Топологические карты. топографическая карта

Отредактировано 23.01.2021

Топографическая карта — это подробное изображение земной поверхности в уменьшенном виде, содержащее координатную сетку с условными знаками. Такая карта имеет универсальное назначение.

Топографическая карта содержит сведения об опорных геодезических пунктах, рельефе, гидрографии, растительности, грунтах, хозяйственных и культурных объектах, дорогах, коммуникациях, границах и других объектах местности. Совокупность показанных на карте элементов и объектов местности и сообщаемых о них сведениях называется содержанием карты. Оно должно быть полным, достоверным, современным и точным.

Содержание карты позволяет используя топографическую карту узнавать информацию о местности и используется для ее изучения, определения расстояний и площадей, дирекционных углов, координат различных объектов и решения других измерительных задач.

Топографические карты широко применяются в военном деле, строительстве, лесном деле и сельскохозяйственном производстве, как средство ориентирования в экспедициях, туристических походах и поездках и т.п. Топографические карты строятся по законам проектирования физических тел на плоскость, имеют опорную геодезическую сеть и стабильную систему обозначений, что в совокупности обусловливает возможность получения по ним наглядной, точной и сопоставимой общегеографической информации о местности.
Топографические карты подразделяются на карты суши, шельфа и внутренних водоемов. Создаются топографические карты, главным образом, в результате обработки снимоков из космоса, реже — аэрофотоснимков территории или путем непосредственной наземной топографической съемки местности.

• Разнообразие задач, решаемых с помощью топографических карт, вызывает необходимость иметь карты различных масштабов.
• Все географические карты (к которым относятся и топографические карты) в зависимости от масштабов условно подразделяются на следующие типы:

• топографические планы — до 1:5000 включительно;
• крупномасштабные топографические карты — 1:10 000; 1:25 000; 1:50 000;
  
  

• среднемасштабные топографические карты — 1:100 000; 1:200 000;
  
  

• мелкомасштабные топографические карты — 1:500 000 и выше
  
  

Чем меньше знаменатель численного масштаба, тем крупнее масштаб. Планы составляют в крупных масштабах, а карты — в мелких.

На практике же термины план/карта используются в зависимости не от проекции/масштаба, а от охватываемого объекта: континент, страна, область, номенклатурный лист — это карта, а город, поселок, микрорайон, здание — план.

В картах учитывается шарообразность Земли, а в планах — нет. Из-за этого планы не должны составляться для территорий площадью свыше 400 км2 (то есть участков земли крупнее 20х20 км).

Наиболее подробно географические объекты и их очертания изображаются на крупномасштабных топографических картах. При уменьшении масштаба карты подробности приходится исключать и обобщать. Отдельные объекты заменяются их собирательными значениями.

 Отбор и обобщение становятся очевидными при сравнении разномасштабного изображения населённого пункта, который в масштабе 1:10 000 дается в виде отдельных строений, в масштабе 1:50 000 — кварталами, а в масштабе 1:100 000 — обозначением ◦.

Отбор и обобщение содержания при составлении географических карт называется картографической генерализацией. Она имеет целью сохранить и выделить на карте типичные особенности изображаемых явлений в соответствии с назначением карты.

Полнота изображения отдельных объектов среднепересеченной обжитой местности на топографических картах масштабов 1:25 000 — 1:500 000

Сводная таблица масштабов карт

Масштаб указывают на картах разными способами:

• Численный. Запись выглядит как дробь с числителем, равным единице, и знаменателем, равным степени уменьшения. Его используют в качестве пояснения, записывают на одной из рамок карты. Показатель численного масштаба равен величине, которая соответствует 1 см. 
• Линейный. Пояснение выглядит как линейка, деленная на равные отрезки. Линейный масштаб необходим для тех специалистов, которые одновременно с изучением топографической карты измеряют расстояния и переводят их в натуральные величины.

Ниже приведены виды линейного масштаба

Если надо перевести линейный масштаб в численный то можно воспользоваться подсказкой, приведенной на рисунке ниже.

Цветовое оформление топографических карт заключено в выделении цветом соответствующих объектов:

• кустарники, леса и другая зелёная масса на территориях обозначаются зеленым цветом
• водное пространство, ледники окрашиваются бирюзовым
• рельеф, разнообразные разновидности почвогрунта окрашены в оранжевый цвет
• автодороги улучшенного типа выделяют жёлтым
• для населенных пунктов, городов с населением более 50 тыс. предусмотрен оранжевый цвет
• пески, каменистые поверхности выделяют коричневым
• для других обозначений используют черный цвет

Ниже приведен пример расцветки топографических карт

Как было написано в начале топографическая карта (собственно, как и любая другая карта) содержит условные знаки.
Легенда — это список или таблица условных обозначений на карте с разъяснением их значения. Легенда помещается на свободном пространстве (например, в углах), чтобы не скрывать нужные объекты на карте. В атласах может размещаться на отдельных страницах. Обозначения на легендах карт собраны в группы.

Для удобства применения подобных знаков введена специальная система классификации:

• Площадные. Предназначены для, того, чтобы определять макрообъекты: луга, озера, реки. С помощью площадных знаков картографическое изображение не только определяет расположение объекта, но и помогает представить его реальные размеры. Правила нанесения предусматривают частичную или полную штриховку тела фигуры. 
• Точечные. Это объекты минимальной величины, которые невозможно полностью отобразить на карте из-за масштаба: указатели на дорогах, отдельно стоящие столбы, колодцы, памятники.
• Линейные. Символы, которые обозначают дороги, их протяженность, линии границ промышленных сооружений.

Лист топографической карты имеет три рамки: внешнюю оформительскую, минутную и внутреннюю.

Внешняя оформительская рамка проводится утолщенной линией черного цвета и служит для ограничения картографического изображения от других элементов карты.

Параллельно внешней рамке двойной линией проведена минутная рамка. Она разделена на отрезки, соответствующие с юга на север минутам широты, а с запада на восток – минутам долготы.

Каждый минутный отрезок на картах масштаба 1:25 000 – 1:100 000 делится точками на шесть частей по 10 секунд каждая, за исключением листов карты масштаба 1:100 000, расположенных в пределах широт 60–76 градусов, на которых минутные отрезки по северной и южной сторонам рамки делятся на три части по 20 секунд, а расположенных севернее параллели 76 градусов – на две части, по 30 секунд.
Таким образом, минутная рамка служит для определения географических координат точек.

Внутренняя рамка карты выполнена тонкими линиями, ограничивающими картографическое изображение, она представляет собой выпрямленные дуги параллелей и меридианов, выделяющих лист карты данного масштаба. В углах карты подписаны широты параллелей и долготы меридианов линий внутренней рамки.

За рамкой листа топографической карты помещают его номенклатуру, название соответствующей политико-административной единицы и главного населенного пункта, численный и линейный масштабы, сведения о системах координат и высот, сечении рельефа, методе и годе изготовления.
Кроме того, на зарамочных полях обзорно-топографических карт дают условные знаки к данному листу, шкалу ступеней высот, схему границ; собственно топографических карт – схему сближения меридианов и магнитного склонения, шкалу заложений, дополнительные обозначения объектов; топографических планов – название площадки, схему всего участка съемки и тексты о назначении плана, увязке урезов вод и т.п. Для обзорно-топографических, мелко- и среднемасштабных карт предусмотрено многоцветное полиграфическое издание, крупномасштабных – многоцветное и одноцветное, топографических планов – размножение в нескольких экземплярах фотографическим, электрографическим или др. упрощённым способом.

Серии карт могут быть двух видов:

• серии, включающие карты одного содержания на разные территории
• серии, включающие карты разного содержания на одну территорию

Карты одного и того же содержания, например топографические, создаваемые на разные территории строятся в одном масштабе, по единым установкам, в единой системе условных обозначений и образуют непрерывное изображение значительной части земной поверхности. Топографические карты обширных территорий, например, России, включают большое количество отдельных листов, так как на одном листе изображается небольшая по площади территория. Каждый лист топографической карты ограничен отрезками меридианов (с запада и с востока) и отрезками параллелей (с севера и с юга) и представляет собой трапецию.

Все листы топографических карт имеют определенную систему обозначений – номенклатуру, которая зависит от масштаба карты и географического положения изображенной на нем территории. Система деления карт на листы называется разграфкой. Существует два вида разграфки: прямоугольная и международная.

Прямоугольная разграфка производится простым делением картографического изображения страны на листы прямоугольной формы.

В международной разграфке карт рамками листов служат линии меридианов и параллелей карты масштаба 1:1 000 000 с размерами 4° по широте и 6° по долготе. Разграфка и номенклатура карт России основана на использовании поперечной цилиндрической проекции Гаусса – Крюгера.

Для получения карты масштаба 1: 1000 000 поверхность земного эллипсоида делят параллелями и меридианами на ряды и колонны.

Ряды – это полосы между двумя соседними параллелями, проведенными через 4 градуса по широте к северу и к югу от экватора. Ряды обозначаются буквами латинского алфавита: A.B.C.D.E.F.G.H.I.J.K.L.M.N.O.P.Q.R.S.T.U.V.Z– окружность около полюсов.

Колонны – это двуугольники между двумя соседними меридианами, проведенными через 6 градусов, колонны нумеруются арабскими цифрами с запада на восток от меридиана с долготой 180º. Таким образом, Гринвичский меридиан разграничивает 30 и 31 колонны. Всего насчитывается 60 колонн
В результате разграфки на ряды и колонны происходит выделение трапеций карт масштаба 1: 1 000 000, номенклатура которых складывается из буквы ряда и цифры колонны, например, О-36

Далее, на основе деления листа миллионной карты на 4 части средним меридианом и средней параллелью получаются листы карт масштаба 1: 500 000, а номер складывается из номера листа миллионной карты и заглавной буквы русского алфавита, обозначающей одну из четырех полученных частей: А, Б, В, Г, например: О-37-А. Затем делением миллионной карты на 9 частей получают листы карт масштаба 1: 300 000, в их номере перед обозначением исходного миллионного листа добавляют римскую цифру, например: V-О-36. Делением миллионной карты на 36 частей получают листы карт масштаба 1: 200 000, а в номере после обозначения исходного листа миллионной карты добавляют римскую цифру. Например: О-36-ΧΧV.

Путем деления листа миллионной карты на 144 части получаются листы карт масштаба 1: 100 000, в номере после обозначения миллионной карты ставят арабскую цифру, например: О-36-133. Затем, карты более крупных масштабов 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 получают путем деления на 4 части листа каждой предыдущей карты и обозначения полученных листов соответственно заглавными буквами русского алфавита, строчными буквами и арабскими цифрами. В номенклатуре каждой последующей карты сохраняется номер исходной миллионной карты и элементы номера каждой предыдущей карты, например: 1:50 000 имеет номер О-36-133-А для масштаба 1:25 000 это может быть О-36-133-А-б. Для 1:10 000 – О-36-133-А-б-4. Листы карты каждого масштаба имеют четко обоснованные размеры по широте и долготе. По номеру карты можно определить её масштаб, положение изображенной территории на земном эллипсоиде и номера листов соседних карт. (Схемы разграфки и номенклатуры). В связи с развитием техники кроме давно известных бумажных карт появились электронные карты. Плюсы бумажных карт:

• легкость
• неприхотливость к условиям использования
• сравнительно низкая цена

Минусы бумажных карт:

Электронные карты — это цифровая модель участка Земной поверхности, сформированная специальными программами.

Виды и значение топографических карт

Топографическая карта имеет важное значение. Точный план территории актуален не только для тех, кто на ней живёт, а также населения и администраций смежных районов и для государственных нужд, прежде всего.

Составление топографических карт – важная государственная задача.

Отдельный гражданин может увлекаться картографией, но современная методика построения карт слишком сложна, а для составления хорошей карты требуются дорогостоящее оборудование, специальные знания и многолетний опыт. Не будут лишними данные искусственных спутников Земли.

Что это

Топографическая карта территории – важная задача для любого государства, на решение которой оно постоянно тратит время и значительные усилия. Методики построения качественных карт и опытные специалисты по картографии всегда ценились, а их труд востребован ежедневно, если не ежечасно. История создания карт – это история дизайна, логики и знаний о развитии представлений по графическому отображению реальной местности на плоскости.

Топография – это наука, трансформирующая съёмки и снимки земной поверхности в плоское отображение реальной информации: в графическую форму, доступную для использования, содержащую точные данные не только о местности, объектах на ней, но и о рельефе, реках, лесах, дорогах, инженерных сооружениях и пр.

В первом приближении топографическая карта местности – это классификация по масштабу:

• до 1:5000 план топографический;
• 1:10000; 1:25000; 1:50000 крупный;
• 1:100000; 1:1000000 средний;
• всё, что выше мелкий.

Такое деление всегда применяется на практике.

• обзорные (планы, топографические зарисовки инженера);
• военно-стратегические (очень подробные);
• обычные (чисто рельеф и расположение важных объектов: дороги, населённые пункты, инженерные сооружения);
• землеустроительные (практические карты для инженеров по межеванию, строителей, топографов, иных специалистов) и т. д.

Карты могут быть принадлежать нескольким видам одновременно.

С точки зрения повседневной практики результаты топографии – это «описания» и интересуют население в контексте землеустройства для проживания, ведения фермерского хозяйства, строительства инженерных сооружений или предприятий и иных повседневных нужд.

Важное значение имеют карты автомобильных дорог, транспортных коммуникаций, железнодорожных, морских и воздушных путей, но общественное сознание их к топографическим картам обычно не относит.

Оформление карт и обозначения

Проблема топографии в том, что реальную территорию нужно отобразить на плоскости. Разграфка большой территории на составляющие квадраты – для этого потребуется изучение работ предшественников.

Не то, чтобы это было трудно, но точность и информативность карты для военного или землеустроителя должна быть не такая, как для автомобилиста или успешного фермера. Содержание карты имеет важное значение.

Система обозначений на картах сложилась очень давно: простые иконки и цифровой код, а пользователи карт придумали очень практичные и удобные инструменты для чтения данных карт с целью восстановления в сознании реального рельефа местности.

Рисующий карту видит реальный рельеф по первичным съёмкам, замерам местности и данным космических спутников, делает анализ данных, выполняет измерения и изучает работы коллег.

Читающий карту представляет основной реальный рельеф и особенности местности по карте.

Если процесс передачи информации обеспечивает 100% достоверность,  оценка хорошая, но на практике можно говорить о том, насколько удобна карта и понятно изготовлена.

По топографической терминологии обозначения бывают:

1. Масштабные (это главное).
2. Внемасштабные условные знаки (это тоже важно).
3. Пояснения (порой имеют наиважнейшее значение).

• Все указанные обозначения используются специалистами как отдельно, так и в совокупности.
• В зависимости от назначения карты условные обозначения применяются в различном объёме.
• Но для рисующего и читающего карту всегда важна иная классификация знаков:

• населённые пункты;
• дороги;
• инженерные сооружения;
• реки, болота;
• леса, степи, заповедные места и пр.

Первое, что воспринимается на карте и имеет решающее значение, – масштаб. Сколько метров реальной местности уложено в 1 сантиметре. По сути, это уровень детализации реальной информации.

Юридическое и бытовое значение карт

Гражданина результаты работы топографов волнуют больше. Речь идёт о строительстве жилья, о недвижимости, о межевании и нахождении земельных участках (кадастровый смысл), свойствах почв. Важное значение имеют дороги, транспортные коммуникации и места нахождения вредных производств.

Юридически карты находят своё постоянное применение как в делах государственных, так и в делах гражданских.

В бытовом значении, классифицировать интерес государственных учреждений и населения можно так:

• в социальной инфраструктуре;
• в местах отдыха и развлечений;
• в путешествиях по родным местам;
• в организации туристического бизнеса;
• в использовании земельных угодий и т. д.

Часто роль идеальной карты для точного ориентирования играет опытный грибник или рыбак и дело он своё знает, и способ познания имеет лучше любого военного топографа, который составил предельно детализированную карту.

Технологии, применяемые сегодня в создании карт, оснащены дорогим оборудованием, многолетним опытом, испытанными методиками и множеством искусственных спутников земли, но желание попасть в нужную точку пространства часто определяется правильной ориентацией в социальном, а не в топографическом пространстве.

Используя современную топографию и геодезию (в особенности), можно сфокусироваться на области географического пространства, но нужную точку в нём найти часто помогает социальный фактор на месте.

Но когда человек оказывается в том месте, где нет социального фактора, но есть множество точных карт, странным образом получается: сочетание гравитации земли, выраженное (в определённом смысле) в рельефе местности и собственная интуиция плюс расстояние, пройдённое в поисках нужной точки на карте, дают верный результат.

Уметь читать и понимать карты важно в контексте той цели, которую преследовал топограф, назначения карты и знаний о том месте в реальном пространстве, куда требуется попасть. Фактор времени: карта никогда не соответствует реальной территории. Схема карты статична, а территория постоянно развивается и изменяется, каждый её участок «живёт» своей жизнью.

«Цифровые топографические карты»

Главная › Топографические и специальные карты ›

Лист обычной топографической карты – это результат работы сложного научно-производственного конвейера, в котором реализованы достижения науки и техники нескольких поколений ученых и специалистов разного профиля. К этим достижениям относятся:

• математическая основа, включающая больше десятка картографических проекций;
• система разграфки и номенклатуры;
• наборы условных знаков для всего масштабного ряда карт;
• высокопроизводительные способы съемки местности;
• технология создания оригиналов на жесткой недеформируемой основе;
• способы тиражирования цветных оттисков карт самого разного назначения.

Всеобщая информатизация и компьютеризация проявляются кроме всего прочего в создании цифровых моделей самых разных объектов и явлений. В этом смысле топографические карты, являясь графической моделью земной поверхности, уже не удовлетворяют современным требованиям, и основным продуктом топографии становятся цифровые топографические карты.

Цифровая топографическая карта – это набор метрической (числовой), семантической (описательной) и логической информации об участке земной поверхности, хранящийся в закодированном виде на каком-либо носителе, доступном для компьютера.

Компактность хранения информации, оперативность ее обновления и широкий набор возможностей применения ее для решения различных задач — обязательные атрибуты цифровых карт. Существующие технические и программные средства позволяют просматривать и редактировать цифровую карту на экране дисплея, выполнять различные расчеты, готовить и выводить на принтер или плоттер необходимые документы.

Цифровая топографическая карта, являясь цифровой моделью местности, должна не только включать в себя прежнюю – графическую – модель, но и обладать рядом новых свойств, расширяющих и упрощающих использование геодезической информации.

В картографии появился термин ГИС – геоинформационная система.

В отличие от других автоматизированных информационных систем в геоинформационных системах используется информация о земной поверхности и об объектах естественного и искусственного происхождения, расположенных на ней и вблизи нее, то есть информационной основой ГИС являются данные о земной поверхности, представляемые в виде цифровых карт.

Некоторые сферы применения ГИС:

• инвентаризация и учет природных ресурсов;
• территориальное управление;
• ведение различных кадастров (земельного, водного, лесного, городского и др.);
• управление крупными топливно-энергетическими комплексами;
• управление транспортом;
• управление войсками;
• управление службами безопасности (армия, внутренние войска, ФСБ);
• городское управление;
• управление недвижимостью и т.д.

К настоящему времени уже определился круг проблем, при решении которых цифровым картам принадлежит решающая роль. Перечислим их:

1. Оперативное нанесение и визуализация обстановки. Цифровая топографическая карта служит основой, на которую накладывают слой специальной информации, например дислокацию войск, экологическую обстановку, план работ по устранению стихийных бедствий и экологических катастроф и т.д.
2. Оперативное документирование. Цифровая карта с нанесенной на ней обстановкой выводится на твердую основу (бумагу, пластик и т.п.) и в таком виде после соответствующего оформления и регистрации становится документом.
3. Издательская деятельность. Различные варианты цифровой карты, отличающиеся как содержанием, так и полнотой, могут тиражироваться и распространяться среди потребителей.
4. Решение расчетно-аналитических задач, связанных с обработкой данных о земной поверхности. К этим задачам относятся:

• управление и планирование;
• проектирование, в том числе моделирование природных и социальных процессов;
• расчеты, связанные с капитальным строительством, прокладкой путей сообщения и линий связи;
• штурманско-навигационные задачи по выбору пути, прокладке курса или отслеживанию движения тех или иных транспортных средств.

В 1993 году в Роскартографии был разработан проект программы цифрового картографирования Российской Федерации. Основными целями программы определены:

• создание единого, постоянно обновляемого государственного цифрового фонда картографической информации;
• создание индустрии разработок ГИС различного назначения;
• создание администрации и технической службы ведения картографических баз и банков данных;
• обеспечение всех заинтересованных потребителей, в первую очередь государственных органов, необходимой информацией.

Постановлением Правительства России от 3 мая 1994 г. № 418 утверждены основные положения федеральной целевой программы до 2000 г. «Прогрессивные технологии картографо-геодезического обеспечения Российской Федерации». В этой программе в частности предусмотрено:

• создание цифровых карт масштабов 1 : 1 000 000…1:10 000 и на их основе – федерального и региональных фондов этих карт на территорию Российской Федерации;
• создание геоинформационных систем различного ранга и назначения, в том числе на 1-м этапе (1994…1996) ГИС органов государственного управления, ГИС государственных границ и ряда региональных ГИС, а на 2-м этапе (1996…2000) – муниципальных территориальных и отраслевых ГИС.

В январе 1995 г. Правительство России приняло Постановление N 40 «Об организации работ по созданию геоинформационной системы для органов государственной власти», в которой организация работ по созданию указанной ГИС поручалась Роскартографии.

К разработке данной системы привлекались другие министерства и ведомства РФ, такие, как Минэкономики, Миннауки с участием РАН и АТН, Минсвязи, Минприроды, Госкомимущества, Гостехкомиссия, Роскоминформ, ФАПСИ и другие, совместно с органами исполнительной власти.

В настоящее время Роскартография является крупнейшим производителем цифровой картографической продукции в стране; работы по созданию цифровых карт ведутся в шести центрах геоинформации. Ими являются:

• Сибгеоинформ (г. Новосибирск);
• Росгеоинформ (г. Москва)
• Севзапгеоинформ (г. Санкт-Петербург);
• Уралгеоинформ (г. Екатеринбург);
• Востсибгеоинформ (г. Иркутск);
• Дальгеоинформ (г. Хабаровск), а также в некоторых других организациях.

Технологическая схема создания цифровой карты. В технологии создания топографических карт различают «чистое создание» и обновление. Образно говоря, топографическая карта устаревает уже в момент ее издания, так как ситуация на местности изменяется постоянно, а потому при накоплении определенного процента изменений карта подлежит обновлению и переизданию.

На начальном этапе большинство цифровых карт создавались методом дигитализации (координирования множества точек) по оригиналам обычных топографических карт; затем были внедрены более совершенные растровые технологии. По официальным сообщениям, в настоящее время уже создана цифровая карта масштаба 1:1 000 000 на всю территорию России, на очереди – создание цифровых карт более крупных масштабов.

При «цифровании» существующих топографических карт возникает необходимость получения дополнительной информации о местности, которой на обычных картах просто нет, поэтому и здесь приходится выполнять некоторые процессы «цифровой топографии».

При издании цифровой карты на территории, где топографическая карта нужного масштаба отсутствует, и при обновлении цифровых карт применяется принципиально новая технология, в которой можно выделить следующие крупные процессы:

• создание геодезической основы (съемочного обоснования);
• получение аэроснимков местности;
• дешифрирование снимков и сбор семантической информации;
• создание файлов цифровой карты путем ввода информации в ПК.

В каждом из перечисленных процессов имеется множество проблем, которые всегда возникают при отработке новых технологий. Применительно к цифровым картам это проблемы:

• стандартных и произвольных рамок листов карт;
• полноты объектового состава;
• правил описания объектов;
• точности планового и высотного положения объектов;
• согласования метрического положения объектов;
• форматов представления данных;
• технического и программного обеспечения и т.д.

Исследования по решению перечисленных проблем выполняются как в специализированных научных организациях Роскартографии, так и в учебных заведениях геодезического профиля.

Цифровые топографические карты Ссылка на основную публикацию

Topography — Wikipedia

Топографическая карта с контурными линиями

Топография — это изучение форм и особенностей поверхности земли . Топография местности может относиться к самим поверхностным формам и особенностям или к описанию (особенно их изображению на картах).

Топография — это область геонаук и планетологии, которая занимается местными деталями в целом, включая не только рельеф , но также природные и искусственные особенности, и даже местную историю и культуру . Это значение менее распространено в Соединенных Штатах , где топографические карты с контурами высот сделали топографию синонимом рельефа .

Топография в узком смысле включает в себя запись рельефа или местности , трехмерное качество поверхности и идентификацию конкретных форм рельефа ; это также известно как геоморфометрия .

В современном использовании это включает создание данных о высотах в цифровой форме ( ЦМР ).

Часто считается, что он включает графическое изображение рельефа на карте с помощью различных методов картографического изображения рельефа , включая контурные линии , гипсометрические оттенки и штриховку рельефа .

Этимология

Термин « топография» возник в Древней Греции и продолжился в Древнем Риме как подробное описание места. Слово происходит от греческого τόπος ( топос , «место») и -γραφία ( -graphia , «письмо»).

В классической литературе это относится к описанию места или мест, которые сейчас в основном называют « местной историей ». В Великобритании и в Европе в целом слово «топография» все еще иногда используется в его первоначальном значении.

Подробные военные исследования в Великобритании (начиная с конца восемнадцатого века) назывались артиллерийскими съемками , и этот термин использовался в XX веке как общий для топографических съемок и карт.

Самые ранние научные исследования во Франции были названы картами Кассини в честь семьи, создавшей их на протяжении четырех поколений. Термин «топографические исследования» имеет американское происхождение.

Самые ранние подробные исследования в Соединенных Штатах были сделаны «Топографическим бюро армии», сформированным во время войны 1812 года , которое в 1838 году превратилось в Корпус инженеров-топографов.

После того, как работа по составлению национальных карт была взята на себя Геологической службой США в 1878 году термин топографический оставался общим термином для детальных съемок и картографических программ и был принят большинством других стран в качестве стандарта.

В 20 веке термин топография начал использоваться для описания описания поверхности в других областях, где используется картографирование в более широком смысле, особенно в таких областях медицины, как неврология .

Цели

Цель топографии — определить положение любого объекта или, в более общем смысле, любой точки с точки зрения как горизонтальной системы координат, такой как широта, долгота и высота . Выявление (именование) особенностей и распознавание типичных структур рельефа также являются частью поля.

Топографическое исследование может быть сделано по ряду причин: военное планирование и геолого — разведочные работы были первичные мотиваторами для начала программы обследований, но подробная информации о местности и особенности поверхности имеет важное значение для планирования и строительства любого крупного гражданского строительства , коммунальное строительство , или мелиоративные проекты.

Методы

Существует множество подходов к изучению топографии. Какой метод (ы) использовать, зависит от масштаба и размера исследуемой территории, ее доступности и качества существующих съемок.

Полевое исследование

Геодезический пункт в Германии

• Съемка помогает точно определять положение точек в земном или трехмерном пространстве, а также расстояния и углы между ними с помощью нивелирных инструментов, таких как теодолиты , нивелиры и клинометры .
• Работа над одной из первых топографических карт была начата во Франции Джованни Доменико Кассини , великим итальянским астрономом.
• Несмотря на то, что дистанционное зондирование значительно ускорило процесс сбора информации и позволило повысить точность контроля на больших расстояниях, прямая съемка по-прежнему обеспечивает основные контрольные точки и основу для всех топографических работ, как вручную, так и на основе ГИС .

В областях, где проводилась обширная программа прямой съемки и картографии (например, большая часть Европы и континентальной части США), скомпилированные данные составляют основу базовых наборов цифровых данных о высотах, таких как данные USGS DEM . Эти данные часто необходимо «очищать», чтобы устранить расхождения между опросами, но они по-прежнему составляют ценный набор информации для крупномасштабного анализа.

Первоначальная американская топографическая съемка (или британская «съемка боеприпасов») включала не только запись рельефа, но и определение характерных особенностей и растительного покрова земли.

Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование — это общий термин для сбора геоданных на расстоянии от предметной области.

Методологии пассивных датчиков

Помимо их роли в фотограмметрии, аэрофотоснимки и спутниковые снимки могут использоваться для идентификации и обозначения особенностей местности и более общих особенностей земного покрова.

Конечно, они становятся все более и более частью геовизуализации , будь то карты или системы ГИС .

Отображение спектров в ложных и невидимых цветах также может помочь в определении рельефа местности путем более четкого определения растительности и другой информации о землепользовании. Изображения могут быть в видимых цветах и ​​в другом спектре.

Фотограмметрия

Фотограмметрия — это метод измерения, при котором координаты точек в трехмерном изображении объекта определяются измерениями, выполненными на двух фотографических изображениях (или более), снятых с разных позиций, обычно из разных проходов полета с аэрофотосъемкой.

В этой технике общие точки идентифицируются на каждом изображении. Линия обзора (или луч ) может быть построена от места расположения камеры до точки на объекте. Именно пересечение его лучей ( триангуляция ) определяет относительное трехмерное положение точки.

Для получения абсолютных значений этих относительных положений можно использовать известные контрольные точки.

Более сложные алгоритмы могут использовать другую информацию о сцене, известную априори (например, симметрии в некоторых случаях, позволяющие восстанавливать трехмерные координаты, начиная с одной единственной позиции камеры).

Активные сенсорные методики

Спутниковое радиолокационное картирование — один из основных методов создания цифровых моделей рельефа (см. Ниже). Подобные методы применяются в батиметрических съемках с использованием гидролокатора для определения рельефа дна океана.

В последние годы, ЛИДАРа ( LI GHT D etection A — й R anging), метод дистанционного зондирования , который использует лазер вместо радиоволн, все чаще используют для комплексного картирования потребностей , таких как навесы графиков и мониторинга ледников.

Формы топографических данных

Рельеф обычно моделируется с использованием векторных ( нерегулярная триангулированная сеть или TIN) или математических моделей с координатной сеткой ( растровое изображение ).

В большинстве приложений в области наук об окружающей среде поверхность суши представлена ​​и моделируется с использованием моделей с координатной сеткой. В сфере гражданского строительства и индустрии развлечений для большинства изображений земной поверхности используются различные варианты моделей TIN.

В геостатистике поверхность земли обычно моделируется как комбинация двух сигналов — гладкого (пространственно коррелированного) и грубого (шумового) сигнала.

На практике геодезисты сначала выбирают высоты на местности, а затем используют их для создания цифровой модели земной поверхности в форме TIN .

Затем DLSM можно использовать для визуализации местности, драпировки изображений дистанционного зондирования, количественной оценки экологических свойств поверхности или извлечения объектов земной поверхности. Обратите внимание, что данные изолиний или любые другие выборочные наборы данных высот не являются DLSM.

DLSM подразумевает, что отметка доступна постоянно в каждом месте исследуемой области, т. Е. Карта представляет собой всю поверхность. Цифровые модели поверхности земли не следует путать с цифровыми моделями поверхности, которые могут быть поверхностями навеса, зданий и подобных объектов.

Например, в случае поверхностных моделей, созданных с использованием лидарной технологии, можно иметь несколько поверхностей — от вершины полога до реальной твердой земли. Затем разница между двумя моделями поверхности может быть использована для определения объемных показателей (высота деревьев и т. Д.).

Необработанные данные опроса

Информация о топографической съемке исторически основана на записях геодезистов.

Они могут получить именование и культурную информацию из других местных источников (например, границы очерчивания может быть получено из местного кадастрового картографирования).

Хотя эти полевые заметки представляют исторический интерес, они по своей сути содержат ошибки и противоречия, которые разрешаются на более поздних этапах создания карты.

Данные дистанционного зондирования

Как и в случае с полевыми заметками, данные дистанционного зондирования (например, аэрофотосъемка и спутниковая фотография) являются сырыми и не интерпретируются.

Он может содержать дыры (например, из-за облачного покрова) или несоответствия (из-за времени захвата определенных изображений).

Большинство современных топографических карт включает в свой процесс компиляции большой компонент данных дистанционного зондирования.

Топографическое картографирование

Карта Европы с использованием моделирования высот

В современном понимании топографическая карта показывает рельеф. В Соединенных Штатах на топографических картах Геологической службы США рельеф показан контурными линиями . Геологическая служба США называет карты, основанные на топографических съемках, но без контуров, «планиметрическими картами».

На этих картах показаны не только контуры, но и любые значительные потоки или другие водоемы, лесной покров, застроенные территории или отдельные здания (в зависимости от масштаба), а также другие особенности и достопримечательности.

Хотя это официально не «топографические» карты, национальные обзоры других стран обладают многими схожими характеристиками, поэтому их часто называют «топографическими картами».

Существующие карты топографической съемки из-за их всеобъемлющего и энциклопедического охвата составляют основу для многих производных топографических работ.

Например, цифровые модели рельефа часто создаются не на основе новых данных дистанционного зондирования, а на основе существующих бумажных топографических карт.

Многие государственные и частные издатели используют иллюстрации (особенно контурные линии) из существующих листов топографических карт в качестве основы для своих собственных специализированных или обновленных топографических карт.

Топографическое картирование не следует путать с геологическим картированием . Последнее связано с нижележащими структурами и процессами на поверхности, а не с идентифицируемыми особенностями поверхности.

Цифровое моделирование высот

Карта рельефа: горы Сьерра-Невада , Испания

3D-рендеринг ЦМР, используемой для топографии Марса

Цифровая модель рельефа (DEM) — это основанный на растре цифровой набор данных топографии ( гипсометрии и / или батиметрии ) всей или части Земли (или теллурической планеты ). В пикселях из набора данных, каждый присваивается значение высоты, и часть заголовка набора данных определяет область охвата, единицы каждого пиксель обложки, а единицы высоты (и нулевая точка). ЦМР могут быть получены из существующих бумажных карт и геодезических данных, или они могут быть созданы из новых спутниковых или других данных дистанционного зондирования радаров или гидролокаторов .

Топологическое моделирование

STL 3D модель Земли без жидкой воды с 20-кратным увеличением высоты

Географическая информационная система (GIS) , может распознавать и анализировать пространственные отношения , которые существуют в цифровом виде хранимых пространственных данных. Эти топологические отношения позволяют выполнять сложное пространственное моделирование и анализ. Топологические отношения между геометрическими объектами традиционно включают смежность (что к чему примыкает), включение (что что окружает) и близость (насколько близко одно к другому).

• воссоздать взгляд на синтезированных изображениях земли,
• определить траекторию пролета над землей,
• рассчитывать поверхности или объемы,
• отслеживать топографические профили,

Топография в других областях

Топография применялась в различных областях науки. В нейробиологии в области нейровизуализации используются такие методы, как топография ЭЭГ для картирования мозга .

В офтальмологии , топография роговицы используются в качестве методики для отображения кривизны поверхности на роговице .

В тканевой инженерии , атомно — силовая микроскопия используется для отображения nanotopography .

В анатомии человека топография — это поверхностная анатомия человека .

В математике понятие топографии используется для обозначения паттернов или общей организации объектов на карте или как термин, относящийся к паттерну, в котором переменные (или их значения) распределены в пространстве.

Топографы

Топографы — знатоки топографии.

Смотрите также

Рекомендации