Топографические планы и карты. Номенклатура топографических планов и карт

Лекция №2. Тема: 1. Топографические планы и карты. 2. Номенклатура топографических планов и карт. 3.Масштабы топографических карт и планов. 4.Содержание топографических карт. 5.Условные знаки. 1. Топографические планы и карты. Уменьшенные, спроецированные изображения участков земной поверхности на плоскость, представленные в чертежах, подразделяются на планы и карты. Топографическим планом называют уменьшенное и подобное изображение на плоскости горизонтальных проекций контуров и форм рельефа местности без учета сферичности Земли. Предметы и контуры (ситуация) изображаются топографическими условными знаками, а рельеф – горизонталями. Степень уменьшения изображения на плане контуров местности, иначе отношение длинны отрезка линии на плане к соответствующему горизонтальному проложению этого отрезка на местности, называют масштабом. На плане масштаб постоянен. Изображение контуров сохраняет подобие с их расположением в натуре. Такое изображение получают при использовании метода горизонтальных проекций для участков земной поверхности размером, не превышающими 20х20 км. В виде плана составляют ряд строительных чертежей, входящих в проектно-техническую документацию, необходимых для возведения зданий и сооружений. Такие чертежи позволяют как бы рассматривать сверху уменьшенные изображения строительных конструкций. Изображение не плоскости участков земной поверхности больших чем 20х20 км. нельзя получить без искажений, то есть с сохранением полного подобия. Рассмотрим пример. Примем Землю за шар радиуса R и сравним длину дуги АВ с длиной касательной АВ' = К, К = R · tgα, S = R · α, где α = S / R, ΔK = K – S = R(tgα – α). Так как Величина «К» незначительна по сравнению с R, а α мал, то tga = a + DK = R + a3 + ... , a a3 S3 K3 = R × 3 » 2 , где R = 6371,11 км. при К = 10 км., ΔК /К = 1 / 3 3R 3R 1000000, что считается допустимым даже при самых точных измерениях. Учитывая точность измерений, производимых при инженерных изысканиях можно считать участок размером 20х20 км плоским и учитывать кривизну земли только при размерах участка большего, чем 20х20 км. Чтобы можно было учесть кривизну земли при изображении больших территорий, эти участки вначале проектируют на сферическую поверхность, а затем по определенным математическим законам, называемыми картографическими проекциями, переносят на плоскость. При этом появляются искажения истинных очертаний контуров местности, которые полностью исключить невозможно, хотя при выборе проекции можно свести к минимуму. Так, если мы возьмем глобус и разрежем его по меридианам на 6º зоны, а затем расположим эти части на плоскости, то получится изображение земной поверхности с разрывами, которые по мере приближения к полюсам увеличиваются. Для заполнения таких разрывов пришлось бы отдельные части контуров растягивать, и чем ближе они будут находиться к полюсам, тем больше подвергнуться растяжению. И чем большая часть земной поверхности изображается на плоскости, тем эти искажения по своим размерам будут больше. Следовательно, картой называется изображение на плоскости всей Земли в целом или значительных ее частей с учетом кривизны уровенной поверхности. Изображение на карте ограничивается картографической сеткой, представляющей собой изображение линий меридианов и параллелей. Например, карта масштаба 1:1000000 получается следующим образом: Земной шар делится меридианом через 6º, а параллелями через 4º, в результате получают лист карты 1:1000000 масштаба. На листах карты в общем случае масштаб разных частях ее может быть различным. Установленный для данной карты масштаб точно соблюдается только в отдельных частях, обычно вдоль некоторых меридианов и параллелей, это масштаб называется главным. По масштабам карты условно подразделяются на: -крупномасштабные от 1:100000 и крупнее; -среднемасштабные от 1:200000 до 1:1000000; -мелкомасштабные – мельче 1:1000000. В практике инженерно-геодезических работ на разных стадиях проектирования и строительства обычно используются крупномасштабные топографические карты так как чем крупнее масштаб, тем более точно и полно, с меньшими обобщениями на ней изображаются ситуация и рельеф местности. Топографические карты имеют многоцелевое назначение, поэтому на них показывают все элементы местности; это отличает их от специальных карт, на которых преобладает показ какого-либо одного или нескольких элементов (например, дорожные, геологические, политические и т.д.). В чем же заключаются основные отличая карт от плана? 1. На планах изображаются небольшие участки земной поверхности с помощью горизонтальной проекции в крупных масштабах (1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000). На картах в масштабах 1:10000 и мельче изображаются значительные участки земной поверхности с помощью картографической проекции. 2. На планах не учитывается кривизна Земли, а на картах учитывается. 3. На планах границами изображения является координатная сетка, а на картах границами изображения является картографическая сетка (параллели и меридианы), поэтому карта имеет в общем случае форму трапеции. 4. На планах можно определить только прямоугольные координаты точек, а на карте прямоугольные и географические. 2. Номенклатура топографических планов и карт. В нашей стране основной государственной картой является многолистная карта масштаба 1:1000000. Каждый лист такой карты покрывает часть территории, ограниченную с востока и запада меридианами, отстоящими один от другого на расстоянии 6º по долготе, а с юга и севера двумя параллелями расположенными одна от другой на расстоянии 4º по широте. Для удобства пользования многолистными картами установлена система для обозначения отдельных листов, называемая номенклатурой. Для получения листов карты 1:1000000 масштаба весь земной шар делится меридианами и параллелями на колонны и ряды в следующем порядке. Меридианы проводят от Гринвичского, через 6º по долготе, разделяя всю поверхность Земли на колонны, счет которых ведется начиная от меридиана с долготой 180º с запада на восток. Для получения рядов в южном и северном полушариях проводят параллели, начиная от экватора по направлению к полюсам, через каждые 4º и 1 ряд 2º. Ряды обозначают прописными буквами латинского алфавита. Название каждого листа складывается из указания ряда и колонны. Например трапеция, в которой находится Санкт - Петербург 036, Омск N-44, Москва N-38. Центральные меридианы листов карт 1:1000000 масштаба совпадают с осевыми меридианами шестиградусных зон координат Гаусса. Связь между номерами колонн и зон определяется формулой n = Q – 30, где Q – номер колонны, п – номер зоны. Долготы центральных меридиан листов миллионной карты вычисляются по формуле: L = 6° × Q - 183° . Разграфка топографических карт более крупных масштабов устанавливается с соблюдением следующих условий: 1. Лист карты масштаба 1:1000000 должен делиться на целое число карт более крупного масштаба. 2. Номенклатура листов карт включает номенклатуру карт масштаба 1:1000000, а для карт масштаба 1:50000 и крупнее и номенклатуру листа карты масштаба 1:100000. Таким образом, одному листу миллионной карты соответствует: - 4 листа карты 1:500000 масштаба, обозначаемые А, Б, В, Г, например N-37-А. - 9 листов карт масштаба 1:300000, обозначаемых I, II, III, ...IX, например V-N-37. - 36 листов карт масштаба 1:100000, обозначаемых 1, 2, 3 ... 144, например N-37-143. Более крупные масштабы основываются на 1:100000 масштабе, одному листу этого масштаба соответствует: - 4 листа масштаба 1:50000, обозначения А, Б, В, Г, например N37-143-Б. В свою очередь лист 1:50000 делится на 4 листа масштаба 1:25000, обозначаемых а, б, в, г, например N-37-143-Б-в. Одному листу 1:25000 масштаба соответствует 4 листа масштаба 1:10000, обозначаемых 1, 2, 3, 4, например N-37-143-Б-в-3. На основе номенклатуры карты масштаба 1:100000 формируется номенклатура листов планов. Например: 1 листу 1:100000 соответствует 256 листов плана 1:5000, листы которого обозначаются порядковыми номерами от 1 до 256, заключенными в скобки N-37-143-(215). А 1 листу 1:5000 соответствует 9 листов 1:2000 масштаба, обозначаем а, б, в, г, д, е, ж, з, и, например N-37-143-(215-и.) Номенклатуры листов карт на какой-либо р-н удобно определять по сборным таблицам – схематическим картам мелкого масштаба, на которых показана разграфка и номенклатура. Номенклатура на карте указывается над северной рамкой, а в разрывах рамок указывается номенклатура смежных листов. Масштабы топографических карт и планов Масштабы планов или карт могут быть выражены численно или представлены графически. Численный масштаб записывается в виде дроби, в числителе которой стоит 1. Так, например, численный масштаб 1/1 000 или 1:1 000, показывает, что все горизонтальные проекции, линии, местности при переносе их на план уменьшены в 1 000 раз, то есть отрезок в 1 сантиметр на плане соответствует на местности расстоянию в 1 000 см или 10 м. При сравнении 2-х численных масштабов крупнее является тот, у которого знаменатель меньше. Так, например, масштаб 1:2 000 крупнее масштаба 1:5 000, а масштаб 1:5 000 мельче масштаба 1:2 000. Масштабы, представленные в виде графика, т.е. графические масштабы подразделяются на линейные и поперечные. Численный и линейный масштабы указываются под южной рамкой листа топографической карты или плана. Линейный масштаб - это графический масштаб, в виде отрезка прямой, разделенного на равные части с подписанными значениями, соответсвующих им расстояний на местности. На прямой линии отложены одинаковые отрезки, один отрезок (основание масштаба равен 2 см). Отрезок слева от нуля разделен на 20 частей. Доли этих мелких частей оцениваются на глаз. 200 100 А 200 400 600 800м В Рис.1. Линейный масштаб (М 1:10000) Линия АВ равна 440 м. Линейный масштаб нередко не позволяет проводить измерения по карте с требуемой точностью. С целью повышения точности измерений пользуются поперечным масштабом. Поперечный масштаб - это графический масштаб в виде номограммы, построение которой основано на пропорциональности отрезков параллельных прямых, пересекающих стороны угла. На нижней горизонтальной линии поперечного масштаба отложены одинаковые деления, равные 2 см. И с концов оснований на нижней линии восстановлены перпендикуляры. Над нижней линией параллельно ей проведены 10 линий на равных расстояниях друг от друга. Первые слева основания на нижней и верхней линиях разделены на 10 равных частей, поэтому малые деления на левых основаниях равны 2 мм. Концы малых делений левых оснований соединены наклонными линиями, первые деления нижнего - со вторым делением верхнего и т.д. Рис. 2. Поперечный масштаб 1:10000 Поперечный масштаб, основание которого разделено на 10 частей, а наименьшее деление равно 1/100 части этого основания, называют сотенным. Если основание поперечного масштаба равно 2 см, то его называют нормальным. Прежде чем пользоваться поперечным масштабом, необходимо рассчитать его основные элементы применительно к заданному численному масштабу, т.е. определить, скольким метрам на местности соответствует основание поперечного масштаба, малое деление и отрезки…. Так для масштаба 1:5 000 основание поперечного масштаба равно 100 м, малое деление 10 м, отрезки а1в1 между наклонной линией и ближайшей вертикалью а1в1 =0,1 АВ= 0,1·10= 1м, 2м….10м. При измерениях на карте и при откладывании расстояний на бумаге при составлении планов большое значение имеет понятие о точности масштаба. На карте невооруженным глазом человек различает минимальный отрезок длиной не менее 0,1 мм. Такой диаметр имеет укол иглы измерителя. Отрезок длиной 0,1 мм характеризует графическую точность при измерениях на карте и откладывании расстояний на бумаге. Однако уколу иглы измерителя на карте соответствует на местности определенное горизонтальное расстояние, величина которого зависит от масштаба карты. Длина горизонтальной проекции линии местности, соответствующая 0,1 мм на карте данного масштаба, называется точностью масштаба. Так точность масштаба 1:2 000 равна 0,2м; масштаба 1:5 000 - 0,5м; масштаба 1:10000 - 1м. Понятие точности масштаба является необходимым для определения возможной точности измерения длин линий по картам и планам. Так, по картам 1:10 000 можно измерить длины линий с ошибкой не менее 1 м, если требуется измерить длины линий с ошибками <1м, следует пользоваться картами более крупного масштаба. Кроме того, исходя из понятия точности масштаба, при составлении топографической карты в масштабе 1:10 000 нет смысла измерять на местности изгибы контуров длиной менее 1м, т.к. они все равно не изобразятся на плане. Содержание топографических карт Содержание топографических карт является достаточно полным, это позволяет использовать их для решения разнообразных инженерных задач. Внутренняя рамка, т.е. рамка, ограничивающая картографический материал на топографических картах, представляет собой трапецию, в ее углах подписаны географические координаты - широта и долгота. Между внешней - оформительской и внутренней рамкой помещена, так называемая, минутная рамка, позволяющая определить географические координаты точек. На лист карты нанесена координатная сетка, линии которой параллельны осям координат, т.е. проекции осевого меридиана (ОХ) и проекции экватора (ОУ). Координатная сетка у входов линий подписана и позволяет определить прямоугольные координаты точек. Над верхней рамкой листа карты указывают номенклатуру листа и название наиболее значительного населенного пункта, систему координат, в которой издана карта. Под нижней рамкой приводят данные о склонении магнитной стрелки и сближении меридианов, численный и линейный масштабы, график заложений, указан год издания карты. Условные знаки На топографических картах и планах ситуация, местные предметы и некоторые элементы рельефа изображаются условными знаками. Для изображения объектов, занимающих на карте определенную площадь, выражающуюся в масштабе карты, используют площадные условные знаки. Они состоят из граничной линии - контура и, заполняющего контур, условного знака ( например луг, лес, болото). Часто условные знаки занимают на плане больше места, чем соответствующий объект на местности, тогда используются внемасштабные условные знаки (например: отдельно стоящие деревья, водонапорные башни, буровые колодцы и т.д.) Для изображения положения объектов, длина которых выражается, используются линейные условные знаки (шоссе, просеки, грунтовые дороги и т.д.) Каждый внемасштабный и линейный условные знаки имеют свою основную точку или линию, именно этими точками и линиями определяется положение объекта на местности. Площадные, линейные и вне масштабные условные знаки используются в сочетании с пояснительными условными знаками . Например: при изображении моста через реку, указывается его длина (8,0), ширина проезжей части (6,0) грузоподъемность (10). При изображении реки: ширина (35), глубина (0,8) и грунт дна (песок). Некоторые элементы и детали рельефа, не выражающиеся горизонталями, изображаются условными знаками: (овраги, ямы, курганы) Условные знаки имеют некоторые различия для планов и карт различных масштабов и являются обязательными для всех организаций при создании планов и карт.