База знаний
§11. ИЗОБРАЖЕНИЕ РЕЛЬЕФА
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.
Источник
Способы изображения рельефа
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.
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .
Источник
