Изучение рельефа местности по топографической карте. Высота сечения рельефа в зависимости от района картографирования

Рельефом называется совокупность пространственных форм (неровностей) земной поверхности. Рельеф - один из важнейших элементов географической среды. Он оказывает существенное влияние на перераспределение тепла и влаги, характер миграции химических элементов и, следовательно, на свойства почв и растительности, определяя таким образом ландшафтные особенности территории. С другой стороны, размещение населенных пунктов, путей сообщения, промышленных и энергетических сооружений, а также условия сельскохозяйственного производства (экспозиция склонов, смыв почв, возможность механической обработки земли и др.) во многих случаях обусловливаются характером рельефа земной поверхности. При боевых действиях учет особенностей рельефа необходим для определения возможностей открытого передвижения, маскировки, условий проходимости и т. п.

Способ изображения рельефа на карте . Задача отображения рельефа на картах весьма сложна, поскольку на плоском листе бумаги должны быть показаны объемные, выпуклые и вогнутые формы, их высоты, размеры, крутизна склонов. Изображение рельефа должно быть измеримым.

На топографических картах рельеф изображают с помощью горизонталей, которые дополняются указанием высот характерных точек местности и условными знаками отдельных элементов и форм рельефа.

Горизонталь - это воображаемая линия на физической поверхности Земли, все точки которой имеют одинаковую высоту над уровнем моря, т.е. абсолютная высота вдоль каждой горизонтали постоянна. Если рассечь какую-то форму рельефа горизонтальными плоскостями, как показано на рисунке 30, А, каждая линия сечения будет иметь постоянную высоту; она таким образом является горизонталью.

Рис. 30. Принцип образования горизонталей

Секущие плоскости строят через равные промежутки по высоте, и полученные линии сечения проектируют отвесными лучами на общую плоскость (карту). Так на карте получают изображение рельефа системой горизонталей в виде замкнутых кривых линий (рис. 30, Б). Очертания горизонталей, очевидно, обусловлены внешним обликом форм рельефа, а их количество на данной карте - наибольшей разностью высот на картографируемой территории.

Рис. 31. Элементы ската (А). Отражение элементов ската с помощью горизонталей на карте (Б)

Разность высот двух соседних основных горизонталей называется высотой сечения рельефа . На рисунке 31, А показан разрез участка земной поверхности вертикальной плоскостью. Секущие горизонтальные поверхности проведены через 10 м по высоте и имеют отметки 90, 100, 110, 120 и 130 м. Высота сечения h равна 10 м. Линии сечения земной поверхности горизонтальными плоскостями затем спроектированы на общую горизонтальную поверхность (рис. 31, Б), т.е. карту. Промежутки на карте между двумя соседними горизонталями называются заложением d. Заложение всегда меньше, чем расстояние S между теми же точками на склоне (скате).

Крутизна ската выражается через угол наклона α. При постоянной высоте сечения h изменение крутизны ската влечет изменение заложения: чем больше угол наклона, тем меньше заложение на карте. Связь между элементами ската выражается математически: d = S·cosα ; h = S·sinα ; h = d·tgα ; d = h·tgα.

Величина наклона земной поверхности (крутизна ската) часто характеризуется не через угол α, а уклоном i. Уклон - это отношение величины превышения местности к тому горизонтальному протяжению, на каком оно наблюдается: i =h/d= tgα. Уклон выражается обычно десятичной дробью в тысячных долях (или в процентах). Так, при уклоне дороги, равном 0,015, на отрезке в 1000 м подъем составит 15 м. Уклон железнодорожного полотна на сложных участках показан на специальных табличках, установленных на столбах около дороги.

От высоты сечения зависит детальность изображения рельефа на карте. При редких секущих плоскостях, т.е. при большой высоте сечения ряд особенностей форм земной поверхности не будет отражен. Например, в нижней части склона, показанного на рисунке 31, А, имеются повышения и понижения, которые не изобразились на карте. Поэтому на детальных картах высота сечения берется меньшей, а с уменьшением масштаба высота сечения увеличивается.

На советских топографических картах применяют стандартные высоты сечения рельефа. Например, при картографировании равнинных и всхолмленных территорий приняты следующие высоты сечения: на карте масштаба 1:25 000 - 5 м, 1:50 000 - 10 м, 1:100 000 - 20 м. Горизонтали, имеющие стандартную разность высот, называются основными. Горизонтали проводят сплошными тонкими коричневыми линиями.

Указание о принятой на данной карте высоте сечения дается под линейным масштабом карты в виде фразы «Сплошные горизонтали проведены через…».

Абсолютные высоты отдельных горизонталей, т.е. их отметки, подписываются в специальных разрывах горизонталей. При этом верх цифр направлен в сторону повышения ската. На картах для большей наглядности утолщается каждая пятая горизонталь, высота которой всегда соответствует упятеренной высоте сечения рельефа на данной карте.

На пологих склонах иногда расположены важные детали рельефа (западины, возвышения, уступы), которые при стандартной высоте сечения не отразятся на карте. Пример тому - нижний участок склона между горизонтальными 90 и 100 м на рисунке 31, Л. В этих случаях между основными секущими плоскостями вводят дополнительные и образующиеся при этом горизонтали показывают на карте прерывистыми линиями. Обычно дополнительные сечения проводят посередине между основными и полученные горизонтали называют полугоризонталями. Если и их недостаточно для выявления особенностей рельефа, проводят вспомогательные горизонтали (примерно через четверть высоты сечения), обозначаемые еще более короткими штрихами.

Рис. 32. Изображение рельефа горизонталями: основными (90, 100, 110 м), дополнительной (95 м), вспомогательной (98 м)

Участок склона между основными горизонталями 90 и 100 м на рисунке 31, Б выглядит длинным и пологим, хотя в действительности он осложнен повышением. На увеличенном рисунке того же участка (рис. 32) построены дополнительные секущие плоскости и проведены полугоризонталь 95 м и вспомогательная горизонталь 98 м, которые и отобразили на карте более детально строение ската.

Высотными отметками называются подписи абсолютных высот в метрах высших точек вершин, низших точек впадин, точек на перегибах склонов. Нередко отметки даются для ориентиров (перекрестки дорог, отдельные здания и др.). Абсолютная высота зеркала воды в реке или озере называется урезом воды , ее значение проставляется на береговой линии водных объектов.

Для показа на картах ряда форм рельефа, не выражающихся горизонталями в масштабе карты, применяют условные обозначения. Таковы изображения курганов, скал-останцев, отдельно лежащих камней, оползней, осыпей из песка, камней или щебня, а также оврагов, карстовых воронок, промоин, крутых обрывов и задернованных уступов. Кроме того, знаками синего цвета характеризуются фирновые поля, ледники, ледяные обрывы и другие проявления современного оледенения.

Некоторые из этих знаков сопровождаются количественными показателями. Например, даются высота обрывов, ширина и глубина оврагов в метрах. Искусственные формы рельефа (насыпи, выемки, и др.) показывают на картах знаками черного цвета, изображение природного рельефа дается коричневым цветом.

Основные элементы и формы рельефа . Рельеф земной поверхности слагается скатами (склонами) различной формы и крутизны; схематически выделяют склоны прямые и изогнутые в плане, а также склоны прямые (ровные) и изогнутые в профиле. Их изображения на карте отличаются формой горизонталей и характером чередования заложений разной величины (рис. 33).

Рис. 33. Схематическое изображение горизонталями основных форм склонов

При встрече двух скатов возникают линии перегиба рельефа: водораздельная и водосборная линии, бровка и подошва ската. Водораздельная линия образуется на выпуклой форме рельефа при встрече двух склонов противоположного направления; на ней происходит переход от подъема к спуску. Водосборная линия , или тальвег ,- линия перегиба склонов противоположного направления на вогнутой форме рельефа; на ней происходит переход от спуска к подъему. Бровка - это линия стыка горизонтальной площадки или пологого ската с более крутым скатом. Подошва - это линия перехода от более крутого склона к менее крутому или к горизонтальной площадке. На бровке и подошве изменяется крутизна, а не направление ската. Линии перегиба рельефа в природе обычно бывают изогнутые и наклонные.

Несложные сочетания скатов образуют простые формы рельефа . К ним относятся положительные формы, возвышающиеся над окружающей местностью,- гора (холм), простой хребет (увал), уступ и отрицательные, вогнутые формы - впадина, долина (лощина, балка), прогиб склона.

Гора - куполообразное поднятие с более или менее крутыми склонами, в нижней части окаймляемыми подошвой - линией перехода скатов горы к окружающей местности. Гора, так же как и меньшая форма рельефа - холм, изображается замкнутыми горизонталями с бергштрихами, направленными наружу от них (рис. 34). Впадина образуется более или менее крутыми замкнутыми склонами, идущими вниз от бровки, и заканчивается дном с самой низкой точкой впадины. Небольшие неглубокие впадины называют часто блюдцами, а конусообразные углубления - воронками. Впадина, как и гора, изображается на карте замкнутыми горизонталями, но бергштрихи от горизонталей направлены внутрь впадины (см. рис. 34).

Рис. 34. Изображение форм рельефа участка местности с помощью горизонталей, высотных отметок и условных знаков

Простой хребет образован двумя склонами, идущими вверх от подошвы и смыкающимися по водораздельной линии. На карте хребты изображаются системой вытянутых V-образных горизонталей, выпуклости которых обращены вниз по склону. Долина, так же как лощина и балка, ограничена двумя склонами, идущими вниз от бровок и дающими при смыкании линию тальвега. Это вытянутая, понижающаяся в одном направлении вогнутая форма. По дну долины течет постоянный водоток. Долина (как и лощина) изображается на карте системой V-образных горизонталей, обращенных выпуклостью вверх по склону.

На рисунке 35 представлено перспективное изображение участка речной долины с обозначением ее частей, поперечный разрез долины, а ниже - схематическое изображение горизонталями полосы речной долины вдоль линии профиля. Редкие горизонтали на поверхности террасы сменяются сгущением горизонталей на участке 6-5-4. Склон и горизонтальная площадка, например пойма, образуют перегиб склона (участок 5-4-3); в этом случае после сгущения горизонталей следует их заметное разрежение.

Рис. 35. Участок речной долины

Рассмотренные выше формы не встречаются в природе изолированно, обычно они сочетаются, переходят одна в другую и образуют более сложные комплексы форм. Например, когда в хребет или увал с противоположных сторон врезаются две долины или лощины, на водоразделе образуется прогиб, называемый седловиной, наиболее пониженная точка которой является перевалом.

Итак, изображение рельефа горизонталями позволяет распознать по карте формы и элементы рельефа, а также получить целый ряд его количественных характеристик. С уменьшением масштаба карт уменьшается подробность изображения рельефа, так как увеличиваются высоты сечения, с карты снимаются изображения более мелких форм, рисунок горизонталей все более обобщается (сглаживается) . Для ряда форм рельефа применяют внемасштабные условные знаки. Так происходит обобщение, т.е. генерализация изображения рельефа.

Рельефом местности называется совокупность неровностей земной поверхности.

В зависимости от характера рельефа местность подразделяют наравнинную, всхолмленную и горную.

Равнинная местность имеетслабовыраженные формы или почти совсем не имеет неровностей; всхолмленная характеризуется чередованием сравнительно небольших по высоте повышений и понижений; горная представляет собой чередование возвышений высотой более 500 м над уровнем моря, разделенных долинами.

Из всего многообразия форм рельефа местности можно выделить наиболее характерные.

Гора (холм, высота, сопка) - это возвышающаяся над окру

жающей местностью конусообразная форма рельефа, наивысшаяточка которой называется вершиной.

Вершина в видеплощадки называется плато , вершина остроконечной формы -пиком .

Боковая поверхность горы состоит из скатов , линия слияния их с окружающей местностью - подошва , или основание,горы.

Котловина , или впадина , - это углубление в виде чаши. Самаянизкая точка котловины - дно . Боковая поверхность ее состоитиз скатов, линия слияния их с окружающей местностью называется бровкой .

Хребет - это возвышенность, постепенно понижающаяся водном направлении и имеющая два крутых ската, называемых склонами . Ось хребта между двумя склонами называется водораздельной линией или водоразделом .

Лощина - это вытянутое углубление местности, постепеннопонижающееся в одном направлении. Ось лощины между двумяскатами называется водосливной линией или тальвегом . Разновидностями лощины являются: долина - широкая лощина с пологими склонами, а также овраг - узкая лощина с почти отвесными склонами.

Начальной стадией оврага является промоина . Овраг, заросший травой и кустарником, называетсябалкой . Расположенные иногда по склонам лощин площадки, имеющие вид уступа или ступени с почти горизонтальной поверхностью, называются террасами .

Седловины - это пониженные части местности между двумя вершинами. Через седловины в горах часто проходят дороги;в этом случае седловина называется перевалом .

Вершина горы, дно котловины и самая низкая точка седловины являются характерными точками рельефа. Водораздел и тальвегпредставляют собой характерные линии рельефа. Характерные точки и линии рельефа облегчают распознавание отдельных формего на местности и изображение их на карте и плане.

Способ изображения рельефа на картах и планах должен даватьвозможность судить о направлении и крутизне скатов, а такжеопределять отметки точек местности. Вместе с тем он должен бытьнаглядным. Известны различные способы изображения рельефа:

· перспективное

· штриховка линиями разной толщины

· цветной отмыв (горы - коричневые, лощины - зеленые)

· подписи отметокточек

· горизонтали

Наиболее совершенные с инженерной точкизрения способы изображения рельефа - горизонталями в сочетании с подписью отметок характерных точек и цифровой.

Горизонталь - это линия на карте, соединяющая точки с равнымивысотами. Если представить себе сечение поверхности Земли горизонтальной (уровенной) поверхностью, то линия пересечения этих поверхностей, ортогонально спроецированная на плоскость и уменьшенная до размера в масштабекарты или плана, и будет горизонталью. Если поверхность Р 0 расположена на высоте Н от уровенной поверхности, принятой заначало отсчета абсолютных высот,то любая точка на этой горизонтали будет иметь абсолютную отметку, равную H. Изображение в горизонталях рельефа всего участка местности можно получить в результате сечения поверхности этого участка рядом горизонтальных плоскостей Р 1 ,Р 2 , ..., Р n ,расположенных на одинаковом расстоянии А друг от друга. В результате на карте получают горизонтали с отметками H + h, H + 2h и т.д.

Расстояние h между секущими горизонтальными плоскостями называется высотой сечения рельефа . Ее значение указывается на карте или плане под линейным масштабом. Высота сечения рельефа зависит от масштаба карты или плана, от сложности рельефа местности и назначения карты или плана, высоты сечения принимают равными 1, 2, 5,

10 м и т. д. Чем меньше принятая высота сечения рельефа, тем подробнее и точнее должна быть выполнена работа по съемке рельефа местности.

Расстояние между горизонталями на карте или плане называется заложением . Чем больше заложение, тем меньше крутизнаската на местности, и наоборот.

Горизонтали никогда не пересекаются, за исключением нависшего утеса, естественных и искусственных воронок, узких оврагов, крутых обрывов, которые не отображаются горизонталями, а обозначаются условными знаками.

Основные формы рельефа изображаются горизонталями следующим образом.

Изображения горы и котловины,хребта и лощины сходны между собой. Направление падениясклона показывают короткимиштрихами - бергштрихами .

На утолщённых горизонталях подписывают отметки характерных точек, причем так, чтобы верх цифр был направлен в сторону повышения склона.

Если при данной высоте сечениярельефа некоторые характерные особенности его не могут быть выражены, то проводят пунктиром дополнительныеполу- и четверть горизонтали соответственно через половину или четвертую часть принятой высоты сечения рельефа.

Чтобы облегчить чтение горизонталей на карте, некоторые изних утолщают. При высоте сечения 1,5, 10 и 20 м утолщают каждую пятую горизонталь с отметками, кратными соответственно 5,10, 25 и 50 м. При высоте сечения 2,5 м утолщают каждую четвертую горизонталь с отметками, кратными 10 м.

Свойства горизонталей и особенности их проведения:

1. Горизонталь - линия равных высот т.е. все ее точки имеют одинаковую высоту;

2. Горизонталь должна быть непрерывной плавной линией;

3. Горизонтали не могут раздваиваться и пересекаться;

4. Расстояние между горизонталями (заложение) характеризуют крутизну ската. Чем меньше расстояние, тем круче скат;

5. Водораздельные и водосборные линии горизонтали пересекают под прямым углом;

6. В случаях, когда заложение превышает 25мм, проводят дополнительные горизонтали (полугоризонтали) в виде штриховой линии (длина штриха 5-6 мм, расстояние между штрихами 1-2 мм);

7. При окончательном оформлении плана выполняют некоторое сглаживание горизонталей в соответствии с общим характером рельефа, при этом предельная погрешность изображения рельефа горизонталями не должна превышать 1/3 основного сечения.

При решении различных инженерных задач по топографическим картами планам нередко приходится определять высоты заданных точек, уклонызаданных линий и крутизну склонов.

Определение высот точек. Если искомая точка расположена на горизонтали,то очевидно, что ее высота равна высоте этой горизонтали.Если точка расположена между горизонталями, то ее высоту определяютметодом линейной интерполяции высот.

На рисунке дана точка с между горизонталями с высотами 72,0 и73,0 м. Если провести через эту точку линию ab, нормальную к горизонталям, то, измерив циркулем с помощью масштаба отрезкиаси ab, равные соответственно 13,0 м и 20,0 м, из пропорции найдем , где hb = 1 м - высота сечения рельефа, тогда hc = 0,65 м, а искомая высота точки с равна H с = 72,0 + 0,65 = 72,65 м.

Определение уклона. Если линия АВ местности наклонена к горизонтальной линии АС под некоторым угломα, то тангенс этого углабудет равен уклону этой линии на местности:

Уклоном линии АВ на местности называют отношение превышенияh между точками А и В к горизонтальной проекции расстояния между нимиd.

Если, например, h = 1,0 м, a d = 20,0 м, то i = 0,05. Уклоны могутбыть положительными (повышения) и отрицательными (понижения).

Уклоны линий местности выражают не только в абсолютных величинах,но, чаще всего, в процентах или промилле. Так, уклон i = 0,05 = 5,0% = 50‰.

Кроме вычисления крутизны линий местности (уклонов) по формуле, ее можно вычислить по специальным графикам, называемым графикамизаложений.

Графики заложений строят в масштабе данной карты или плана приh = 1 м. Тогда, отложив на графиках соответствующие заложения (горизонтальные проекции расстояний) между двумяточками на смежных горизонталях, можно немедленно определить уклон или угол наклона линии местности, соединяющей эти точки.

Из всех элементов местности рельеф играет самую важную роль, потому что он влияет
на состояние и положение всех остальных элементов: гидрографию, распределение населен
ных пунктов, дорог, растительности и т. д. Между всеми этими элементами существует оп
ределенная взаимосвязь, на которую оказывает влияние рельеф. Рельеф труднее всего изо
бразить на карте, потому что необходимо отобразить объемность рельефа, а карта представ
ляет собой плоское изображение местности. Рельеф трехмерен в пространстве и имеет ог
ромное разнообразие объемных форм, которые необходимо передать на плоскости. Поэтому
существует несколько способов изображения рельефа, которые в настоящее время так или
иначе используются на картах разного назначения.

1. Картинный (перспективный) способ. Этим способом рельеф изображался на ста
рых картах в виде примитивных рисунков возвышенностей, гор, хребтов. Рельеф изображал
ся так, как его видели. Для большей наглядности горы покрывались тенями.

Для него не обязательно знать абсолютные или относительные высоты, крутизну скло
нов, а достаточно передать перспективное изображение рельефа (рис. 5.13). Наглядность
и простота - главные достоинства картинного способа отображения рельефа на картах,
но, конечно, геометрическая точность таким образом не может быть передана.

Этот способ изображения рельефа был широко распространен в ХУ-ХУШ вв. В на
стоящее время данный способ применяется на тех картах, где требуется наглядность, а не
точность, и поэтому его в первую очередь используют на детских картах.

Рис. 5.13. Перспективное изображение рельефа на детской карте

2. Штриховой способ. Картинное изображение рельефа в XVIII в. в первую очередь
перестало удовлетворять военных, основных потребителей карт. Они должны были быстро
получать по картам точное представление о крутизне склонов, пересеченности местности,
характере рельефа в целом. Поэтому был предложен новый способ изображения рельефа -
штриховой. В России использовались шкала А.П. Болотова и шкала Главного штаба. Прин
цип построения таких шкал следующий: чем круче склон, тем толще и плотнее штриховка,
при этом крутые склоны покрывают тенью, а пологие высвечивают (рис. 5.14).

Недостатком способа являлось то, что посредством штрихов нельзя определить абсо
лютные и относительные высоты. Кроме того, рисовка штрихов очень трудоемка, а печата
ние карт требует высокой техники воспроизведения. Поэтому стали искать новые способы
изображения рельефа. В настоящее время этот способ используется при изображении скали
стого рельефа на топографических картах.

Рис. 5.14. Изображение рельефа штрихами

3. Способ отмывки рельефа (светотеневая пластика), т. е. создание полутонового изо
бражения при заданном освещении местности. Отмывка применяется для придания объемно
сти формам рельефа.

На рукописных картах отмывка широко использовалась уже во второй половине XVIII в.,
но ее печать была освоена только в середине XIX в. в результате введения литографии. Ори
гинал отмывки рельефа представляет собой как бы фотографию рельефной модели местно
сти при боковом северо-западном освещении (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Изображение рельефа отмывкой на политико-административной карте России

При этом все склоны, расположенные напротив источника света, остаются белыми,
противоположные склоны - темные, а расположенные под различными углами к свету - ок
рашиваются тенями различной яркости и светлоты, в зависимости от их освещенности. Метод
отмывки дает наглядное пластическое изображение рельефа. Недостатком способа является то,
что невозможно определять по карте крутизну склонов и высот точек.

В настоящее время отмывка используется на некоторых мелкомасштабных общегео
графических картах, но чаще легкую серую отмывку наносят в дополнение к горизонталям
и гипсометрической окраске. Сегодня можно встретить легкую отмывку рельефа и на поли
тических, политико-административных и административных картах (рис. 5.15). Отмывка
рельефа выполняется с помощью программы ЛёоЬе РЬо!о8Ьор.

4. Способ высотных отметок. Высотные отметки - это подписанные на карте абсо
лютные отметки высот точек. С помощью высотных отметок показывают характерные высо
ты, в том числе командные, имеющие наибольшую высоту, с которых реализуется возможность
хорошего обзора местности. Выделяют высотные отметки гор, холмов, курганов, перевалов, об
рывов и уступов, насыпей и выемок. Они облегчают чтение карты и дают возможность опреде
ления превышений одних точек над другими.

В качестве самостоятельного способа отметки высот не используются, так как не дают
ясного и наглядного представления о рельефе, поэтому применяются в сочетании с другими
способами изображения рельефа.

5. Способ горизонталей. Горизонталь - это линия, соединяющая одинаковые отметки
высот. Горизонтали - основной способ изображения рельефа на топографических картах
(рис. 5.16). Существуют следующие виды горизонталей: сплошные (проводятся соответст
венно высоте сечения); утолщенные (при сечении 5,0 м и 20 м утолщается каждая пятая го
ризонталь, при сечении 2,5 м - каждая десятая); дополнительные горизонтали или полугори-
зонтали (проводятся на половине высоты сечения рельефа); вспомогательные горизонтали
(проводятся на четверти высоты сечения рельефа).

Рис. 5.16. Изображение рельефа горизонталями

Дополняются горизонтали бергштрихами (короткими черточками, перпендикулярными
к горизонталям, указывающими направление склона), подписями отметок абсолютных высот
характерных точек местности и некоторых горизонталей (отметки подписываются в их раз
рывах и основанием цифр всегда располагаются вниз по склону). Главным достоинством
этого способа является то, что по горизонталям можно осуществлять различные картометри
ческие работы: определять абсолютные высоты точек и превышений одних точек над други
ми, крутизну и направление склонов и др. По рисунку горизонталей, их форме, густоте про
ведения можно получить представление о рельефе местности. Правильно подобранная высо
та сечения рельефа на карте позволяет очень наглядно передать характер рельефа и степень
его расчлененности. Поэтому этот способ сегодня используют на государственных топогра
фических картах.

6. Гипсометрический способ, или послойная окраска ступеней высот, основной и наи
более применяемый способ изображения рельефа на физических и гипсометрических картах.
Горизонтали на обзорных картах называют изогипсами. Изогипсы служат разделительными
линиями между ступенями высот, проходящими через определенное количество метров по
высоте. На гипсометрических картах России применяется шкала, которая строится по прин
ципу: чем выше, тем темнее (рис. 5.17).

Способ очень наглядный, позволяет достаточно точно измерять рельеф и выполнять
работы по карте. Кроме того, на карте хорошо изображается и читается тип рельефа - горный
или равнинный.

Рельеф морского дна изображается аналогичным способом, только здесь производится
послойная окраска ступеней глубин. Разделительными линиями между различными ступе
нями глубин служат изобаты - линии равных глубин. В легенду общегеографических карт
в шкалу высот всегда включают не только рельеф суши, но и рельеф морского дна. Самые
низкие ступени шкалы, соответствующие участкам дна морей и океанов, окрашивают голу
бым цветом. Низменности - участки суши до 200 м - окрашивают в зеленый цвет. Участки
суши выше 200 м окрашиваются от светло-желтого (светло-коричневого) до оранжевого
(темно-коричневого). Самые высокие ступени окрашивают, как правило, насыщенным ко
ричневым цветом. Существуют и другие цветовые гаммы в окраске гипсометрической шка
лы. Удачно подобранные цвета шкалы могут создать впечатление объемности изображения.

Рис. 5.17. Изображение рельефа послойной гипсометрической окраской

4. Условные обозначения рельефа. Применяются для отображения форм рельефа, не
выражающихся горизонталями: резких нарушений рельефа, например скал, промоин, обры
вов, оврагов и т. д. В этих случаях используют знаки коричневого цвета, которые хорошо со
четаются с горизонталями. Искусственные формы рельефа, например уступы карьеров, канавы,
насыпи, терриконы и т. п., показывают знаками черного цвета (рис. 5.18).

Рис. 5.18. Изображение рельефа горизонталями в сочетании с условными знаками

8. Блок-диаграммы рельефа - это трехмерные плоские рисунки, передающие пластику
земной поверхности (рис. 5.19). Обычно они совмещаются с продольными и поперечными
разрезами, которые показывают внутреннее геологическое строение территории. Современ
ные компьютерные технологии позволяют получать трехмерные блок-диаграммы на дисплее
и проводить с ними различные преобразования.

Рис. 5.19. Блок-диаграмма рельефа

9. Цифровые модели рельефа (ЦМР). ЦМР - совокупность (массив, файл) высотных
отметок 7, взятых в узлах некоторой сети точек с координатами х, у и закодированных
в числовой форме (А. М. Берлянт).

В настоящее время ЦМР являются основой компьютерного картографирования. С по
мощью ЦМР выполняют разнообразные расчеты, построение карт густоты и глубины рас
членения рельефа, углов наклона, построение разрезов, линий видимости и др. Кроме того,
ЦМР служат для моделирования трасс, профилей, для создания участков землепользования,
например, строительных площадок и других проектных работ. ЦМР в настоящее время
можно строить в различных программах, в том числе в 1пёогС18, АиЮдезк Сш1 3^ и др.

Изображение рельефа на топографических картах дает полное и достаточно подробное представление о неровностях, земной поверхности, их форме и взаимном расположении, превышениях и абсолютных высотах точек местности, преобладающей крутизне и протяженности скатов (рисунок 86).

Рисунок 86 – Формы скатов: 1 – ровный; 2 –выпуклый; 3 – вогнутый; 4 – волнистый.

На современных топографических картах рельеф изображается горизонталями в сочетании с условными знаками обрывов, скал, оврагов, промоин, осыпей, оползней и т. д. Изображение рельефа дополняется подписями абсолютных высот характерных точек местности, горизонталей, размеров отдельных форм рельефа и указателями направления скатов. Сущность изображения рельефа горизонталями. Горизонталь – это замкнутая линия, изображающая на карте горизонтальный контур неровностей, все точки которого на местности расположены на одной высоте над уровнем моря. Горизонтали можно представить как линии, полученные в результате сечения местности уровенными поверхностями, то есть поверхностями, параллельными уровню воды в океанах.

Рассмотрим сущность изображения рельефа горизонталями. На рисунке 87 изображен остров с вершинами А и В и береговой линией DЕF. Замкнутая кривая def представляет собой изображение береговой линии в плане. Поскольку береговая линия является сечением острова уровенной поверхности океана, изображение этой линии на карте представляет собой нулевую горизонталь, все точки которой имеют высоту, равную нулю.

Допустим, что уровень океана поднялся на высоту h, тогда образуется новое сечение острова воображаемой секущей плоскостью h – h. Проектируя это сечение с помощью отвесных линий, получим на карте изображение первой горизонтали, все точки которой имеют высоту h. Точно так же мож­но получить на; карте изображение и других сечений, выполненных на высотах 2h,3h, 4hи т.; д. В результате на карте будет иметь место изображение рельефа острова горизонталями. При этом рельеф острова изображается тремя горизонталями, охватывающими остров целиком, и двумя горизонталями, охватывающими отдельно каждую из вершин. Вершина А несколько выше 4h, а вершина Внесколько выше 3h относительно уровня океана. Скаты возвышенности А круче, чем скаты возвышенности В,поэтому в первом случае горизонтали на карте расположены ближе друг к другу, чем во втором.

Рисунок 87 – Сущность изображения рельефа горизонталями.

Из рисунка видно, что способ изображения, рельефа, горизонталями позволяет правильно не только, отображать формы рельефа, но и определять высоты отдельных точек земной поверхности по высоте сечения рельефа и крутизне скатов.

Высота сечения рельефа – это разность высот двух смежных секущих поверхностей. На карте она выражается разностью высот двух смежных горизонталей. В пределах листа карты высота сечения рельефа, как правило, является постоянной.

На рисунке 88 показан вертикальный разрез (профиль) ската. Через точки М, N, О проведены уровенные поверхности на расстоянии друг от друга, равном высоте сечения h. Пересекая поверхность ската, они образуют кривые линии, ортогональные проекции которых в виде трех горизонталей показаны в нижней части рисунка.

Расстояния mn и no между горизонталями являются проекциями отрезков MN и N0 ската. Эти проекции называются заложениями горизонталей. Из рисунка видно, что заложение всегда короче наклонного отрезка ската. На карте заложение можно определить как расстояние между двумя смежными по скату горизонталями. При данной высоте сечения чем больше горизонталей на скате, тем он выше, чем ближе горизонтали одна к другой, тем скат круче. Следовательно, по числу горизонталей можно определять превышение одних точек местности над другими, а по расстоянию между горизонталями, то есть по величине заложения, судить о крутизне ската.

Рисунок 88 – Профиль ската: h – высота сечения рельефа, а – заложение горизонталей, α – крутизна ската.

Величина заложения (при определенной высоте сечения рельефа) зависит от крутизны ската и от направления по отношению к горизонталям. На рисунке 89 в перспективе показан участок ската между горизонталями АА 1 и ВВ 1 .

Рисунок 89 – Изменение заложения.

Из любой точки на скате, например из точки О , можно провести по скату ряд линий в разных направлениях По скату проведены прямые линии ОМ, ОМ 1 и ОМ 2 их ортогональные проекции О 1 М, O 1 М 1 , O 1 M 2 являются заложениями. Из рисунка видно, что при одинаковой высоте сечения рельефа в зависимости от изменения крутизны ската меняется и величина заложения.

Линии ОМ, OM 1 и ОМ 2 наклонены под разными углами (α,α 1 ,α 2) к горизонтальной плоскости. Угол наклона линии ОA 1 равен нулю, так как она является горизонталью. Наибольший угол наклона будет в том случае, когда направление перпендикулярно горизонтали (на рисунке ОМ перпендикулярно АА1). Это направление соответствует наибольшей крутизне ската и называется направлением ската.

Угол, составленный направлением ската с горизонтальной плоскостью в данной точке, называется крутизной ската.

Детальность изображения рельефа горизонталями зависит от высоты сечения рельефа. Для данного масштаба карты, которая связана с заложением, и крутизной ската формулой h=аrctgα (рисунок 88). Из формулы, видно, чем подробнее требуется изобразить рельеф горизонталями, тем меньшую надо брать высоту сечения и тем меньшими будут заложения при постоянной крутизне скатов. Однако излишне малая высота сечения ведет к чрезмерной детализации изображения рельефа, в результате чего изображение теряет наглядность. На наших топографических картах за основную принята высота сечения, обеспечивающая раздельное изображение горизонталями скатов крутизной 45 о.

Установленная для каждого масштаба карты высота сечения рельефа обеспечивает наглядность изображения рельефа и сравнимость крутизны скатов, что важно при оценке проходимости и защитных свойств местности.

Для того чтобы не забивать карту слишком большой густотой горизонталей, высота сечения рельефа для карт горных районов иногда увеличивается. Для карт равнинной местности с целью более детального изображения подробностей рельефа высота сечения уменьшается. Высота сечения изменяется также в зависимости от масштаба карты. Чем мельче масштаб карты, тем больше высота сечения, и наоборот.

Высота сечения рельефа для топографических карт различных масштабов в зависимости от характера местности дана в таблице. 35.

Таблица 35 – Зависимость сечения рельефа от масштаба и характера местности

Определение понятия высоты сечения рельефа следует начать с того, что такое горизонталь. Этим термином называют замкнутую кривую линию, посредством которой отображается контур точек поверхности, находящихся на одинаковом уровне относительно моря.

Впервые отображать рельеф при помощи горизонталей стали картографы Франции и России в начале XVIII века. Это представляется следующим образом:

• рельеф пересекается плоскостями, каждая из которых параллельна горизонтали;
• расстояния между горизонталями (высоты сечений) одинаковы;
• точки пересечения рельефа с горизонталями проецируются на плоскость и наносятся на план описываемой территории.

Также называется линией равных уровней относительно моря, так как она объединяет точки, лежащие на одном уровне относительно моря.

Основные термины

Высота сечения рельефа определяется как расстояние между соседними плоскостями, образующими горизонтали (разность уровней смежных плоскостей). Исходя из отображения этих линий определяется следующий термин, описывающий особенности поверхности местности - заложение. Оно определяется как расстояние между нанесенными на схему смежными горизонталями.

Определить направление ската в заложении можно, представив перпендикуляр к горизонтали, которая лежит в его основании. Величина наклона (угол ската) обратно пропорциональна заложению. Здесь скат является гипотенузой прямоугольного треугольника, катеты которого равны заложению и высоте сечения. Соответственно скат всегда больше, чем заложение.

На картах одинакового масштаба принято отображать одинаковую величину сечения. При увеличении масштаба она растет, а угол ската уменьшается. Для карт равнин и предгорий этот показатель вдвое меньше, чем для горной местности (см. таблицу 1).

Таблица 1. Величина высоты сечения в зависимости от масштаба карты.

Если карта (план) составлена по материалам более крупномасштабной съемки, высота сечения принимается в соответствии с данными исходных материалов.

На планах, предназначенных для инженерно-гидрологических работ, высоту сечения рельефа дна закладывают аналогично показателю для суши на карте аналогичного масштаба.

Если же необходима карта с подробным и специальным промером, ее составляют исходя из таких величин:

• 0,5 метров для глубин до 10 метров (обычный промер);
• 0,5 метров для глубин до 5 метров (рекогносцировочный и облегченный промеры);
• 1 метр для глубин свыше 5 метров (рекогносцировочный и облегченный промеры).

При составлении карт местности с очень крутыми склонами высота сечения может быть увеличена. Это делается, чтобы изображение не засорялось слишком большим количеством линий, расположенных близко друг к другу.

Передать форму рельефа, используя только горизонтали, не всегда возможно. Для отображения особенностей местности могут использоваться дополнительные схемы, отображающие перегибы, скаты, седловины и прочие особенности земной поверхности в разрезе.