Наука Топография

Топография - один из наиболее сложных  вопросов, вызывающий наибольшие трудности  и проблемы, по крайней мере, на экзамене. Многое из того, о чем мы будем  говорить, уже известно вам из школьного  курса географии, с рядом вопросов вы сталкивались при пользовании  топографическими картами, схемами, планами. Но, думаю, для всех нас будет нелишним повторить основные базовые понятия. Итак: 
Что такое топография, о которой мы будем говорить? Топография (от "топос" - место, "графос" - пишу) - наука, изучающая геометрию земной поверхности и разрабатывающая способы изображения её на плоскости. Основная задача топографии - получение точных данных о земной поверхности и расположении на ней природных и созданных человеком объектов. Основной метод - топосъемка (полевые работы + обработка результатов (камеральные работы)), конечным результатом которых является создание топографической карты. Что такое карта (вообще и топографическая карта в частности) - уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в определенной картографической проекции с помощью специальных условных знаков. По содержанию карты подразделяются на общегеографические и специальные (тематические) . на общегеографических картах изображаются все основные элементы местности, без особого выделения каких-либо из них. На специальных картах - с большей детальностью отображаются некоторые элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах Примеры специальных карт: экономические, геологические, гидрологические, ботанические  и т.д. 
Топографические карты - это общегеографические карты масштабов 1:1000 000 и крупнее, подробно изображающие местность. О них мы сейчас и поговорим, но сперва введем понятие "масштаб" - величина, показывающая степень уменьшения линий на карте относительно соответствующих им линий на местности (во сколько раз линейные размеры объекта на карте меньше линейных размеров на местности). Масштаб бывает численный-записанный в виде дроби. Числитель - единица, знаменатель - число, показывающее во сколько раз уменьшены на карте линии местности. Например : 1:1000000 читается как одна миллионная (Внимание : и с одной и с другой стороны записаны сантиметры! - а также километры, футы, лиги, ри и любые другие единицы длины, главное, что они одинаковые с обеих сторон. Прим. Ред.). Другой вид масштаба называется именованный . Записывается словами, например: в 1 см - 10 км. Линейный масштаб -графическое изображение численного масштаба - шкала, на которой деления соответствуют определенным расстояниям на местности. С помощью него без линейки можно легко измерять или откладывать расстояния на карте.По масштабу карты разделяются на  
1. Крупномасштабные до 1:200000 
2. Среднемасштабные 1:200000 - 1:1000000 
3. Мелкомасштабные мельче 1:1000000 
Схема обозначения и нумерации отдельных листов в соответствии с принятым делением международной карты масштаба 1:1000000 называется номенклатурой карт. Согласно принятой графике  изображение поверхности земли делится меридианами (надеюсь, что все помнят, что меридианы - условные линии, соединяющие по кратчайшему расстоянию северный и южный полюса), проведенными через каждые 6° на колонны (360°:6=60 колонн), а параллелями (параллели - условные линии, проведенные параллельно экватору, экватор же - линия, делящая меридианы пополам), проведенными через каждые 4° на ряды, которые считаются от экватора к полюсам и обозначаются буквами латинского алфавита (от А до V). Каждая колонна пронумерована арабскими цифрами от 1 до 60 и ведет свой счет к востоку от меридиана 180°. Таким образом вся поверхность Земли разбивается на клетки в 6° по долготе и в 4° по широте (до 60° широты), от 60 до 76° размер листа по долготе 12°, а севернее 76 параллели -- 24°. 
Для подбора нужных карт пользуются специальными таблицами. 
Итак, номенклатура карты 1:1000000 будет представлена заглавной буквой латинского алфавита (от А до V)и арабской цифры. Например, лист с г.Москва обозначается N-37.Лист карты масштаба 1:500000 является 1/4 частью листа миллионной карты и обозначается номенклатурой листа миллионной карты с добавлением одной из прописных букв (А, Б, В, Г) русского алфавита,  обозначающих соответствующую четверть  
Лист карты масштаба 1:500000 г. Рязань имеет номенклатуру N-37-Б Лист карты масштаба 1:200000 образуется делением миллионного листа на 36 частей. 
Номенклатура состоит из обозначения листа карты масштаба 1:1000000 плюс одна из римских цифр. Например, номенклатура листа с г. Рязань выглядит так: N-37-XVI 
Лист карты масштаба 1:100000 получается делением листа миллионной карты на 144 части. Номенклатура листа такой карты будет состоять из обозначения листа карты одна миллионная плюс арабское число от 1 до 144. Например, номенклатура карты масштаба 1:1000000 г. Рязань будет выглядеть так: N-37-56 
Лист карты масштаба 1:50000 образуется делением карты 1:100000 на 4 части и добавлением к номенклатуре 1:100000 карты одной из прописных русских букв. Например N-37-56-А 
Лист карты масштаба 1:25000 получается делением листа карты масштаба 1:50000 на 4 части. Его номенклатура - номенклатура листа масштаба 1:50000 плюс одна из четырех строчных букв (а,б,в,г) Например: N-37-56-А-г 
Таким образом, вы можете определять масштаб карты не только по её номенклатуре, но и по размеру рамки в градусах. Определение масштаба по топографической карте (вопрос, который зададут вам наверняка, необходимо быть готовым назвать не менее 5способов).Во- первых, масштаб, тот или иной, как правило подписан на карте: линейный,или именной,или численный масштаб.  
Если же никакого обозначения масштаба нет, его необходимо определить одним из способов: 
1. По номенклатуре карты. (не попадайтесь на вопросы, "может ли быть карта с номенклатурой, например Z-62-146-Д-о" - здесь нет ни одного правильного знака, если не поняли почему, перечитайте еще раз тему "Номенклатура" и обратите внимание на диапазон буквенных и цифровых обозначений. 
2. По  оформлению (сюда пойдет и размер рамки (см. таблицу выше) и, например, определение масштаба по длине 1 минуты по меридиану (это морская миля, она равна (только по меридианам, вертикальной рамке карты, не по параллелям!) 1852 м), поэтому, обнаружив эту минуту на рамке карты и, промерив расстояние, элементарной пропорцией вы получите масштаб карты). (1 градус по меридиану - 111 км) 
3. По километровой сетке (только убедитесь, что линии проведены через 1 км, а не через 2 или 4, это легко можно сделать по подписям линий за рамкой карты, о километровой сетке мы поговорим чуть позже) 
4. По размерам объектов, выражающихся в масштабе карты (ширина реки, мосты, броды). 
5. По километровым столбам на дорогах (но они не всегда обозначаются поэтому этот способ годится не на всех картах) 
6. В принципе, по высоте сечения (через сколько по высоте проведены горизонтали): На карте масштаба 1:25000 - 5 м, 1:50000 - 10 м, 1:100000 - 20 м. ( но, на горных "километровках" нередко горизонтали проведены через 40, 80 м, иначе линии шли бы слишком часто. 
7. Сравнив с картой известного масштаба. 
8. Если масштаб карты определяется на местности, то можно определить его, промерив определенные участки (например, пройдя час по дороге с равномерной скоростью между двумя очевидными объектами). 
Итак, как выбрать нужную карту мы выяснили. Теперь поговорим об измерениях, которые можно проводить по ней и о разновидностях карт. 
План - уменьшенное изображение местности на плоскости, построенное без учета того, что Земля имеет форму эллипсоида. Составляются на небольшие участки. Как правило, планом называется изображение местности масштабом 1:500 - 1:5000, 1:10000 и мельче - уже карта). 
Турсхема. Гораздо менее точное изображение, нежели план. Может выполняться не в масштабе, нередки значительные искажения расстояний, очертаний. Можно судить о взаиморасположении объектов друг относительно друга. 
Крок-(от франц.croquis) - чертеж участка местности, отображающий её важнейшие элементы, выполненный при глазомерной съемке. (Советский Энциклопедический Словарь). Крок перевала - рисунок перевала с соответствующими обозначениями на нем (длина участков, крутизна, характер склонов). 
Описание. Картографическая генерализация - отбор объектов для изображения на карте и обобщение их очертаний. (изобразительные возможности карты все-таки ограничены).Что еще есть на картах: мы уже нашли масштаб, номенклатуру, обозначение широты северной и южной рамок карты и долготы западной и восточной сторон., мы видим также сетку на карте - это километровая сетка (или сетка прямоугольных координат) Они проведены через 1-2-4 км и по ним также можно определять масштаб карты. Вам известно, что Земля имеет форму геоида и не может развернуться на плоскости без складок и разрывов, поэтому для изображения земной поверхности приходится прибегать к условным способам построения, называемыми картографическими проекциями. Для построения топографических карт используется поперечно-цилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера: поверхность эллипсоида разбивается на 60 зон, протяженностью 6° по долготе, нумерация ведется от Гринвичского меридиана на восток. В каждой из 60 зон строится самостоятельная система прямоугольных координат. Начало координат - пересечение среднего меридиана зоны с линией экватора. Цифры-подписи у рамки например обозначают: 6065 - данная линия удалена от экватора на 6065 км, 4307 - лист расположен в 4 зоне, его ордината 307 км. Более подробно этот вопрос рассматривается в специальной литературе. 
Продолжим рассматривать карту и посмотрим, что за "птичья лапка" нарисована внизу карты. Вы знаете, что направление географического (истинного) меридиана и магнитного, на который указывает стрелка компаса, не совпадают. Также они не будут, как правило, совпадать с осевым меридианом зоны Гаусса-Крюгера. Угол между северным направлением истинного и магнитного меридианов называется магнитным склонением. Восточное склонение (со знаком +) - если магнитная стрелка отклоняется к востоку от истинного меридиана. Если же стрелка отклоняется к западу - склонение западное (со знаком -). Угол между северным направлением истинного меридиана и вертикальной линией координатной сетки называется сближением меридианов.  
Какие углы мы можем измерить по карте: 
Дирекционный угол - угол между северным направлением вертикальной сетки и направлением на объект. Можно измерить по карте транспортиром. 
Истинный азимут - горизонтальный угол, измеряемый по ходу часовой стрелки между северным направлением истинного меридиана и направлением на объект. (Можно измерить по карте транспортиром или пересчитать из дирекционного угла) 
Магнитный азимут - горизонтальный угол, измеряемый по ходу часовой стрелки между северным направлением магнитного меридиана и направлением на объект. Измеряется компасом на местности. 
Все углы связаны, измерив один, можно перейти к другим:  
Аи - истинный азимут 
Ам - магнитный азимут 
ДУ - дирекционный угол 
Ск - магнитное склонение  
Сб - сближение меридианов 
Пн - поправка направления 
 
Аи=Ам+((Ск) Ам=Аи-((Ск) Ам=ДУ- ((Пн) Пн=(Ск-((Сб) 
Азимут какой-либо линии АВ, определенный в начальной точке А, называется прямым. Азимут той же линии, определенный в её конечной точке В, называется обратным. Он равен прямому азимуту (180°). 
Ориентирование. Может быть общим и детальным. Общее - определяется общее направление движения, район нахождения. Основная задача - не потерять главное направление и конечную цель данного пути. Детальное ориентирование - определение точки стояния. 
Основные задачи ориентирования:  
1)определить своё местонахождение относительно сторон горизонта,  
2)определить свою точку стояния. 
Первая задача решается с помощью  
1) Компаса - стрелка его указывает на север. 
2) С помощью местных признаков: 
a) По полярной звезде 
b) По солнцу и часам (солнце на юге в 14 часов, необходимо направить часовую стрелку на солнце, биссектриса угла между часовой стрелкой и цифрой 2 на циферблате указывает на юг) 
c) По луне: летом в 18 вечера полная луна на востоке, в 2 часа ночи - на юге ( При полной луне летом можно, как и в случае с солнцем, воспользоваться циферблатом часов). Существуют специальные таблицы, в которых указано положение луны в каждой фазе относительно сторон горизонта. 
d) Находясь в лесу: 
A. По деревьям, мху, коре - очень приблизительно, в любом случае нужно смотреть не по одному, а по многим объектам. (Например, у березы кора грубее и темнее с севера. В жаркую погоду больше смолы выделяется на южной стороне. 
B. По просекам. (Направление на север там, где сумма цифр на квартальном столбе, находящемся на пересечении просек, наименьшая). 
C. По муравейникам (более пологая сторона указывает на юг, более крутая - на север) 
e) По культовым сооружениям: например, алтарь и часовня в православной церкви обращены на восток, колокольни - на запад. Опущенный край нижней перекладины креста на куполе обращен к югу, приподнятый - к северу. Алтари католических церквей обращены на запад, пагоды, буддийские монастыри фасадами обращены на юг. На юг же обращены выходы из юрт. 
f) С южной стороны склонов почва более сухая, снег раньше тает на них. 
g) Плоды в саду розовеют с южной стороны 
h) При таянии снега лунки у стволов вытянуты в южном направлении. 
i) По направлению постоянно дующих ветров. 
 
Как узнать своё местонахождение на карте: 
1) Необходимо сориентировать карту. (Как правило, масштаб карты пишется с южной стороны, часто направление на север указано на карте специальными стрелками). Развернуть карту так, чтобы направление на север на карте и на местности совпали.  
2) Сличить карту с местностью. Надежные ориентиры в горах - горные вершины, отдельные скалы, ярко выраженные перевалы, линейные ориентиры - ручьи, реки. Если местоположение не определяется однозначно (что получается, если человек находится у какого-то явного объекта(моста, пересечения дорог, трианг. пункта и т.д.)), можно воспользоваться способом прямых или способом обратных засечек. 
Если наблюдатель находится на открытой месте, после того, как карта сориентирована необходимо визировать направление на очевидные объекты, находящиеся на местности. Затем, взяв обратный азимут, прочертить линии на карте от этих объектов. В точке пересечения этих линий (необходимо 3 хороших объекта) - точка стояния. Линии, правда не пересекутся в одной точке, они образуют треугольник. Точка стояния - в центре треугольника. Это - метод обратных засечек. Если в результате визирования на объекты мы не стали брать обратного азимута, а просто прочертили по кальке соответствующие линии на объекты, то затем, накладывая кальку на карту, сравнивая с наиболее подходящей ситуацией, можно определить место стояния - метод прямых засечек. 
Если наблюдатель находится на (или у) линейном объекте (например, дорога, ЛЭП, линия связи, берег канала), то можно визировать объект. Пересечение линии, проведенной от объекта, и дороги покажет место стояния. 
Виды ориентиров: 
Точечные, линейные, площадные. 
Точечные - изображаются на картах внемасштабными условными знаками (отдельные строения, башни, мосты и т.д. или точки пересечения линейных ориентиров (троп, слияние рек) и изломов контуров.) 
Линейные (длина которых существенно больше ширины)-объекты, имеющие существенную длину на местности и обозначающиеся на карте линейными условными знаками (дороги, реки, каналы, берега озер и морей, ЛЭП, просеки, овраги, хребты). 
Площадные ориентиры - объекты с хорошо выраженными контурами, занимающие определенную сравнительно небольшую площадь (озеро, болото, луг, населенный пункт, цирки ледников) Их контуры - линейные ориентиры. 
Любая карта читается при помощи условных обозначений. Они разделяются на группы: 
1)Рельеф и коричневым цветом 
2)Скалы и камни - черным 
3)Гидрография - голубым 
4)Растительность (как правило, зеленый, белый) 
5)Искусственные сооружения (красный, оранжевый, черный) 
Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности. 
Способов изображения рельефа достаточно много: 
1) Горизонтали - линии, соединяющие точки с одинаковой абсолютной высотой над уровнем моря. Подразделяются на: основные горизонтали, утолщенные (каждая пятая горизонталь), дополнительные - между основными, изображаются штриховой линией. Бергштрих - показывает направление стока воды. На картах указано, через сколько метров проведены горизонтали. Чем чаще проведены горизонтали, тем круче склон. 
2) Дополнительные специальные знаки - для обозначения ям, воронок, обрывов, скал и т.д. На турсхемах используются общепринятые знаки для обозначения вершин, хребтов, перевалов. 
3) Послойная окраска. Используется вместе с горизонталями. Каждый последующий слой закрашивается все более темным цветом (горы: от желтого до темно-коричневого, равнины: от желтого до темно-зеленого (низменности)) 
4) Отмывка - оттеснение скатов неровностей (тень накладывается серой краской обычно на восточные и южные склоны) 
 
Элементы рельефа - наиболее объективные и достоверные ориентиры, наиболее стабильные, их очертания остаются неизменными долгое время. 
Для определения крутизны склонов по карте используется шкала заложений (заложение - расстояние на карте между двумя горизонталями) Вдоль нижнего основания этой шкалы указаны цифры, которые обозначают крутизну скатов в градусах. На перпендикулярах к основанию отложены соответствующие величины заложений в масштабе карты. В левой части шкала заложений построена для основной высоты сечения, в правой - при пятикратной высоте сечения. Для определения крутизны склона, надо взять циркулем расстояние, отложить на шкале заложений и прочитать крутизну склона. 
 
Измерение расстояний на местности: 
1) Если необходимо измерить расстояние до недосягаемого объекта (ширина реки и т.д.) 
a) По угловой величине предмета 
b) Мысленное последовательное отложение известного отрезка 
c) При помощи спички травинки: стоя на берегу реки найти 2 объекта, попадающие между концами спички, затем её ломают пополам и отходят на такое расстояние, чтобы эти 2 объекта снова попали бы между концами уже обломанной спички, это расстояние равно ширине реки. 
d) Наблюдатель - точка А. Выбрав на противоположном берегу какой-нибудь объект (точка Б) идти затем в перпендикулярном АБ направлении (вдоль берега реки) до С, на расстояние явно превышающее ширину реки. Поставив в этой точке шест пройти на расстояние СД, равное АС. Из Д идти под прямым углом к АД, до В, пока шест и объект (точки С и Б) не окажутся в одном створе. Расстояние АБ равно расстоянию АВ, равно ширине реки. 
e) По смещению большого пальца вытянутой руки при закрывании одного глаза (посмотреть, на какое расстояние сместился, умножить на 10 - очень приблизительно) ( Основано на том, что расстояние от глаз до вытянутого пальца руки у взрослого человека- 60 см между глазами - 6см, величины могут слегка отличаться , но соотношение 10 как правило остается)  
f) Таблицы расстояний (костер может быть виден за 10 км, башенные сооружения - 8-10 км, глаза человека - 100 м., цвет одежды - 600 м, лицо человека - 400 м. Все таблицы - для людей с нормальным зрением), могут быть таблицы определения расстояний по звуку: шум поезда -- ? м  
2) Если нужно считывать текущие расстояния на местности это можно делать, например 
a) Считая шаги 
b) По времени движения 
 
По карте расстояние можно измерить курвиметром (наиболее точно), циркулем- измерителем, установив на нем удобный для пересчета небольшой шаг, линейкой. На очень извилистых участках расстояние можно промерить ниткой, приложив её потом к линейке. Промеренное расстояние умножается на коэффициент извилистости, который для разных районов различен (максимальный - в горах: измеренное на картах расстояние умножается на 1,2 - это коэффициент "горизонтальной" извилистости троп, подъемы и спуски при промере расстояний не учитываются. 
Крутизну склонов на местности можно измерить с помощью специальных приборов, (эклиметра), транспортира, сравнением с крутизной известных "склонов" (крутизна эскалатора -- 30(). На практике же определить крутизну можно также такими способами: если человек, приняв на склоне вертикальное положение, дотягивается до склона рукой с ледорубом, вытянутой под углом 90( к телу - крутизна склона 45° (необходимо следить, чтобы человек не ложился на склон), если достает до склона вытянутой рукой -- 50°, если склон выглядит практически отвесом, его крутизна 60-80°, склон, крутизной 90° выглядит нависающим. (для сравнения :тягунок напротив Дворца Пионеров на самом крутом участке около 5°, максимальная крутизна на отдельных участках нигде не превышает 10°, травяной склон, ведущий на перевал Северный Джалпакол - 20-30°). Снизу крутизна склонов всегда кажется больше, чем на самом деле. 
Измерение высоты предметов: 
1) С помощью собственной тени (измерить длину своей тени и длину тени объекта, зная свой рост несложно составить пропорцию. 
2) Лечь ногами к объекту (дереву), поставив в ногах шест определенной высоты (равной росту наблюдателя). Лечь на таком расстоянии, чтобы верхушка шеста и верхушка дерева находились на одной линии наблюдения. Расстояние от дерева до макушки наблюдателя равно высоте дерева.  
3) С помощью зеркальца (лужи): отойти на такое расстояние от лужи, чтобы в ней отражалась только верхушка дерева (объекта) . Расстояние от дерева до лужи больше расстояния от лужи до наблюдателя во столько раз, во сколько дерево выше наблюдателя 
4) С помощью равнобедренного прямоугольного треугольника. 
5) Высоту холма - с помощью эклиметра (угломера, транспортира). Далее строится прямоугольный треугольник с заданными параметрами и проводятся вычисления (существуют специальные таблицы)