Рельеф способ изображения горизонтали
Лабораторная работа № 1 − Изображение рельефа местности горизонталями
Цель работы: изучить сущность и основные формы рельефа, способ его изображения на планах и вертикальных разрезах.
1.1 Сущность и формы рельефа земной поверхности
Естественная поверхность земли неровная, на ней имеются углубления, возвышения и относительно плоские участки. Совокупность неровностей естественного происхождения определяет рельеф земной поверхности, который разделяют на горный, холмистый и равнинный.
Из всего многообразия форм рельефа выделяют основные: гора (холм), котловина, хребет, лощина и седловина (рисунок 1.1)
Гора (холм) − выпуклое куполообразное возвышение на земной поверхности. Гора возвышается над окружающей местностью более чем на 200 м, а холм − менее 200 м. Гора имеет вершину, склоны и подошву. Вершиной горы (холма) называется наивысшая ее точка. Боковую поверхность горы называют склоном, или скатом. Склоны гор бывают пологие, покатые и крутые. Очень крутой, стенообразный склон называется обрывом, а высокий обрыв называется утесом. Линия перехода скатов в окружающую местность называется подошвой, или подножием горы.
Котловина (впадина) − чашеобразное углубление, противоположная горе (холму) форма рельефа. Боковую поверхность котловины называют склоном, или скатом, а самую низкую точку — дном. Линию перехода боковой поверхности котловины в окружающую местность называют бровкой.
Хребет − вытянутая и постепенно понижающаяся в одном направлении возвышенность. Линия пересечения его склонов называется водоразделом, и она проходит по самым высоким точкам хребта.
Лощина − вытянутое в одном направлении углубление земной поверхности с общим наклоном дна в одну сторону. Лощина − противоположная хребту форма рельефа. Пересечение скатов лощины образует линию водослива, или тальвег. Широкая лощина с пологими скатами называется долиной. Узкая лощина с крутыми склонами в равнинной местности называется оврагом, или балкой, а в горной – тесниной, или ущельем.
Седловина − пониженный участок местности, расположенный на хребте между соседними вершинами. От седловины берут начало две лощины, распространяющиеся в противоположных направлениях.
1.2 Изображение рельефа местности горизонталями
Для изображения рельефа местности на планах и картах применяется метод горизонталей. Сущность этого способа заключается в следующем. Поверхность участка Земли через равные промежутки h по высоте мысленно рассекают горизонтальными плоскостями. Следы от пересечения этих плоскостей с поверхностью Земли образуют кривые линии, которые называются горизонталями. Горизонталь — это плавная кривая линия, соединяющая точки земной поверхности с одинаковыми высотами.
Рисунок 1.1 — Изображение рельефа местности горизонталями:
а) сущность способа горизонталей;
б) изображение основных форм рельефа горизонталями
Полученные горизонтали проектируют на горизонтальную плоскость PQ , а затем наносят на план или карту в соответствующем масштабе. Расстояние между соседними горизонталями в плане ab = d называется заложением. Чем больше заложение, тем меньше крутизна ската, и наоборот. Для того чтобы на плане отличить гору от котловины, к некоторым горизонталям по направлению ската ставятся черточки, называемые бергштрихами. Кроме того, горизонтали, кратные 5 или 10, подписывают так, чтобы верх цифры всегда был направлен в сторону повышения рельефа.
Горизонталь на местности можно представить как след, образованный пересечением поверхности воды с физической поверхностью Земли на изображаемом участке. Характерным примером горизонтали на местности служит береговая линия стоячей воды.
Расстояние h по высоте между соседними секущими плоскостями называется высотой сечения рельефа, которая устанавливается в зависимости от характера рельефа местности и масштаба съемки и может изменяться от 0,5 до 5 метров. Так, на планах масштаба 1:1000 высота сечения рельефа h принимается равной: в горных районах − 1 м, в равнинных − 0,5 м. На планах масштаба 1:2000 величина h принимается равной, соответственно, 2 м и 0,5−1,0 м.
Для обозначения на планах и картах различных предметов и контуров местности применяются условные знаки.
1.3 Свойства горизонталей
Из понятия о горизонталях вытекают следующие их свойства.
1. Все точки, расположенные на одной и той же горизонтали, имеют на местности одинаковую высотную отметку.
2. Горизонтали должны быть непрерывными линиями. Они могут прерываться лишь у оврагов.
3. Горизонтали не могут пересекаться и разветвляться.
Исключение составляет изображение горизонталями нависшего утеса.
4. Расстояние между горизонталями (заложение) характеризует крутизну ската, т.е. угол наклона ската к горизонту d или уклон; чем меньше это расстояние, тем круче скат, и наоборот. Заложение, нормальное к горизонталям, называется заложением ската.
5. Отношение высоты сечения рельефа h к заложению d называется уклоном линии 
. Уклон линии выражают в тысячных единицах, в процентах или в промилле. Например: h = 1 м, d = 200 м, тогда i = 0,005 = 0,5 % = 5 %.
6. Линии водоразделов и водосливов пересекаются горизонталями под прямыми углами.
Горизонтали, изображающие наклонную плоскость, имеют вид параллельных прямых линий.
Горизонтали имеют числовые отметки, кратные выбранной высоте сечения рельефа h .
При изображении рельефа местности на плане или карте все горизонтали, бергштрихи, высотные отметки и т.п., имеющие отношение к рельефу, вычерчиваются сиенно-жженой (коричневой) тушью.
1.4 Проведение горизонталей по отметкам точек
Изображение рельефа местности способом горизонталей осуществляется в следующей последовательности.
На бланке задания, содержащем точки с высотными отметками, карандашом тонкими линиями соединяют ближайшие точки таким образом, чтобы эти линии не пересекались, а получаемые треугольники были близки к равносторонним. При этом предполагаем, что точки, соединенные прямой линией, лежат на одном скате. Далее все линии прямого ската интерполируют, то есть определяют местоположение точек с отметками, кратными выбранной высоте сечения рельефа h .
Графическое интерполирование может быть выполнено с помощью миллиметровки или палетки. Более простой и наглядный способ-с помощью линейной палетки, представляющей собой ряд параллельных линий, проведенных на прозрачной бумаге (кальке) через одинаковое расстояние (0,5 или 1,0 см) и оцифрованных с учетом величин высотных отметок точек здания и h .
Интерполирование производится следующим образом. Пусть необходимо найти местоположение точек с отметками, кратными h = 1 м между точками 53,6 и 56,2 м. Линии палетки имеют следующую оцифровку: 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 и 57 и т.д. м. Накладывают палетку на тонкую линию, соединяющую точки так, чтобы точка с отметкой 53,6 м оказалась на соответствующей отметке палетки, между линиями 53 и 54. Затем, фиксируя положение точки 53,6 иглой, вращают палетку до попадания точки с отметкой 56,2 м на соответствующую отметку палетки, между линиями 56 и 57. Точки пересечения линии, соединяющей точки 53,6 и 56,2 м, с линиями палетки, перекалывают на план и у каждой из точек подписывают соответствующую отметку палетки. В нашем примере−отметки 54, 55 и 56 м. В аналогичной последовательности производят интерполирование по линиям (рисунок 2), соединяющим остальные точки на плане. После этого точки на плане с одинаковыми отметками соединяют плавными кривыми линиями (горизонталями) толщиной 0,1-0,15 мм, используя свойства горизонталей. Горизонтали с отметками, кратными 5 м, утолщают до 0,3−0,45 м и в разрыве подписывают их отметки основанием цифр в сторону падения скатов. Все вспомогательные линии (кроме горизонталей) с плана убирают. В результате получают изображение рельефа местности горизонталями.
Рисунок 1.2 — Интерполирование горизонталей с помощью палетки
1. 5 Построение профиля по заданному направлению
Кроме изображения рельефа местности, на горизонтальной плоскости (плане или карте) при проектировании инженерных сооружений необходимо построение разреза местности на вертикальной плоскости, т.е. профиля. В зависимости от вида сооружения выбирают масштабы, при этом горизонтальный масштаб, как правило, в 10 раз мельче вертикального. Для построения профиля по заданному на плане направлению А−В на листе бумаги проводят горизонтальный отрезок, равный длине линии А-В. На этом отрезке отмечают положение точек пересечения линии А−В с горизонталями плана. Из этих точек восстанавливают перпендикуляры длиной, равной разности соответствующих абсолютных отметок и условного горизонта (УГ). Условный горизонт выбирают с таким расчетом, чтобы профиль располагался выше УГ. Соединив концы перпендикуляров плавной линией, получают профиль местности по заданному направлению.
Источник
Сущность изображения рельефа горизонталями
Изображение рельефа на топографических картах дает полное и достаточно подробное представление о неровностях земной поверхности, их форме и взаимном расположении.
Рельеф является одним из важнейших элементов местности. Рельеф изображается горизонталями. В 20-х гг. 18 в. во Франции и в России независимо друг от друга стали изображать рельеф горизонталями.
Рельеф местности пересекается секущими плоскостями. Эти плоскости параллельны основной уровненной поверхности и отстоят одна от другой на равных расстояниях. В результате пересечения получаются горизонтали, которые затем в заданном масштабе проектируются на плоскость (в соответствующем масштабе).
Горизонталь – это замкнутая линия, изображающая на карте горизонтальный контур неровностей, все точки которого на местности расположены на одной высоте над уровнем моря (линия равных высот).
На примере рисунка 1 рассмотрим сущность изображения рельефа горизонталями. На рисунке показан остров с вершинами А и В и береговой линией D, E, F. Замкнутая кривая d, e, f представляет собой изображение береговой линии в плане. Поскольку береговая линия является сечением острова уровенной поверхностью океана, изображение этой линии на карте представляет собой нулевую горизонталь, все точки которой имеют высоту, равную нулю.
Рисунок 1. – Сущность изображения рельефа горизонталями
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, Зh, 4h и 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 В несколько 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.
Из рисунка 1 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. На топографических картах горизонтали проводятся толщиной 0,1 мм.
Высота сечения рельефа – это разность высот двух смежных секущих поверхностей (заданное расстояние между секущими плоскостями).
На карте она выражается разностью высот двух смежных горизонталей. В пределах листа карты высота сечения рельефа, как правило, является постоянной. Высота сечения может быть определена на топографических картах как разность высот между двумя соседними горизонталями. На карте заложение можно определить как расстояние между двумя смежными по скату горизонталями (то есть расстояние между двумя соседними горизонталями является заложением). Направление ската определяется как перпендикуляр горизонтали, лежащей в плоскости ската. Заложение всегда меньше ската. Чем меньше заложение, тем больше крутизна ската. Высота сечения на топографической карте в данном масштабе постоянна. При увеличении заложения угол х уменьшается.
На рисунке 2 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.
Рисунок 2. – Профиль ската:
h – высота сечения рельефа; а – заложение горизонталей; α – крутизна ската
Расстояния тn и по между горизонталями являются проекциями отрезков МN и NO ската. Эти проекции называются заложениями горизонталей. Из рисунка видно, что заложение всегда короче наклонного отрезка ската. 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.
Величина заложения (при определенной высоте сечения рельефа) зависит от крутизны ската и от направления по отношению к горизонталям. На рисунке 3 в перспективе показан участок ската между горизонталями АА и ВВ. Из любой точки на скате, например из точки О, можно провести по скату рядлиний в разных направлениях. По скату проведены прямые линии ОМ, ОМ1 и ОМ2, их ортогональные проекции О1М, О1М1, О1М2 являются заложениями. Из рисунка видно, что при одинаковой высоте сечения рельефа в зависимости от изменения крутизны ската меняется и величина заложения.
Рисунок 3. — Изменение заложения
Линии ОМ, ОМ1 и ОМ2 наклонены под разными углами (α, α1, α2) к горизонтальной плоскости. Угол наклона линии ОА равен нулю, так как она является горизонталью. Наибольший угол наклона будет в том случае, когда направление, перпендикулярное горизонтали на рисунке ОМ, перпендикулярно АА1. Это направление соответствует наибольшей крутизне ската и называется направлением ската.
Крутизна ската – это угол, составленный направлением ската с горизонтальной плоскостью в данной точке.
Детальность изображения рельефа горизонталями зависит от высоты сечения рельефа для данного масштаба карты, которая связана с заложением и крутизной ската формулой 
(рисунок 4).
Рисунок 4. – Элементы ската:
h – высота ската; d – заложение ската
Из формулы видно, что 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°.
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 1. Из таблицы видно, что чем крупнее масштаб карты, тем меньше высота сечения рельефа, следовательно, более подробно изображается рельеф.
Таблица 1. – Высота сечения рельефа в зависимостиот характера местности
| Местность | Высота сечения рельефа для карты масштаба | ||||
| 1:25 000 | 1:50 000 | 1:100 000 | 1:200 000 | 1:500 000 | |
| Плоскоравнинная | 2,5 | 10 | 20 | 20 | 50 |
| Плоскоравнинная залесенная | 5 | 10 | 20 | 20 | 50 |
| Равнинная пересеченная, всхолмленная с преобладающими углами наклона до 60, песчаная пустыня | 5 | 10 | 20 | 20 | 50 |
| Предгорная и горная | 5 | 10 | 20 | 40 | 100 |
| Высокогорная | 10 | 20 | 40 | 40 | 100 |
Основная высота сечения рельефа для карты масштаба 1:1 000 000 устанавливается в соответствии с высотными поясами по следующей шкале: от 100 м ниже уровня моря до 400 м над уровнем моря – 50 м, от 400 до 1000 м – 100 м, выше 1000 м – 200 м.
Основные горизонтали – это горизонтали на карте, соответствующие установленной для нее высоте сечения.
На картах они вычерчиваются коричневыми сплошными тонкими или утолщенными линиями. Основные горизонтали, вычерчиваемые утолщенными линиями, называются утолщенными горизонталями. Они служат для облегчения счета горизонталей при определении высот точек местности. На всех картах утолщаются нулевая и каждая пятая основные горизонтали, а на карте масштаба 1:25 000, создаваемой на районы с высотой сечения рельефа 2,5 м, утолщается каждая десятая основная горизонталь.
Выразить основными горизонталями все формы и детали рельефа не всегда возможно. Для отображения характерных форм и деталей рельефа (перегибов скатов, вершин, седловин и т.п.), а также для изображения рельефа равнинных участков, когда заложения между основными горизонталями очень велики (более 3…4 см на карте), используют дополнительные сечения (АВ и СД на рисунке 5) посредине между основными сечениями. Соответствующие этим сечениям горизонтали называются дополнительными или полугоризонталями. Они изображаются в виде прерывистых линий только в тех местах, где им необходимо выразить какие-либо формы и детали рельефа, не выражающиеся основными горизонталями. При изображении дополнительными горизонталями вершин и седловин обязательно показывают ответные дополнительные горизонтали на противоположных склонах. Данная горизонталь проводиться толщиной 0,1 мм. Расстояние между штрихами – 1 мм.
Рисунок 5. – Изображение рельефа дополнительными и вспомогательными горизонталями
Для изображения отдельных деталей рельефа (блюдец в степных районах, западин, отдельных небольших высот и бугров на плоскоравнинной местности), которые не передаются основными или дополнительными горизонталями, применяются вспомогательные горизонтали. Они проводятся на произвольной высоте таким образом, чтобы лучше передать данную форму рельефа. Вычерчивают вспомогательные горизонтали, как и дополнительные, прерывистыми линиями, но с более короткими звеньями. Ответные вспомогательные горизонтали на противоположных склонах не проводят. Вспомогательная горизонталь проводится на 1/4 высоты.
Горизонтали проводят через обозначения всех объектов без разрыва, за исключением обозначений дорог, рек и каналов, изображаемых в две линии, промоин и оврагов шириной менее 3 мм в масштабе карты, выемок, ям и карьеров, а также внемасштабных условных знаков. 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.
Источник
