Топографические карты. Картографические проекции и искажения на картах Расположение картографические изображения земной поверхности

Урок № 7

I вариант

Основоположником науки «география» является:

а) Геродот; б) Эратосфен; в) Аристотель.

Впервые география как наука появилась в:

а) Древнем Египте; б) Древней Греции; в) Древнем Риме.

Основным методом определения размеров земной поверхности является:

а) картографический; б) описательный; в) космический.

Наука о создании и использовании карт называется:

а) география; б) картография; в) топография.

Окружность земного шара составляет:

а) 39 690 км; б) 40 000 км; в) 40 075 км.

Экватор – это:

а) линия, проходящая через полюса планеты

б) линия, которая делит земную поверхность пополам и расположена на

равном удалении от полюсов

в) линия, проходящая через любые две точки земной поверхности

Соотнесите понятия и его определение:

РАДИУС ЗЕМЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

1) экваториальный радиус а) расстояние от центра планеты до экватора

2) полярный радиус б) расстояние от центра планеты до полюсов

Какое из утверждений характеризует глобус?

а) дает представление о форме Земли;

б) не даёт верного представления о размерах географических объектов;

В) не даёт правильного представления о форме Земли.

Установите соответствие между изображением земной поверхности и способом изображения.

ИЗОБРАЖЕНИЕ СПОСОБ ИЗОБРАЖЕНИЯ

1) плоское изображение а) карта

2) объемное изображение б) глобус

В) план местности

На карте и глобусе материки, океаны, острова и другие географические объекты изображены:

а) в увеличенном виде;

б) в уменьшенном виде;

в) без изменения размеров.

Прибор для ориентирования называется:

а) термометр; б) компас; в) барометр.

Какому цвету соответствует конец стрелки компаса, указывающий направление на север:

а) белому; б) красному; в) синему.

Направление между севером и западом называется:

а) северо-восток; в) юго-запад;

б) северо-запад; г) юго-восток.

Первый компас появился:

а) в Индии; б) в России; в) в Китае.

Установите соответствие между видами сторон горизонта и их названиями:

ВИД СТОРОН ГОРИЗОНТА СТОРОНЫ ГОРИЗОНТА

основные стороны горизонта а) север

промежуточные стороны горизонта б) северо-восток

В) северо-запад

Г) юг

Д) юго-запад

16. Кто из ученых в древности рассчитал размеры земного шара?

17. Чем отличается осевое движение Земли от орбитального движения?

18. Что обозначается на географической карте оттенками синего цвета?

Контрольная работа по теме: «Земля и ее изображение»

II вариант

География как наука зародилась в:

а) I веке до н.э. б) II веке до н.э. в) III веке до н.э.

В начале своего развития географии имела

а) описательное значение; б) научное значение; в) измерительное значение.

Расставьте методы географических исследований в хронологическом порядке (по времени их возникновения от самого древнего до самого современного):

а) описательный; б) картографический; в) космический.

Примером картографического источника географических знаний является:

а) альбом фотографических изображений;

б) научная статья;

в) атлас.

Длина экватора составляет:

а) 40 000 км; б) 39 690 км; в) 40 075 км.

Экватор делит Землю на полушария:

а) северное и западное; в) западное и восточное;

б) восточное и южное; г) северное и южное.

Установите соответствие:

ВИД ДВИЖЕНИЯ ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ

осевое движение а) движение земли вокруг Солнца

орбитальное движение б) движение Земли вокруг своей оси

Выберите верное выражение, характеризующее карту:

а) плоское изображение земной поверхности

б) не имеет искажений

в) даёт представление о форме Земли

Установите соответствие между цветом, используемым на физической карте, и его значением.

ЦВЕТ НЕРОВНОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

жёлтый а) горы

зеленый б) низкие равнины

коричневый в) приподнятые равнины

Расставьте фотографические изображения по мере увеличения охвата территории.

а) космический снимок;

б) снимок с поверхности Земли;

в) аэрофотоснимок.

Определение своего положения относительно сторон горизонта называется:

а) ориентирование; б) нивелирование; в) хронометраж.

Солнце встает на:

а) севере; б) востоке; в) западе.

Направление между югом и востоком называется:

а) северо-восток; б) юго-запад;

б) северо-запад; в) юго-восток.

Брезентовая шляпа особой формы для моряков и рыбаков называется:

а) пилотка; б) кепка; в) зюйдвестка.

Установите соответствие между направлениями по сторонам горизонта их названиями:

НАПРАВЛЕНИЯ СТОРОНЫ ГОРИЗОНТА

1 а) запад

Б) юг

1 2 в) север

Г) восток

16. Какие доказательства шарообразности Земли привел Аристотель?

17. Какие два основных вида движения совершает Земля?

18. Что обозначается на географической карте оттенками зеленого цвета?

ОТВЕТЫ

Контрольная работа

Поверхность земного шара нельзя изобразить на плоскости без искажений. Только на шарообразном глобусе можно сохранить подобие и пропорциональность размеров всех частей земной поверхности. Но глобусы неудобны для пользования, и масштаб их обычно не бывает крупным, например, при масштабе 1 км в 1 см (1: 100 000) диаметр глобуса был бы равен 127.4 м.

Существуют различные способы изображения земной поверхности на плоскости. Все они называются картографическими проекциями. Некоторые из них получаются действительно проектированием земной поверхности на плоскость лучами, исходящими из постоянной точки зрения, расположенной вне, на или внутри земного шара, другие имеют иной геометрический смысл. Каждый из этих способов указывает вполне определенный метод изображения земной поверхности на плоскости и учет неизбежных искажений.

Впрочем, если взять обычный школьный глобус 1: 50 000 000 масштаба (диаметр которого около 25 см) и приколоть к его поверхности небольшой листок бумаги размером в 1 см2, то окажется, что он без складок почти полностью совпадает с поверхностью глобуса. Это показывает, что на небольших площадях мы можем считать земную поверхность плоской и изображать ее на бумаге с сохранением геометрического подобия фигур. Такие изображения часто называются планами. Применение проекций теряет здесь свое значение, так как даже в разных, но надлежаще выбранных, проекциях изображения очень малых участков земного шара почти не различаются между собой.

При рассмотрении картографических проекций изображение на плоскости земной поверхности практически заменяется изображением на плоскости географической сетки меридианов и параллелей, которая на карте получает название картографической сетки. Это допустимо потому, что, построив на карте меридианы и параллели, мы можем нанести любую точку по ее географическим координатам. Поэтому в последующем изложении речь идет о сетке меридианов и параллелей на «математической поверхности» земли, за которую мы принимаем поверхность океанов, мысленно продолжаемую под материками, и об изображении этой сетки на плоскости. Для некоторых проекций картографические сетки строятся геометрическим путем, но чаще используют другой прием. Сперва вычисляют по имеющимся формулам выбранной проекции плоские прямоугольные координаты точек пересечений меридианов и параллелей, затем по координатам накладывают эти точки на бумагу и далее соединяют их плавными кривыми линиями, изображающими меридианы и параллели.

Каждому условному изображению земной поверхности на плоскости, т. е. каждой проекции соответствует вполне определенный вид картографической сетки и вполне определенные допускаемые искажения. Различают искажения длин, площадей и углов.

Известно, что на земной поверхности все меридианы имеют одинаковую длину; также равны между собой отрезки одной и той же параллели между соседними меридианами. Но только средний меридиан изображается прямой линией; остальные меридианы — кривые линии, длина которых возрастает по мере удаления от среднего меридиана. В той же степени искажаются и параллели — отрезки их между соседними меридианами увеличиваются с удалением от среднего меридиана.

Существуют другие проекции, которые не искажают длины вдоль некоторых, вполне определенных, направлений. Например, равнопромежуточная цилиндрическая. На ней меридианы переданы без искажений, так как длины меридианов на сетке равны длинам меридианов в натуре, разумеется, с уменьшением до масштаба карты. Но длины параллелей в этой проекции искажены. На сетке отрезки параллелей между двумя соседними меридианами остаются постоянными на любой широте, тогда как в натуре они уменьшаются по мере приближения к полюсам.

Выражение «искажение длин» означает, что длины передаются на одной и той же карте с различным уменьшением, т. е. в различных масштабах в разных местах карты. Другими словами, масштаб на одной и той же карте не представляет собой постоянной величины; он может меняться не только в различных точках, но даже в одной точке по различным направлениям.

Масштаб, который подписывается на карте, называется главным, он определяет отношение длин на карте к соответствующим длинам в натуре лишь в некоторых, определенных для каждой проекции, частях карты. Масштабы в остальных ее частях больше или меньше главного и называются частными.

Такая проекция, которая передавала бы без искажений любые длины по любому направлению, невозможна, так как она сохраняла бы подобие и пропорциональность всех частей земной поверхности, что может иметь место только на глобусе.

Искажения площадей можно проследить на тех же рисунках. Поверхности клеток, расположенных между двумя соседними параллелями, имеют в натуре одинаковую величину, но они заметно возрастают к востоку и западу от среднего меридиана. Поверхности клеток, ограниченных двумя меридианами, в натуре уменьшаются к северу и югу от экватора; но все они имеют одинаковую величину.

Однако существуют многочисленные проекции, на которых величины поверхностей передаются без искажений, все площади на таких картах пропорциональны величинам соответствующих поверхностей в натуре, хотя подобие фигур нарушено. Такие проекции называются равновеликими, равноплощадными или эквивалентными.

Меридианы и параллели, образующие между собой в натуре прямые углы, сохраняют перпендикулярность только вдоль среднего меридиана. Наоборот, картографическая сетка свободна от искажений углов. Такие проекции, которые сохраняют величину углов, называются равноугольными или конформными. Вокруг каждой точки равноугольной проекции на бесконечно малых расстояниях масштаб можно считать постоянным.

Существует множество проекций, которые не являются ни равновеликими, ни равноугольными (их называют произвольными), но нет такой, которая совмещала бы в себе оба качества.

___________
С основными принципами диагностики, профилактики и лечения такого серьезного заболевания суставов, как остеоартроз (или артроз), вы можете ознакомиться на сайте spina.net.ua, который посвящен заболеваниям позвоночника.

1.1. Картография – предмет и определение.

Очевидно, что те или иные типы и виды карт необходимы в различных областях человеческой деятельности. В промышленности и на транспорте, в сельском хозяйстве и культурном строительстве они является не только необходимым, а очень часто и незаменимым средством для выполнения комплекса работ.

Карты необходимы для изыскания новых дорог и линий электропередач; освоенияе недр и месторождений полезных ископаемых начинаются с изучения местности по картам. Она необходима при строительстве городов и сел, мелиорации, при навигации и аэронавигации, изучении земельных ресурсов, проведении работ по землеустройству и земельному кадастру.

Карты – это надежный путеводитель, в военном деле они являются одним из основных источников информации о местности и незаменимым средством при управлении войсками.

Кроме непосредственного обслуживания народнохозяйственных нужд географические и другие карты дают возможность изучать страну в геологическом, почвенном, ботаническом, демографическом и других отношениях, прогнозировать различные природные явления, например, такие как климат или природные катаклизмы. Важной чертой современной картографии является интенсивное развитие ее познавательных функций как средства исследования объективного мира и приобретения новых знаний.

Вопросами изучения карт, методами их создания и использования занимается наука картография .

Государственный стандарт картографических терминов определяет:

«Картография – область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений».

1.2 Структура картографии

В своей совокупности картография объединяет ряд научных направлений и дисциплин:

- теоретические основы картографии (учение о карте) – изучает

и разрабатывает теорию картографических проекций, генерализацию картографического изображения, способы изображения тематического содержания, вопросы создания знаковых систем (легенды карты).

- математическая картография – изучает и разрабатывает математические способы изображения на плоскости поверхности Земли, других планет. Является первой ступенью в процессе создания карт.

Картометрия – изучает и разрабатывает способы измерения по картам различных объектов для определения их количественных характеристик (координаты, расстояния, высоты, площади, объемы, углы наклона и т.д.).

- проектирование и составление карт – изучает и разрабатывает проекты карт, методы их создания, основные принципы редакционного руководства на всех стадиях создания карт.

Картоведение – изучение видов и свойств географических карт, истории картографии, методики использования карт.

Оформление карт – изучение и разработка способов и средств красочного и графического оформления карт (дизайн) и подготовки их к изданию.

Издание карт – разработка способов воспроизведения и размножения карт.

- экономика и организация картографического производства – изучение методов его наиболее рациональной организации.

Картография по своей структуре тесно связана с целым рядом научных

дисциплин. Это: геодезия, астрономия, топография, география и полиграфия, математика, фотограмметрия, информатика и компьютерная графика. По своему содержанию картография немыслима без связи с такими науками, как почвоведение, геология, демография, климатология, землеустройство и др.

Геодезия поставляет картографам точные данные о форме, размерах и гравитационном поле Земли, координаты геодезических опорных пунктов.

Топография – дает первичные картографические источники – крупномасштабные топографические карты, которые служат исходным материалом для создания всех географических карт.

География – объясняет сущность природных и социально – экономических явлений, их происхождение, взаимосвязь и распространение на земной поверхности.

От полиграфии – картография заимствует способы изготовления печатных форм и размножение карт.

Со времени зарождения картографии математика лежит в ее основе, математическую картографию можно рассматривать как сугубо математическую дисциплину. Внедрение в картографию компьютерной техники позволило вести разработку новых типов карт, рассчитывать сложнейшие проекции, обогатило картографию новыми способами исследования карт с привлечением аппарата математической статистики, позволило в значительной степени автоматизировать трудоемкий процесс создания карт.

Фотограмметрия разрабатывает методы определения положения, размеров и формы объектов земной поверхности по материалам аэрокосмических съемок. Аэрофотосъемка в настоящее время позволяет получить карту, по точности превосходящую аналогичные произведения, полученные наземным путем, кроме того, свести до минимума наземные геодезические и топографические работы.

В перечень наук, с которыми картография поддерживает теснейшую связь, можно включить, естественно, геоинформатику и географические науки (геоморфологию, гидрология и др.), науки о природе Земли (ботаника, зоология), о народном хозяйстве, экономике, истории и многие другие.

Подведя итог вышесказанному, можно выделить главные направления использования карт для науки и практики.

− общее знакомство с местностью, районом, страной, материком, их изучение по картам без посещения в натуре;

− применение в качестве путеводителя (туризм, авиация, мореплавание

и т.д.);

− использование в качестве основы для инженерного использования – транспортного, энергетического, промышленного, сельскохозяйственного, для целей районной планировки, строительства;

− изыскание и перенос проектов в натуру;

− использование в военном деле;

− изучение и рациональное использование природных (в том числе земельных) ресурсов и охрана окружающей среды;

− комплексное и рациональное развитие экономических районов;

− использование в качестве информационной основы при ведении работ по землеустройству и земельному кадастру.

1.3 Элементы карты, другие картографические произведения .

Мы много раз повторяли слово карта, но до сих пор не рассмотрели карту как графический документ, не изучили элементов карты, ее свойств, не дали даже четко сформулированного определения.

Стандарт картографических терминов определяет:

«Карта – есть уменьшенное, построенное в картографической проекции, обобщенное изображение поверхности Земли, поверхности другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на них объекты в определенной системе условных знаков».

В этом, может быть не совсем безупречном определении, подчеркиваются три особенности карт, очень важные для понимания черт, отличающих карту от других изображений земной поверхности, таких как аэрофотоснимок или пейзаж. Это:

1. математически определенное построение;

2. использование картографических условных знаков (кодов);

3. отбор и обобщение изображаемых явлений.

Математически определенное построение карт предусматривает установление строгой функциональной зависимости между географическими и прямоугольными

координатами одноименных точек на местности и карте. Такое построение как бы включает два действия для перехода от физической поверхности Земли к ее изображению на плоскости. Одно из них состоит в проектировании земной поверхности на математическую поверхность Земли – геоид. Это проектирование осуществляется ортогонально, отвесными линиями, перпендикулярными математической поверхности. Но вследствие своей сложности геоид в картографии заменяется на весьма близкую по форме поверхность эллипсоида вращения, т.е. фигуры, полученной вращением эллипса вокруг его малой оси (рис.1.1).

Именно относительно этого эллипсоида выполняются все геодезические вычисления и рассчитываются картографические проекции.

Другое действие заключаются в изображении поверхности эллипсоида на плоскости. Развернуть поверхность эллипсоида на плоскости без складок и разрывов невозможно, т.е. будут иметь место различного рода деформации, которые в картографии называются искажениями. Переход от эллипсоида к плоскости осуществляется при помощи картографических проекций, выражающих связь между координатами точек на земной поверхности и координатами этих же точек на плоскости (листе карты).

Когда такая зависимость известна, можно учитывать искажения плоского изображения и, следовательно, определять по карте с необходимой точностью действительные расстояния, площади, углы, то есть получать по картам правильные данные о местоположении, размерах и очертаниях изображенных объектов.

Использование картографических условных знаков становится очевидно выгодным при сравнении карты с аэрофотоснимком той же местности. Первоначальное впечатление может оказаться неблагоприятным для карты. Действительно, аэрофотоснимок позволяет увидеть истинную картину земной поверхности, на карте же

она заменяется системой знаков, которые как бы стирают многие индивидуальные черты объектов местности и тем самым обедняют изображение. Однако, можно отметить, что использование картографических знаков позволяет:

1. Сильно уменьшать изображение, чтобы одним взглядом охватить значительную часть земной поверхности или же всю планету в целом, воспроизводя при этом те объекты, которые в силу уменьшения не выражаются в масштабе карты. На аэрофотоснимках же, по мере уменьшения масштаба, детали оказываются трудно различимы, а затем теряются вовсе.

2. показывать на карте рельеф местности, например при помощи горизонталей.

3. показывать не только внешний вид объекта, но и указывать на его внутренние свойства, например, давать качественные характеристики сельскохозяйственным угодьям, показывать температуру и соленость воды, высоту и породу деревьев в лесных массивах и многое другое.

4. показывать распространение явлений, не воспринимаемых нашими органами чувств, например магнитное склонение, величины искажений и т.п.

5. исключать малозначимые стороны объектов и выделять их общие и существенные признаки. При этом весьма важен процесс отбора и обобщения изображаемых явлений, процесс, который называют картографической генерализацией. Генерализация сохраняет на карте лишь те явления, которые важны в практическом или теоретическом смысле, она сосредотачивает внимание на передаче наиболее существенных черт отображаемого явления, прежде всего исходя их назначения карты. Она позволяет отличать на картах главное от второстепенного, находить в единичных свойствах общие закономерности.

1.4 Элементы географической карты

Изучение и разработка карт требует аналитического к ним подхода, расчленения их на составляющие элементы, умения понять их смысл, определить их место, увидеть их связь между собой.

В карте различают картографическое изображение, математическую основу, вспомогательное оснащение и дополнительные данные (рис.1.4.1).

Картографическое изображение и связанная с ним легенда – главная часть любой географической карты, содержит сведения о показанных на карте объектах и явлениях, их размещении, свойствах, связях.

Эти сведения составляют содержание карты . В свою очередь содержание карты подразделяется на элементы , как географические, так и тематические. Комплекс этих элементов неодинаков на различных картах. Но один из элементов, а именно – гидрография обязателен на всех картах. Например, на картах тематических главными элементами содержания могут быть полезные ископаемые, животный или растительный мир, почвы и т.д. С одинаковой подробностью элементы содержания изображаются на топографических картах.

Геометрические законы построения карт определяются ее математической основой , к элементам которой принадлежат: картографическая проекция, а также связанная с ней картографическая сетка (сеть меридианов и параллелей) , масштаб, опорная геодезическая сеть, номенклатура, разграфка карты и компоновка.

Масштаб карты указывает на общую степень уменьшения земной поверхности при изображении ее на плоскости. Он характеризуется отношением длины линии на карте к соответствующей линии на земной поверхности. На картах различают 3 вида (способа) изображения масштаба:

− численный (например, 1:25000)

− натуральный (например, в 1 сантиметре 250метров)

− линейный (поперечный, графический), изображается в виде графика..

В зависимости от масштаба карты и размеров картографируемой территории карта может изображаться на одном или нескольких листах.

К основным элементам математической основы относится картографическая проекция и связанная с ней картографическая сетка. В зависимости от вида геометрической поверхности, на которую проектируют поверхность эллипсоида различают проекции цилиндрические, конические, азимутальные и некоторые другие.

Компоновка – рациональное размещение на листе карты картографируемой территории, вспомогательного и дополнительного оснащения.

Вспомогательное оснащение – облегчает чтение карты и работу с ней. К нему принадлежат необходимые пояснения и графики для измерения по картам, а также название карты, сведения об исполнителях, справочные и выходные данные и т.д.

К дополнительному оснащению относятся помещенные в «воздухе» карты или на

ее полях дополнительные карты , профили, диаграммы, текстовые и цифровые данные, которые поясняют, дополняют и обогащают картографическое изображение.