3.9. Анализ топографических карт. Географическое описание местности
Анализ топографических карт проводится с целью изучения территории исследования, ее особенностей, закономерностей размещения, взаимосвязи объектов и явлений, динамики их развития и др. Анализ позволяет правильно выбрать карту определенного масштаба в зависимости от направления предполагаемого использования (для ознакомления с местностью, для ориентирования на местности, в качестве основы для составления гипсометрических, почвенных, ландшафтных карт, для научного анализа природных и социально-экономических явлений и др.)
Выбор карт сопровождается оценкой степени пригодности их для конкретных работ по точности и подробности сведений, которые предполагается получить с помощью карт. При этом необходимо учитывать, что укрупнение масштаба карт ведет к увеличению числа листов карт, уменьшая обзорность территории, но повышая точность информации. Время издания карт определяет их соответствие современному состоянию территории. Динамика географических явлений выявляется путем сопоставления разновременных карт на одну и ту же территорию.
Применяются следующие способы анализа карт: визуальный, графический, графоаналитический и математико-статистический.
Визуальный способ основан на зрительном восприятии изображения местности, сопоставлении графически показанных элементов местности по форме, размерам, структуре т. д. Он предполагает преимущественно качественную характеристику объектов и явлений, но часто сопровождается глазомерной оценкой расстояний, площадей, высот и их соотношений.
Графический анализ заключается в исследовании построений выполненных по картам. Такими построениями являются профили, разрезы, блок-диаграммы и пр. При помощи приемов графического анализа выявляются закономерности пространственного размещения явлений.
Графоаналитический анализ подразделяется на картометрический и морфометрический. Картометрические приемы состоят в измерении на картах длины линий, определении координат, площадей, объемов, углов, глубин и др. Морфометрические приемы позволяют определять среднюю высоту, толщину, мощность явления, горизонтальное и вертикальное расчленение поверхности, уклоны и градиенты поверхности, извилистость линий, контуров и др.
Численные показатели распространенности объектов, связи между ними, степени влияния разных факторов позволяют устанавливать методы математико-статистического анализа. С применением методов математического моделирования создаются пространственные математические модели местности.
Географическое описание местности составляется после предварительного изучения карты и сопровождается измерениями и вычислениями на основе сравнения длин, углов, площадей с линейным масштабом, шкалой заложений и т.п. Основной принцип описания – от общего к частному. Описание строится по следующей схеме:
данные о карте (номенклатура, масштаб, год издания);
описание границы участка местности (географические и прямоугольные координаты);
характеристика рельефа (тип рельефа, формы рельефа и занимаемые ими площадь и протяженность, отметки абсолютных и относительных высот, главные водоразделы, форма и крутизна склонов, наличие оврагов, обрывов, промоин с указанием их протяженности и глубины, антропогенные формы рельефа – карьеры, насыпи, выемки, курганы и т. п.);
гидрографическая сеть – названия объектов, протяженность, ширина, глубина, направление и скорость течения рек, уклон, характер берегов, грунт дна; характеристика поймы (размеры, наличие старых русел, пойменных озер и глубина болот); наличие гидротехнических сооружений, а также мостов, паромов, бродов и их характеристики; описание мелиоративной сети, ее густота; наличие родников и колодцев;
растительный покров и грунты – тип, состав пород, занимаемая площадь, характер размещения. При наличии лесных массивов – их характеристика, ширина просек, наличие вырубок;
населенные пункты – название, тип, численность населения, административное значение, структура и планировка, преобладающая застройка (огнестойкая или неогнестойкая), объекты промышленности;
пути сообщения – железные и шоссейные дороги. Для железных дорог – количество путей, вид тяги, название станций, вокзалов. Для шоссейных и других дорог – характер покрытия и ширина.
Географическое описание местности
Анализ топографических карт проводится с целью изучения территории исследования, ее особенностей, закономерностей размещения, взаимосвязи объектов и явлений, динамики их развития и др. Анализ позволяет правильно выбрать карту определенного масштаба в зависимости от направления предполагаемого использования (для ознакомления с местностью, для ориентирования на местности, в качестве основы для составления гипсометрических, почвенных, ландшафтных карт, для научного анализа природных и социально-экономических явлений и др.)
Выбор карт сопровождается оценкой степени пригодности их для конкретных работ по точности и подробности сведений, которые предполагается получить с помощью карт. При этом необходимо учитывать, что укрупнение масштаба карт ведет к увеличению числа листов карт, уменьшая обзорность территории, но повышая точность информации. Время издания карт определяет их соответствие современному состоянию территории. Динамика географических явлений выявляется путем сопоставления разновременных карт на одну и ту же территорию.
Применяются следующие способы анализа карт: визуальный, графический, графоаналитический и математико-статистический.
Визуальный способ основан на зрительном восприятии изображения местности, сопоставлении графически показанных элементов местности по форме, размерам, структуре т. д. Он предполагает преимущественно качественную характеристику объектов и явлений, но часто сопровождается глазомерной оценкой расстояний, площадей, высот и их соотношений.
Графический анализ заключается в исследовании построений выполненных по картам. Такими построениями являются профили, разрезы, блок-диаграммы и пр. При помощи приемов графического анализа выявляются закономерности пространственного размещения явлений.
Графоаналитический анализ подразделяется на картометрический и морфометрический. Картометрические приемы состоят в измерении на картах длины линий, определении координат, площадей, объемов, углов, глубин и др. Морфометрические приемы позволяют определять среднюю высоту, толщину, мощность явления, горизонтальное и вертикальное расчленение поверхности, уклоны и градиенты поверхности, извилистость линий, контуров и др.
Численные показатели распространенности объектов, связи между ними, степени влияния разных факторов позволяют устанавливать методы математико-статистического анализа. С применением методов математического моделирования создаются пространственные математические модели местности.
Географическое описание местности составляется после предварительного изучения карты и сопровождается измерениями и вычислениями на основе сравнения длин, углов, площадей с линейным масштабом, шкалой заложений и т.п. Основной принцип описания – от общего к частному. Описание строится по следующей схеме:
1) данные о карте (номенклатура, масштаб, год издания);
2) описание границы участка местности (географические и прямоугольные координаты);
3) характеристика рельефа (тип рельефа, формы рельефа и занимаемые ими площадь и протяженность, отметки абсолютных и относительных высот, главные водоразделы, форма и крутизна склонов, наличие оврагов, обрывов, промоин с указанием их протяженности и глубины, антропогенные формы рельефа – карьеры, насыпи, выемки, курганы и т. п.);
4) гидрографическая сеть – названия объектов, протяженность, ширина, глубина, направление и скорость течения рек, уклон, характер берегов, грунт дна; характеристика поймы (размеры, наличие старых русел, пойменных озер и глубина болот); наличие гидротехнических сооружений, а также мостов, паромов, бродов и их характеристики; описание мелиоративной сети, ее густота; наличие родников и колодцев;
5) растительный покров и грунты – тип, состав пород, занимаемая площадь, характер размещения. При наличии лесных массивов – их характеристика, ширина просек, наличие вырубок;
6) населенные пункты – название, тип, численность населения, административное значение, структура и планировка, преобладающая застройка (огнестойкая или неогнестойкая), объекты промышленности;
7) пути сообщения – железные и шоссейные дороги. Для железных дорог – количество путей, вид тяги, название станций, вокзалов. Для шоссейных и других дорог – характер покрытия и ширина.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОШИБОК
ИЗМЕРЕНИЙ
Понятие об измерениях
Измерение – это процесс сравнения измеряемой величины с величиной принятой за единицу сравнения, в результате которого получается именованное число, называемое результатом измерения.
Различают: прямые, или непосредственные и косвенные измерения.
Непосредственными называют такие измерения, когда определяемые величины получают прямо из измерений, в результате непосредственного сравнения их с единицей измерений. Примеры непосредственных измерений – определение расстояний мерной лентой, измерение угла теодолитом.
Косвенными являются такие измерения, при которых определяемые величины получают как функции непосредственно измеренных величин. Косвенный метод предполагает вычисление значения искомой величины. Например, превышение при тригонометрическом нивелировании является функцией расстояния и угла наклона, измеренных непосредственно на местности.
Результаты измерений разделяют на равноточные и неравноточные.
Равноточными называют результаты измерения однородных величин, полученные при многократных измерениях в сходных условиях (одним наблюдателем одним и тем же прибором, одним методом и при одних и тех же условиях окружающей среды).
При нарушении даже одного из перечисленных условий результаты измерений относят к неравноточным.
При математической обработке результатов топографо-геодезических измерений определенное значение имеют понятия о необходимом и избыточном числе измерений. В общем случае для решения любой топографической задачи необходимо измерить некоторое минимальное число величин, обеспечивающее решение задачи. Эти измерения называют числом необходимых измерений t. Разность k при вычитании числа необходимых измерений t из числа всех измеренных величин n, называют числом избыточных величин k = n – t. Избыточные измерения величины позволяют обнаружить ошибки в результатах измерений и вычислений и повысить точность определяемых величин.
Тема: Описание местности по топографической карте
Цель работы: научиться составлять географическое описание местности, изображенной на заданном участке карты.
Материалы и оборудование: топографическая карта Крымского полуострова масштаба 1:100 000, карандаш, циркуль-измеритель, линейка.
Теоретический материал
Топографические карты привлекают к решению широкого круга практических и научных задач. Применение карт как особых моделей географической действительности для познания изображенных на них явлений называется картографическим методом исследования. При этом используются многочисленные приемы и способы, которые группируются в несколько главных направлений: визуальный анализ, картометрия и морфометрия, графический анализ и математический анализ. Обычно различные способы применяются совместно в зависимости от цели исследования, особенностей местности и используемых картографических материалов.
Топографические карты, отображающие основные элементы местности в комплексе – на одном листе, помогают читателю карты создать целостный картографический образ территории, исследовать взаимосвязи и взаимообусловленности целого ряда явлений. Визуальный анализ и описание по картам используют для общего ознакомления с местностью, для разработки плана дальнейших исследований на предварительном этапе работ, а затем, после разностороннего изучения и фиксации изученных явлений на карте, на заключительной стадии визуальный анализ необходим для осмысления полученных результатов и выявления географических закономерностей.
Любое исследование по карте начинается с чтения карты, в процессе которого читатель сообразно с поставленной целью просматривает карту, уясняет ее графические элементы (условные знаки), особенности их размещения и взаимного расположения, создает в сознании частные, единичные картографические образы; затем постепенное сопоставление единичных образов друг с другом приводит к обобщенным представлениям и закреплению их в сознании. Тогда читатель приступает к истолкованию образов, раскрытию их взаимосвязей, причин возникновения и т. п. Все эти действия совершаются быстро, практически одновременно.
Направление, глубина и порядок чтения карты зависят от цели исследования, подготовленности читателя, географических особенностей территории и свойств используемой карты.
Примером элементарного чтения служит получение по карте справки о местоположении объекта, его виде, некоторых характеристиках, данных о расстоянии между пунктами, направлении дорог и т. п. Сопоставление этих данных, привлечение географических знаний помогают читателю постепенно создать в сознании представление об облике территории и взаимных соотношениях ее элементов. При детальном изучении местности карту анализируют в зависимости от цели исследования по отдельным элементам (гидрографическая сеть, рельеф, населенные пункты и т. д.) или по определенным участкам.
Картометрический анализ включает измерение и исчисление по картам количественных характеристик явлений: определение координат, расстояний, размеров, высот, площадей, углов.
Картометрические данные служат базой для вычисления относительных показателей, характеризующих не единичный объект, а картину размещения однотипных объектов – расчлененность поверхности, извилистость линий, т.е. для получения морфометрических показателей.
В результате карто- и морфометрического анализа изображения рельефа горизонталями получают многостороннюю характеристику рельефа: степень горизонтального и вертикального расчленения земной поверхности, максимальный размах высот, овражность, закарстованность и т. п.
При гидрологических исследованиях по картам изучают форму и размеры гидрографических объектов: извилистость рек и береговых линий, определяют размеры и форму озер, форму бассейнов, динамику берегов водохранилищ, а также вычисляют объемы осадков и стока по бассейнам и другие показатели.
По карте изучают особенности расселения (типы и размещение населенных пунктов, плотность населения), густоту железнодорожной сети, распаханность, лесистость территории.
Графический анализ – исследование территории с помощью профилей, блок-диаграмм и других графических построений. По топографической карте строится профиль физической поверхности Земли на изучаемом участке и по линии профиля условными знаками отмечают природные особенности, социально-экономические объекты, выясняя таким образом их связи с рельефом и между собой. Такое сопоставление разных элементов карты позволяет в ряде случаев проводить предварительное районирование территории.
Математические методы в картографии применяются для получения по картам разнообразных количественных характеристик и для создания, изучения и отображения в картографической форме пространственных математических моделей явлений или процессов. Если методы измерений по картам достаточно разработаны и принципиально не сложны, то математическое моделирование и другие математические способы отличаются большой сложностью и нуждаются в применении электронно-вычислительной техники.
Данные, получаемые в результате применения названных способов картографического анализа, способствуют выявлению часто скрытых, не отраженных на карте свойств объектов, а также закономерностей их размещения и взаимосвязей. При этом по изображенным на карте явлениям обнаруживают новые свойства и особенности местности, таким образом информация о местности расширяется и углубляется в процессе работы с картой.
Например, при неотектонических исследованиях по топографическим картам визуально выделяют участки с большой и малой извилистостью рек. На выделенных участках измеряют величины извилистости и по ним выявляют аномальные участки, которые затем объединяют в зоны аномальных падений рек, приуроченные обычно к местным геологическим структурам.
По рисунку и взаимному расположению горизонталей, абсолютным и относительным высотам составляют представление о типе рельефа (эрозионный, моренный и др.) и обнаруживают зависимость между ним и характером планировки и размещения сельских поселений: приуроченность к тем или иным формам рельефа и элементам гидрографии. Резкие различия в степени сельскохозяйственной освоенности территории – плотность населенных пунктов, уровень распаханности, густота дорожной сети в районах Нечерноземного центра часто свидетельствуют о значительных природных (ландшафтных) различиях этих районов. Так, среди облесенных территорий с редкими поселениями выделяются безлесные, почти сплошь распаханные местности с густым сельским населением, так называемые ополья – Касимовское, Подольское, Мещовское и др. Почвы ополий (разновидности серых лесных) значительно плодороднее дерново-подзолистых почв, окружающих ополья моренно-зандровых равнин. Территории ополий издавна освоены человеком. На карте, таким образом, возможно разграничение природных ландшафтов.
Суждение о динамике развития объектов и явлений получают путем сравнения и анализа карт, составление которых разделено некоторым промежутком времени. В результате выявляются изменения природных компонентов, например рост овражности, обмеление рек, высыхание болот, смена древесных пород в лесу, усиление эрозионных процессов или их затухание, а также изменения в хозяйственной освоенности территории, развитии городов, сети путей сообщения и др.
С целью детального, углубленного изучения какого-либо явления на основе топографических карт создаются производные карты, отображающие новые характеристики объектов и явлений. Примером может служить серия карт, составляемых камеральным путем при изучении эрозионно опасных участков: карты углов наклона со специально выбранными градациями углов; густоты и глубины расчленения рельефа; экспозиции и длины склонов.
Сопоставление серии карт природных явлений с группой карт хозяйственного использования земель (процент распашки, виды сельскохозяйственных культур, применяемая агротехника и др.) открывает связи явлений и в какой-то мере делает возможным прогнозирование процессов их развития.
Топографические карты имеют разностороннее применение на всех этапах полевых экспедиционных исследований. При составлении плана полевых работ после общего ознакомления с литературными и картографическими материалами намечают маршруты, места стоянок, рассчитывают длительность отдельных этапов работы и т. д. Во время полевых исследований карты служат для ориентирования на местности, для точной локализации площадок и точек наблюдений, а также для привязки изученных объектов к топографической основе, т. е. к изображенным на карте рекам, элементам рельефа, контурам растительного покрова, населенным пунктам и другим четким ориентирам. Местоположения объектов на местности определяются глазомерно, простейшими приемами или геодезическими методами. По данным полевых наблюдений, например геологических, почвенных, геоботанических, ландшафтных, экономико-географических, на топографической основе создаются в дальнейшем тематические карты
Задание к работе
1. Изучить теоретический материал по данной теме.
2. Выполнить описание местности заданного участка топографической карты Крымского полуострова.
3. Сделать вывод по работе.
Методика выполнения работы
Описание местности дается на основании изучения по карте всех ее элементов, установления их качественных и количественных различий, определения форм рельефа, их различий по высоте и т.д. основной принцип описания – от общего к частному. Характеристика местности должна быть конкретной и по возможности краткой. Для определения положения описываемых объектов на карте даются их сокращенные координаты. Сходные объекты объединяются в группы и описываются в целом с указанием отличительных особенностей каждого (если таковы имеются).
В общей характеристике местности указывается: номенклатура топографической карты и географические координаты углов рамки трапеции; географическое положение участка, географические и прямоугольные координаты угловых точек его границ, тип местности по характеру рельефа (равнинная, холмистая, горная), важные географические объекты, существенно влияющие на общий характер местности.
Рельеф местности. Рельеф местности описывается после основательного изучения его по карте в следующем порядке:
— общий характер рельефа территории, максимальные и минимальные абсолютные отметки высот;
— определяют местоположение возвышенностей, их высоту, размеры и форму, крутизну склонов;
— описывают нарушения рельефа: овраги, промоины, обрывы, их густота, протяженность, глубина;
— главные водоразделы наносят простым карандашом на карту в виде линий с указанием их направлений. Определяют главные водотоки и их направления, отметки высот характерных точек истоков, слияний, резких поворотов русла.
— отмечают антропогенные формы рельефа — открытые разработки полезных ископаемых, карьеры, насыпи, курганы, ямы и т. д.
Гидрографическая сеть описывается в порядке важности составляющих ее объектов: морские берега, озера, реки и их притоки. Описание реки складывается из следующих сведений:
— русло реки, его ширина, глубина, уклон;
— берега русла, их крутизна, наличие обрывов и пляжей;
— грунт дна и берегов реки, наличие поймы, старых русел, пойменных озер и болот;
— скорость течения реки, судоходство, речные порты, пристани, сроки навигации;
— наличие и характер мостов, паромов, бродов, места постоянных зимних переправ, ледовых зимних дорог.
Растительный покров. О лесах в описании помещаются следующие сведения.
— местоположение и площади лесных массивов. Состав леса по породам деревьев. Высота и толщина деревьев, среднее расстояние между ними;
— просеки и вырубки, их ширина, проходимость леса в разных направлениях;
— характерные ориентиры и условия ориентирования в лесу;
— кустарники описываются отдельно, если они образуют крупные массивы.
Болота отдельно описываются в тех случаях, когда они образуют труднопроходимые препятствия и занимают достаточно большую площадь. При этом отмечают местоположение и площадь болота, растительность, его глубину, характер грунта дна, проходимость в разных направлениях.
Населенные пункты. При общих географических описаниях местности вполне достаточно тех сведений о населенных пунктах, которые отражены на топографических картах.
— тип поселения (город, поселок городского типа, поселки сельского типа, поселки дачного типа), административное значение, населенность (для городских поселений), число домов (для сельских поселений);
— характер планировки поселения, преобладающая застройка (огнестойкая или не огнестойкая), наличие промышленных и социально-культурных объектов;
— железные и шоссейные дороги, проходящие через поселение, наличие в нем вокзалов, автостанций.
Транспортное сообщение. Описание железных и автомобильных дорог имеет очень важное значение и достаточно полно отражено на карте. Необходимо дать следующие сведения:
— название железной дороги или ближайших крупных городов, которые она связывает, количество путей, степень электрификации;
— станции и вокзалы на данном участке, другие сооружения на железной дороге — насыпи, выемки, мосты, трубы, тоннели и их характеристики;
— тип дороги по картографической классификации, название, дорожное покрытие, ширина проезжей части и ширина с обочинами;
— дорожные сооружения на дороге — насыпи, выемки, трубы, мосты, переправы, броды и т. д. Возможность объезда этих и других препятствий.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие характеристики указываются при описании карты?
2. Каким образом характеризуется рельеф при описании местности по карте?
3. Как характеризуется гидрографическая сеть при описании местности по карте?
4. Как характеризуются населенные пункты и транспортное сообщение при описании местности по карте?
Рекомендуемая литература [1,2,4-7,9-11,13].