Всего на сайте:
148 тыс. 196 статей

Главная | Метрология, Стандартизация и Сертификация

Тема 6. Способы изображения рельефа  Просмотрен 202

 

Рельеф – основа географического ландшафта. Он определяет харак­тер и конфигурацию гидрографической сети, распределение рас­тительности и почвенного покрова, микроклимат и экологичес­кие условия, расположение дорог и населенных пунктов. В рельефе земной поверхности отражаются геологическая структура территории и ее палеогеогра­фическая история. В прошлом, да еще и сейчас, рельеф во многом определяет тактику ведения боевых действий. Рельеф местности имеет решающее значение при сельскохо­зяйственном освоении территории, гражданском, дорожном, гид­ротехническом строительстве, военном деле и картосоставительском производстве.

Рельеф земной поверхности образует сплошное и в целом плав­но изменяющееся поле высот. Имеются и резкие изменения высот: обрывы, овраги, уступы куэст и т.п. Для изображения рельефа це­лесообразнее всего применять изолинии и способ значков, а на геоморфологических картах — способы качественного фона и ареа­лов.

Специфические требования, которым всегда подчиняется изображение рельефа на гипсометрических картах:

- метричностъ изображения, обеспечивающая возможность по­лучения по карте абсолютных высот и превышений, характе­ристик углов наклона, расчленения и др.;

- пластичность изображения – наглядная передача неров­ностей рельефа, формирующая у читателя зрительный образ местности;

- морфологическое соответствие изображения – типологические особенности форм рельефа, его структурность.

Перспективные изображения

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 водоразделов, направление основных гряд и хребтов. Такое изображение достаточно наглядно, но, ко­нечно, ни о какой геометрической точности не может быть и речи. В настоящее время этот способ почти не применя­ется, его можно встретить лишь на стилизованных исторических картах.

На современных картах используются перс­пективные способы изображения рельефа на геометрически точной основе. Новый способ получил название физиографического, он направлен на выявление физиономических черт рельефа, его морфологии. Физиографические карты широко применяют для пока­за рельефа дна океанов, поверхности далеких планет, их исполь­зуют в туристских буклетах и некоторых популярных изданиях. Та­кие карты отнюдь не предназначены для проведения по ним изме­рений, но они очень наглядны, похожи на блок-диаграммы или

Способы штрихов

Схематичные перспективные изображения рельефа еще в XVIII в. перестали удовлетворять войска – основных потребителей карт. Им необходимо было получать по картам точное представление о пересеченности местности и крутизне склонов. Это стало основной причиной перехода к шкалам штрихов крутизны. Принцип построения таких шкал прост: чем круче склон, тем толще и плотнее штриховка, что отвечает изменению освещенности, при которой крутые склоны как бы покрыты глубокой тенью, а поло­гие – максимально освещены.

Впервые шкалу штрихов крутизны создал в 1799 г. саксонский картограф Иоганн Леман.

В России применяли иные шкалы, в которых более детально были проработаны ступени для малых уклонов (менее 15°): увеличено чис­ло градаций, изменена толщина штрихов и ширина промежутков между ними.

Таковы шкала А. П. Болотова и шкала Главного штаба. Основные русские топографические карты, созданные в середине и конце XIX в.: одноверстная, трехверстная, десятиверстная Евро­пейской России и стоверстная Азиатской России, содержат образцы применения штрихов крутизны. Штрихи выпол­нялись способом гравюры, и это придает изображению рельефа особую тонкость и художественность, карты дают наглядный об­раз местности и смотрятся как произведения искусства.

Способы штрихов очень хорошо передают пластику рельефа, его морфологию, но не позволяют определять абсолютные и отно­сительные высоты.

Горизонтали

Горизонтали (изогипсы) – линии равных высот. Они представ­ляют собой проекции на плоскость следов сечения рельефа уровенными поверхностями, проведенными через заданный интер­вал, который называется высотой сечения рельефа.

Горизонтали – основной способ изображения рельефа на современных топогра­фических, общегеографических, физических, гипсометрических картах. Одно из важных достоинств способа — его высокая метричность. В любом месте карты по горизонталям можно опреде­лить абсолютную и относительную высоты точек, форму и крутизну склонов, рассчитать морфометрические показатели вертикально­го и горизонтального расчленения. Благодаря горизонталям карты рельефа стали ценным источником информации при морфомет­рических определениях, статистических расчетах, математичес­ком моделировании, в частности при создании цифровых моде­лей рельефа.

Для топографических карт установлены стан­дартные сечения в зависимости от масштаба карты и характера изображаемой территории. В тех случаях, когда с помощью горизонталей основного сече­ния не удается показать какие-либо существенные детали релье­фа, применяют дополнительные полугоризонтали. Их проводят через половину высоты принятого сечения рельефа. Иногда вводят вспомога­тельные горизонтали с произвольно выбранной высотой сечения.

На мелкомасштабных физических и гипсометрических картах, охватывающих обширные территории, сечение рельефа может быть переменным для различных районов. При выборе шкал сечения всегда учитывают, что горизонталь 200 м служит границей низменностей и возвышенно­стей, горизонталь 1000 м (иногда 750 м) – границей средневысот­ных гор, а горизонталь 2000 м – рубежом высоких гор и нагорий.

Для изображения рельефа морского дна используют изобаты — изолинии равных глубин. На мелкомасштабных гипсометрических картах они также имеют переменное сечение.

Гипсометрические шкалы

Для придания рельефу в горизонталях большей читаемости и выразительности применяют цветовые шкалы, называемые шка­лами гипсометрической окраски. Они могут быть одноцветными с изменяющимися светлотой и насыщенностью цвета, или мно­гоцветными с изменением цвета, его светлоты и насыщенности. Существует несколько принципов построения цветовых рядов та­ких шкал.

Затемняющиеся шкалы строятся по принципу «чем выше, тем темнее», в них насыщенность послойной окраски воз­растает с высотой от бледно-зеленого до темно-зеленого цвета для низменностей и от желто-коричневого до темно-корич­невого цвета — для горных районов. Такие шкалы логичны, так как дают представление о нарастании высоты и крутиз­ны склонов, однако бедны по колориту и недостаточно пла­стичны.

Осветляющиеся шкалы сроятся по принципу «чем выше, тем светлее», в них происходит переход от серых и темно-олив­ковых тонов низменностей к светло-желтым высокогорьям и почти белым вершинам. Эти шкалы очень выразительны, горы кажутся освещенными солнцем, что придает рельефу плас­тику. Их часто используют для показа рельефа Альп, Памира, Тянь-Шаня и других высокогорных территорий.

Неудобство, однако, состоит в том, что затемнены низменности, где обыч­но сосредоточена основная нагрузка карты: реки, населен­ные пункты, дороги и др..

Шкалы возрастающей насыщенности и теплоты тона ис­пользуют следующую последовательность цветов: серо-зеле­ный, зеленый, желтый, желто-оранжевый, оранжевый, крас­ный. В этом случае горы выглядят ярко, а низменности как бы удалены и цвет их слегка приглушен — этим достигается хороший пластический эффект и различимость высотных сту­пеней. Такие шкалы применены на многих картах Атласа Мира, на лучших гипсометрических картах СССР и России.

Батиметрические шкалы менее разнообразны, оттенки свет­ло-голубого цвета на мелководьях сменяются серо-голубыми, за­тем сине-фиолетовыми и темно-синими. В целом с глубиной за­темнение шкалы всегда усиливается.

Одноцветные шкалы обычно содержат пять-шесть, а много­цветные — до 16 ступеней послойной окраски. Ступени рельефа суши и морского дна обычно соединяют в одну шкалу.

Условные обозначения рельефа

Для показа элементов и форм рельефа, не выражающихся горизонталями, применяют условные знаки. Обычно это связано с нарушением плавности поверхности. Таковы обрывы, скалистые гребни, глубокие ущелья, обрывистые стенки оврагов, узкие про­моины и другие формы естественного рельефа. В этих слу­чаях используют стандартные знаки коричневого цвета, которые хорошо сочетаются с горизонталями. Если же необходимо изобра­зить искусственные формы рельефа, возникшие в результате тех­ногенных воздействий, например уступы карьеров, канавы, насы­пи, терриконы и т.п., то применяют значки черного цвета.

На геоморфологических картах для изображения форм релье­фа применяют знаки ареалов. Так показывают распространение карстовых пещер, соляных куполов и бугров пучения, полигональ­ного рельефа, барханов и грядовых песков и других подобных форм. А на орографических картах, главное содержание которых состав­ляют структурные элементы рельефа суши и дна океанов, широко используют линейные знаки для показа хребтов, уступов, впадин, котловин, подводных желобов, каньонов и др.

Светотеневая пластика

Наибольшую выразительность изображению придают спосо­бы теневой пластики, когда формы рельефа как бы покрываются тенями. Один из таких приемов — теневые штрихи — был рассмотрен выше. Позднее на смену ему пришел более про­стой способ отмывки, т.е. создание полутонового изображения при заданном освещении местности. Наибольшую выразительность и объемность дают способы светотеневой пластики, которая обеспе­чивает плавный переход от светлого к темному. Черная (серая) или коричневая акварельная краска наносится на затененные скло­ны и размывается кистью так, чтобы на крутых склонах тени ле­жали гуще, а пологие — выглядели светлее. В картографии исполь­зуются три варианта отмывки:

- отмывка при боковом (косом) освещении, чаще всего при се­веро-западном, когда свет падает как бы из левого верхнего угла карты, освещая западные и северо-западные склоны и затеняя восточные и юго-восточные;

- отмывка при отвесном (зенитальном) освещении, при кото­ром свет падает сверху, и вершины гор оказываются осве­щенными, а понижения — затененными;

- отмывка при комбинированном освещении, сочетающая эф­фекты бокового и отвесного освещения, она пригодна для нанесения теней на склоны любой ориентировки, этот худо­жественный прием дает наилучший пластический эффект.

Блок-диаграммы

Блок-диаграммы рельефа — это трехмерные плоские рисунки, передающие пластику земной поверхности. Обычно они совмеща­ются с продольными и поперечными разрезами, которые показы­вают геолого-геоморфологическое строение террито­рии. Блок-диаграммы строят по особым законам гео­метрической перспективы, сопровождая рисунок послойной раскраской или отмывкой для достижения наибольшей вырази­тельности.

Современные компьютерные технологии позволяют срав­нительно легко получать трехмерные блок-диаграммные изобра­жения на дисплее и проводить с ними различные преобразования.

Высотные отметки

Высотные отметки — это цифры, помещаемые на картах возле точек и указывающие их абсолютную или относитель­ную высоту или глубину.

С помощью высотных отметок показывают особо важные (ко­мандные) или характерные высоты, например вершины гор, хол­мов, высоты перевалов, обрывов и уступов, насыпей и курганов. Они облегчают чтение карты и понимание характера рельефа.

На морских навигационных картах отметки глубин часто со­ставляют главный способ изображения подводного рельефа. От­метки проставляют точно в местах промеров, тем самым подчер­кивая их плотность и детальность изученности морского дна. При достаточно детальной сети промеров на навигаци­онные карты наносят еще и изобаты.

Цифровые модели рельефа

Автоматизация картографирования привела к созданию и по­всеместному использованию цифровых моделей рельефа (ЦМР).

ЦМР — совокупность (массив, файл) высотных отметок Z, взятых в узлах некоторой сети точек с координатами X, Y и закодированных в числовой форме.

Различают четыре способа построения ЦМР:

- получение высотных отметок в узлах регулярной сетки, в вер­шинах квадратов или прямоугольников — создание матрицы высот;

- нерегулярное (или случайное) размещение высотных отме­ток в узлах произвольной треугольной сети — такие данные обычно получают при съемках на местности;

- размещение высотных отметок вдоль горизонталей или изо­бат с определенным шагом, т.е. цифрование этих изолиний по карте;

- получение высотных отметок в точках пересечения горизон­талей со структурными линиями рельефа — осями водораз­делов, тальвегами и др., что дает возможность наиболее точ­но зафиксировать морфологию рельефа.

ЦМР — основа компьютерного картографирования. Они по­зволяют восстанавливать (визуализировать) рельеф в горизонта­лях с помощью процедур интерполяции, экстраполяции или аппроксимации. На основе ЦМР выполняют разнообразные расчеты и преобразования, автоматически строят производные морфомет­рические карты: уклонов и экспозиций склонов, расчленения, зон видимости/невидимости и др. В автоматическом режиме можно восстанавливать тальвеги рек и всю эрозионную сеть. Кроме того, ЦМР служат для построения блок-диаграмм, панорам и иных трех­мерных изображений рельефа, в том числе динамических моде­лей, вращающихся на экране компьютера. Детальные ЦМР позво­ляют выполнять аналитическую отмывку рельефа при заданном освещении.

Контрольные вопросы

 

1. Как изображался рельеф на старых картах?

2. Назовите достоинства и недостатки использования способа

3. штрихов при изображении рельефа на картах.

4. Что такое горизонтали? В чем преимущества этого способа показа рельефа на картах?

5. Назовите основные принципы построения цветовых рядов гипсометрических шкал.

6. Что применяют для показа элементов и форм рельефа, не выражающихся горизонталями?

7. На геоморфологических картах для изображения форм релье­фа применяют ….

8. В каких случаях применяют способ отмывки?

9. Каким образом строят блок-диаграммы рельефа?

10. Что такое цифровые модели рельефа (ЦМР)?

 

Предыдущая статья:Переподготовка и повышение квалификации персонала Следующая статья:Процессы установки столярных изделий и устройства дощатых полов
page speed (0.0123 sec, direct)