по топографическим картам с по­мощью поперечного масштаба можно пользоваться данными табл. 5.1.

Значения средних ошибок для различных масштабов приведе­ны в табл. 5.2.

Масштаб карты

Масшта́б ка́рты

степень уменьшения объектов на карте относительно их размеров на земной поверхности. Постоянен только на планах местности, на картах меняется от точки к точке по разным направлениям – всё зависит от свойств картографической проекции.
В России для топографических карт принята определённая система масштабов:

Тематические карты составляются и в других масштабах, напр. карты городов часто имеют масштаб 1:40 000 (сорокатысячная), а карты областей – 1:600 000 (шестисоттысячная). Обзорные географические карты составляют в любых масштабах мельче миллионного: 1:1 500 000, 1:2 500 000, 1:10 000 000 и т. д.
На морских навигационных и некоторых английских и американских картах можно встретить английскую систему масштабов: одна английская миля равна 1,609 км, она содержит 63 360 дюймов.
Масштаб указывают на картах в разных вариантах. Численный масштаб – это дробь с единицей в числителе, он показывает, во сколько раз длина на карте меньше соответствующей длины на местности (напр., 1:1 000 000). Линейный (графический) масштаб дают в виде линейки, разделённой на сантиметры, с подписями, означающими расстояния на местности, что облегчает измерения по карте. Именованный масштаб указывают в виде подписи, напр. «в 1 см 10 км».

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .


Смотреть что такое "масштаб карты" в других словарях:

    Карты - получить на Академике активный купон GamesDealer или выгодно карты купить по низкой цене на распродаже в GamesDealer

    масштаб карты - — Тематики нефтегазовая промышленность EN map scale … Справочник технического переводчика

    Необходимо перенести содержимое этой статьи в статью «Interfax.by Карты». Вы можете помочь проекту, объединив статьи. В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения, замените этот шаблон на шаблон {{к объединению}} и добавьте… … Википедия

    Сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? масштаба, чему? масштабу, (вижу) что? масштаб, чем? масштабом, о чём? о масштабе; мн. что? масштабы, (нет) чего? масштабов, чему? масштабам, (вижу) что? масштабы, чем? масштабами, о чём? о… … Толковый словарь Дмитриева

    Карты - *КАРТЫ, сплошн. изображеніе на плоскости части или всей земной поверхности въ перемѣнномъ масштабѣ. Вслѣдствіе шарообразности земли пов сть ея м. б. изображена точно съ сохраненіемъ подобія фигуръ и площадей только на глобусѣ, при чемъ численный… … Военная энциклопедия

    Карты Google … Википедия

    Географические карты, предназначенные для обеспечения лётного устава навигационными данными, необходимыми при подготовке к полёту и в полёте. По назначению К. а. делятся на полётные, бортовые и специальные. Полётные карты, применяемые для… … Энциклопедия техники

    - (нем. Masstaq, от нем. Mass мера). 1) мерило, мера линейная, принятая при чертежах в уменьшенном виде. 2) в артиллерии: медная линейка с обозначением на ней калибра орудий, снарядов и употребительнейших мер в артиллерии. Словарь иностранных слов … Словарь иностранных слов русского языка

    Карты, характеризующие размещение или условия образования месторождений полезных ископаемых. Составляются на основании списков месторождений полезных ископаемых, данных геологической съёмки, поисков и разведок; часто с проведением… … Большая советская энциклопедия

    - (нем. Maβstab; от Maβ мера и Stab палка * a. scale; н. Maβstab, Skala; ф. echelle; и. escala) отношение длины линии на чертеже, плане, карте, предметной модели к длине соответствующей линии в натуре. Ha геогр. картах различают главный M.… … Геологическая энциклопедия

    Карты сейсмического микрорайонирования - Карты сейсмического микрорайонирования: карты в масштабе 1:25000 1:2000, разрабатываемые для территорий городов, населенных пунктов или отдельных жилых микрорайонов, а также промышленных объектов. Для линейных сооружений допускается масштаб… … Официальная терминология

Книги

  • Мир. Россия. Политико-админитративная карта. Размер карты L (большой) , . Вашему вниманию предлагается политическо-административная карта Мира масштаб 1:30000000 и России масштаб 1:9500000. Размер карты в развернутом виде - 95 см х 67, 5…
  • Мир. Политико-административная и физико-географическая складные карты , . Складная двухсторонняя карта. Размер большой (L) Политико-административная (масштаб 1: 30000000) и физико-географическая (масштаб 1: 34500000) карты…

ВВЕДЕНИЕ

Топографическая карта представляет собой уменьшенное обобщенное изображение местности, показывающее элементы с помощью системы условных знаков.
В соответствии с предъявляемыми требованиями топографические карты отличаются высокой геометрической точностью и географическим соответствием. Это обеспечивается их масштабом , геодезической основой, картографическими проекциями и системой условных знаков.
Геометрические свойства картографического изображения: размеры и форма участков, занятых географическими объектами, расстояния между отдельными пунктами, направления от одного к другому - определяются его математической основой. Математическая основа карт включает в качестве составных частей масштаб , геодезическую основу, и картографическую проекцию.
Что представляет собой масштаб карты, какие виды масштабов бывают, как построить графический масштаб и как пользоваться масштабами рассмотрим на лекции.

6.1. ВИДЫ МАСШТАБОВ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

При составлении карт и планов горизонтальные проекции отрезков изображают на бумаге в уменьшенном виде. Степень такого уменьшения характеризуется масштабом.

Масштаб карты (плана) - отношение длины линии на карте (плане) к длине горизонтального проложения соответствующей линии местности

m = l К : d M

Масштаб изображения небольших участков на всей топографической карте практически постоянен.При небольших углах наклона физической поверхности (на равнине) длина горизонтальной проекции линии очень мало отличается от длины наклонной линии. В этих случаях можно считать масштабом длины отношение длины линии на карте к длине соответствующей линии на местности.

Масштаб указывается на картах в разных вариантах

6.1.1. Численный масштаб

Численный масштаб выражают в виде дроби с числителем равным 1 (аликвотная дробь).

Или

Знаменатель М численного масштаба показывает степень уменьшения длин линий на карте (плане) по отношению к длинам соответствующих линий на местности. Сравнивая между собой численные масштабы, более крупным называют тот, у которого знаменатель меньше .
Используя численный масштаб карты (плана), можно определить горизонтальное проложение dм линии на местности

Пример .
Масштаб карты 1:50 000. Длина отрезка на карте lК = 4,0 см. Определить горизонтальное проложение линии на местности.

Решение .
Умножив величину отрезка на карте в сантиметрах на знаменатель численного масштаба получаем горизонтальное проложение в сантиметрах.
d = 4,0 см × 50 000 = 200 000 см, или 2 000 м, или 2 км.

Обратите внимание на то, что численный масштаб есть величина отвлеченная, не имеющая конкретных единиц измерения. Если числитель дроби выразить в сантиметрах, то и знаменатель будет иметь те же единицы измерения, т.е. сантиметры.

Например , масштаб 1:25 000 означает, что 1 сантиметру карты соответствует 25 000 сантиметров местности, или 1 дюйм карты соответствует 25 000 дюймов местности.

Для удовлетворения потребностей хозяйства, науки и обороны страны необходимы карты различных масштабов. Для государственных топографических карт, лесоустроительных планшетов, планов лесничеств и лесонасаждений определены стандартные масштабы - масштабный ряд (табл. 6.1, 6.2).


Масштабный ряд топографических карт

Таблица 6.1.

Численный масштаб

Название карты

1 см карты соответствует
на местности расстоянию

1 см2 карты соответствует
на местности площади

Пятитысячная

0,25 гектар

Десятитысячная

Двадцатипятитысячная

6,25 гектар

Пятидесятитысячная

Стотысячная

Двухсоттысячная

Пятисоттысячная

Миллионная

Ранее этот ряд включал масштабы 1: 300 000, и 1: 2 000.

6.1.2. Именованный масштаб

Именованным масштабом называют словесное выражение численного масштаба. Под численным масштабом на топографической карте имеется надпись поясняющая, сколько метров или километров на местности соответствует одному сантиметру карты.

Например , на карте под численным масштабом 1:50 000 записано: «в 1 сантиметре 500 метров». Цифра 500 в данном примере есть величина именованного масштаба .
Используя именованный масштаб карты, можно определить горизонтальное проложение dм линии на местности. Для этого необходимо величину отрезка, измеренную на карте в сантиметрах, умножить на величину именованного масштаба.

Пример . Именованный масштаб карты - «в 1 сантиметре 2 километра». Длина отрезка на карте lК = 6,3 см. Определить горизонтальное проложение линии на местности.
Решение . Умножив величину отрезка измеренного на карте в сантиметрах на величину именованного масштаба, получаем горизонтальное проложение в километрах на местности.
d = 6,3 см × 2 = 12,6 км.

6.1.3. Графические масштабы

Чтобы избежать математических вычислений и ускорить работу на карте, пользуются графическими масштабами . Таких масштабов два: линейный и поперечный .

Линейный масштаб

Для построения линейного масштаба выбирают исходный отрезок, удобный для данного масштаба. Этот исходный отрезок (а ) называют основанием масштаба (рис. 6.1).



Рис. 6.1. Линейный масштаб. Измеряемый отрезок на местности
будет CD = ED + CE = 1000 м + 200 м =1200 м.

Основание откладывают на прямой линии необходимое число раз, крайнее левое основание делят на части (отрезок b ), которые будут наименьшими делениями линейного масштаба . Расстояние на местности, которое соответствует наименьшему делению линейного масштаба, называют точностью линейного масштаба .

Порядок пользования линейным масштабом:

  • правую ножку циркуля поставить на одно из делений справа от нуля, а левую ножку - на левое основание;
  • длина линии состоит из двух отсчетов: отсчет целых оснований и отсчета делений левого основания (рис. 6.1).
  • Если отрезок на карте длиннее построенного линейного масштаба, то его измеряют по частям.

Поперечный масштаб

Для более точных измерений пользуются поперечным масштабом (рис. 6.2, б).



Рис 6.2. Поперечный масштаб. Измеренное расстояние
PK = TK + PS + ST = 1 00 +10 + 7 = 117 м .

Для его построения на отрезке прямой линии откладывают несколько оснований масштаба (a ). Обычно длина основания составляет 2 см или 1 см. В полученных точках устанавливают перпендикуляры к линии АB и проводят через них десять параллельных линий через равные промежутки. Крайнее левое основание сверху и снизу делят на 10 равных отрезков и соединяют их косыми линиями. Нулевую точку нижнего основания соединяют с первой точкой С верхнего основания и так далее. Получают ряд параллельных наклонных линий, которые называют трансверсалями.
Наименьшее деление поперечного масштаба равно отрезку C 1 D 1 , (рис. 6. 2, а ). На такую длину отличается соседний параллельно расположенный отрезок при движении вверх по трансверсали 0С и по вертикальной линии 0Д .
Поперечный масштаб с основанием 2 см, называют нормальным . Если основание поперечного масштаба разделено на десять частей, то его называют сотенным . В сотенном масштабе цена наименьшего деления равна одной сотой доле основания.
Поперечный масштаб гравируют на металлических линейках, которые называют масштабными.

Порядок пользования поперечным масштабом:

  • циркулем-измерителем зафиксировать длину линии на карте;
  • правую ножку циркуля поставить на целое деление основания, а левую - на любую трансверсаль, при этом обе ножки циркуля должны располагаться на линии, параллельной линии AB ;
  • длина линии состоит из трех отсчетов: отсчет целых оснований, плюс отсчет делений левого основания, плюс отсчет делений вверх по трансверсали.

Точность измерения длины линии с помощью поперечного масштаба оценивается половиной цены его наименьшего деления.

6.2. РАЗНОВИДНОСТИ ГРАФИЧЕСКИХ МАСШТАБОВ

6.2.1. Переходный масштаб

Иногда в практике приходится пользоваться картой или аэроснимком, масштаб которых не является стандартным. Например, 1:17 500, т.е. 1 см на карте соответствуют 175 м на местности. Если построить линейный масштаб с основанием 2 см, то наименьшее деление линейного масштаба при этом будет 35 м. Оцифровка такого масштаба вызывает трудности при производстве практических работ.
Чтобы упростить определение расстояний по топографической карте, поступают следующим образом. Основание линейного масштаба принимают не 2 см, а рассчитывают так, чтобы оно соответствовало круглом числу метров - 100, 200, и т.д..

Пример . Требуется рассчитать длину основания соответствующего 400 м для карты масштаба 1:17 500 (в одном сантиметре 175 метров).
Чтобы определить, какие размеры на карте масштаба 1:17 500 будет иметь отрезок длиной 400 м, составляем пропорции:
на местности на плане
175 м 1 см
400 м Х см
Х см = 400 м× 1 см / 175 м = 2,29 см.

Решив пропорцию, делаем вывод: основание переходного масштаба в сантиметрах равно величине отрезка на местности в метрах деленное на величину именованного масштаба в метрах. Длина основания в нашем случае
а = 400 / 175 = 2,29 см.

Если теперь построить поперечный масштаб с длиной основания а = 2,29 см, то одно деление левого основания будет соответствовать 40 м (рис. 6.3).


Рис. 6.3. Переходный линейный масштаб.
Измеренное расстояние АС = ВС + АВ = 800 +160 = 960 м.

Для более точных измерений на картах и планах строят поперечный переходный масштаб.

6.2.2. Масштаб шагов

Используют этот масштаб для определения расстояний, измеренных шагами во время глазомерной съемки. Принцип построения и использования масштаба шагов подобен переходному масштабу. Основание масштаба шагов рассчитывают так, чтобы оно соответствовало круглому числу шагов (пар, троек) - 10, 50, 100 , 500.
Для расчета величины основания масштаба шагов необходимо определить масштаб съемки и рассчитать среднюю длину шага Шср .
Среднюю длину шага (пары шагов) рассчитывают по известному расстоянию, пройденному в прямом и обратном направлениях. Разделив известное расстояние на количество пройденных шагов, получают среднюю длину одного шага. При наклоне земной поверхности количество пройденных шагов в прямом и обратном направлениях будет разное. При движении в сторону повышения рельефа шаг будет короче, а в обратную сторону - длиннее.

Пример . Известное расстояние 100 м измерено шагами. В прямом направлении пройдено 137 шагов, а в обратном - 139 шагов. Рассчитать среднюю длину одного шага.
Решение . Всего пройдено: Σ м = 100 м + 100 м = 200 м. Сумма шагов составляет: Σ ш = 137 ш + 139 ш = 276 ш. Средняя длина одного шага составляет:

Шср = 200 / 276 = 0,72 м.

Удобно работать с линейным масштабом, когда масштабная линия размечена через 1 - 3 см, а деления подписаны круглым числом (10, 20, 50, 100). Очевидно, величина одного шага 0,72 м в любом масштабе будет иметь крайне малые значения. Для масштаба 1:2 000 отрезок на плане будет составлять 0,72 / 2 000 = 0,00036 м или 0,036 см. Десять шагов, в соответствующем масштабе, будут выражены отрезком 0,36 см. Наиболее удобным основанием для данных условий, по мнению автора, будет величина 50 шагов: 0,036 × 50 = 1,8 см.
Для тех, кто считает шаги парами, удобным основанием будет 20 пар шагов (40 шагов) 0,036 × 40 = 1,44 см.
Длину основания масштаба шагов можно также вычислить из пропорций или по формуле
а = (Шср × КШ ) / М
где: Шср - средняя величина одного шага в сантиметрах,
КШ - количество шагов в основании масштаба,
М - знаменатель масштаба.

Длина основания для 50 шагов в масштабе 1:2 000 с длиной одного шага равным 72 см будет составлять:
а = 72 × 50 / 2000 = 1,8 см.
Чтобы построить масштаб шагов для приведенного выше примера необходимо горизонтальную линию разделить на отрезки равные 1,8 см, а левое основание разделить на 5 или 10 равных частей.


Рис. 6.4. Масштаб шагов.
Измеренное расстояние АС = ВС + АВ = 100 + 20 = 120 ш.

6.3. ТОЧНОСТЬ МАСШТАБА

Точность масштаба (предельная точность масштаба) - это отрезок горизонтального проложения линии, соответствующий 0,1 мм на плане. Значение 0,1 мм для определения точности масштаба принято из-за того, что это минимальный отрезок, который человек может различить невооруженным глазом.
Например , для масштаба 1:10 000 точность масштаба будет равна 1 м. В этом масштабе 1 см на плане соответствует 10 000 см (100 м) на местности, 1 мм - 1 000 см (10 м), 0,1 мм - 100 см (1 м). Из приведенного примера следует, что если знаменатель численного масштаба разделить на 10 000, то получим предельную точность масштаба в метрах.
Например , для численного масштаба 1:5 000 предельная точность масштаба будет 5 000 / 10 000 = 0,5 м.

Точность масштаба позволяет решать две важные задачи:

  • определение минимальных размеров объектов и предметов местности, которые изображаются в данном масштабе, и размеров объектов, которые в данном масштабе невозможно изобразить;
  • установление масштаба, в котором следует создавать карту, чтобы на ней изобразились предметы и объекты местности с заранее определенными минимальными размерами.

Практически принимается, что длина отрезка на плане или карте может быть оценена с точностью 0,2 мм. Горизонтальное расстояние на местности, соответствующее в данном масштабе 0,2 мм (0,02 см) на плане, называется графической точностью масштаба . Графическая точность определения расстояний на плане или карте может быть достигнута только при использовании поперечного масштаба .
Следует иметь в виду, что при измерениях на карте взаимного положения контуров точность определяется не графической точностью, а точностью самой карты, где ошибки могут составлять в среднем 0,5 мм вследствие влияния других, кроме графических, погрешностей.
Если учесть погрешность самой карты и погрешность измерений на карте, то можно сделать вывод, что графическая точность определения расстояний на карте в 5 - 7 хуже предельной точности масштаба, т. е. составляет 0,5 - 0,7 мм в масштабе карты.

6.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОГО МАСШТАБА КАРТЫ

В тех случаях, когда по какой-либо причине масштаб на карте отсутствует (например, обрезан при склейке), он может быть определен одним из следующих способов.

  • По координатной сетке . Надо измерить расстояние на карте между линиями координатной сетки и определить, через какое количество километров проведены эти линии; тем самым определится и масштаб карты.

Например, координатные линии обозначены числами 28, 30, 32 и т. д. (по западной рамке) и 06, 08, 10 (по южной рамке). Ясно, что линии проведены через 2 км. Расстояние на карте между соседними линиями равно 2 см. Отсюда следует, что 2 см на карте соответствуют 2 км на местности, а 1 см на карте - 1 км на местности (именованный масштаб). Значит, масштаб карты будет 1:100 000 (в 1 сантиметре 1 километр).

  • По номенклатуре листа карты. Система обозначений (номенклатура) листов карт для каждого масштаба вполне определенна, поэтому, зная систему обозначений, нетрудно узнать масштаб карты.

Лист карты масштаба 1:1 000 000 (миллионной) обозначается одной из букв латинского алфавита и одним из чисел от 1 до 60. Система обозначений карт более крупных масштабов имеет в своей основе номенклатуру листов миллионной карты и может быть представлена следующей схемой:

1:1 000 000 - N-37
1:500 000 - N-37-Б
1:200 000 - N-37-X
1:100 000 - N-37-117
1:50 000 - N-37-117-А
1:25 000 - N-37-117-А-г

В зависимости от местоположения листа карты, буквы и числа, составляющие его номенклатуру, будут различны, но порядок и количество букв и чисел в номенклатуре листа карты данного масштаба будут всегда одинаковы .
Таким образом, если карта имеет номенклатуру М-35-96, то, сравнив ее с приведенной схемой, можно сразу сказать, что масштаб этой карты будет 1:100 000.
Подробнее о номенклатуре карт см. Главу 8.

  • По расстояниям между местными объектами. Если на карте имеются два объекта, расстояние между которыми на местности известно или может быть измерено, то для определения масштаба нужно число метров между этими предметами на местности разделить на число сантиметров между изображениями этих предметов на карте. В результате получим число метров в 1 см данной карты (именованный масштаб).

Например, известно, что расстояние от н.п. Кувечино до оз. Глубокое 5 км. Измерив это расстояние на карте, получили 4.8 см. Тогда
5000 м / 4,8 см = 1042 м в одном сантиметре.
Карты в масштабе 1:104 200 не издаются, поэтому производим округление. После округления будем иметь: 1 см карты соответствует 1 000 м местности, т. е. масштаб карты 1:100 000.
Если на карте имеется дорога с километровыми столбами, то масштаб удобнее всего определять, по расстоянию между ними.

  • По размерам длины дуги одной минуты меридиана . Рамки топографических карт по меридианам и параллелям имеют деления в минутах дуги меридиана и параллели.

Одной минуте дуги меридиана (по восточной или западной рамке) соответствует на местности расстояние 1852 м (морская миля). Зная это, можно определить масштаб карты так же, как и по известному расстоянию между двумя объектами местности.
Например , минутный отрезок по меридиану на карте равен 1,8 см. Следовательно, в 1 см на карте будет 1852: 1,8 = 1 030 м. Произведя округление, получаем масштаб карты 1:100 000.
В наших вычислениях получены приближенные значения масштабов. Это произошло в силу приближенности взятых расстояний и неточности их измерения на карте.

6.5. ТЕХНИКА ИЗМЕРЕНИЯ И ОТКЛАДЫВАНИЯ РАССТОЯНИЙ НА КАРТЕ

Для измерения расстояний по карте используют миллиметровую или масштабную линейку, циркуль-измеритель, а для измерения кривых линий - курвиметр.

6.5.1. Измерение расстояний миллиметровой линейкой

Миллиметровой линейкой измерить расстояние между заданными точками на карте с точностью 0,1 см. Полученное число сантиметров умножить на величину именованного масштаба. Для равнинной местности результат будет соответствовать расстоянию на местности в метрах или километрах.
Пример. На карте масштаба 1: 50 000 (в 1 см - 500 м ) расстояние между двумя точками равно 3,4 см . Определить расстояние между этими точками.
Решение . Именованный масштаб: в 1 см 500 м. Расстояние на местности между точками будет 3,4 × 500 = 1700 м .
При углах наклона земной поверхности более 10º необходимо ввести соответствующую поправку (см. далее).

6.5.2. Измерение расстояний циркулем-измерителем

При измерении расстояния по прямой линии иглы циркуля устанавливают на конечные точки, затем, не изменяя раствора циркуля, по линейному или поперечному масштабу отсчитывают расстояние. В том случае, когда раствор циркуля превышает длину линейного или поперечного масштаба, целое число километров определяется по квадратам координатной сетки, а остаток - обычным порядком по масштабу.


Рис. 6.5. Измерение расстояний циркулем-измерителем по линейному масштабу.

Для получения длины ломаной линии последовательно измеряют длину каждого ее звена, а затем суммируют их величины. Такие линии измеряют также наращиванием раствора циркуля.
Пример . Чтобы измерить длину ломаной АВС D (рис. 6.6, а ), ножки циркуля сначала ставят в точки А и В . Затем, вращая циркуль вокруг точки В . перемещают заднюю ножку из точки А в точку В ", лежащую на продолжении прямой ВС .
Переднюю ножку из точки В переносят в точку С . В результате получают раствор циркуля В"С =АВ +ВС . Переместив аналогичным образом заднюю ножку циркуля из точки В" в точку С" , а переднюю из С в D . получают раствор циркуля
С"D = В"С + СD, длину которого определяют с помощью поперечного или линейного масштаба.


Рис. 6.6. Измерение длины линии: а - ломаной ABCD; б - кривойA 1 B 1 C 1 ;
B"C" - вспомогательные точки

Длинные кривые отрезки измеряют по хордам шагами циркуля (см. рис. 6.6, б). Шаг циркуля, равный целому числу сотен или десятков метров, устанавливают с помощью поперечного или линейного масштаба. При перестановке ножек циркуля вдоль измеряемой линии в направлениях, показанных на рис. 6.6, б стрелками, считают шаги. Общая длина линии А 1 С 1 складывается из отрезка А 1 В 1 , равного величине шага, умноженной на число шагов, и остатка В 1 С 1 измеряемого по поперечному или линейному масштабу.

6.5.3. Измерение расстояний курвиметром

Кривые отрезки измеряют механическим (рис. 6.7) или электроннным (рис. 6.8) курвиметром.


Рис. 6.7. Курвиметр механический

Сначала, вращая колесико рукой, устанавливают стрелку на нулевое деление, затем прокатывают колесико по измеряемой линии. Отсчет на циферблате против конца стрелки (в сантиметрах) умножают на величину масштаба карты и получают расстояние на местности. Цифровой курвиметр (рис. 6.7.) - это высокоточный, удобный в использовании прибор. Курвиметр включает архитектурные и инженерные функции и имеет удобный дисплей для чтения информации. Этот прибор может обрабатывать метрические и англо-американские (футы, дюймы, и т.д.) значения, что позволяет работать с любыми картами и чертежами. Можно ввести наиболее часто используемый вид измерений, и прибор автоматически будет переводить масштабные измерения.


Рис. 6.8. Курвиметр цифровой (электронный)

Для повышения точности и надежности результатов рекомендуется все измерения проводить дважды - в прямом и обратном направлениях. В случае незначительных различий измеренных данных за конечный результат принимается среднее арифметическое значение измеренных величин.
Точность измерения расстояний указанными способами с применением линейного масштаба составляет 0,5 - 1,0 мм в масштабе карты. То же самое, но с применением поперечного масштаба составляет 0,2 - 0,3 мм на 10 см длины линии.

6.5.4. Пересчет горизонтального проложения в наклонную дальность

 Следует помнить, что в результате измерения расстояний по картам, получают длины горизонтальных проекций линий (d), а не длины линий на земной поверхности (S) (рис. 6.9) .



Рис. 6.9. Наклонная дальность (S ) и горизонтальное проложение (d )

Действительное расстояние на наклонной поверхности можно вычислить по формуле:


где d - длина горизонтальной проекции линии S;
v - угол наклона земной поверхности.

Длину линии на топографической поверхности можно определить с помощью таблицы (табл.6.3) относительных величин поправок к длине горизонтального проложения (в %).

Таблица 6.3

Угол наклона

Правила пользования таблицей

1. В первой строке таблицы (0 десятков) приведены относительные величины поправок при углах наклона от 0° до 9°, во второй - от 10° до 19°, в третьей - от 20° до 29°, в четвертой - от 30° до 39°.
2. Чтобы определить абсолютную величину поправки, необходимо:
а) в таблице по углу наклона найти относительную величину поправки (если угол наклона топографической поверхности задан не целым числом градусов, то надо относительную величину поправки найти интерполированием между табличными величинами);
б) вычислить абсолютную величину поправки к длине горизонтального проложения (т. е. эту длину умножить на относительную величину поправки и полученное произведение разделить на 100).
3. Чтобы определить длину линии на топографической поверхности, надо вычисленную абсолютную величину поправки прибавить к длине горизонтального проложения.

Пример. На топографической карте определена длина горизонтального проложения 1735 м, угол наклона топографической поверхности - 7°15′. В таблице относительные величины поправок приведены для целых градусов. Следовательно, для 7°15" необходимо определить ближайшую большую и ближайшую меньшую величины кратные одному градусу - 8º и 7º:
для 8° относительная величина поправки 0,98%;
для 7° 0,75%;
разность табличных величин в 1º (60′) 0,23%;
разность между заданным углом наклона земной поверхности 7°15" и ближайшей меньшей табличной величиной 7º составляет 15".
Составляем пропорции и находим относительную величину поправки для 15":

Для 60′ поправка составляет 0,23%;
Для 15′ поправка составляет х%
х% = = 0,0575 ≈ 0,06%

Относительная величина поправки для угла наклона 7°15"
0,75%+0,06% = 0,81%
Затем надо определить абсолютную величину поправки:
= 14,05 м приблизительно 14 м.
Длина наклонной линии на топографической поверхности будет:
1735 м + 14 м = 1749 м.

При малых углах наклона (менее 4° - 5°) разница в длине наклонной линии и ее горизонтальной проекции очень мала и может не учитываться.

6.6. ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОЩАДЕЙ ПО КАРТАМ

Определение площадей участков по топографическим картам основано на геометрической зависимости между площадью фигуры и ее линейными элементами. Масштаб площадей равен квадрату линейного масштаба.
Если стороны прямоугольника на карте уменьшены в n раз, то площадь этой фигуры уменьшится в n 2 раз.
Для карты масштаба 1:10 000 (в 1 см 100 м) масштаб площадей будет равен (1: 10 000) 2 или в 1 см 2 будет 100 м × 100 м = 10 000 м 2 или 1 га, а на карте масштаба 1:1 000 000 в 1 см 2 - 100 км 2 .

Для измерения площадей по картам применяют графические, аналитические и инструментальные способы. Применение того или иного способа измерений обусловлено формой измеряемого участка, заданной точностью результатов измерений, требуемой быстротой получения данных и наличием необходимых приборов.

6.6.1. Измерение площади участка с прямолинейными границами

При измерении площади участка с прямолинейными границами участок делят на простые геометрические фигуры, измеряют площадь каждой из них геометрическим способом и, суммируя площади отдельных участков, вычисленных с учетом масштаба карты, получают общую площадь объекта.

6.6.2. Измерение площади участка с криволинейным контуром

Объект с криволинейным контуром разбивают на геометрические фигуры, предварительно спрямив границы с таким расчетом, чтобы сумма отсеченных участков и сумма избытков взаимно компенсировали друг друга (рис. 6.10). Результаты измерений будут, в некоторой степени, приближенными.

Рис. 6.10. Спрямление криволинейных границ участка и
разбивка его площади на простые геометрические фигуры

6.6.3. Измерение площади участка со сложной конфигурацией

Измерение площадей участков, имеющих сложную неправильную конфигурацию, чаще производят с помощью палеток и планиметров, что дает наиболее точные результаты. Сеточная палетка представляет собой прозрачную пластину с сеткой квадратов (рис. 6.11).


Рис. 6.11. Квадратная сеточная палетка

Палетку накладывают на измеряемый контур и по ней подсчитывают количество клеток и их частей, оказавшихся внутри контура. Доли неполных квадратов оцениваются на глаз, поэтому для повышения точности измерений применяются палетки с мелкими квадратами (со стороной 2 - 5 мм). Перед работой на данной карте определяют площадь одной ячейки.
Площадь участка рассчитывается по формуле:

Р = а 2 n ,

Где: а - сторона квадрата, выраженная в масштабе карты;
n - число квадратов, попавших в пределы контура измеряемого участка

Для повышения точности площадь определяют несколько раз с произвольной перестановкой используемой палетки в любое положение, в том числе и с поворотом относительно ее первоначального положения. За окончательное значение площади принимают среднее арифметическое из результатов измерений.

Помимо сеточных палеток, применяют точечные и параллельные палетки, представляющие собой прозрачные пластины с награвированными точками или линиями. Точки ставятся в одном из углов ячеек сеточной палетки с известной ценой деления, затем линии сетки удаляют (рис. 6.12).


Рис. 6.12. Точечная палетка

Вес каждой точки равен цене деления палетки. Площадь измеряемого участка определяют путем подсчета количества точек, оказавшихся внутри контура, и умножают это количество на вес точки.
На параллельной палетке награвированы равноотстоящие параллельные прямые (рис. 6.13). Измеряемый участок, при наложении на него палетки, окажется разделенным на ряд трапеций с одинаковой высотой h . Отрезки параллельных линий внутри контура (посредине между линиями) являются средними линиями трапеций. Для определения площади участка с помощью этой палетки необходимо сумму всех измеренных средних линий умножить на расстояние между параллельными линиями палетки h (с учетом масштаба).

P = h∑l

Рис 6.13. Палетка, состоящая из системы
параллельных линий

Измерение площадей значительных участков производится по картам с помощью планиметра .


Рис. 6.14. Полярный планиметр

Планиметр служит для определения площадей механическим способом. Широкое распространение имеет полярный планиметр (рис. 6.14). Он состоит из двух рычагов - полюсного и обводного. Определение площади контура планиметром сводится к следующим действиям. Закрепив полюс и установив иглу обводного рычага в начальной точке контура, берут отсчет. Затем обводной шпиль осторожно ведут по контуру до начальной точки и берут второй отсчет. Разность отсчетов даст площадь контура в делениях планиметра. Зная абсолютную цену деления планиметра, определяют площадь контура.
Развитие техники способствует созданию новых приборов, повышающих производительность труда при вычислении площадей, в частности - использование современных приборов, среди которых - электронные планиметры.


Рис. 6.15. Электронный планиметр

6.6.4. Вычисление площади многоугольника по координатам его вершин
(аналитический способ)

Данный способ позволяет определить площадь участка любой конфигурации, т.е. с любым числом вершин, координаты которых (х,y) известны. При этом нумерация вершин должна производиться по ходу часовой стрелки.
Как видно из рис. 6.16, площадь S многоугольника 1-2-3-4 можно рассматривать как разность площадей S" фигуры 1у-1-2-3-3у и S" фигуры 1y-1-4-3-3у
S = S" - S".



Рис. 6.16. К вычислению площади многоугольника по координатам.

В свою очередь каждая из площадей S" и S" представляет собой сумму площадей трапеций, параллельными сторонами которых являются абсциссы соответствующих вершин многоугольника, а высотами - разности ординат этих же вершин, т. е.

S" = пл. 1у-1-2-2у + пл. 2у-2-3-3у,
S" = пл 1у-1-4-4у + пл. 4у-4-3-3у
или: 2S" = (х 1 + х 2) (у 2 - у 1) + (х 2 + x 3 ) (у 3 - у 2)
2 S " = (х 1 + х 4) (у 4 - у 1) + (х 4 + х 3) (у 3 - у 4).

Таким образом,
2S = (х 1 + х 2) (у 2 - у 1) + (х 2 + x 3 ) (у 3 - у 2) - (х 1 + х 4) (у 4 - у 1) - (х 4 + х 3) (у 3 - у 4). Раскрыв скобки, получаем
2S = х 1 у 2 - х 1 у 4 + х 2 у 3 - x 2 у 1 + х 3 у 4 - х 3 у 2 +х 4 у 1 - х 4 у 3

Отсюда
2S = х 1 (у 2 - у 4) + х 2 (у 3 - у 1)+ х 3 (у 4 - у 2)+х 4 (у 1 - у 3 ) (6.1)
2S = y 1 (х 4 - х 2) + y 2 (х 1 - х 3)+ y 3 (х 2 - х 4 )+ y 4 (х 3 - х 1 ) (6.2)

Представим выражения (6.1) и (6.2) в общем виде, обозначив через i порядковый номер (i = 1, 2, ..., п) вершины многоугольника:
(6.3)
(6.4)
Следовательно, удвоенная площадь многоугольника равна либо сумме произведений каждой абсциссы на разность ординат последующей и предыдущей вершин многоугольника, либо сумме произведений каждой ординаты на разность абсцисс предыдущей и последующей вершин многоугольника.
Промежуточным контролем вычислений является удовлетворение условий:

0 или = 0
Значения координат и их разности обычно округляются до десятых долей метра, а произведения - до целых квадратных метров.
Сложные формулы по расчету площади участка можно легко решить с помощью электронных таблиц MicrosoftXL. Пример для многоугольника (полигона) из 5 точек приведен в таблицах 6.4, 6.5.
В таблицу 6.4 вводим исходные данные и формулы.

Таблица 6.4.

y i (x i-1 - x i+1)

Двойная площадь в м 2

СУММ(D2:D6)

Площадь в гектарах

В таблице 6.5 видим результаты вычислений.

Таблица 6.5.

y i (x i-1 -x i+1)

Двойная площадь в м 2

Площадь в гектарах

6.7. ГЛАЗОМЕРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА КАРТЕ

В практике картометрических работ широко используют глазомерные измерения, которые дают приблизительные результаты. Однако умение глазомерно определить по карте расстояния, направления, площади, крутизну склона и другие характеристики объектов способствует овладению навыками правильного понимания картографического изображения. Точность глазомерных определений повышается с приобретением опыта. Глазомерные навыки предупреждают грубые просчеты в измерениях приборами.
Для определения длины линейных объектов по карте следует глазомерно сравнить величину этих объектов с отрезками километровой сетки или делениями линейного масштаба.
Для определения площадей объектов как своеобразную палетку используют квадраты километровой сетки. Каждому квадрату сетки карт масштабов 1:10 000 - 1:50 000 на местности соответствует 1 км 2 (100 га), масштабу 1:100 000 - 4 км 2 , 1:200 000 - 16 км 2 .
Точность количественных определений по карте, с развитием глазомера, составляет 10-15% измеряемой величины.

Видео

Задачи на определение масштаба
Задания и вопросы для самоконтроля
  1. Какие элементы включает математическая основа карт?
  2. Раскройте понятия: «масштаб», «горизонтальное проложение», «численный масштаб», «линейный масштаб», «точность масштаба», «основания масштаба».
  3. Что представляет собой именованный масштаб карты и как им пользоваться?
  4. Что представляет собой поперечный масштаб карты, для какой цели он предназначен?
  5. Какой поперечный масштаб карты считают нормальным?
  6. Какие масштабы топографических карт и лесоустроительных планшетов применяют в Украине?
  7. Что представляет собой переходный масштаб карты?
  8. Как рассчитывают основание переходного масштаба?
    9. Предыдущая