Понятия о картах.

Понятия о картах. Дистанционные методы исследования. Принципы составления и чтения физико-географических карт.

Карта имеет большое значение для научного познания терри­тории. Она наглядно отражает картину размещения, пространст­венных связей и группировок многообразных явлений на земной поверхности. В этом отношении с нею не может сравниться ника­кое литературное описание. Поэтому карта является не только дополнением к тексту, но и самостоятельным средством исследо­вания, незаменимым орудием познания и практической деятель­ности на каждом этапе, изучения, освоения и видоизменения чело­веком земной поверхности.

В настоящее время в картографию вошло представ­ление о картах как о пространственных моделях действитель­ности. Поэтому изучение любых при­родных и социально-экономических явлений сопровождается по­строением картографических моделей (карт), которые служат средством для закрепления и наглядного отображения полученных сведений о моделируемом явлении или объекте, а также его дальнейшего описания, анализа и познания, в результате логической обработки снимаемой с карты информа­ции. Таким образом, картографические модели, как и любые другие модели действительности, воспроизводя известные знания, одно­временно выступают в качестве источника для приобретения но­вых знаний о моделируемом явлении.

Для успешного составле­ния карты необходимы обстоятельное изучение местности, строгая систематизация и отбор полученных сведений с точки зрения определенных, четко сформулированных научных принципов, заранее разработанная система условных обозначений, которыми она и заполняется с надлежащей точностью и полнотой.

По содержанию карты делятся на общегеографические и тематические.

Тематическими называются карты, основное содержание которых
определяется отображаемой конкретной темой, специально посвящены какому-либо элементу или явлению, например, населенным пунктам, климату, почвам, транспорту и т.п.

Тематические карты подразделяются на карты природных явлений (физико-географические) и карты общественных явлений (социально-экономические). Далее карты делятся на более узкие группы, к каждой из которых относится ряд карт конкретной тематики.

Например, к группе геологических карт относятся стратиграфические, тектонические, гидрогеологические, металлогенические, инженерно-геологические и другие карты; к группе ботанических карт относятся геоботанические, флористические карты лесов и другие.

В ряде случаев карты относятся одновременно к двум различным областям картографирования, например агрохимические карты, могут быть отнесены к почвенным и к геохимическим картам, а сейсмические – к геологическим и к геофизическим картам.

Тематические карты делятся также и по ширине охвата темы – на
общие, отображающие относительно более широкую тему, и частные (отраслевые), посвященные более узкой теме. Степень широты темы может определяться на разных уровнях.

В основе составления карты любого масштаба лежат математические законы построения карты, особые способы графического изображения предметов и явлений (условные обозначения), генерализация воображаемых предметов и явлений.

Масштаб карты определяет степень уменьшения расстояний и площадей на карте по отношению к горизонтальным проекциям этих расстояний и площадей на местности. Численный масштаб выражают в виде дроби: в числителе ставится единица, в знаменателе – число, показывающее, во сколько раз расстояние на местности уменьшено при изображении его на карте. Чем меньше знаменатель масштаба карты, тем изображение на карте крупнее.

По масштабам, используемым при картировании земной поверхности, различают:

- обзорные карты (масштаб мельче 1:1000000) на географической основе дают общее представление о физико-географических параметрах природно-территориальных комплексов глобального уровня (территории крупных государств, материков земного шара);

- мелкомасштабные карты (масштаб 1:1000000 и 1:500000) на упрощенной топографической основе характеризуют природно-территориальные комплексы глобального и регионального уровня (крупные регионы и государства);

- среднемасштабные карты (масштаб 1:300 000 и 1.100000) строятся на топографической основе с разреженной сетью горизонталей. Они передают основные черты природно-территориального комплекса на уровне ландшафта;

- крупномасштабные карты (масштаб 1:50000 и 1:10000) составляются на точной топографической основе и достаточно подробно изображают состав и строение урочищ и подурочищ. Карты данного масштаба являются основным по масштабу видом ландшафтных карт, используемых для решения прикладных задач.

- детальные карты (масштаб 1:5000, 1:200) дают подробную геологическую характеристику отдельных фаций, месторождений полезных ископаемых, районов гражданского или промышленного строительства. Геологические планы горизонтов по масштабу относятся к детальным, но имеют свои специфические особенности. Они характеризуют условия залегания тел полезных ископаемых, их морфологию и вещественный состав. Эти планы составляются по данным детальной и эксплуатационной разведки месторождений, вскрытых многочисленными буровыми скважинами и горными выработками, пространственное положение которых наносится по данным маркшейдерских съемок.

Картографической основой для составления карт различного типа, являются топографические карты, материалы аэрофотосъемки, материалы космической съемки, контурные планы землепользования.

Топографические карты имеют точный масштаб, унифицированную систему условных знаков, координатную сетку. Рельеф на топографических картах изображается горизонталями, соединяющими одинаковые отметки высот. Основные горизонтали нанесены сплошной линией, вспомогательные – пунктирной. Контрольные горизонтали имеют отметки высот и наносятся утолщенной сплошной линией. На основании рисунка и взаимного расположения горизонталей на топографической карте можно определить основные формы рельефа. Разность в отметках высот между двумя соседними горизонталями называется высотой сечения рельефа. Обычно на топографических картах имеется шкала заложений, которая служит для определения крутизны склона.

Разделение многолистной топографической карты на отдельные листы называется разграфкой карты. Обозначение отдельных листов такой карты по определенной системе называется номенклатурой.

Основными принципами составления номенклатуры топографических карт являются связь с географическим положением и зависимость от масштаба изображения. Разграфка и номенклатура листов отечественных топографических карт всего масштабного ряда основана на разграфке и номенклатуре Международной карты масштаба 1:1000000.

Границы листа миллионной карты, образуемые меридианами, совпадают с границами координатной зоны в проекции Гаусса-Крюгера. Для изображения всей зоны (6°) нужно несколько десятков листов милионной карты (колонна карт). Колонны обозначаются арабскими цифрами, их счет ведется от 180-го меридиана (поэтому номер колонны на 30 больше номера соответствующей зоны). В горизонтальном направлении листы карты масштаба 1:1000000 образуют широтные ряды (пояса). Они обозначаются прописными латинскими буквами.

При разграфке одного листа миллионной карты на четыре части (А-Г) получаются листы карты 1:500000; на 36 частей – 1:200000, на 144 – 1:100000. При этом листы нумеруются слева направо и сверху вниз. Разграфка листов масштабов 1:100000 и крупнее производится путем деления на 4 части. Листы масштаба 1:50000 обозначаются буквами А-Г, листы масштаба 1:25000 – буквами а-г, листы масштаба 1:10000 – буквами 1-4.

Контурные планы внутрихозяйственного землеустройства служат дополнительной картографической основой при крупномасштабном картировании территории. На них специальными унифицированными знаками изображены: населенные пункты, дорожная и гидрографическая сеть, границы землепользования, все сельскохозяйственные угодья. Отсутствие изображения рельефа не позволяет использовать контурные планы в качестве картографической основы.

Существует четыре вида аэрофотоматериалов, используемых в качестве картографической основы: контактные аэрофотоснимки, репродукции накидного монтажа, трансформированные фотопланы и фотопланы с отображенными на них горизонталями, изображающими рельеф территории.

Контактный аэрофотоснимок – это фотография местности, снятая с самолета. Ценность аэрофотоснимков заключается в большой объективности изображения земной поверхности, рельефа, растительности, рек, дорог и других элементов ландшафта. Насыщенность аэрофотоснимков объектами очень велика.

Накидной фотомонтаж изготавливают из контактных аэрофотоснимков, обрезанных по полезной площади и совмещенных по границам обреза и наклеенных на плотную бумагу. В настоящее время эти работы можно проводить с помощью компьютерной программы.

Фотоплан составляют на основе трансформированных аэрофотоснимков. Он привязан к геодезической сети, имеет координатную сетку и точный масштаб (обычно 1:10000 или 1:25000).

Космический снимок – это фотография земной поверхности, снятая с космического корабля или искусственного спутника Земли. Космические снимки подразделяются на обзорные (масштаб 1:10000000-1:100000000), мелкомасштабные (1:500000-1:2500000) и среднемасштабные (1:100000-1:300000). Последние получают с помощью специального оборудования. Они с высокой детальностью передают изображения земной поверхности.

Поскольку при съемке из космоса, с высоты более 80-100 км, получают в основном мелкомасштабные снимки, то для приведения их масштабов в соответствие с масштабом картографирования оригиналы увеличивают в 2-5 раз.

Основные типы карт.Значение основных типов карт для изучения земной поверхности различно:

1. Геологические карты используются для познания глобальных, региональных и локальных особенностей строения земной коры, происходящих в ней процессов, поиска полезных ископаемых и т.д. Это обширная группа карт. В неё входят: собственно геологические, тектонические, структурные, стратиграфические, металлогенические (прогнозные) карты. А также карты четвертичных отложений, гидрологические, полезных ископаемых, сейсмические, неотектонические, охраны геологической среды.

Они используются для познания глобальных геологических систем (литосферных плит и рифтовых зон), а также для поиска полезных ископаемых, оценки современных геологических процессов и опасных явлений.

Основой построения геологической карты являются предварительное дешифрирование аэрофото- и космоснимков и результаты соответствующего вида геологической съемки.

Собственно геологические карты являются по своему содержанию стратиграфическими картами дочетвертичных (коренных) пород. Четвертичные континентальные отложения на них не показываются, за исключением тех случаев, когда их мощность велика или неизвестны подстилающие их коренные породы. Условными знаками на картах показывают возраст, состав, происхождение, условия залегания горных пород и характер границ между ними.

Карты четвертичных отложений изображают эти отложения с разделением их по генезису, возрасту и составу. Коренные породы обычно показывают одним цветом без расчленения. На литологических картах помимо возраста горных пород отображается их вещественный состав.

На тектонических картах показаны формы залегания, время и усло­вия образования структурных элементов земной коры различных поряд­ков. На общих тектонических картах выделяют основные структурные элементы с указанием тектонических режимов и времени формирования. На региональных картах отображаются особенности структуры определенных районов. Структурные формы на тектонических картах выделяют границами, либо показывают их способом изогипс (линий одинаковых глубин) кровли или почвы маркирующих горизонтов поверхностей несогласия, границ между различными комплексами.

Гидрогеологические карты на геологической основе несут информацию о водоносных горизонтах, условиях залегания, распространения, составе происхождения и режиме подземных вод. На инженерно-геологических картах показывают физико-механические свойства горных пород и характеристики современных геодинамических явлений.

Карта полезных ископаемых составляется на геологической основе и отражает все сведения о месторождениях полезных ископаемых, разделенных на группы по направлениям промышленного использования, масштабу запасов и происхождению. Прогнозные металлогенические карты отражают закономерности размещения известных месторождений полезных ископаемых и указывают перспективные площади на различные виды минерального сырья.

2. Геофизические карты. К геофизическим картам относятся карты магнитного, гравитационного, сейсмического, электрического, теплового и других физических полей Земли, которые используются для изучения геодинамических явлений и процессов, протекающих в оболочках планеты и в ее ядре для поисков и разведки полезных ископаемых. По сейсмическим картам определяют расположение качественных и количественных характеристик землетрясений и сопутствующие им явления.

3. Физико-географические карты – это тематические карты, на которых изображаются отдельные компоненты или явления природы (климат, почва и др.) и их закономерные сочетания – природные территориальные комплексы, ландшафты, геосистемы разного таксономического порядка.

4. Геоморфологические карты. Объект геоморфологического картографирования — рельеф земной поверхности. Однако понятие рельефа — собирательное, включающее неровности, или формы, земной поверхности разной величины и сложности. Формы рельефа, в свою очередь, состоят из элементов, или граней. Таким образом, рельеф включает сле­дующие составные части:

1) элементы рельефа, т. е. элементарные поверхности, или гра­
ни (склоны, плакоры, площадки), и линейные элементы (таль­
веги, гребни, бровки, тыловые швы, линии подножия);

2) формы рельефа, т. е. неровности в виде объемных тел -
простые и сложные самой различной величины;

3) группировки элементов и форм рельефа, образующие есте­ственные морфологические комплексы или ассоциации.

Таким образом, на картах отражаются главные признаки рельефа: его морфологические и морфометрические особенности, генезис, возраст и современная динамика. Эти признаки вместе или порознь могут быть положены в основу построения различных геоморфологических карт. Важным для всех этих карт является генетический подход к рельефу. Он объединяет несколько типов карт, отличаю­щихся по содержанию и способам изображения картографируе­мых объектов. По существу, такое же собирательное значение имеет и термин «геологическая карта», который объединяет не­сколько типов карт, характеризующих геологическое строение территории по разным признакам и разными способами. Однако необходимо понимать, что построение геоморфологи­ческих карт в значительной степени базируется на геологических данных. Потому знакомство с геологией и методикой геологи­ческого картографирования является непременным условием при составлении геоморфологических карт.

В общей картографической классификации геоморфологические карты рассматриваются как специальные, или тематические. В свою очередь, они различаются по содержанию, назначению и масштабу.

Составить общую; геоморфологическую карту с непосредствен­ным изображением всех названных, признаков рельефа в их пол­ном объеме невозможно. Поэтому ее нагрузку приходится ограни­чивать- таким образом, чтобы карта была вполне читаема и в то­же время давала достаточную информацию о морфологии, проис­хождении и развитии рельефа. При этом следует иметь в виду, что-извлекаемая по карте информация включает не только то, что на ней непосредственно изображено, но и большой объем дополни­тельно вычитываемых, сведений о картографируемом объекте или явлении. Независимо от этого, когда нужно дать более полную характеристику отдельных геоморфологических признаков терри­тории, прибегают к построению частных геоморфологических карт.

Частные геоморфологические карты составляются на основе частных показателей (характеристик), относящихся только к морфографии, морфометрии, происхождению, возрасту рельефа, его современной динамике. В соответствии с этим к частным картам относятся: морфографические, морфометрические, структурно-геомор­фологические, морфоскульптурные, морфохронологические, морфодинамические. Каждая из названных категорий частных карт, в свою очередь, может делиться на более дробные разновидности. Например, морфометрические карты — на карты углов наклона земной поверхности, глубины, густоты расчленения рельефа; мор-.фоскульптурные — на карты флювиального, ледникового, карстового рельефа и т. п.

По степени обобщения показателей, выбранных для картогра­фирования, различают карты аналитические, синтетические и ком­плексные.

Аналитические, или элементарные, карты составляются на основе необобщенных или малообобщенных частных показателей, таких, как угол наклона земной поверхности, глубина расчленения рельефа, обусловленность отдельными экзогенными или эндо­генными факторами и пр.

Синтетические карты характеризуют данное явление в обобщенных показателях, синтезирующих ряд его частных особенно­стей. Особого внимания заслуживают синтетические системные показатели, которые полнее охватывают данное явление и позво­ляют передать его более экономными средствами. Объектами изображения на синтетических геоморфологических картах служат естественные геоморфологические комплексы (геоморфологиче­ские системы), группировки форм, или типы рельефа, геоморфологические районы.

На комплексных картах изображается несколько разнородных объектов, каждый в своих показателях. При этом отбирают объек­ты, которые находятся во взаимной связи, обусловливая друг друга. К комплексным относятся и такие карты, на которых изо­бражаемые объекты (формы рельефа, морфологические группи­ровки) характеризуются по комплексу взаимосвязанных частных показателей.

Карты, на которых выделяются территории с закономерно повторяющимися типами явлений, называются типологическими. Карты, на которых выделены территории по индивидуальным (региональным) признакам, присущим только отдельным районам и отличающим их друг от друга, называются районными (карты геоморфологического районирования).

В зависимости от того, для какого отрезка времени характеризуется рельеф, можно различать:

а) карты современных, т. е. сложившихся к настоящему времени, геоморфологических условий;

б) карты палеогеоморфологические с отображением пройденных этапов развития рельефа;

в) геоморфологические карты прогно­за, на которых дается прогноз развития рельефа в будущем. Кар­ты существующих геоморфологических условий целесообразно дополнять картами интенсивности современного развития рельефа.

По назначению геоморфологические карты могут быть подразделены на карты широкого и специального назначения. Карты широкого назначения рассчитаны на удовлетворение общих потребностей, предъявляемых к ним со стороны различных ютраслей науки и народного хозяйства. На их основе могут про­водиться любые геоморфологические работы, а также состав­ляться карты специального назначения путем нанесения дополни­тельных показателей, выделения или исключения некоторых эле­ментов нагрузки.

Специальные карты могут преследовать научно-исследователь­ские, народнохозяйственные, учебные и другие цели. В зависи­мости от этого определяется их содержание и оформление, В част­ности, на картах для народного хозяйства отбираются и выделя­ются те геоморфологические объекты и их показатели, которые нужно учесть при решении конкретных хозяйственных задач (поиски полезных ископаемых, сельскохозяйственная организация территории, проектирование инженерных сооружений и пр.).

6.2.2. Дистанционные методы исследования.Аэро- и космические снимки земной поверхности позволяют провести анализ пространственной структуры и динамики природных и природно-антропогенных ландшафтов (геосистем).

Применение аэрокосмических методов исследования позволяет:

- создавать системы обнаружения и наблюдения за очагами антропогенных нарушений ландшафтов;

- изучать механизмы формирования и развития подобных нарушений.

- оценивать площадь распространения, глубины воздействия и последствия их деятельности.

- контролировать состояние и динамику компонентов ландшафтов.

- прогнозировать дальнейшие преобразования компонентов ландшафта под влиянием антропогенной деятельности человека.

На аэро- и космических фотоснимках области нарушения природных геосистем и распространения антропогенных загрязнений резко выделяются на фоне природных ландшафтов. По снимкам можно выделить очаг распространения неблагоприятных явлений в ландшафтах (вторичное засоление почв, крупные ареалы пастбищной дигрессии растительности, ускоренная эрозия в распаханных степях и пр.).

Дистанционные методы изучения ландшафтов позволяют надежно отслеживать состояние сельскохозяйственных земель, позволяют установить, каким неблагоприятным процессам они подвергаются, наметить меры ослабления их воздействия агроэкосистемы, определяют, где установить специальные почвозащитные системы земледелия, полезащитные и противоэрозионные лесонасаждения и т.п.

При дешифрировании космических снимков агроландшафтов с орошаемой системой земледелия засоленные земли хорошо проявляются из-за белесого цвета (солевые корки). Чем светлее цвет, тем сильнее засоление. На космических снимках четко видны места открытой добычи полезных ископаемых, многие виды промышленного природопользования. Загрязнения воздуха диагностируются по дымовым факелам заводов, загрязнению снежного покрова рядом с крупными городами и промышленными районами. Загрязнения поверхности океана нефтепродуктами видны в виде темных пятен.

По космическим снимкам можно оценить биоту суши (по снимкам видно сокращение) и океана, исследовать степень повреждения леса и опустынивание, контролировать состояние леса (видны контуры вырубки, размеры лесосек), осуществлять охрану лесов от пожаров (видно их развитие).

Среди глобальных проблем, которые помогают решать космические методы исследования можно отметить истощение озонового слоя, наблюдение за концентрацией О³, наблюдение за озоновой дырой над Антарктидой с помощью аппаратуры ТОМS со спутников «Нимбус-7» (США) и «Метеор» (Россия). Отслеживание распространения морских льдов, измерения ледового покрова и наблюдения за глобальными изменениями климата.

Геоинформационные системы (ГИС) – автоматизированные системы, предназначенные для обработки пространственно-временных данных, включающие автоматизированные системы картографирования ландшафтных геосистем различного уровня. ГИС базируется на обработке широкого набора данных, собираемых с помощью различных технологий – от аэрокосмических до обычной информации о составе и свойствах компонентов ландшафта.

На основе ГИС интенсивно развивается математическое картографирование в физической географии, геологии, геохимии, почвоведении, экологии и других науках о географических оболочках земли.

По сравнению с обычными физико-географическими картами, ГИС характеризуется большей наглядностью, широкой доступностью выходных данных в виде карт разных масштабов, графиков, диаграмм. Можно переходить из одного масштаба в другой, менять степень нагрузки на тематических картах, объединять разные виды физико-географических карт путем наложения друг на друга в комплексные, и на их основе создавать карты с новой информацией.

ГИС включает экспертные системы, которые способны анализировать базы данных, группировать входные данные по их свойствам, делать выводы и прогноз.