Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Геодезия лекция на тему: Рельеф, его изображение на картах и планах.». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Высота сечения рельефа определяется как расстояние между соседними плоскостями, образующими горизонтали (разность уровней смежных плоскостей). Исходя из отображения этих линий определяется следующий термин, описывающий особенности поверхности местности — заложение. Оно определяется как расстояние между нанесенными на схему смежными горизонталями.
Определить направление ската в заложении можно, представив перпендикуляр к горизонтали, которая лежит в его основании. Величина наклона (угол ската) обратно пропорциональна заложению. Здесь скат является гипотенузой прямоугольного треугольника, катеты которого равны заложению и высоте сечения. Соответственно скат всегда больше, чем заложение.
Характерные точки и линии рельефа земной поверхности
Вершина холма, дно впадины и низшая точка седловины — характерные точки рельефа.
Подошва горы, бровка котловины, водораздел и тальвег — характерные линии рельефа.
В совокупности характерные точки и линии рельефа образуют так называемый скелет рельефа земной поверхности.
Изображение рельефа земной поверхности на топографических планах и картах
Изображение рельефа на планах и картах должно:
- — обеспечивать возможность быстро и достаточно точно определять по плану или карте отметки любых точек земной поверхности;
- — позволять определять крутизну и направление скатов местности;
- — давать хорошее пространственное представление о рельефе земной поверхности.
Изучение рельефа местности по топографической карте / Интернет проект Я выживу
Рельефом местности является совокупность неровностей земной поверхности. Рельеф местности делится на выпуклые и вогнутые неровности различных форм и размеров. Но несмотря на это, эти неровности можно разделить на пять типов рельефных поверхностей: горы, хребты, лощины, котловины и седловины.
Гора представляет собой возвышенность формой, напоминающей конус. Гора имеет вершину, от которой рельеф понижается к основанию подошве.
Хребет представляет собой вытянутую в одном направлении возвышенность. Хребет имеет линию водораздела — линию соединению противоположных скатов хребта.
Котловина представляет собой замкнутую впадину. Котловина имеет форму рельефа, противоположную горе. Котловина имеет самую низкую точку — дно. На дне часто возникают озера и болота.
Лощина представляет собой форму рельефа, противоположную хребту — углубление, вытянутое в одном направлении.Как правило лощины покрыты дерном, кустарником.
Седловина представляет собой понижение между двумя вершинами. В горах через хребты по седловинам проходят тропы, именуемые еще перевалами.
Вопрос 2: Определение крутизны скатов
Крутизна
ската определяется
по шкале заложений или глазомерно.
Для
определения крутизны ската по шкале
заложений необходимо отмерить циркулем,
линейкой или полоской бумаги отрезок
между двумя смежными основными или
утолщенными горизонталями, приложить
его к шкале и прочитать число градусов
у основания шкалы. Крутизну ската между
смежными утолщенными горизонталями
определяют по шкале, соответствующей
пятикратному сечению.
- Этот
способ применим при высоте сечения
рельефа на картах масштаба 1:25 000 — 5м;
1:50 000 — 10 м; 1:100000—20 м; 1:200000 — 40 м - Наиболее
точно крутизну ската можно определить
по формуле - ,
- где: h
—
высота
сечения рельефа, м; - d
—
расстояние
между двумя смежными горизонталями, м. - Мерой
крутизны может также служить уклон i,
выраженный
в процентах (%) или в промилле (0/00
— тысячных долях) заложения. - Вычисления
ведут в первом случае по формуле: —
; - а
во втором случае по формуле: —
, - где
h
соответствует превышению на расстояние
d.
Высота сечения рельефа определяется как расстояние между соседними плоскостями, образующими горизонтали (разность уровней смежных плоскостей). Исходя из отображения этих линий определяется следующий термин, описывающий особенности поверхности местности — заложение. Оно определяется как расстояние между нанесенными на схему смежными горизонталями.
Определить направление ската в заложении можно, представив перпендикуляр к горизонтали, которая лежит в его основании. Величина наклона (угол ската) обратно пропорциональна заложению. Здесь скат является гипотенузой прямоугольного треугольника, катеты которого равны заложению и высоте сечения. Соответственно скат всегда больше, чем заложение.
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.
Изображение рельефа на топографических картах
Местность очень редко представляет собой плоские участки земной поверхности, чаще она состоит из многих выпуклых или вогнутых неровностей, различных по форме и размерам. Эти неровности принято называть рельефом местности.
Рельеф наряду с другими природными условиями существенно влияет на почвообразовательные процессы, климат, растительность, а также на характер и степень хозяйственного освоения и инженерного оборудования местности. Он в значительной степени определяет характер и размещение местных предметов – гидрографии, дорожной сети, населенных пунктов и т. п.
Являясь одним из важнейших топографических элементов, оказывающих наиболее существенное влияние на боевое использование местности, рельеф усиливает или ослабляет тактическое значение местных предметов.
Отсюда ясно, какое важное значение, особенно в военном деле, имеют всестороннее изучение и учет особенностей рельефа при решении различных вопросов, связанных с оборудованием и использованием местности и отдельных местных предметов.
Исходя из этого, одно из основных требований, предъявляемых к топографическим картам всех масштабов, заключается в том, чтобы они с максимальной подробностью и точностью изображали не только местные предметы, но и рельеф местности. Без этого даже самый подробный план не даст цельного и наглядного представления о местности и ее тактических свойствах.
Для изображения рельефа на картах и планах применяются особые способы – специальные условные знаки. Таких способов, различных по своей наглядности и измерительным качествам, существует несколько. На современных топографических картах применяется наиболее точный способ, позволяющий показывать не только плановое положение, как это делается в отношении местных предметов, но также пространственные формы и размеры неровностей местности. Таким образом, современная топографическая карта дает трехмерное представление о земной поверхности, позволяя производить по ней не только измерения в горизонтальной плоскости, но и определять положение различных местных предметов по высоте.
Основное требование к изображению рельефа состоит в том, чтобы оно давало возможность легко и достаточно точно определять по карте;
вид неровностей земной поверхности, их взаимное положение и связь между собой;
взаимное превышение и высоты точек местности над уровнем моря;
направление, форму, крутизну и протяженность скатов.
Чтобы лучше понять сущность способов изображения рельефа на картах, рассмотрим кратко историю этого вопроса.
Наиболее ранним был перспективный, или картинный, способ изображения рельефа. В самом примитивном виде он применялся уже в глубокой древности, например, на египетских картах – за 1400 лет до нашей эры. Этот способ, господствовавший в XV—XVIII веках, заключался в том, что отдельные выдающиеся вершины или горы изображались рисунками в перспективе, в виде разрозненных холмов, а горные хребты – цепочкой холмов или зигзагообразными полосами. Для такого изображения не нужно было знать ни высоту гор, ни крутизну скатов. Этих сведений тогда особенно не требовалось, а главное – не умели их получать.
Горизонталь — замкнутая кривая линия на карте, которой соответствует на местности контур, все точки которого расположены на одной и той же высоте над уровнем моря.
Различают следующие горизонтали:
- основные (сплошные) — соответствующие высоте сечение рельефа;
- утолщенные — каждая пятая основная горизонталь; выделяется для удобства чтения рельефа;
- дополнительные горизонтали (полугоризонтали) — проводятся прерывистой линией при высоте сечения рельефа, равной половине основной;
- вспомогательные — изображаются короткими прерывистыми тонкими линиями, на произвольной высоте.
Расстояние между двумя смежными основными горизонталями по высоте называют высотой сечения рельефа. Высоту сечения рельефа подписывают на каждом листе карты под ее масштабом. Например: «Сплошные горизонтали проведены через 10 метров».
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.
Как правило, высота сечения выбирается в соответствии с масштабом карты и типом местности. Для равнинной и холмистой местности высота сечения рассчитывается как $0,02$ величины масштаба карты. Для высокогорных районов принимают в два раз большую высоту сечения, т.е. $0,04$ величины масштаба. Для плоскоравнинных районов, наоборот, высота сечения составляет половину от нормальной, т.е. $0,01$ величины масштаба.
Пример 2
На карте Московской области (равнинная местность) масштаба $1:100 \ 000$ сплошные горизонтали проведены через $20$ метров, а на карте Непала (высокогорный район) масштаба $1:100 \ 000$ – через $40$ метров. На карте аналогичного масштаба с изображением плоскоравнинного Тавдинского района Свердловской области основные горизонтали будут проходит через $10$ метров.
При масштабе карты $1:10 \ 000$ для равнинной местности горизонтали будут проведены через $2$ метра, для высокогорной – через $4$ метра, а плоскоравнинной – через $1$ метр.
Перспективное изображение рельефа применялось еще в древности, в средние века. На старых картах рельеф изображался схематическим перспективным рисунком в виде отдельных возвышенностей, хребтов, горок. Для большей выразительности горки покрывались тенями – этот способ иногда называли картинным изображением рельефа. Для него не требовалось знания абсолютных или относительных высот, крутизны склонов, а было достаточно лишь передать общее расположение возвышенностей (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Древняя карта с перспективным изображением рельефа
Суть этого способа состоит в том, что крупные положительные формы рельефа (горы, возвышенности, хребты) изображаются перспективным рисунком. Местность на картинных картах рельефа представляется как бы с высоты птичьего полета. Такое изображение достаточно наглядно, но, ни о какой геометрической точности не может быть и речи. Картинные карты рельефа иногда создавали художники; известна, например, карта рельефа Тосканы, написанная Леонардо да Винчи и представляющая местность как бы с высоты птичьего полета.
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°.
Измерение кривых и ломаных линий
Для измерения кривых, извилистых и длинных линий удобнее всего пользоваться курвиметром, колесико которого прокатывается вдоль линии, а на циферблате отсчитываются пройденные колесиком сантиметры. При отсутствии курвиметра длину кривой можно измерить с помощью циркуля (с шагом, равным 0,5—1 см), прошагивая им вдоль линии.
Делать шаг циркуля очень малым не рекомендуется, так как при этом снижается точность измерения. Если извилины кривой меньше шага циркуля, то измерить ее таким способом невозможно. Здесь следует рекомендовать прием для измерения ломаных линий (с известным допущением), сущность которого состоит в следующем. Пусть требуется измерить ломаную линию absde. Приложив циркуль к линии ав и не снимая ножки с точки в, ставят вторую ножку в направлении отрезка вс (рис. 20). Ножка из точки в передвигается в точку с, а задняя по ходу ножка становится в направлении линии сд и т. д. Общая длина получится в результате суммирования отдельных отрезков ломаной линии.
При определении длины маршрута по карте следует учитывать два обстоятельства:
1. На картах мельче 1 : 100 000 кривые линии (реки, проселочные дороги и т. п.) наносятся с обобщениями, тем большими, чем мельче масштаб карты. Например, изгибы рек, выражающиеся на картах в 1 мм и мельче, отдельно не показываются и изображаются обобщенно. При этом следует помнить, что 1 мм на карте масштаба 1 : 100 000 составляет в натуре 100 м, а масштаба 1 : 1 000 000 — 1 км. Поэтому длину реки, измеренную на картах масштаба 1 : 200 000— 1 : 300 000, следует увеличить на 20—25%, на картах 1 : 600 000 — на 30 — 50%, а на картах более мелких масштабов фактическая длина может превышать измеренную по карте в 2—3 раза.
2. При определении длины дорог и троп в горных условиях следует учитывать не только степень обобщения карты, но и удлинение маршрута за счет разности высот (спуски, подъемы), поскольку на карте изображаются горизонтальные проекции наклонных линий, а не сами линии. Поэтому карта дает несколько уменьшенное значение расстояний по сравнению с действительной их длиной на местности.
Совокупность неровностей земной поверхности составляет рельеф местности. По характеру рельефа местность делится на равнинную, холмистую и горную. Типовыми формами рельефа являются:
Гора (холм, курган) — куполообразная возвышенность, склоны котооой понижаются во всех направлениях.
Котловина—замкнутая бессточная впадина.
Хребет — вытянутая в каком-либо направлении возвышенность. Линия, разделяющая склоны хребта и проходящая по его наивысшим точкам, называется водоразделом.
Лощина — вытянутое в одном направлении углубление местности. Линия, проходящая по дну и соединяющая наиболее низкие точки лощины, называется водосливом, или тальвегом. Широкие лощины, по дну которых протекает река или ручей, называются долинами.
Седловина — пониженная часть хребта, от которой местность в двух противоположных направлениях повышается и в двух, перпендикулярных им,— понижается. Наиболее низкие седловины в горах, доступные для перехода через хребет или горный массив, называются перевалами.