Картография и геодезия

2 горизонтальных расстояний d ₁ и d ₂ , между точками и вертикальной осью прибора;

Геоинформационные системы (ГИС) в геодезии и картографии Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Серова Юлия Ильинична

Рассматриваются предпосылки, история возникновения и развитие геоинформационных систем (ГИС). Охарактеризованы их структура и пользователи. Показано, каким образом с помощью данного программного продукта решаются прикладные и научные задачи, вопросы городского и регионального планирования. Обозначены перспективы совершенствования интеллектуальной составляющей указанных систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) IN GEODESY AND CARTOGRAPHY

The paper discusses the background, history and development of geographic information systems (GIS). Their structure and users are characterized. It is shown how this software product solves applied and scientific problems, issues of urban and regional planning. The prospects of improving the intellectual component of these systems are outlined.

Текст научной работы на тему «Геоинформационные системы (ГИС) в геодезии и картографии»

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ГИС) В ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ Серова Ю. И.

Академия строительства и архитектуры Донского государственного технического университета, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

Ключевые слова: геоинформационные системы, геодезия, растровая графическая модель, векторная графическая модель.

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) IN GEODESY AND CARTOGRAPHY

Academy of Construction and Architecture of Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

Key words: geographic information systems, geodesy, raster model, vector model.

Введение. Геоинформационная система (ГИС) — это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов и событий реального мира. Пространственная информация в ГИС организована в виде слоев, каждый из которых представляет собой цифровую модель, построенную на объединении объектов, имеющих общие свойства или функциональные признаки (рис. 1).

Автои атиэираванная гнетено

Рис. 1. Тематические слои в ГИС

В том или ином виде географические информационные системы существуют на протяжении сотен лет [1]. Их активное развитие связано с информатизацией и компьютеризацией экономики в 50-60-е годы XX века. В это время активно формируются методы пространственного ана-

лиза, появляется возможность создавать профильные базы данных. В 70-е годы в СССР реализовались экспериментальные проекты по использованию географических информационных систем в навигации.

Ключевые элементы ГИС: аппаратные средства, данные, исполнители.

Профессиональные пользователи программы — это лица с техническим образованием, которые занимаются обслуживанием системы. Кроме того, электронными географическими картами в повседневных целях ежедневно пользуются неспециалисты.

Основная часть. Возможности геоинформационных систем особенно востребованы при решении научных и прикладных задач, вопросов городского и регионального планирования, при реализации оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС) и пр.

Важно, что ГИС могут работать как с растровыми, так и векторными графическими данными. Это позволяет эффективно решать любые задачи, связанные с пространственной информацией. При этом следует отметить, что векторные и растровые типы данных существенно отличаются друг от друга.

Векторные модели описывают и шифруют информацию о точках, полигонах, линиях, которая хранится в виде набора координат х и у. Местоположение точки (например, буровой скважины) описывается парой координат, а линейные объекты (дороги, трубопроводы и пр.) определяются наборами координат х, у. Данные о земельных участках, водозаборах и пр. шифруются в виде замкнутого набора координат (рис. 2).

Рис. 2. Векторные модели

Векторная модель наиболее удобна для описания дискретных объектов, но хуже описывает непрерывно меняющиеся свойства. Для этих целей используют растровые модели. Растровое изображение — это набор значений для отдельных элементарных составляющих. У каждой описанной модели есть преимущества и недостатки. Но в информационных системах они дополняют друг друга. Комплексное использование их возможностей позволяет получать качественную информацию для решения различных задач в таких сферах, так: определение границ земельных участков, инженерные изыскания, развитие территорий и их организация, реализация сельскохозяйственных и экологических проектов [2], прогнозирование ЧС и пр.

Создание и обновление геоинформационных систем основывается на результатах геодезических работ. Инженеры-геодезисты измеряют местность и вносят местоположение объектов в ГИС с указанием необходимых характеристик. Основные способы и методы их работы: аэрофотосъемка, спутниковое координирование, полевые методы обследования и съемки местности, а также математико-картографическое моделирование. Кроме того, используется Федеральный картографо-геодезический фонд с целью привязки объектов работы к местности.

Любая ГИС основана на автоматизированной картографической системе. Это комплекс программных средств и оборудования, которые обеспечивают создание и использование карт. Безусловно, работа такого информационного комплекса исключает известные проблемы так называемого «ручного» анализа (главные из них: сравнительно низкая точность и оперативность). Это особенно важно для таких документов, как карты рельефа, морфометрические карты, а также карты изменений на основе разновременных карт.

На сегодняшний день определены основные задачи и выделены главные направления развития отрасли геодезии и картографии до 2020 года. В их числе:

— уточнение параметров Земли;

— пересмотр ограничений на использование пунктов космической геодезической сети Министерства обороны Российской Федерации;

— комплексная модернизация местных систем координат;

— формирование региональных и муниципальных банков координат специальных сетей в высокоточной геоцентрической системе координат Российской Федерации;

— создание высокоэффективной системы геодезического обеспечения Российской Федерации [3].

Одно из самых актуальных и востребованных направлений геоинформационного картографирования — оперативное картографирование. Его главная задача — предоставление информации пользователю в режиме реального времени. С этой целью данные постоянно обновляются, обрабатываются, визуализируются. Кроме того, поддерживается перманентный мониторинг и контроль фиксируемых процессов и явлений. Следует отметить, что активное развитие геоинформационных технологий в этом направлении привело к созданию информационных продуктов, сочетающих свойства карты, перспективного снимка, блок-диаграммы и компьютерной анимации.

Заключение. Информатизация постоянно развивается и внедряется в различные сферы жизнедеятельности общества и человека. ГИС-системы быстро эволюционируют. В России их разработкой и внедрением заняты около 200 организаций. Важно отметить, что отечественные ГИС-продукты способны конкурировать с импортными аналогами. При этом принципы и методы создания российских систем существенно отличаются от зарубежных. В недалеком будущем логично ожидать появления ГИС-технологий с элементами искусственного интеллекта.

1. Розенберг, И. Н. Геоинформационные системы / И. Н. Розенберг, В. Я. Цветков. — Москва : МГУПС (МИИТ), 2015. — 97 с.

2. Применение ГИС и СУБД технологий в экологии [Электронный ресурс] // Geolike.ru. — Режим доступа: http://geolike.ru/page/gl_4299.htm (дата обращения 12.09.18).

3. Концепция развития отрасли геодезии и картографии до 2020 года : распоряжение № 2378-р от 17.12.2010 г. / Правительство Российской Федерации // Собрание законодательства Российской Федерации. — 2011. — № 2, ст. 401. — 16 с.

Картография и геодезия

Как и астрономия, геодезия считается одной из древнейших наук. Однако если об астрономических открытиях знает каждый школьник, то о таком научном разделе, как геодезия, большинство людей даже не догадываются. А в то же время без применения геодезических знаний становление современного общества невозможно представить.

Определение 1

Геодезия – это наука о том, как правильно осуществлять измерения на земной поверхности с целью исследования форм и размеров планеты, а также для точного изображения Земли и всех ее частей на картах и схемах.

Кроме того, указанное направление в астрономии занимается способами специальных замеров, которые важны для решения сложных инженерных и экономических задач. В целом, геодезия тесно связана с картографией, так как эти науки изучают процессы и пути разработки и использования различных карт.

Антонина No-code разработчик
Истории студентов
Студент ➡️ No-code разработчик

Антонина — специалист в области No-code разработки. За ее плечами такие крупные проекты резидентов Сколково, как Баранка и Кампус.

Но еще два года назад она была студенткой второго курса факультета графического дизайна Художественно-технического института (ВХУТЕИН) без опыта работы и совершенно далекой от разработки.

Хочешь также?
Определение 2

Картография – учение, отображающее явления природы и общества на графических схемах и других картографических планах, свойства данных изображений, способах их создания и применения.

В более широкой интерпретации картография включает активную производственную деятельность и технологию. Достижения этой научной отрасли материализованы в атласах, рельефных схемах, глобусах, которые составляют продукцию геодезической промышленности.

Рисунок 1. Пример картографической продукции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Развитие отечественной картографии

Свою уникальную историю имеет русская картография. Первая сводный атлас на территории Руси был составлена еще в начале ХVI столетия. В конце 1701 года Петр I открыл школу русских геодезистов, а уже через 40 лет обществу был представлен «Атлас Российской империи». Он включал в себя 20 карт, в числе которых генеральный план всей России и детальное описание всех ее частей. В середине ХVII века учебное заведение возглавил академик М.В. Ломоносов, который существенно улучшил постановку картографических работ.

«Картография и геодезия» ��
Готовые курсовые работы и рефераты
Консультации эксперта по предмету
Помощь в написании учебной работы

В начале прошлого столетия огромное значение и популярность приобрели тематические графики. Были разработаны почвенные, климатические, геологические, экономические и другие схемы. Например, в становлении почвенной картографии значимую роль сыграли научные работы В.В. Докучаева.

Замечание 1

К концу ХХ века стремительному развитию картографических карт способствовал технический прогресс. Использование аэрофотосъемки имело большое значение в создании крупномасштабных схем.

В 1989 году был подписан документ об организации Высшего геодезического управления, которые переименовали в дальнейшем в Университет геодезии и картографии. Интересно, что перед войной выпускались необычные настенные школьные планы и атласы. Во время Великой Отечественной войны ключевая задача советской картографии заключалась в обеспечении войск всеми необходимыми графиками.

В 90-х годах было официально завершено изготовление топографической карты, масштаб которой составлял 1:25 000. На сегодняшний день по всем основным курсам школьных программ по географии разработаны стенные атласы, которые систематически переиздаются с необходимыми поправками.

Задачи картографии и геодезии

Рисунок 2. Предмет и задачи геодезии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

К основным задачам картографии относится:

картографическая организация охраны природы и рационального применения ресурсов;
постепенное освоения новых акваторий и земель гражданского и промышленного строительства;
развитие и толкование принципов энергетики.

Существует несколько центральных концепций, по-разному определяющих предмет и метод картографии. Например, познавательная система рассматривает картографию как научное направление о познании действительности с помощью геодезического моделирования, а саму схему – как модель реальность. Согласно коммуникативной теории, картография является звеном для передачи пространственных данных.

Замечание 2

Среди многих задач геодезии специалисты выделяют долговременные цели и ориентиры на ближайшие годы.

К первым относятся:

установление размеров, фигуры и гравитационного поля планеты;
распространение единой, комплексной концепции координат на территорию отдельной страны или целого континента;
точное изображение земной поверхности на топографических планах и схемах;
исследование масштабных сдвигов блоков земной коры.

Ко вторым на данный момент причисляют:

разработку и внедрение геоинформационных систем;
создание локальных и государственных кадастров;
топографо-геодезическое обеспечение и конкретные обозначения государственной границы любого государства;
укоренение стандартов в сфере цифрового картографирования;
конструирование государственной программы путем постепенного перехода на спутниковые способы автономного определения важных координат.

Связь геодезии и картографии с другими науками

Указанные научные направления тесно взаимосвязаны со многими социально-экономическими, философскими, техническими и естественными дисциплинами. Практически картография и геодезия взаимодействует со всеми сферами знаний. Трудно определить какую-либо науку, которая не нуждается на сегодняшний день в картографическом методе изображения различных идей.

С одной стороны, картография и геодезия применяют научные знания других научных направлений для определения корректного содержания всех карт, а с другой стороны – использование их методов исследования благоприятно влияет на дальнейшее развитие всех наук. Становление многих отраслей науки началось благодаря картографическому анализу, например, медицинская геодезия.

Наиболее тесные связи картографии наблюдаются с учениями о Земле и планетах – геолого-географические, географические и экологические методы вооружают картографа навыками, необходимыми для объективного отражения на схеме характерных особенностей природных явлений. Геодезия имеет непосредственное отношение к геоинформатике. Карты и атласы – один из основных источников получения временной и пространственной информации для компьютерного моделирования.

Современные технологии

Нарисованные вручную схемы и графики прошлых столетий представляют собой предмет обожания для коллекционеров, историков и ценителей уникального графического искусства. Современная картография представляет собой синтез передовых научных достижений и открытий.

Существенным прорывом стало активное применение дистанционных способов зонирования Земли – сначала аэрофотосъемки, а затем – компьютерное сканирование земной поверхности посредством спутников. Эти методы сделали современные карты разного масштаба непохожими по точности и полноте. Электрооптические печатные концепции коренным образом видоизменили процесс распечатки карт.

Замечание 3

Цифровая обработка, 3D-моделирование изображений, мониторинг и управление масштабными базами данных – обычные средства нормальной работы геодезиста в наше время.

При этом востребованность бумажных носителей с каждым днем снижается. Главным направлением сегодняшние геодезия и картография сделали визуализирование сведений о геосфере для электронных приложений, для просмотра на разных гаджетах.

Компьютерные технологии в изучаемых науках произвели настоящую революцию, породив одно из самых популярных направлений. Взаимодействие моделирования и геоинформатики создало безошибочное геоинформационное картографирование. Самым отчетливым итогом его стало интернет-картографирование, которое позволяет пользоваться наиболее актуальной информацией об окружающей среде. Геодезия – это большие традиции и долгая история.

Информационные современные и навигационные сети основаны на принципах, выработанных многими поколениями геодезистов и картографов. Непрерывное изменение общественно-политического и физического облика земной поверхности делает данные науки учением, потребность в котором не исчезнет никогда.

ГЕОДЕЗИЯ С ОСНОВАМИ КАРТОГРАФИИ Краткий курс лекций для студентов специальности 120714 «Земельно-имущественные отношения»

Рецензент: Подгорбунская Н.В., преподаватель ГОУ СПО «Забайкальский государственный колледж».

Верхотурова У.В., преподаватель Колледжа Агробизнеса ЗабАИ – филиала ФГОУ ВПО ИрГСХА

Геодезия с основами картографии. Краткий курс лекций для студентов специальности 120714 «Земельно-имущественные отношения»

Учебное пособие представляет собой краткий курс лекций по междисциплинарному курсу «Геодезия с основами картографии и картографического черчения» профессионального модуля «Картографо-геодезическое сопровождение земельно-имущественных отношений». Содержит теоретический материал по всем темам данной дисциплины, составленный в соответствии с ФГОС 3 поколения, программой данной специальности. Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения и экстерната по специальности 120714 «Земельно-имущественные отношения».

Введение
1Топографические карты

1.1 Разновидности карт
1.2 Масштабы топографических карт.

1.3 Номенклатура и разграфка топографических карт

1.4 Координатная сетка

1.5 Условные знаки топографических карт

1.6 Определение прямоугольных и географических координат точек по карте.

1.7 Измерение длин линий по карте.
1.8 Содержание топографических карт

1.9 Изображение рельефа на топографических картах

2 Съемка местности

2.1 Общие сведения о съемке
2.2 Теодолитная съемка

2.3 Тахеометрическая съемка

Геодезия (от греч. qeo – земля, daisia – разделяю) изучает фигуру Земли, методы измерений на земной поверхности для изображения ее на планах и картах, а также решения инженерных и народнохозяйственных задач.

История геодезии уходит корнями в глубь веков. Геодезия возникла из практических потребностей людей еще до нашей эры на Востоке, где требовалось, как, например, в Египте, определение границ земельных участков после каждого разлива Нила.

Первоначально геодезия была лишь частью зарождавшейся геометрии. Затем прикладные методы геометрии оформились как особые задачи, решением которых и занялась геодезия.

В IV в. до н.э. геодезия выделилась в самостоятельную науку, современное название которой предложил Аристотель. В дальнейшем геодезия приобрела тесные связи с математикой, астрономией, а также географией и картографией.

Историю геодезии в нашей стране обычно изучают с эпохи Древней Руси и становления Московского государства . Но интенсивно геодезия начала развиваться во времена Петра I , когда были организованы первые астрономо – геодезические экспедиции и сделаны крупные географические открытия.

Современная геодезия – многогранная наука. По своему назначению она подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин.

Космическая геодезия – решает геодезические задачи с помощью искусственных спутников Земли.

Аэрофотосъемка изучает использование летательных аппаратов и различной съемочной техники для аэро – и космических съемок земной поверхности с целью создания планов и карт, а также исследования природных ресурсов.

Топография рассматривает методы съемки участков земной поверхности и отображения ее на плоскости (планах и картах).

Картография разрабатывает методы составления карт и планов.

Самые древние карты, найденные на территории Греции, датируются примерно 1500 г. до н.э. Это фрески, на них изображена долина реки с богатой экзотической растительностью, в зарослях которой бродят дикие звери, и плывущая по реке флотилия.

Первым «научил» карту говорить языком масштаба Анаксимандр, греческий ученый, живший в VII – VI вв. до н.э. Им была создана карта мира с использованием масштаба, в центре которой была помещена Греция.

Карты местности выполнялись и в то время на носителях, обеспечивающих длительное их использование: поверхность камня, костяные пластинки, дерево, береста.

Современные карты представляют собой весьма точные изображения поверхности Земли, обеспечивающие решение многих задач в различных областях народного хозяйства.

1 ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ

1.1 Разновидности карт

Карта – построенное по определенным математическим законам, уменьшенное, измеримое и обобщенное изображение на плоскости поверхности Земли или небесных тел. Карты принято подразделять по содержанию, назначению и масштабу. По содержанию карты бывают общегеографические и тематические, по назначению – универсальные и специальные. Общегеографические карты универсального назначения отображают земную поверхность с показом всех ее основных элементов (населенные пункты, гидрография и т. д.). Математическая основа, содержание и оформление специальных карт подчиняются их целевому назначению (карты морские, авиационные и многие другие сравнительно узкого назначения). По масштабам общегеографические карты условно делят на следующие виды: топографические (1:10000, 1:25000,1:50000 и крупнее); обзорно – топографические(1:200000-1:1000000); обзорные (мельче 1:1 000000).

На карте существует 3 основных типа картографических проекций: равноугольная (подобная) – для крупномасштабных карт (поперечно-цилиндрическая, проекция Гаусса-Крюгера); равновеликая (равноплощадная) – для политических карт (обзорных, средне и мелкомасштабных); произвольные проекции – искажение по наиболее интересующей нас характеристике.

Профиль местности – уменьшенное изображение на плоскости вертикального разреза земной поверхности по заданному направлению. Для выявления характерных особенностей рельефа профиль строится в различных масштабах по вертикали и горизонтали. Профиль практически никогда не строится от отметок равных 0, а только от условного горизонта.

План – уменьшенное и подобное изображение на плоскости горизонтальной проекции небольшого участка земной поверхности без учета кривизны Земли. Планы принято подразделять по содержанию и масштабу. Если на плане изображены только местные объекты, то такой план называют контурным (ситуационным). Если дополнительно на плане отображен рельеф, то такой план называют топографическим. Стандартные масштабы планов 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000.

Все карты по содержанию делят на следующие типы:

Топографические (общегеографические), тематические, специальные (технические).

Топографические карты имеют универсальное многоцелевое применение при изучении территории и наиболее употребительны для решения самых разнообразных задач:

Научного анализа закономерностей размещения, взаимодействия, зависимостей, динамики и прогноза развития природных явлений, происходящих на Земле;

Проектирования и производства различных хозяйственных мероприятий, в том числе мелиоративных работ, строительства, прокладке дорог и каналов и много другого, что может быть объединено одной фразой – территориальной организации общества;

Ориентирования на местности, привязки полевых наблюдений;

Составление тематических карт самого различного содержания.

Тематические, которые являются предметом изучения и изготовления картографии и многих географических, геологических и других наук, использующих карты при решении своих задач.

Специальные карты используются в навигации и т.д.

Все топографические карты создают в стандартном ряде масштабов, единых условных знаках для каждого из масштабов и общей разграфке и обозначении листов карты, покрывающих земной шар.

Контрольные вопросы

1 Что называется планом?

2 Что называется картой?

3 Что называется профилем местности?

1.2 Масштабы топографических карт

Масштаб – отношение длины линии на плане к соответствующей проекции этой линии на местности. Выражается в виде дроби: 1: N , где N =100; N =200; N =500; N =1000; N =2500 и т.д. Масштабы бывают: численные, именованные, графические (линейные, поперечные).

Отношение длины линии на плане к длине горизонтального проложения этой линии на местности называется численным масштабом топографического пана. Его обычно представляют в виде правильной дроби, числитель которой равен 1, а знаменатель – некоторому числу N , показывающему во сколько раз расстояние на плане уменьшено по сравнению с соответствующим горизонтальным проложением линии местности.

Именованный масштаб – то же, что численный, но выраженный иначе: «в одном сантиметре сто метров». Численный и именованный масштабы дают общую характеристику степени уменьшения и не всегда удобны для практических целей. Для построения планов или определения длины отрезков на плане применяют линейный или поперечный масштаб.

Линейный масштаб используют для измерения с небольшой точностью длин отрезков на плане. Он представляет собой прямую линию, разделённую на равные отрезки. Длина одного отрезка называется основанием масштаба. Крайнее левое основание делят на 10 равных частей. Тогда отрезки, отложенные от нулевой точки вправо, например, в масштабе 1:10000., представляют на местности 100,200, 300,400 и 500м., а влево – 10,20, 30, …,100м. Если длина линии на местности равна 240м, то на линейном масштабе вправо от нуля откладывают отрезок 200м., а влево 40м.

Поперечный масштаб применяют для более точных измерений длин линий на планах. Поперечный масштаб строится следующим образом: на горизонтальной линии откладывают основания масштаба равное 2см. В полученных точках восстанавливают перпендикуляры длиной 2см. На крайних перпендикулярах откладывают по 10 равных отрезков, через концы которых проводят параллельные линии. Верхнюю и нижнюю линии первого основания также делят на 10 равных частей по 2мм, после чего точки этих делений соединяют наклонными линиями (трансверсалями) – нулевая точка внизу соединяется с первой точкой наверху, первая внизу – со второй наверху и т.д.

Точность масштаба топографического плана – длина горизонтального проложения линии местности, соответствующая на плане отрезку в 0,1мм. Так, для плана масштаба 1/5000 точность масштаба будет 0,1*5000=0,5м.

Контрольные вопросы

1 Что называется масштабом?

2 Что представляют собой численный, линейный и поперечный масштабы?

3 Постройте линейный масштаб, если численный масштаб равен 1:200.

4 Определите точность масштаба 1:100000.

5 С какой точностью измеряют длины линий на плане масштаба 1:1000?

1.2 Номенклатура и разграфка топографических карт

Номенклатурой карт называется система обозначений отдельных листов карт разных масштабов.

Определение номенклатуры карт рассмотрим на примере.

Пример I. Определить номенклатуру карты по географическим координатам:

В = 62˚57´00″ C.Ш., L = 75˚ 53´00″ В.Д.

1 С бланковки по В = 62˚ находим номер пояса – это пояс Р. По L = 75˚находим номер колонны – это колонна 43 (рис.1).

2 На листе бумаги строим миллионный лист с обозначением его широт и долгот и делим его на 144 части (рис. 2).

3 Рассчитываем градусы и минуты по В и L (рис. 2).

4 Находим лист 1:100 000 масштаба, его номер – 44.

5 Находим лист 1:50 000 масштаба, для этого строим схему листа 44 1:100 000 масштаба (рисунок 3) и делим ее на 4 части. Каждую часть обозначаем буквами и рассчитываем градусы и минуты.

Буква, соответствующая заданной широте и долготе, – Б. Номенклатура масштаба: 1:50 000 – Р-43-44-Б.

6 Находим лист масштаба 1:25 000, для этого лист масштаба 1:50 000 делим на 4 части, их обозначаем буквами и рассчитываем градусы, минуты, секунды (рис. 3). Буква, соответствующая заданной широте и долготе, – б. Номенклатура масштаба 1:25 000 – Р-43-44-Б-б.

7 Находим лист масштаба 1:10 000, для этого лист масштаба 1:25 000 делим на 4 части, их обозначаем цифрами и рассчитываем градусы, минуты, секунды (рис. 2). Цифра, соответствующая заданной широте и долготе, – 3.

Номенклатура масштаба 1:10 000 – Р-43-44-Б-б-3.

Рисунок 3 Рисунок 4

Пример II. Определить географические координаты рамок листа карты по заданной номенклатуре N-45-71-А-В-2

1 По бланковке по номеру пояса N и номеру колонны 45 находим В и L листа карты масштаба 1:1 000 000 (рисунок 1,4).

2 На миллионном листе находим 71-й лист масштаба 1:100 000, разделив миллионный лист на 144 части и рассчитав широту и долготу листа, составляем схему масштаба 1:100 000 и находим лист масштаба

1:50 000 под буквой А (рисунок 5).

3 Для масштаба 1:25 000 делим лист карты масштаба 1:50 000 на 4 части и рассчитываем широту и долготу для буквы в (рис. 5). Для масштаба 1:10 000 делим лист карты масштаба 1:25 000 на 4 части и рассчитываем широту и долготу для цифры 2 (рис.5).

4 Географические координаты рамок листа карты на рис.6.

Рисунок 5 Рисунок 6

Контрольные вопросы

1 Запишите номенклатуру любого листа карты масштаба 1:300000.

2 Возможна ли номенклатура карты 14-37-XXXVII?

3 Что называется номенклатурой?

1.4 Координатная сетка

Одним из элементов географической карты является сетка координатных линий. Существуют два вида координатной сетки: картографическая, образуемая линиями меридианов и параллелей, и сетка прямоугольных координат, образуемая линиями, параллельными осям координат OX и OY.

На топографических картах меридианы и параллели являются границами листа карты; в углах карты подписываются их долгота и широта. Внутри листа вычерчивается сетка прямоугольных координат в виде квадратов, называемая иногда километровой сеткой, так как на картах масштаба 1:10000 и мельче линии сетки проводятся через целое число километров.

Вертикальные линии сетки параллельны осевому меридиану зоны (оси OX) и имеют уравнение Y = const ; значение координаты Y подписывается у каждой линии. Горизонтальные линии сетки параллельны оси OY и имеют уравнение X = const ; значение координаты X подписывается у каждой линии.

Для удобства пользования листами карт, на которых изображены граничные участки зоны, на них показывается сетка прямоугольных координат соседней зоны. Ширина граничной полосы с сеткой соседней зоны составляет 2 o по долготе с обоих сторон зоны. Выходы линий координатной сетки соседней зоны наносятся на внешнюю сторону рамки листа карты.

Контрольные вопросы

1 Для чего нужна на карте координатная сетка?

2 Что называют картографической сеткой?

1.5 Условные знаки топографических карт

Объекты местности, ситуация и некоторые формы рельефа изображаются на топографических картах условными знаками. Различают четыре типа условных знаков: контурные или площадные, линейные, внемасштабные и пояснительные подписи.

Контурные условные знаки служат для изображения объектов, занимающих определенную площадь и выражающихся в масштабе карты. Контур вычерчивают точечным пунктиром или тонкой сплошной линией и заполняют условными значками леса, луга, сада, огорода, болота и т.д.

Линейные условные знаки служат для изображения линейных объектов: дорог, ЛЭП, линий связи, различных продуктопроводов и т.д. Масштаб по линии равен масштабу карты, а в поперечнике – на несколько порядков крупнее.

Внемасштабные условные знаки служат для показа объектов, не выражающихся в масштабе карты: геодезических пунктов, километровых столбов, телевышек, фабрик, заводов и др. Местоположение объекта соответствует характерной точке условного знака, которая может располагаться в центре условного знака, в середине его основания и т.д.

Пояснительные подписи служат для дополнительной характеристики объектов: у брода через реку подписывают глубину и характер грунта, у моста – его длину, ширину и грузоподъемность, у дороги – ширину проезжей части и характер покрытия и т.д.

В традиционной картографии принято деление всех объектов местности на 8 больших классов (сегментов):

1 математическая основа,

4 населенные пункты,

6 дорожная сеть,

7 растительность и грунты,

8 границы и подписи.

Таблицы условных знаков для карт разных масштабов составляются в соответствии с этим делением объектов; они утверждаются государственными органами и издаются в форме обязательных для исполнения документов.

Контрольные вопросы

1 В чем заключается разница между масштабными и внемасштабными условными знаками?

2 На какие типы делятся условные знаки?

3 Для чего применяются пояснительные условные знаки?

1.6 Определение прямоугольных и географических координат точек по карте

Нахождение прямоугольных координат (Х, У) рассмотрим на примере. Пример III. Пусть на карте задан объект А (рис. 7).

Из точки А опускаем перпендикуляры (желательно) на южную (ю.л.) и западную (з.л.) координатные линии. Эти отрезки обозначаем Δх и Δу – они являются приращениями координат.

Приращения координат Δх, затем Δу при помощи измерителя определяем по линейному масштабу в метрах, например, Δх = 350 м, Δу = 750 м, и вычисляем координаты т. А:

Х_А = 6068000+350 = 6068350 м,

У_А = 4308000+750 = 4308750 м.

Для определения географических координат (рис. 8) соединяем минутные выходы (на минутной рамке), ближайшие к заданному объекту. Через заданную точку проводим до этих линий параллельные им линии и обозначаем их ΔВ и ΔL. Эти величины измеряются в секундах и определяются по минутной рамке.

Пример IV. Определение географических координат точек по карте (рис. 8).

L _А =18˚ 02´+0˚ 00´ 47˝=18˚ 02´ 47˝.

Контрольные вопросы

1 Как определить координаты точек на планах (картах)?

2 Для чего нужна минутная рамка на топографических картах?

3 На всех ли картах есть минутная рамка?

1.7 Измерение длин линий по карте

Отрезки, длину которых необходимо определить, могут быть прямыми, ломанными и криволинейными.

Измерение прямых линий – измерение отрезка прямой с помощью измерителя (циркуля) и числовой линейки.

Измерение кривой – замена ломаной, с помощью циркуля с винтом, курвиметром (колесико, связанное со стрелкой, которая указывает на циферблате длину линии в сантиметрах; удерживая курвиметр перпендикулярно к плоскости карты, ведут его колёсико по измеряемому отрезку.

Контрольные вопросы

1 Для чего применяют курвиметр?

2 Для чего применяют циркуль – измеритель?

1.8 Содержание топографической карты

а) ситуация представлена условными знаками, которые могут быть:

– внемасштабными, площади, которых не выражаются в масштабе карты

(колодцы, столбы, памятники и т.д.);

– линейными (дорожная сеть, канавы, реки и т.д.);

– площадными (заполнение площадей объектов).

На картах имеются еще пояснительные знаки (стрелки, деревья и т.д.) и подписи – буквенные и цифровые обозначения объектов;

б) рельеф представлен на карте горизонталями коричневого цвета; для

чтения рельефа горизонтали подписываются, утолщаются и на них показываются бергштрихи.

Контрольные вопросы

1 Что называют ситуацией местности?

2 Расскажите содержание топографических карт

1.9 Изображение рельефа на топографических картах

Несмотря на большое разнообразие неровностей земной поверхности, можно выделить основные формы рельефа:

Гора (или холм) – это возвышенность конусообразной формы. Она имеет характерную точку – вершину, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию подошвы. Линия подошвы – это линия слияния боковых скатов с окружающей местностью. На скатах горы иногда бывают горизонтальные площадки, называемые уступами.

Котловина – это углубление конусообразной формы. Котловина имеет характерную точку – дно, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию бровки. Линия бровки – это линия слияния боковых скатов с окружающей местностью.

Хребет – это вытянутая и постепенно понижающаяся в одном направлении возвышенность. Он имеет характерные линии: одну линию водораздела, образуемую боковыми скатами при их слиянии вверху, и две линии подошвы.

Лощина – это вытянутое и открытое с одного конца постепенно понижающееся углубление. Лощина имеет характерные линии: одну линию водослива (или линию тальвега), образуемую боковыми скатами при их слиянии внизу, и две линии бровки.

Седловина – это небольшое понижение между двумя соседними горами; как правило, седловина является началом двух лощин, понижающихся в противоположных направлениях. Седловина имеет одну характерную точку – точку седловины, располагающуюся в самом низком месте седловины.

Существуют разновидности перечисленных основных форм, например, разновидности лощины: долина, овраг, каньон, промоина, балка и т.д. Иногда разновидности основных форм характеризуют особенности рельефа конкретного участка местности, например, в горах бывают пики – остроконечные вершины гор, ущелья, теснины, щеки, плато, перевалы и т.д.

Вершина горы, дно котловины, точка седловины являются характерными точками рельефа; линия водораздела хребта, линия водослива лощины, линия подошвы горы или хребта, линия бровки котловины или лощины являются характерными линиями рельефа.

Способ изображения рельефа должен обеспечивать хорошее пространственное представление о рельефе местности, надежное определение направлений и крутизны скатов и отметок отдельных точек, решение различных инженерных задач.

За время существования топографии было разработано несколько способов изображения рельефа на топографических картах:

1 Перспективный способ.

2 Способ отмывки. Этот способ применяется на мелкомасштабных картах. Поверхность Земли показывается коричневым цветом: чем больше отметки, тем гуще цвет. Глубины моря показывают голубым или зеленым цветом: чем больше глубина, тем гуще цвет.

3 Способ штриховки.

4 Способ отметок. При этом способе на карте подписывают отметки отдельных точек местности.

5 Способ горизонталей.

В настоящее время на топографических картах применяют способ горизонталей в сочетании со способом отметок, причем на одном квадратном дециметре карты подписывают, как правило, не менее пяти отметок точек. Сущность способа горизонталей можно понять из рис.9:

Мысленно рассечем участок местности горизонтальной плоскостью на высоте H. Линия пересечения этой плоскости с поверхностью Земли называется горизонталью.

Горизонталь на местности – это замкнутая кривая линия, все точки которой имеют одинаковые отметки. Уменьшенное изображение на карте горизонтальной проекции горизонтали местности также называют горизонталью.

Для того чтобы изобразить горизонталями рельеф участка местности, нужно рассечь его не одной, а несколькими горизонтальными плоскостями, расположенными на одинаковом расстоянии по высоте одна от другой. Это расстояние называется высотой сечения рельефа и обозначается буквой h. На местности горизонтали не пересекаются, так как они лежат в разных параллельных плоскостях; на карте они тоже, как правило, не пересекаются.

Все основные формы рельефа имеют свой рисунок горизонталей; при этом и гора и котловина изображаются системами замкнутых горизонталей (рис.10). Чтобы различить эти формы рельефа, а также для некоторых других целей на карте принято показывать направление скатов вниз; для этого применяются бергштрихи – короткие штрихи, перпендикулярные горизонталям и направленные по скату вниз.

Основные горизонтали имеют отметки, кратные высоте сечения рельефа h, начиная от нуля счета высот. Для выражения характерных особенностей рельефа рекомендуется проводить полугоризонтали и четверть горизонтали; они проводятся штриховыми линиями через половину и четверть сечения рельефа на отдельных участках карты (где расстояние между основными горизонталями слишком большое).

Каждая пятая основная горизонталь при h = 1, 2, 5, 10 м и каждая четвертая при h = 0.5 и 2.5 м утолщаются. Отметки некоторых горизонталей на карте подписывают, ориентируя основания цифр вниз по склону.

При проектировании работ по созданию карты или плана высоту сечения рельефа h выбирают в зависимости от масштаба карты, характера рельефа и назначения карты или плана. При этом условились изображать горизонталями скаты до 45 o ; скаты большей крутизны изображают специальным условным знаком обрыва. С другой стороны, расстояние между горизонталями на карте нельзя уменьшать до бесконечности, иначе они сольются. Считается, что наименьшее расстояние между горизонталями может быть 0.2 мм. При a_min = 0.2 мм и ν_max = 45 o высоту сечения рельефа для конкретного масштаба можно подсчитать по формуле:

Например, для масштаба 1:M = 1:5000 получим h = 1 м.

Контрольные вопросы

1 Что называется рельефом местности?

2 Какие основные типовые формы рельефа вы знаете?

3 Что называется горизонталью, каковы ее основные свойства?

4 Что такое высота сечения рельефа?

2 СЪЕМКА МЕСТНОСТИ

2.1 Общие сведения о съемке

Съемкой называют совокупность полевых работ в целях получения карты или плана.

Топографическую съемку местности выполняют для получения топографического плана или карты участка местности; объекты местности, контуры и рельеф изображаются на плане или карте с помощью условных знаков. Различают аэрофотосъемку, наземную и комбинированную съемки.

Аэрофотосъемка обычно выполняется стереотопографическим методом, когда снимки местности получают с помощью фотоаппаратов, установленных на самолете, а обработку снимков и рисовку плана выполняют в камеральных условиях на стереоприборах.

Комбинированная съемка является комбинацией аэрофотосъемки и наземной съемки; плановая ситуация рисуется по аэроснимкам, а рельеф снимают на фотоплан в полевых условиях.

Аэрофотосъемка и комбинированная съемка являются основными методами создания карт и планов на большие территории. Наземную съемку применяют при создании крупномасштабных планов небольших участков, когда применение аэрофотосъемки либо невозможно, либо экономически невыгодно.

Наземная съемка выполняется с поверхности земли. В зависимости от методики съемки и применяемых приборов наземная съемка может быть нескольких видов:

горизонтальная или теодолитная; при горизонтальной съемке получают план участка местности, на котором нет изображения рельефа;

вертикальная; при этом получают план с изображением рельефа практически без плановой ситуации;

фототеодолитная; при этом снимки местности получают с помощью фототеодолита, а их обработку и рисовку плана выполняют на стереоприборах,

специальные виды съемок.

Контрольные вопросы

1 С какой целью производят топографические съемки?

2 Что называется съемкой?

3 Каким методом выполняется аэрофотосъемка?

2. 1 Теодолитная съемка

В результате выполнения теодолитной съемки получают плановое положение контуров и местных предметов. Теодолитная съемка обычно производиться сравнительно на небольших участках местности, изображаемых в последующем на топографических планах крупных масштабов. Геодезической основой для теодолитной съемки являются теодолитные ходы, сгущаемые от пунктов Государственной геодезической сети. Формы ходов зависят от характера снимаемой местности. Так при съемке площадных объектов целесообразно использовать замкнутые ходы сочетании с диагональными и висячими ходами, при съемках линейных сооружений – разомкнутые, в основном в сочетании с висячими ходами.

Теодолитная (горизонтальная, плановая) съемка выполняется при помощи теодолита и мер длины (лента, рулетка) или дальномера.

Теодолитная съемка ситуации выполняется способами угловой и линейной засечек, полярных координат, перпендикуляров, обхода, створов и комбинированными способами.

Горизонтальные углы при теодолитной съемке измеряют теодолитом полным приемом.

Составление плана по данным теодолитной съемки начинают с построения координатной сетки. На плане по координатам наносят пункты Государственной геодезической сети, точки теодолитного хода и координированные точки ситуации местности.

План оформляют в соответствии с условными знаками, принятыми для данного масштаба съемки.

Контрольные вопросы

1 В чем состоит отличие теодолитной съемки от других видов съемки?

2 Какой порядок полевых работ при теодолитной съемке?

2. 2 Тахеометрическая съемка

В основе тахеометрической съемки лежит идея определения пространственного положения точки местности одним наведением зрительной трубы прибора на рейку, установленную в этой точке. Так, положение точек K и N над условной горизонтальной плоскостью P , проходящей через Рисунок 11

ось вращения трубы прибора, определяется измерением (рис.11):

1 полярных углов β₁ и β₂, отсчитываемых от стороны АВ съемочного обоснования;

2 горизонтальных расстояний d ₁ и d ₂ , между точками и вертикальной осью прибора;

3 превышения точек h ₁ и h ₂ над плоскостью P .

Величины d ₁ и d ₂ , h ₁ и h ₂ могут быть получены непосредственно с помощью автоматических приборов, называемых тахеометрами. Тахеометрическая съемка может выполняться и теодолитом. В этом случае d ₁ и d ₂ получаются по результатам измерений соответствующих расстояний нитяным дальномером, а превышения h ₁ и h ₂ – тригонометрическим нивелированием с использованием вертикальных углов β _ и β₂.

Таким образом, тахеометрическая съемка объединяет в себе два процесса:

Она выполняется в крупных (1:500 – 1:5000) масштабах на небольших участках местности, а также при изысканиях трасс линейных сооружений: дорог, каналов, линий электропередач.

Контрольные вопросы

1 Каковы особенности тахеометрической съемки?

2 Каким способом измеряются горизонтальные углы при съемке реечных точек?

3 Может ли тахеометрическая съемка выполняться теодолитом?

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Киселев М.И., Михелев Д.Ш. Геодезия/ М.И.Киселев, Д.Ш.Михелев. – Геодезия.- М: Издательский центр «Академия», 2007-381 с.

2 Курошев Г.Д., Смирнов Л.Е. Геодезия и топография/ Г.Д. Курошев, Л.Е. Смирнов.- Геодезия и топография. – М: Издательский центр «Академия», 2006-174 с.

3 Обиралов А.И., «Геодезия»/ А.И. Обиралов. – М: Недра,2008- 195 с.

4 Федотов Г.А., Инженерная геодезия/ Г.А. Федотов.- М: Высшая школа, 2006- 463 с.

5 Фельдман В.Д., Михелев Д.Ш. Основы инженерной геодезии/ В.Д. Фельдман, Д.Ш. Михелев. – Основы инженерной геодезии.- М: Высшая школа, 2006- 296 с.

Картография и геодезия

Геоинформационные системы (ГИС) в геодезии и картографии Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Серова Юлия Ильинична

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Серова Юлия Ильинична

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) IN GEODESY AND CARTOGRAPHY

Текст научной работы на тему «Геоинформационные системы (ГИС) в геодезии и картографии»

Картография и геодезия

Развитие отечественной картографии

Задачи картографии и геодезии

Связь геодезии и картографии с другими науками

Современные технологии

ГЕОДЕЗИЯ С ОСНОВАМИ КАРТОГРАФИИ Краткий курс лекций для студентов специальности 120714 «Земельно-имущественные отношения»

Related posts: