Георафія П-21

 

https://youtu.be/91d61pRjrn0

Лекція. Топографія

• Які карти і чому називаються топографічними? Які їхні основні елементи? З попередніх курсів географії ви знаєте, що топографічні карти за змістом належать до загальногеографічних і відрізняються від інших карт насамперед масштабом та системою умовних знаків, а також тим, наскільки вони докладно зображають місцевість.

На цих картах показано головні природні й соціально-економічні об'єкти суходолу та акваторії: рельєф, водні об'єкти та споруди, рослинний світ, адміністративні кордони, населені пункти, промислові підприємства та сільськогосподарські угіддя, транспортні шляхи, різноманітну географічну інформацію. Крім того, вони дають можливість прокласти оптимальний маршрут своєї подорожі певною місцевістю, а також зорієнтуватися на ній.

Основна відмінність топографічної карти від географічної - масштаб: на географічній карті використовують дрібний масштаб, на топографічній - великий (табл. 2.1).

Табл. 2.1. Класифікація карт і їхні масштаби

Класифікація карт	Масштаб карти
Оглядові	1:1 000 000 та дрібніший
Оглядово-топографічні	1:1 000 000 1:500 000
Топографічні	1:200 000 1:100 000 1:50 000 1:25 000 1:10 000

Тому карти поділяють на три групи: топографічні великомасштабні, які створено у масштабі 1:100 000 і більше (1:50 000, 1:25 000, 1:10 000, 1:5000), оглядово-топографічні - з масштабом від 1:200 000 до 1:1 000 000 та оглядові - з масштабом понад 1:1 000 000. Карти з масштабом 1:25 000, 1:10 000 та 1:5000 мають назву топографічні плани. Елементами (складовими частинами) топографічної карти є: картографічне зображення, легенда та додаткове оформлення (карти-вставки, діаграми, графіки, текстова або цифрова інформація), що допомагають у роботі з нею.

• У чому полягає сутність розграфлення топографічних карт? В основі топографічних карт лежить так звана міжнарoдна мільйонна карта світу - оглядово-топографічна карта всього земного суходолу, складена в масштабі 1:1 000 000. Під час створення такої карти застосовують рівнокутну циліндричну проекцію Гаусса-Крюгера, яка дає надзвичайно малі спотворення форм і розмірів зображуваних об'єктів.

Toпoграфічна карта - це багатоаркушева карта. Один аркуш отримують шляхом розграфлення земної кулі меридіанами на 6-градусні колони (зони) і паралелями - на 4-градусні ряди. Кожен аркуш має вигляд трапеції розміром: 4° - за широтою і 6° - за довготою та обмежений з півночі на південь частинами паралелей, а із заходу на схід - меридіанів (мал. 2.1). Усі аркуші топографічних карт мають визначену систему позначень - номенклатуру.

Шестиградусні смуги, утворені меридіанами, називають колонами і позначають цифрами від 1 до 60 (усього 60 колон). Рахують колони із заходу на схід, починаючи від 180° довготи. Чотириградусні смуги, утворені паралелями, називають рядами і позначають великими літерами латинського алфавіту, починаючи від екватора (усього 23 ряди).

Позначення (номенклатуру) кожного аркуша складають з букви ряду та цифри колони (наприклад, М-36 або J-42). Для отримання аркушів карт більшого масштабу здійснюють поділ базового аркуша на менші, причому їхня кількість залежить від масштабу карти. Відповідно і змінюють номенклатуру: кожен номенклатурний ряд топографічних карт має своє значення, за яким можна визначити масштаб карти (табл. 2.2).

Табл. 2.2. Номенклатура кожного аркуша топографічної карти

Номенклатура	Масштаб
N-27	1:100 000
N-27-A	1:500 000
N-27-XI	1:200 000
N-27-16	1:100 000
N-27-16-A	1:50 000
N-27-16-A-6	1:25 000
N-27-16-A-6-1	1:10 000

Мал. 2.1. Розграфлення топографічних карт на плоску поверхню

• У чому різниця географічних і прямокутних координат? Географічні координати (широта і довгота) указують на розташування об'єктів земної поверхні відносно екватора та нульового меридіана. На топографічній карті координати визначають з точністю до секунд або десятих частин мінути. Меридіани й паралелі є сторонами рамок аркушів цих карт, географічні координати кутів рамки підписано на кожному аркуші.

Географічні координати на великомасштабних картах можна визначити з точністю до 1-2'. Цьому на місцевості відповідає приблизно 100-200 м (залежно від широти). На дрібномасштабній карті координати визначають з меншою точністю - до десятих частин градуса. Географічні координати застосовують для визначення розміщення точок на карті, які розташовані на порівняно великих відстанях. На практиці частіше знаходимо визначення прямокутних координат.

Прямокутні координати - це система координат, у якій віссю X прийнято центральний меридіан 6-градусної зони, а віссю Y - екватор. Ці лінії є прямими взаємно перпендикулярними, решта меридіанів і паралелей - кривими. Точка перетину осьового меридіана й екватора є початком прямокутних координат кожної зони.

Для зручності користування прямокутними координатами на топографічні карти нанесено лінії, які проведено через кожний 1 кілометр і паралельні осям X та Y. Вони утворюють кілометрову сітку, що вкриває карту системою однакових за площею квадратів. Тому прямокутні координати, на відміну від географічних, визначають у кілометрах та метрах. Прямокутні координати показують відстань у кілометрах до цієї точки від екватора (координата X, яка може змінюватися від 0 до більше як 10 000 км на полюсах) і від осьового меридіана (координата Y, що може змінюватися від 0 до 333 км на екваторі в місцях його перетину з крайніми західними і східними меридіанами зони). Наприклад, для всіх точок на території нашої країни координата Х має позитивне значення. Для того щоб і координати Y точок також були тільки позитивними, у кожній зоні ординату початку координат приймають рівною 500 км. Таким чином, точки, розташовані на захід від осьового меридіана, мають ординати менше 500 км, а до сходу - більше 500 км.

• Для чого на карті потрібна прямокутна (кілометрова) сітка? Визначення координат значно можна полегшити, якщо розділити карту на площини прямими лініями, паралельними осям координат. Така сітка має назву прямокутної сітки. На топографічних картах прямокутну координатну сітку наносять не довільно, а у визначеній взаємозалежності з географічною сіткою меридіанів і паралелей. Це дає можливість зручно і просто наносити її на карту, а також визначати і позначати на ній, у плоских прямокутних координатах, географічне положення будь-якого пункту місцевості.

Координатну сітку доволі широко використовують під час роботи з картою, основне її призначення - спростити визначення прямокутних координат точок місцевості. Разом з тим вона полегшує орієнтування на карті і вказує на ній положення різних об'єктів, а також допомагає швидко окомірно оцінити за допомогою карти відстані і визначити азимути напрямків. Для того щоб вказати приблизно розміщення будь-якого об'єкту на карті, достатньо назвати квадрат сітки, у якому він розміщений.

• Як на топографічній карті зображують об’єкти місцевості та рельєфу? Географічний зміст топографічних карт передають через топографічні умовні знаки - застосовані на карті позначення різних об'єктів з їхніми кількісними та якісними характеристиками. Умовні знаки є системою графічних, кольорових, буквених та цифрових позначень.

Мал. 2.2. Зображення рельєфу місцевості за допомогою горизонталей

Рельєф на топографічних картах зображують горизонталями коричневого кольору - лініями, які з'єднують точки земної поверхні з однаковою абсолютною висотою. Що менша відстань між сусідніми горизонталями, то крутіший схил, що більша - то пологіший. Спеціальними знаками - бергштрихами - указують напрямок, у якому знижується або підвищується схил. На горизонталях числами вказують абсолютну висоту (мал 2.2).

Водні об’єкти (річки, озера, водосховища, канали, болота) зображають лініями синього кольору, а їхні площі - синім фоном. Цифрами позначають різні кількісні характеристики: глибину, ширину, швидкість течії, а стрілками - її напрямок.

Поширення рослинного покриву зображують зеленим кольором, спеціальними знаками позначають дерева (породу, середню товщину та висоту), луки, чагарники.

Лініями різної товщини та кольору зображують транспортні шляхи: пішохідні, автомобільні, залізничні.

Відповідними умовними знаками на топографічній карті позначають населені пункти (міста, селища, села, хутори), промислові та сільськогосподарські підприємства, пам'ятки природи, об'єкти туризму та багато іншого. Значення та пояснення основних топографічних умовних знаків ви знайдете у своєму географічному атласі.

ПЕРЕВІРТЕ СЕБЕ

МАЄТЕ ЗНАТИ:

• основні відмінності топографічної карти від інших загальногеографічних карт;
• систему розграфлення топографічних карт;
• основну відмінність між географічними та прямокутними координатами;
• систему умовних позначень, використовуваних на топографічних картах;
• географічні координати пунктів, що розміщені:

- на перетині Гринвіцького меридіану з екватором;

- на Південному полюсі;

- на перетині Гринвіцького меридіану та паралелі в 30° (північної широти).

 Вимірювання на топографічній карті

• Що таке кути напрямів? Для чого використовують азимути? Усі лінії на земній поверхні мають відповідний напрямок, виражений кутом у градусах від початкової лінії чи напрямку в певній системі координат. Таку початкову лінію називають орієнтувальним напрямком, що залежить від обраної системи координат. У системі географічних координат - це напрямок дійсного меридіана, а в системі плоских прямокутних координат - абсциса (вісь х) - осьовий меридіан відповідної зони. Ці кути називають орієнтувальними або кутами напрямку.

У топографії використовують дві системи координат (географічну і прямокутну), тому, відповідно, виділяють кути напрямків двох видів. Перший - це дирекційні кути, утворені вертикальними лініями прямокутної системи координат і напрямками ліній на місцевості. Другий - азимути - кути, які утворюють лінії географічної сітки та напрямки на об'єкт.

Дирекціймий кут визначають на карті за рухом годинникової стрілки від 0° до 360° між північним напрямком вертикальної лінії координатної сітки і напрямком на визначену точку чи об'єкт. Дирекційні кути напрямків визначають переважно за картою або за магнітним азимутом.

Азимут - це кут між напрямками меридіана й певного об'єкта з точки спостереження, який вимірюють у градусах і він може мати значення від 0° до 360°. Оскільки існує різниця між географічним та магнітним полюсами Землі, то азимути бувають дійсними або магнітними залежно від меридіана, який обирають за початковий. Азимут використовують для орієнтування у процесі пересування в лісі, у горах, у піщаній пустелі або за умов поганої видимості (уночі, за сильного туману), коли звірити карту з місцевістю й орієнтуватися по ній важко, а часом і неможливо. За допомогою азимуту визначають також напрямок руху суден у морі й літаків.

На місцевості відлік азимутів проводять від напрямку стрілки компаса (її північного кінця) за ходом годинникової стрілки від 0° до 360°, інакше кажучи - від магнітного меридіана цієї точки. Якщо предмет розміщений від спостерігача точно на північ, то азимут його 0°, якщо на сході - 90°, на півдні - 180°, на заході - 270°. Під час спостереження за компасом вимірюють магнітний азимут.

• Як здійснюють вимірювання на топографічній карті за масштабом і кілометровою сіткою? За допомогою топографічних карт можна доволі точно обчислювати відстані на місцевості. Прямі відрізки між двома точками на топографічній карті вимірюють за допомогою лінійки або циркуля. Відстань, виміряну лінійкою, переводимо в реальну за допомогою масштабу, розміщеного під нижньою рамкою карти. Довжину ламаної лінії (наприклад, залізниці) обчислюють як суму відрізків прямих. Для вимірювання кривих ліній (наприклад, річок, кордонів, берегових ліній) можна скористатися приладом для вимірювання кривих ліній - курвіметром, механізм якого - це рухоме коліщатко і циферблат зі стрілкою.

Розрахунок площі. Визначити площу географічних об'єктів на топографічній карті можна двома способами: геометричним та за допомогою міліметрової сітки. Геометричним способом площу, що вимірюють, розбивають на сітку квадратів, трикутників, трапецій, площу яких вираховують за відповідними формулами: сума цих площ і буде загальною площею об'єкта на карті. Площу також можна виміряти з використанням міліметрової сітки, нанесеної на прозору плівку або папір. Таку сітку прикладають до карти і підраховують кількість квадратних міліметрів. Потім, ураховуючи масштаб карти, легко визначають площу.

Таблиця 3.1. Відстань між лініями координатної сітки залежно від масштабу

Масштаб карти	Відстань
	на карті, см	на місцевості, км
1:10 000	10	1
1:25 000	4	1
1:50 000	2	1
1:100 000	2	2
1:200 000	5	10

Якщо на карті або плані відсутній підпис масштабу, його можна визначити за кілометровою сіткою. На топографічних картах масштабів 1:10 000-1:200 000 нанесена координатна (кілометрова) сітка, на планшетних - підписи. Для визначення масштабу карти вимірюють відстань між лініями кілометрової сітки і ділять на відповідну відстань на місцевості. Відстань між лініями координатної сітки відповідає цілому числу кілометрів на місцевості й, залежно від масштабу, має різну величину (табл. 3.1).

Наприклад, на топографічній карті відстань між суміжними лініями кілометрової сітки дорівнює 2 см, на місцевості - 2 км.

Масштаб карти = 2 см (на карті) / 200 000 см (на місцевості) = 1:100 000.

Мал. 3.1. Визначення висоти земної поверхні за допомогою горизонталей

Визначити масштаб можна також за відомими відстанями, наприклад за умовними знаками, які позначають кілометрові стовпи на автомобільних шляхах. Вимірявши відстань між ними в сантиметрах та провівши нескладні математичні розрахунки, визначаємо масштаб карти.

• Як визначити висоту місцевості? На топографічних картах рельєф зображують горизонталями - кривими замкнутими лініями, точки яких мають однакову висоту над рівнем моря. Ці лінії можна розглядати і як сліди перетину нерівностей місцевості площинами, паралельними поверхні моря, від якого ведуть рахунок висот. Виходячи із цього, відстань h по висоті між січними поверхнями називають висотою перерізу (мал. 3.1). Знаючи властивість горизонталей, можна визначити за картою і форму різних видів схилів.

Визначити висоту будь-якої точки земної поверхні на топографічній карті можна за значенням горизонталей, адже вздовж горизонталі абсолютна висота місцевості є незмінною. Абсолютні висоти підписані на певних горизонталях, біля вершин окремих пагорбів, а також біля деяких об'єктів (наприклад, розгалужень доріг, колодязів, джерел). Тому, знаючи абсолютну висоту, легко вирахувати й відносну висоту будь-якого пункту на карті. Окрім того, на берегових лініях річок, озер, водосховищ позначають відмітки урізів води, які показують абсолютну висоту водної поверхні в цій точці.

• Чим відрізняється похил річки від її падіння? Під час будівництва електростанцій, водосховищ, каналів важливо знати величину падіння й середній похил річок. Падінням річки називають перевищення рівня її витоку над гирлом, виражене в метрах. Падіння ж на окремій ділянці річки - це різниця висоти між двома точками, узятими на певній відстані одна від одної. Максимальні величини падіння характерні для гірських річок, найменші - для рівнинних. Падіння річки визначають за формулою:

Падіння річки = h₁ - h₂,

де h₁ - висота витоку; h₂ - висота гирла.

Похилом річки називають відношення її падіння (у метрах) до довжини річки (у кілометрах). Похил річки обчислюють за формулою:

Похил річки = П / L,

де П - падіння річки, L - довжина річки.

Плани населених пунктів

• Для чого створюють плани населених пунктів та схеми руху громадського транспорту? Як знайти той чи інший об'єкт у населеному пункті та як до нього дістатися? Скільки часу на це потрібно? Що розміщено поблизу?

Мал. 4.1. Цифровий план міста

Ось питання, які цікавлять не тільки туристів, а й пересічних жителів. Швидко, ефективно і наочно відповісти на них допомагають спеціальні карти - плани міст. Ці картографічні зображення давно стали незамінними путівниками, які дають змогу не тільки впевнено орієнтуватися в інформаційному середовищі, але чітко розуміти маршрути своїх поїздок, а також своє місце перебування.

Плани населених пунктів - це джерело різноманітних і корисних відомостей про певний населений пункт; про місця, які людина має на меті відвідати; про події навколо неї тощо. Наприклад, плани міст - це великомасштабні картографічні зображення міських поселень, які створюють з метою полегшення орієнтування в населених пунктах. Вони відображають межі населеного пункту і його районів, планування вулиць, особливості забудови (виробничі, культові та житлові будівлі), межі приміських територій, річкову мережу, ґрунтове та рослинне покриття (мал. 4.1).

Залежно від змісту, рукописні плани міст поділяють на: топографічні плани; проектні плани; плани, що поєднують топографію міста з проектним навантаженням; плани, що створюють у зв'язку з проведенням спеціальних робіт (вирубування лісових масивів у передмісті, осушення території, будівництво мостів чи каналів, будинків, пам'ятників та інших споруд).

Сучасні плани населених пунктів найбільш точно відображають особливості розташування більшості великих споруд і дають змогу досить легко знайти необхідний об'єкт, зорієнтуватися або прокласти маршрут руху. Зазвичай такі плани містять багато додаткової інформації про населений пункт, що особливо корисно для туристичної мандрівки.

Прикладом таких картографічних ресурсів є цифрові плани міст, розроблені на Державному науково-виробничому підприємстві «Картографія». Такі плани містять інформацію про гідрографію; забудову (з нумерацією та поверховістю будинків); залізниці; вуличну мережу; соціальні об'єкти; інженерні споруди; рельєф та рослинність. На цей час створено близько 1200 цифрових планів населених пунктів України.

• Які є схеми руху транспорту? Кожне велике сучасне місто має розвинену транспортну інфраструктуру, яку складають автомобільні дороги, залізниці, водні шляхи сполучення та мости. Наприклад, у великих містах розвинені автомобільні перевезення, громадський транспорт тощо. У Києві, Харкові та Дніпрі є метрополітен. У столиці також працює фунікулер і міська електричка. Для того щоб мешканцям міст та гостям було легше здійснювати мандрівки, створюють схеми руху міського транспорту (мал. 4.2).

Мал. 4.2. Схема руху транспорту м. Вінниця

Мал. 4.3. Інтерфейс програми Easy Way

Мал. 4.4. Інтерфейс програми DozoR City

Однак ці схеми сьогодні доступні не лише у друкованому вигляді, адже рух громадського транспорту тепер можна відслідковувати в онлайн режимі. На платформі проекту Easy Way стали доступні GPS-дані наземного громадського транспорту Києва. На цей момент в онлайн режимі можна відслідкувати рух 123 маршрутів - усі автобусні, тролейбусні та майже всі трамвайні (мал. 4.3).

Також мобільний додаток Easy Way адаптований для відображення GPS-даних, тож кожен користувач мобільних телефонів на базі iOS та Android має можливість не лише спостерігати за рухом транспорту, а й окремо на кожній зупинці отримувати актуальний розклад прибуття транспорту (цей сервіс надають у багатьох містах України).

Додаток DozoR City буде корисний усім користувачам громадського транспорту в низці українських міст: Біла Церква, Житомир, Запоріжжя, Івано-Франківськ, Кам'янець-Подільський, Ковель, Конотоп, Коростень, Кропивницький, Миргород, Мукачево, Рівне, Ужгород, Хмельницький, Чернігів. Дані про рух транспорту надходять в онлайн режимі через систему навігації GPS. У цій програмі: відображено на карті місце перебування тролейбусу або маршрутного таксі; показано напрямок його руху; визначено фактичний час прибуття на кожну зупинку; відображено повний перелік міських маршрутів транспорту (мал. 4.4.).

• Яке практичне використання топографічних карт та планів? Висока точність та детальність, з якою зображують усі об'єкти місцевості на топографічних картах, дозволяють застосовувати ці картографічні твори в різних цілях: у господарстві, під час будівництва різних споруд та транспортних шляхів, а також для проведення різноманітних розрахунків; для геологічних пошукових робіт; землеустрою та створення земельного кадастру.

Великомасштабні карти (1:5 000 і 1:10 000) застосовують у промисловості і комунальному господарстві; у процесі проведення детальних геологічних розвідок родовищ корисних копалин; під час проектування транспортних вузлів і споруд; вони використовуються при орієнтуванні в населених пунктах та туристичних мандрівках тощо; важливу роль відіграють ці карти у військовій справі.

Топографічні карти застосовують у різних галузях людської діяльності, вони унаочнюють інформацію певного напряму. Тому використання цих карт пов'язане з вивченням рельєфоутворювальних чинників і процесів, господарської оцінки рельєфу, проведення природоохоронної діяльності, а також для сільськогосподарського освоєння території і меліорації, для проектування споруд і різних видів будівництва.

Окрім того, вони мають широке застосування під час господарської оцінки водних, мінеральних, біологічних і енергетичних ресурсів певної місцевості, у процесі вивчення небезпечних гідрологічних явищ та виробленні різних природоохоронних заходів. Особливо помітна їхня роль під час кадастрового обліку земельних ресурсів, їхньої економічної оцінки з метою сільськогосподарського використання території.

Карти - надійні путівники у процесі переміщення військ під час бойових дій і тренувань, для польоту літака, а також у туристичних походах. У військовій справі вони є основним джерелом інформації про місцевість та обов'язковим посібником для керування діями військ і організації їхньої взаємодії. У промисловості, енергетичному та транспортному будівництві топографічні карти використовують як основу для дослідження, проектування та втілення в життя інженерних проектів. Сьогодні оптимальність прокладання залізничних колій, автомагістралей, трубопроводів не визначають в польових умовах, а здійснюють за топографічними картами у проектних установах.

Топографічні карти та плани широко застосовують у сільському господарстві: під час землекористування, меліорації, заходів з підвищення родючості ґрунтів, у боротьбі з вітровою та водною ерозією, а також для обліку і раціонального використання земельних ресурсів. Також ці карти є наочним посібником, об'єктом вивчення і джерелом знань, оскільки вони є результатом наукового дослідження, підґрунтям для прийняття управлінських рішень, але передусім - моделлю різних природних і суспільних просторових явищ.