Условные знаки топографических карт

Одним из требований, предъявляемых к топографическим чертежам, является их наглядность. Это достигается при помощи специальных обозначений ситуации и рельефа, которые называются условными знаками.

Под условными знаками понимают геометрические фигуры, условно выражающие элементы земной поверхности и недр, а также естественные и техногенные объекты на поверхности и под ней.

Объекты местности, ситуация и некоторые формы рельефа изображаются на топографических картах условными знаками. Различают четыре типа условных знаков: контурные или площадные (масштабные), 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, теле- и радиовышек, фабрик, заводов, различного рода опор, и т.д. Местоположение объекта соответствует характерной точке условного знака, которая может располагаться в центре, условного знака, в середине его основания и т.д. Например, положение колодца определяют центром кружка, а положение отдельного дерева – вершиной прямого угла у основания знака (угол между вертикальной линией значка и подсечкой).

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.  Примеры условных знаков приведены на рис. 2.5.1.

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

1. математическая основа,

2. рельеф,

3. гидрография,

4. населенные пункты,

5. предприятия,

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.

Условные знаки вычерчивают и располагают таким образом, что бы их можно было легко распознать и прочитать. Для большей наглядности применяют многокрасочность условных знаков. Например, объекты гидрографии изображают голубым цветом, растительность – зеленым, а рельеф - коричневым.

Чтобы при помощи условных знаков читать план или карту, условным знакам придают очертания, по возможности напоминающие вид и характер изображаемых предметов местности. Уметь читать план или карту – это значит уметь по условным знакам понимать изображенную местность. Пониманию содержания планов и карт способствуют помещаемые на них названия некоторых предметов, например рек, морей, населенных пунктов и т.д.

Упражнения в чтении карт и планов в решении по ним различных задач составляют важнейшую часть геодезической подготовки любых горных техников и горных инженеров.

Рис. 2.5.1

Лекция 17-18

2.6. Изображение рельефа на картах и планах. Чтение рельефа.

Свойства горизонталей.

2.6.1 Изображение рельефа на картах и планах. Чтение рельефа

Основные формы рельефа. Несмотря на большое разнообразие неровностей земной поверхности, можно выделить основные формы рельефа: гора, котловина, хребет, лощина, седловина.

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.

Основные формы рельефа и их изображение на плане приведены на рис 2.6.5 и рис. 2.6.6.

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.

Способы изображения 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 геодезии было разработано несколько способов изображения рельефа на топографических картах. Перечислим некоторые из них.

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.

Способ горизонталей. Сущность способа горизонталей можно понять из рис.2.6.1

Рис.2.6.1

Рис.2.6.2

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.2.6.2). 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 четвертьгоризонтали; 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.

Расчет высоты сечения рельефа. 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:

h = a_min * M * tg(ν_max). (2.6.1)

Например, для масштаба 1:M = 1:5 000 получим h = 1 м.

По формуле (2.6.1) находят так называемую расчетную высоту сечения рельефа. В зависимости от характера рельефа Инструкция по топографической съемке, рекомендует для планов масштаба 1:5000 несколько значений высоты сечения рельефа:

· для плоскоравнинной местности h = 0.5 м или h = 1 м,

· для равнинной и всхолмленной местности h = 1 м или h = 2 м,

· для горной местности h = 5 м.

Правильный выбор высоты сечения рельефа очень важен с экономической точки зрения, так как при уменьшении высоты сечения возрастает объем работ и расходы на производство съемки.

Проведение горизонталей по отметкам точек. Чтобы провести на карте (или плане) горизонтали, необходимо иметь точки с известными отметками, которые назовем пикетами. Пусть даны пикеты 1, 2, 3, 4 (рис.2.6.3), и предполагается, что вдоль линий 1-2, 1-3, 1-4, 2-3 и 3-4 местность имеет равномерный уклон. Требуется провести горизонтали внутри участка, ограниченного линиями 1-2, 2-3, 3-4, 4-5; высота сечения рельефа h= 1 м.

Рис.2.6.3 Рис.2.6.4

Процесс нахождения на линии, соединяющей два пикета, точек, через которые пройдут горизонтали, называется интерполированием горизонталей. Известны три способа интерполирования: аналитический, графический и на глаз.

Рассмотрим аналитический способ, являющийся основой для двух остальных способов. На рис.2.6.4 проведем линию местности, например, 4-1, и ее горизонтальную проекцию и затем покажем секущие плоскости, проходящие через 1 м по высоте. Обозначим точки линии 4-1 буквами A, F, E, D, C, B. Спроектируем эти точки пересечения секущих плоскостей с линией 4-1 на ее горизонтальную проекцию, получим точки a, f, e, d, c, b. Задача заключается в вычислении расстояний af, ae, ad, ac.

Из подобия треугольников FAf' и BAb' имеем:

Af'/Ab' = Ff'/Bb',

откуда

Af' = Ab'*(Ff'/Bb')

и

af = Af' = Ab'*(H_F - H₁)/(H₄ - H₁).

Обозначим Ab' через s и запишем окончательно:

(2.6.2)

Если рис.2.6.4 построить в масштабе карты (плана), то отрезок s можно взять прямо с карты; отметки пикетов 1 и 4 известны, отметка точки F равна отметке первой секущей плоскости выше точки A.

Аналогично можно вычислить остальные отрезки. Отложив их на линии 4-1, получим на ней искомые точки.

На отрезках 1-2, 2-3 и других таким же образом найдем точки их пересечения с горизонталями. Затем плавными линиями соединим точки с одинаковыми отметками и получим рисунок горизонталей.

Аналитический способ применяют довольно редко ввиду его большой трудоемкости. Гораздо чаще применяют графический способ, при котором используется палетка (лист прозрачной бумаги или пластика), на котором проведены параллельные или расходящиеся прямые линии. Интерполирование на глаз применяют при небольших расстояниях между пикетами и при малых разностях отметок пикетов.

Свойства горизонталей

Из понятии о горизонталях вытекают следующие их свойства:

1. Все точки, лежащие на одной и той же горизонтали, имеют на местности одинаковую высоту.

2. Все горизонтали, замыкающиеся в пределах плана или карты, обозначают или холм или котловину; они опознаются по бергштрихам или по надписям.

3. Все горизонтали должны быть непрерывными как в пределах плана или карты, так и за их пределами. Горизонталь, не замкнувшаяся в пределах плана, обрывается у его рамки.

4. Горизонтали не могут пересекаться на плане. Редкое исключение из этого правила будет лишь в том случае, когда горизонталями изображается нависший утесю

5. Расстояния между горизонталями в плане характеризуют крутизну ската. На склонах, имеющих равномерный скат, промежутки между горизонталями одинаковы. На крутых скатах промежутки между горизонталями меньше, чем на пологих.

6. Самое короткое расстояние между горизонталями - перпендикулярная к ним линия – соответствует направлению наибольшей крутизны.

7. Водораздельные л ини и оси лощин пересекаются горизонталями под прямыми углами.

8. Горизонтали, изображающие наклонную плоскость, имеют вид параллельных прямых.

Рис. 2.6.5

 

Рис. 2.6.6

Лекции 19-20