Понятие о картографических проекциях

Общие сведения

Математическая основа карты образуется картографической проекцией, масштабом, принятой системой координат опорных пунктов (геодезическая основа), принятыми нулями глубин и высот (высотная основа), а также компоновкой карты, включая ее нарезку и формат.

Математическая основа создает «скелет» карты - картографическую сетку в избранном масштабе и нарезку. Далее такая сетка заполняется элементами общегеографического и специального назначения.

Почти все элементы математической основы карты, кроме высотной, определяются картографической сеткой. Поэтому основное внимание в настоящей главе уделено описанию картографических проекций.

Морская карта представляет собой графическое изображение на плоскости сферической поверхности. Из геометрии известно, что любую сферическую поверхность развернуть на плоскость без искажений либо разрывов невозможно. В этой связи возникает необходимость выбора рационального из неизбежных искажений, вносимых в изображение сферической поверхности на плоскости. Кроме того, при составлении карт нередко сознательно вносят дополнительные искажения, облегчающие решение тех или иных задач.

Во избежание разрывов и складок изображение Земли на картах по определенным направлениям искусственно, но закономерно растягивается или сжимается, в результате чего карта не дает полного подобия местности.

При использовании карт все имеющиеся на них искажения приходится учитывать, поэтому изображения значительных участков земной поверхности на плоскости делают всегда по определенным законам.

Графическое изображение земной поверхности на плоскости, а также использование его в практических целях входят в круг задач картографии - науки о составлении, производстве и использовании карт и планов; в ней изучаются и разрабатываются математические основы построений, с помощью которых поверхность Земли изображают на плоскости.

Исключительное право на составление и издание морских карт предоставлено ГУНиО МО РФ.

Создание карт представляет собой сложный и многогранный процесс, в котором можно выделить ряд основных этапов.

Редакционно-подготовительные работы. Их начинают со сбора картографических и описательных материалов; конечной целью является разработка технического задания на составление и подготовку к изданию новой карты.

После сбора необходимых материалов осуществляется изучение картографируемого района с целью наиболее правильного и полного отбора картографических материалов и выработки вполне определенных указаний по составлению карты. При таком анализе и отборе весь картографический материал разбирают на: основной, дополнительный и вспомогательный. К основным материалам относят наиболее современные, полные и подробные.

После анализа и отбора картографических материалов уточняют нарезку и заголовок карты. Затем устанавливают ее геодезическую основу и составляют сборный лист используемых картографических материалов. Лишь после этого производят все вычисления, связанные с составлением карты, перевод географических координат в прямоугольные (и обратно), вычисление картографической сетки, сеток изолиний и др.

В заключении разрабатывается техническое задание с формулировкой основных требований, которым должна удовлетворять данная карта.

Авторский (составительский) оригинал. Его составляют, начиная с построения и вычерчивания картографической сетки на листе ватманской бумаги, наклеенной на лист алюминия (жесткая основа). В дальнейшем на этой жесткой основе и подготавливают составительский оригинал карты в следующей последовательности.

После построения сетки по данным вычислений наносят (накалывают) опорные геодезические пункты и получают твердую математическую основу карты, готовую для заполнения ее элементами содержания. Для этой цели все исходные картографические материалы приводят в масштаб составляемой карты. Делают это обычно фотохимическим способом, с последующим монтажом фотокопий путем наклеивания их на оригинал. При монтаже и наклеивании строго следят за совмещением опорных пунктов и точек пересечения меридианов и параллелей, имеющихся на фотокопиях и на оригинале.

После монтажа производят картографическую генерализацию. Будучи, как правило, уменьшенными во время приведения к масштабу оригинала, смонтированные копии более загружены подробностями, чем исходные картографические материалы. Поэтому для обеспечения хорошей читаемости карты элементы исходного изображения сохраняют лишь после их отбора и обобщения. Процесс отбора и обобщения элементов содержания карты и называют генерализацией.

После производства генерализации все (оставленные) элементы содержания карты вычерчивают на составительском оригинале принятыми упрощенными условными знаками.

Издательский оригинал. Он представляет собой точную копию авторского (составительского) оригинала, отличаясь от него только высоким качеством черчения. Издательский оригинал может изготовляться на жесткой основе или на прозрачном пластике вычерчиванием или гравированием.

Издание карты. Это типографское размножение издательского оригинала карты с помощью офсетных машин. Печатная форма изготовляется на алюминиевом листе путем фотографического переноса с издательского оригинала. При многокрасочной печати приходится изготавливать несколько печатных форм для одной и той же карты (по количеству красок).

Общая характеристика морских карт.

Морские карты являются одним из важнейших элементов обеспечения судовождения. В общей картографической классификации они отнесены к специальным (инженерно-техническим) географическим картам.

Географической картой называют уменьшенное обобщеннее изображение земной поверхности на плоскости, полученное по определенному математическому закону и передающее размещение, и взаимосвязь различных явлений природы и общества.

Морская карта – это специальная карта, предназначенная для обеспечения мореплавания, использования природных ресурсов и решения специальных задач - частный случай географической карты. Такие карты предназначаются для изучения районов плавания, графического решения задач судовождения, а также для решения разнообразных вопросов, связанных с использованием вод Мирового океана.

По своему практическому назначению морские карты делятся на три основные группы:

навигационные (НМК);

справочные (СК)

вспомогательные (ВК).

Как и все географические карты, морские карты условно можно считать составленными из трех основных групп элементов – картографического изображения, надписей и элементов дополнительной характеристики.

Картографическое изображение включает в себя элементы математической основы и элементы содержания морских карт.

Математическую основу морских карт составляют картографическая проекция, масштаб, геодезическая (в том числе и высотная) основа, нуль глубин и др.

Элементы содержания морских карт (географические и навигационные) изображают те стороны географической действительности, которые наиболее важны для карт данного назначения. Так, например, навигационные морские карты (НМК) – морские карты, предназначенные для обеспечения задач судовождения, главным содержанием которых являются элементы навигационно-гидрографической обстановки - включают в себя следующие наиболее важные географические и навигационные элементы:

- берега океанов, морей, заливов и т.п.;

- рельеф морского дна;

- навигационные опасности;

- рельеф и гидрографию суши;

- элементы специальной навигационной нагрузки (естественные и искусственные ориентиры, СНО, данные магнитного склонения и т.д.), а также некоторые другие элементы, имеющие навигационное значение.

При составлении морских карт всегда уделяется внимание специализации их содержания: преимущественному отбору элементов навигационного значения, особенно таких, которые в большей степени опасны для судовождения (банки, рифы и т.п.), и схематичности в изображении элементов нагрузки, имеющих второстепенное значение для мореплавания (гидрография суши, дорожная сеть и прочее).

Рис. Морская карта

Надписи на НМК (и других морских картах) являются необходимым текстовым дополнением их содержания. Сюда относятся заголовок карты, различные пояснения, предупреждения и примечания, географические названия, сведения о корректуре и т.д.

Заголовок, или титул, карты содержит: название района карты с указанием бассейна, к которому он относится; сведения о масштабе карты, о мерах, в которых выражены глубины и высоты; информацию о магнитном склонении и ряд других сведений, имеющих отношение ко всей карте.

К зарамочным надписям относятся: адмиралтейский номер карты; надписи, информирующие о составлении, издании и корректуре карты и ее размерах по внутренним рамкам.

Пояснительные слова на морских картах указывают детали объектов, поясняют некоторые мелкие условные знаки, обозначают отдельные явления, не поддающиеся изображению условными знаками, отдельные указанные на карте районы. Некоторые сокращенные пояснительные слова исполняют роль условных знаков.

Примечания – самые многосложные надписи, это текстовые дополнения к картографическому содержанию.

Элементы дополнительной характеристики:

врезки - небольшие карты или планы, расположенные (врезанные) на свободных местах карты и дающие более подробную характеристику (в более крупном масштабе) особо важным в навигационном отношении участкам (узкостям, подходам к портам и т.п.);

таблицы элементов приливов;

виды берегов;

изображения навигационных ориентиров, СНО и др.

Картографическая проекция

Всякий математически выраженный условный способ изображения части или всей поверхности Земли на плоскости называется картографической проекцией.

На картографической проекции положение любой ее точки, как положение точки на плоскости, вполне определяется двумя картографическими координатами: плоскими прямоугольными Х и Y или плоскими полярными ρ и δ.

Картографические координаты любой точки, изображенной в данной проекции, связаны с географическими координатами той же точки на земной поверхности определенным видом функциональной зависимости, например

x=f1(φ;λ) и y=f2(φ;λ)

Явный вид этих функций и определяет способ изображения земной поверхности на плоскости.

Совокупность линий, изображающих географические меридианы и параллели или другие координатные линии на карте, называется картографической сеткой. Графически это выглядит примерно так. Представим себе две системы Р и Т плоских кривых, которые условно изображают земные меридианы и параллели. Теперь возьмем какую-нибудь точку А (φ;λ) на поверхности Земли. Если допустить, что кривая Т3 условно изображает земную параллель φ, а кривая Р2 - меридиан λ, то в пересечении этих кривых- в точке а получим изображение точки А земной поверхности на карте при сделанных допущениях.

Кривые Р и Т могут быть какого угодно вида, так как видов функциональной зависимости между картографическими и географическими координатами существует бесконечно большое количество. Нужно только, чтобы в каждой из этих двух систем переход от одной кривой к другой совершался по ясно выраженному закону и непрерывно. Другими словами, функции вида f1 и f2 должны быть непрерывными и однозначными. Только в этом случае каждой точке А на земной поверхности будет соответствовать одна, и только одна, вполне определенная точка а на картографической проекции, т.е. непрерывной линии перемещения некоторой точки А на сфере будет соответствовать непрерывная линия перемещения ее изображения (точки а) на плоскости карты. Таким образом, непрерывность и однозначность – условия, которым должны удовлетворять картографические сетки при всем их разнообразии.

Рис. Картографическая сетка.

Итак, существует бесконечно большое многообразие видов картографических проекций. Сущность же всякой картографической проекции определяется видом функциональной зависимости между картографическими и географическими координатами одной и той же точки.

Из всех картографических сеток, построенных в данной проекции, нормальной называется та сетка, которая проще всего изображает меридианы и параллели на картографической проекции. Это, как правило, происходит тогда, когда в качестве полюса сферических координат избирается земной полюс. В этом случае говорят, что проекция взята в нормальном положении. Нормальную сетку часто называют прямой.

Если тождественная сетка получается для координатных линий сферических координат, полюс которых смещен на 90° от полюса нормальной системы, то говорят, что проекция взята в поперечном отношении.

Наконец, если полюс системы смещен на произвольный угол, не равный 0 или 90°, то говорят о проекции в косом положении.

Масштабы

Вне зависимости от вида картографической проекции при составлении карты участки земной поверхности всегда изображают уменьшенными, т. е. построение карт выполняется с определенной степенью уменьшения, в определенном масштабе.

Так как земная поверхность не идеально гладкая, то ее предварительно проектируют на горизонтальную, точнее, уровенную поверхность. После этого полученную проекцию уменьшают в желаемое число раз и получают таким образом модель земной поверхности в уменьшенном виде - глобус. Чтобы такое уменьшенное изображение Земли действительно представляло ее модель, т.е. соответствовало бы действительному виду фигуры Земли, последнюю надо уменьшить по всем направлениям одинаково.

Масштабом карты в данной точке по данному направлению называют отношение бесконечно малого элемента линии на карте к соответствующему бесконечно малому элементу на местности. Этот масштаб карты называют частным.

Главный масштаб может быть определен как частный масштаб, для которого увеличение масштаба принимается равным единице.

Итак, главный масштаб равен частному масштабу только в одной ее точке (иногда вдоль одной из линий на ней) и поэтому только приближенно характеризует действительное уменьшение размеров на карте по отношению к натуре.

Величину главного масштаба обычно указывают в заголовке карты в виде дроби, числитель которой - единица, а знаменатель - число, показывающее, скольким единицам длины в натуре равна одна такая же единица длины на карте. На картах знаменатель главного масштаба выражается круглым числом, заканчивающимся не менее чем тремя нулями.

Например, если в заголовке карты приведен главный численный масштаб 1:100 000, или 0,00001 – это означает, что на данной карте одна единица длины соответствует 100 000 таких же единиц длины на местности (1 см на карте соответствует 100 000 см на местности, 1 дюйм - 100 000 дюймов на местности и т. д.). Такой масштаб обычно и называют численным, или числовым.

Численный масштаб с меньшим знаменателем называют более крупным, а тот, у которого знаменатель больше - более мелким.

Никогда нельзя забывать, что главный масштаб лишь приближенно характеризует действительное уменьшение размеров на карте. Полную характеристику он дает только в тех местах карты, где увеличение масштаба равно единице.

Морские карты, как правило, охватывают незначительные участки земной поверхности. Поэтому в пределах морской карты главный масштаб в достаточной степени ориентирует судоводителей при выборе карт того или иного масштаба.

Так как расстояния, подобные 100 000, 300 000, 1 000 000 и т.д., для большей наглядности приходится выражать более крупными единицами, то часто применяют другой масштаб - линейный (графический), который показывает, сколько единиц длины высшего наименования натуры содержится в одной единице длины низшего наименования карты. Например, говорят: карта составлена в масштабе 5 миль в 1 см. Это означает, что 1 см на карте соответствует 5 милям натуры. Каждое деление линейного масштаба соответствует круглому числу единиц, применяемых для измерения расстояния.

Для перехода от численного масштаба к линейному достаточно знаменатель численного масштаба разделить на длину 1 м.мили, выраженную в тех же единицах, в которых желательно выразить линейный масштаб. Например, численный масштаб желательно перевести в линейный, определив, сколько миль будет содержаться в 1 см.

Тогда 300 000/(1852х100) = 1,62.

Таким образом, линейный масштаб этой карты будет 1,62 м.мили в 1 см.

Для перехода от линейного масштаба к численному достаточно более мелкую единицу принять за числитель, а более крупную привести к размерности более мелкой и после такого приведения принять ее за знаменатель численного масштаба.

Считается, что предельная длина, которую можно рассмотреть невооруженным глазом, равна 0,1 мм. Практическая точность графических построений на карте редко превышает 0,2 мм. Этой мере линейной точности соответствует, например, диаметр следа от укола циркуля-измерителя или диаметр точки, поставленной на карте остро заточенным карандашом. Поэтому длина линии на местности, соответствующая длине отрезка на карте (плане), равной 0,2 мм, называется предельной точностью масштаба. В зависимости от масштаба карты (плана) предельная точность масштаба различна. Если, например, численный масштаб карты равен 1:100 000, то соответствующая такому масштабу предельная точность может быть рассчитана следующим образом.

Длине 0,2 мм на карте в масштабе 1:100 000 соответствует длина на местности, равная (0,2х100000) мм, т. е. предельная точность масштаба такой карты, будет равна 20 000 мм или 20 м. Аналогичный расчет позволяет установить для карты с численным масштабом 1:1000 000 предельную точность масштаба равной 200 м.

Таким образом, масштаб и предельная точность масштаба определяют количество деталей, наносимых на карту, и ту точность, с которой на карте могут выполняться необходимые для целей мореплавания графические построения.

Предельная точность масштаба каждой морской карты примерно согласуется с точностью решения на ней навигационных задач.

Эллипс искажений

Качество любой карты определяется в конечном итоге величиной и характером искажений. Именно эти показатели являются основными при решении вопроса о выборе картографической проекции для составления морской карты.

Всякий бесконечно малый круг, построенный на поверхности сферы, изображается на плоскости проекции в общем случае бесконечно малым эллипсом. Эллипс конечных размеров, геометрически подобный эллипсу, возникшему при проектировании бесконечно малого круга на плоскость карты, называют эллипсом искажений.

Обычно (для простоты рассуждений) принимают, что на земной поверхности взята окружность единичного радиуса.

Итак, эллипс искажений является изображением на плоскости проекции элементарного круга.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Морские карты. Навигационные руководства пособия. Навигационные опасности и средства навигационного оборудования морей. Счисление пути корабля и определение счислимых координат. Определение места корабля по береговым ориентирам. Навигационные параметры. Кораблевождение в особых условиях плавания. Навигационное обеспечение постановки корабля на якорь.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Эта тема принадлежит разделу:

Навигация и лоция

Морские карты. Навигационные руководства пособия. Навигационные опасности и средства навигационного оборудования морей. Счисление пути корабля и определение счислимых координат. Определение места корабля по береговым ориентирам. Навигационные параметры. Кораблевождение в особых условиях плавания. Навигационное обеспечение постановки корабля на якорь.

К данному материалу относятся разделы:

Определение предмета, задачи и цели изучаемого курса

Основные задачи кораблевождения, основные дисциплины кораблевождения

Навигация - основная дисциплина кораблевождения

Фигура и размеры земли

Основные точки, линии и плоскости на поверхности Земли

Географические координаты

Определение направлений в море

Понятия курс, пеленг и курсовой угол

Магнитные направления

Компасные направления

Дальность видимости ориентиров в море

Основные единицы расстояния и скорости

Морские карты, навигационные руководства и пособия для плавания

Понятие о картографических проекциях

Назначение морских карт и требования к их содержанию и оформлению

Классификация морских карт

Чтение навигационных карт

Порядок несения поправок и изменений в морские карты

Классификация морских навигационных руководств и пособий

Нумерация морских навигационных руководств и пособий

Использование в кораблевождении навигационных морских карт, морских навигационных руководств и пособий для плавания

Особенности навигационных условий плавания в заданном районе

Берега

Глубины, рельеф дна и характер грунта

Гидрометеорологическое обстановка в районе плавания, ее влияние на действия сил флота

Метеорологические условия плавания

Температура и влажность воздуха

Ветры

Облачность и осадки

Местные признаки погоды

Особые метеорологические явления

Гидрологические условия плавания

Колебания уровня

Ледовый режим

Морские навигационные опасности. Виды навигационных опасностей

Система ограждения навигационных опасностей

Особенности кораблевождения и способы счисления пути корабля

Ручное географическое счисление с учетом циркуляции, с учетом дрейфа и с учетом течения

Счисление пути корабля с учетом течения

Учёт циркуляции при счислении

Учет циркуляции графическим способом

Аналитическое (письменное) счисление

Автоматическое счисление

Точность графического счисления

Единицы длины, принятые в кораблевождении

Общие принципы определения места корабля по ориентирам

Классификация погрешностей наблюдений

Оценка точности определения места судна по двум линиям положения при влиянии случайных погрешностей

Средства и способы измерения навигационных параметров

Определение места по расстояниям до 2-х ориентиров

Определение места по расстояниям до 3-х ориентиров

Определение места корабля по расстояниям методом крюйс – способом

Определение места корабля по компасным пеленгом

Определения места корабля по двум пеленгам

Определение места корабля по трем пеленгам

Определение места корабля по пеленгам методом крюйс – способом

Общая характеристика космических навигационных систем

Навигационное использование низкоорбитных космических систем

Сущность определения места по геофизическим полям

Плавание в районах стесненных в навигационном отношении

Подготовка к плаванию в узкостях

Навигационные особенности плавания в узкостях

Кораблевождение в узкостях

Кораблевождение в ограниченную видимость

Кораблевождение во льдах

Расчет места якорной стоянки

Постановка корабля на один якорь и съемка с якоря

Задачи и содержание навигационной подготовки к походу

Практическое занятие по основам маневрирования

Похожие материалы:

Дайте определение «персоналу». Управленческий персонал

Персонал организации - это сотрудники организации, работающие по найму и обладающие определенными профессиональными и качественными характеристиками, в том числе работающие собственники и совладельцы.

Элективные курсы образовательной области. Кузнецов Особенности элективных курсов по информатике

Элективные курсы (курсы по выбору) играют важную роль в системе профильного обучения на старшей ступени школы. Элективы по информатике. В соответствии с одобренной Минобразования

Техника выполнения простых медуслуг

Алгоритм действий медицинской сестры. Цель, необходимое оснащение показания и противопоказания при выполнении медицинских услуг. Подготовка до и после любой манипуляции.

Виды и принципы налогообложения предприятия

Реферат По дисциплине «Экономика организации». Сущность и принципы налогообложения. Формы налогообложения. Виды налогов. Экономические преобразования в современной России и реформирование отношений собственности. Особенность реформирования экономики в России, национальной реформы

Перші київські князі: Аскольд, Олег, Ігор, Ольга, Святослав. Їх внутрішня і зовнішня політика.

Аскольд та Дір – варязькі воїни, надали сх. слов’янам військову підтримку, звільнили від данини кочівникам і стали князювати в Києві.