Глава 1. Основные формы рельефа

В зависимости от характера рельефа местность делят на равнинную, холмистую и горную. Рельеф местности слагается из различных сочетаний форм земной поверхности, к основным из которых относятся холм, котловина, хребет, лощина и седловина.

Холм, гора – выпуклая конусообразная форма рельефа, возвышающаяся над окружающей местностью. Наивысшая точка горы или холма называется вершиной, от которой во все стороны местность понижается, превышения имеют отрицательный знак. От вершины во все стороны идут склоны, или скаты; линия перехода скатов в окружающую равнину называется подошвой. Гора отличается от холма размерами и крутизной скатов; при высоте над окружающей местностью до 200 м с крутыми скатами – горой. Горы и холмы изображаются замкнутыми горизонталями с бергштрихами, направленными от вершины к подошве [1]. Остроконечная верхняя часть горы называется пиком, а плоская – плато [2].

Котловина или впадина – противоположная горе (холму) форма рельефа, представляющая чашеобразное углубление земной поверхности. Самая низкая точка котловины называется дном [1], от нее во все стороны местность повышается, превышение точек над дном имеют положительный знак. Боковая поверхность котловины состоит из скатов, линия их перехода в окружающую местность называется бровкой, или краем. Небольшие котловины с крутыми скатами называют воронками [2]. Котловина, как и гора, изображается замкнутыми горизонталями, однако бергштрихи в этом случае направлены ко дну [11].

Хребет – вытянутая и постепенно понижающаяся в одном направлении возвышенность. Хребет обычно представляет собой ответвление горы или холма. Линия, соединяющая самые высокие точки хребта, от которой в противоположные стороны отходят скаты, называется водоразделом [1]. Если посмотреть вниз по водоразделу, то превышения в этом направлении, а также вправо и влево имеют отрицательный знак, а назад – положительный [2]. Хребет изображается выпуклыми горизонталями, направленными выпуклостью в сторону понижения местности.

Лощина – вытянутое в одном направлении углубление земной поверхности с постепенно понижающимся дном. Два ската лощины, сливаясь между собой в самой низкой ее части, образуют линию водотока (водослива), или тальвег [1]. Если посмотреть вниз по водотоку, то превышение в этом направлении будет отрицательным, а вправо, влево и назад – положительным [2]. Разновидностями лощины являются: долина – широкая лощина с пологими скатами; ущелье – узкая лощина с крутыми каменистыми скатами; овраг – лощина в виде глубоких промоин в долинах, образующихся действием текучих вод; балка – заросший травой, кустарниками и древесной растительностью овраг с выположенными обрывами. Лощина изображается вогнутыми горизонталями, направленными вогнутостью в сторону понижения местности; обрывистые склоны оврага изображаются специальными условными знаками [1].

Седловина – пониженный участок местности, расположенный на хребте между соседними вершинами. От седловины берут начало две лощины, распространяющиеся в противоположных направлениях. В горной местности седловины служат путями сообщения между противоположными склонами хребта и называются перевалами. Седловина изображается горизонталями, обращенными выпуклостями навстречу друг к другу.

Вершина горы, дно котловины, самая низкая точка седловины и точки перегиба скатов называются характерными точками рельефа, а линии водораздела и водотока – характерными линиями рельефа.

Разновидностями основных форм рельефа являются: гребни – острые части хребта по водоразделу; террасы – пологие площадки на крутых скатах. Террасы изображаются системой выпуклых и вогнутых горизонталей со значительным промежутком между ними в одном месте [1].

Все формы рельефа образуются из сочетания наклонных поверхностей – скатов, которые подразделяются на ровные, выпуклые, вогнутые и смешанные (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Формы скатов [1]

 

Как видно из рис. 1.1, горизонтали, изображающие ровный скат, располагаются на одинаковых расстояниях друг от друга. При выпуклом скате расстояние между горизонталями у подошвы меньше, чем у вершины. При вогнутом скате горизонтали у подошвы отстоят друг от друга на большем расстоянии, чем у вершин. Следовательно, по характеру горизонталей на топографической карте или плане можно установить форму скатов [1].

 

 

Глава 2. Способы изображение рельефа на

Топографически картах

 

Для изображения рельефа местности на планах и картах применяют условные изображения, которые давали бы представление о формах рельефа земной поверхности, крутизне скатов, высотах точек и превышениях. Существуют несколько способов изображения и обозначения рельефа, из которых одни удовлетворяют всем только что указанным требованиям, другие не удовлетворяют им полностью.

Способ изображения рельефа должен обеспечивать:

· хорошее пространственное представление о рельефе местности,

· надёжное 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. Способ горизонталей.

2. Гипсометрический способ.

3. Способ отмывки.

 

Способ горизонталей

Способ горизонталей (или способ изогипс) – наиболее распространенный способ изображения рельефа на топографических планах и картах. Он дает однозначное пространственное представление о рельефе местности, позволяет быстро и просто получить количественные характеристики рельефа и решать на плане или карте ряд инженерно-технических задач [1].

Горизонталь – это след, получающийся от сечения земной поверхности уровенной поверхностью. Другими словами, горизонталью называется линия на земной поверхности (чаще всего воображаемая), проходящая через точки с одинаковыми высотами [6].

Горизонтали подразделяются на:

· 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 [1].

При изображении рельефа местности горизонталями воображается, что уровенные поверхности, рассекающие земную поверхность, отстоят одна от другой на одном и том же расстоянии, называемом высотой сечения рельефа [2].

Горизонтали (или, по-другому, изогипсы) проектируются на горизонтальную плоскость для изображения их на плане (или на поверхность эллипсоида для изображения их на карте). Они характеризуются следующими свойствами:

1) Все точки, лежащие на одной и той же горизонтали, имеют одинаковую высоту [1].

Рассмотрим рисунок 2.1.

 

 

Рисунок 2.1 - Фрагмент топографической карты [1]

 

На рисунке показан небольшой фрагмент плана местности. Можно заметить, что некоторые горизонтали имеют подписи, а другие нет. К примеру, на горизонтали, обозначенной отметкой 125 м все точки, принадлежащие этой горизонтали, имеют абсолютную высоту 125 м. Аналогично можно сказать и о других точках, принадлежащих к той или иной горизонтали.

2) Замкнутые в пределах карты или плана горизонтали обозначают холм или котловину [1].

Рисунок 2.2 - Холм и котловина [1]

 

На рисунке 2.2 изображены холм и котловина, показанные при помощи способа горизонталей. Посмотрев на рисунок, можно сказать, что гора и котловина показываются на топографических картах и планах при помощи замкнутых кривых. Отличить их друг от друга позволяют бергштрихи (или скатштрихи), которые проводятся от одной или нескольких горизонталей в сторону понижения ската.

3) Горизонтали на плане или карте должны быть непрерывными линиями. Они могут прерываться лишь в оврагах, откосах и обрывах [1].

Если взглянуть на топографическую карту, то сразу можно заметить, что горизонтали являются непрерывными линиями. Прерываться они могут только в оврагах, которые представляют собой лощину с узкими обрывистыми берегами (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Изображение оврага на топографической карте [1]

 

4) Горизонтали не могут пересекаться и разветвляться. Исключение может составлять случай, когда горизонталями изображается нависший утёс. Поэтому для изображения на картах скал (в том числе и нависших утёсов) установлен специальный условный знак [1].

5) Расстояние между горизонталями в плане (заложение) характеризует крутизну ската.

Рассмотрим рисунок 2.4.

Как следует из рисунка 2.4 угол наклона ν1 линии местности АВ, которой соответствует заложение Ab, больше угла наклона ν2 линии AС, заложение которой Ас > Ab; следовательно, при данной высоте сечения рельефа h крутизна линии тем больше, чем меньше ее заложение.

Заложение, нормальное к горизонталям и являющееся кратчайшим, называется заложением ската. Заложению Ab = d соответствует линия местности AB наибольшей крутизны, называемая линией ската, которая принимается за направление ската в данной точке А.

Рисунок 2.4 - Крутизна ската (а – план, б – разрез) [1]

 

Отношение высоты сечения рельефа к заложению называется уклоном линии ската. Он выражается в процентах, либо в промилле и определяется по формуле:

i= tgν = h/d

6) Линии водоразделов и водотоков (водосливов) пересекаются горизонталями под прямыми углами [1].

7) Горизонтали имеют отметки, кратные высоте сечения рельефа.

Например, при высоте сечения рельефа h = 1м горизонтали будут иметь отметки 120 м, 121 м, 122 м и т. д.; при h = 2,5 м – 120 м, 122,5 м, 125 м и т. д.

При чтении карты или плана, а также при их составлении следует помнить, что все горизонтали, бергштрихи, подписи высот и другие условные знаки, относящиеся к рельефу, изображаются коричневой тушью (сиеной жженой) [1].

Основным достоинством способа горизонталей для изображения рельефа местности на карте или плане является возможность решать целый ряд измерительных задач. Поэтому и настоящее время на всех топографических картах и планах рельеф изображается исключительно горизонталями.

Недостатком способа горизонталей является малая наглядность изображения рельефа по сравнению с перспективным изображением его или изображением штрихами. Для облегчении чтения рельефа, изображенного горизонталями, у некоторых из них проводят короткие черточки в направления понижении скатов. Эти черточки называются бергштрихами. Распознаванию понижения скатов помогают также подписи отметок горизонталей: основания цифр всегда направлены, и сторону понижения местности [2].

Следует отметить, что способ горизонталей применяется в основном на крупно- и среднемасштабных картах (до 1:500000) [1].

 

 

Гипсометрический способ

Гипсометрический способ — способ изображения рельефа горизонталями, гипсометрической окраской, а также горизонталями в сочетании с гипсометрической окраской.

Возможность применения горизонталей для изображения рельефа была показана французом Дюкарла в 1771. Первая карта в горизонталях на территорию Франции была изготовлена Дюпен-Триелем (1791). Начиная со 2-й половины 19 в. применение гипсометрического способа становится основным способом изображения рельефа на общегеографических, гипсометрических и многих др. тематических картах различных масштабов. Основным преимуществом гипсометрического способа по сравнению с другими способами является возможность достижения геометрически точного и измеримого изображения рельефа. Гипсометрический способ в сочетании с высотными отметками обеспечивает чёткую передачу основных орографических линий и точек (вершин, водоразделов, тальвегов, уступов и др.), направления и формы склонов, углов наклона, абсолютных и относительных высот. Для передачи резких нарушений рельефа (обрывов, уступов, скал и др.), не изображаемых горизонталями, дополнительно используются специальные обозначения

Качество изображения рельефа в наибольшей степени зависит от полноты и точности исходных данных, от правильности выбора сечений рельефа и от качества обобщения и рисовки горизонталей [12].

 

Способ отмывки

Способ отмывки — способ теневой пластики при косом, реже отвесном освещении, в котором полутоновое изображение рельефа выполняется от руки.

Этот способ применяется на мелкомасштабных картах. Поверхность Земли показывается коричневым цветом: чем больше отметки, тем гуще цвет. Глубины моря показывают голубым или зелёным цветом: чем больше глубина, тем гуще цвет.

Отмывка создаёт иллюзию выпуклости изображённого рельефа. Ее использование отмывки делает карту внешне более привлекательной. Применяется с XIX века.

Обычно отмывку применяют при:

· боковом освещении, когда источник света находится в левом верхнем углу карты;

· отвесном освещении, когда свет падает сверху;

· комбинированном освещении, когда местность считается освещенной с разных сторон.

В настоящее время применяют как ручную отмывку, так и отмывку фотомеханическим и цифровым (компьютерным) методами. Вручную тени накладываются кистью или карандашом (тушёвка). Автоматическая отмывка выполняется на основе цифровых моделей рельефа в виде растрового полутонового изображения [9].