Вивченням невеликої ділянки місцевості з подальшим складанням та уточненням великомасштабних (топографічних) карт і планів займається наука топографія (від давньогрец. топос – місце, графо – пишу), яка є окремим розділом картографії. Топографічними вважаються карти, складені в масштабі від 1:200000 до 1:10000. Ще більший масштаб має план місцевості, а саме 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.
За змістом топографічні карти є загальногеографічними. Під час створення карти змістова інформація має відповідати таким вимогам: максимальна повнота зображення, точність положення об’єктів і достовірність стану місцевості на рік створення карти. Склад зображених об’єктів і ступінь їх деталізації залежать від масштабу карти та особливостей зображеної території. Внаслідок постійних змін, що відбуваються на місцевості, зміст топографічних карт періодично оновлюється. Найшвидше застаріває інформація про промислові густозаселені території. Там уточнюють карти кожні 5–7 років. У сільських районах – раз на 8–10 років, ав малоосвоєних гірських, лісових, степових районах – кожні 10–15 років.
Оскільки топографічні карти зображують невеликі території, спотворень на них практично немає. За топографічними картами можна робити вимірювання довжин і площ, оскільки масштаб на всій карті однаковий.
Топографічні карти створюють та оформлюють за єдиними для всіх видавців правилами, що спрощує їх розуміння та використання. У наш час топографічні карти створюють переважно в цифровому вигляді. Їх можна складати на основі багатьох способів: топографічної зйомки місцевості, аерофотозйомки, космічної оптичної та радарної зйомки, повітряного лазерного сканування.
Елементи топографічної карти
Топографічна карта має притаманні їй елементи математичної основи, яких немає на дрібно- та середньомасштабних картах. Це потрійна рамка та прямокутна, або кілометрова, сітка.
На полі топографічної карти не проводять лінії градусної сітки: меридіани і паралелі. Натомість вони є як елементи її потрійної рамки. Внутрішня рамка, що обмежує картографічне зображення, являє собою дві паралелі (верхня й нижня лінії) та два меридіани (ліва й права лінії). У кутах рамки підписують їх градусну міру. Наприклад, біля нижньої горизонтальної рамки написано: 54°40’. Це паралель54°40’ пн. ш. Біля правої вертикальної лінії рамки зазначено: 18°07’30’’. Це меридіан 18°07’30’’ сх. д. Також подано виходи по рамці ліній градусної сітки через 1’. Наступна мінутна рамка показує відрізками чорного та білого кольорів, що чергуються, поділ на мінути. Біля зовнішньої рамки точками показаний поділ на секунди.Відстань між двома сусідніми точками становить 10’’.
Прямокутна (кілометрова) сітка
Ще одним елементом топографічної карти є прямокутна, або кілометрова, сітка. Це сітка квадратів, утворена горизонтальними і вертикальними лініями, що їх проведено через 4 або 2 см, що відповідає певній кількості кілометрів на місцевості. Частота ліній залежно від масштабу становить 2 км (1:10000) та 1 км (1:50000 і більше). Виходи прямокутної сітки на рамку оцифровуються в кілометрах у кутах рамки повністю, в інших місцях – двома останніми цифрами.
Горизонтальні лінії кілометрової сітки креслять паралельно екватору. Тому числа біля них означають відстань у кілометрах від екватора. Наприклад, число 6065 на нижній горизонтальній лінії кілометрової сітки означає, що відстань від екватора до цієї лінії становить 6065 км. Відповідно, на північ від цієї лінії віддаленість від екватора зростає.
Вертикальні лінії проводять таким чином. Землю поділяють, починаючи від нульового меридіана, на 60 геодезичних зон по 6° кожна й нумерують від 1 до 60. У центрі кожної зони виокремлюють осьовий меридіан і надають йому значення 500 км. Паралельно йому на захід і схід проводять вертикальні лінії кілометрової сітки й підписують їх. Значення чисел вертикальної лінії кілометрової сітки 4314 означає таке. Перша цифра «4» показує, що місцевість лежить у 4-й геодезичній зоні. «314» – кількість кілометрів відносно осьового меридіана. Оскільки йому надано число 500 км, то місцевість розташована на захід від нього на 186 км (500 км – 314 км = 186 км).
Прямокутну (кілометрову) сітку використовують для обчислення відстаней, площ об’єктів, напрямків, у разі виконання різноманітних геодезичних робіт, для зазначення цілей у військовій справі.
ПРАКТИЧНЕ ВИКОРИСТАННЯ ТОПОГРАФІЧНИХ КАРТ
Основні умовні позначення топографічних карт
Умовні позначення планів і великомасштабних карт називаються топографічними знаками. Це символічні графічні зображення, які дають змогу уявляти зображену місцевість. Ці позначення відповідають низці вимог.
По-перше, їх має бути легко креслити.
По-друге, вони не схожі між собою, тому легко розрізняються.
По-третє, створюючи їх, враховують подібність до справжніх об’єктів, що зображуються.
По-четверте, властивістю топографічних знаків є також їхній колір, що додає зображенню наочності та збагачує його зміст.
Топографічні знаки є загальновживаними на всіх топографічних картах і планах у межах країни.
Розрізняють масштабні, напівмасштабні та позамасштабні топографічні знаки.Масштабними знаками показують ті об’єкти, справжні розміри яких можливо передати в масштабі карти або плану. Масштабними є контурні зображення, наприклад озеро, ліс, фруктовий сад. Лінійні знаки є напівмасштабними. Вони завжди у масштабі передають довжину об’єкта (наприклад, дороги, річки, лінії електропередачі), а ширину не завжди.Позамасштабними знаками позначають об’єкти, які є настільки малими за розмірами, що показати їх у масштабі даної карти або плану неможливо. Ці знаки мають форму геометричних фігур, символів, малюнків. Наприклад, так зображують джерело, криницю, школу, вітряк, електростанцію, поодиноке дерево тощо.
Вимірювання на топографічній карті за масштабом і кілометровою сіткою
Визначення відстаней на топографічній карті по прямій лінії найзручніше зробити лінійкою, використовуючи числовий або іменований масштаб. Можна застосувати також циркуль-вимірювач і лінійний масштаб.
Для вимірювання довжини звивистих ліній (наприклад, річок, доріг) можна застосувати циркуль-вимірювач, установивши невеликий «крок» – сталу відстань між голками. «Крокуючи» вздовж об’єкта, рахують кількість кроків, а потім, користуючись масштабом, визначають відстань.
Для точніших вимірювань кривих ліній є спеціальний прилад курвіметр (від лат. curvus – кривий і грец. метрео – вимірюю).
Для визначення площ використовують кілометрову сітку. Для цього підраховують кількість повних кілометрових квадратів у межах контуру, що вимірюється. Квадрати, заповнені частково площовим об’єктом, оцінюють на око.
Використання азимутів
Орієнтуючись на місцевості, визначити точне положення об’єктів відносно основних і проміжних сторін горизонту зазвичай буває неможливо. Для чіткішого визначення напрямків використовують компас, за яким можна визначити азимут.
Азимут (від араб. ас-салет – шлях, напрямок) – кут між напрямком на північ та напрямком на даний предмет.
Значення азимутів виражають у градусах і відлічують за рухом стрілки годинника від 0° до 360°. Так, азимут об’єкта, що розміщений на північ від спостерігача, – 0° або 360°, на південь – 180°, на схід – 90°, на захід – 270°. На топографічній карті або плані азимути вимірюють транспортиром.
Стрілка компаса показує не на Північний географічний полюс Землі, а на магнітний (78°пн. ш., 101°зх. д.), що розташований у районі Канадського Арктичного архіпелагу. Через те розрізняють істинний (географічний) та магнітний азимути.
Істинний азимут (Аі) – кут між напрямком на Північний географічний полюс і на даний об’єкт.
Відповідно об’єкт з’єднує з географічним полюсом істинний меридіан. Саме такі меридіани наносять на карту.
Азимут, визначений за допомогою компаса, називають магнітним (Ам).
Магнітний азимут (Ам) – це кут між напрямками на Північний магнітний полюс і на даний об’єкт.
Лінію, що з’єднує даний об’єкт з магнітним полюсом, називають магнітним меридіаном.
Кут між істинним і магнітним азимутами називають магнітним схиленням (МС).
Його враховують штурмани кораблів і літаків, визначаючи курс корабля, а також військові й туристи, орієнтуючись на місцевості. Магнітне схилення підписують на планах і топографічних картах. Воно буває західним і східним. Щоб знайти істинний азимут, треба визначити за компасом магнітний азимут і врахувати магнітне схилення. Якщо магнітне схилення східне, його треба додати до показника магнітного азимута (Аі = Ам + МС східне), якщо західне – відняти (Аі = Ам – МС західне).
Кут між північним напрямком вертикальної лінії кілометрової сітки та напрямком на об’єкт називають дирекційним кутом (Д).
Його, як і азимут, вимірюють за ходом годинникової стрілки від 0° до 360°. Щоб перейти від дирекційного кута до істинного азимута, треба врахувати зближення меридіанів (ЗМ) – кут між вертикальною лінією кілометрової сітки та істинним меридіаном.Аі = Д ± ЗМ.
Кут між північним напрямком вертикальної лінії кілометрової сітки та магнітним меридіаном називають поправкою напрямку (ПН). Вона може бути східною (її значення віднімають від значення дирекційного кута: Ам = Д – ПН східна) і західною (відповідні значення додають: Ам = Д + ПН західна).
Зображення рельєфу на топографічній карті
Вам уже відомо, що форми рельєфу на топографічній карті показують горизонталями (ізогіпсами) – умовними лініями, які з’єднують точки місцевості з однаковою висотою. Висоти окремих точок позначають цифрами. На картах України позначають абсолютну висоту точок – перевищення точки земної поверхні над рівнем Балтійського моря.
Суцільні горизонталі на топографічних картах і планах проводять через 1 м, 2,5 м, 5 м, 20 м або 40 м. Ці значення називають висотою закладання, або висотою перерізу. Що масштаб більший, то більше горизонталей наносять. Щоб не захаращувати зображення, підписують абсолютні висоти не всіх горизонталей. Цифри висоти на горизонталях напрямлені «головою» в бік зростання висоти. У разі необхідності детальніше показати особливості окремих форм рельєфу окрім суцільних проводять пунктирними лініями проміжні горизонталі через удвічі меншу висоту закладання. За розташуванням горизонталей можна визначити стрімкість та форму схилу. Що ближче розташовані горизонталі одна до одної, то стрімкіший схил, що далі – то схил більш пологий.
Щоб розрізняти зображення пагорбів або западин, використовують бергштрихи – короткі лінії, що показують вільним кінцем напрямок схилу. Якщо бергштрихи напрямлені всередину – це улоговина, якщо назовні – пагорб. Точніше визначити стрімкість схилів у градусах допомагає шкала закладання.
Закладанням називають відстань між сусідніми горизонталями.
Шкалу для його визначення розміщують поряд з масштабом. За нею за допомогою циркуля визначають стрімкість схилу або кут нахилу поверхні. Уздовж нижньої основи шкали закладання вказано цифри, що позначають крутизну схилів у градусах. На перпендикулярах до основи відкладено відповідні значення закладання в масштабі карти. Для визначення стрімкості схилу вимірюють циркулем відстань між горизонталями і за шкалою підбирають відповідне цій шкалі закладання.
Такі форми рельєфу, як урвища, яри, кар’єри позначаються особливими умовними знаками.