Текст книги "Слово о карте"
Автор книги: Алексей Куприн
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 10 страниц)
ЧТО И КАК ИЗОБРАЖАЮТ НА КАРТАХ
Какие бывают карты
В повести А. Гайдара «Дым в лесу» есть такой эпизод. Герой, от имени которого ведется рассказ, случайно попал на место аварии самолета. Летчик Федосеев был ранен и нуждался в помощи.
«– Послушай, – спросил он, – ты карту знаешь?
– Знаю, – ответил я, – Москва, Ленинград, Минск, Киев, Тифлис…
– Эх ты, хватил в каком масштабе! Ты бы еще начал: Европа, Америка, Африка, Азия. Я тебя спрашиваю: если я тебе по карте начерчу дорогу, ты разберешься?
Я замялся:
– Не знаю, Василий Семенович. У нас это по географии проходили, да я что-то плохо…
– Эх, голова! То-то, плохо…»
Нетрудно догадаться, что речь идет о картах, имеющих разное назначение. Летчик Федосеев, задавая вопрос герою повести, имел в виду топографическую карту. Что же представляет собой топографическая карта и чем она отличается от других? Основное отличие – в масштабе. Условно принято к топографическим относить карты масштабов 1:200 000 и крупнее. Карты масштабов от 1:200 000 до 1:1 000 000 относят к обзорно-топографическим, а более мелкого масштаба – к обзорным.
Но было бы неправильным проводить строгое разграничение между крупномасштабными и мелкомасштабными картами, называя первые топографическими, а вторые географическими. По сути дела всякая карта, на которой отображается земная поверхность, будет географической, а топографическая карта представляет собой более детальный образец географической.
Вообще говоря, понятия о крупном и мелком масштабах условны. Топограф может считать масштаб 1:100 000 (в 1 см 1 км) мелким, а в картографических библиотеках даже такой масштаб, как 1:1 000 000 (в 1 см 10 км), называют крупным. Поэтому и выделение топографических карт из географических по масштабному признаку является весьма условным. Более правильно раскрывает понятие топографической карты ее содержание и назначение.
Топографические карты представляют собой подробное и точное изображение местности. На них неровности земной поверхности и все местные предметы изображают настолько детально, что можно представить действительную местность со всеми ее подробностями. Они могут быть использованы в качестве путеводителя, а также для изучения местности и решения различных инженерных задач.
В соответствии с таким определением к топографическим картам можно отнести и карту масштаба 1:500 000 на необжитую местность или на районы с однообразным ландшафтом. По такой карте, так же как и по картам более крупных масштабов, можно изучать местность, успешно ориентироваться на ней и решать некоторые задачи.
С масштабом связано деление карт по охвату территории. Одни из них открывают взору всю нашу планету, другие детально воспроизводят отдельные ее части. По этому признаку выделяют карты мира и полушарий, карты материков и стран, карты областей, районов и сравнительно небольших участков местности. Карты мира и полушарий имеют наиболее мелкий масштаб. Земная поверхность на них изображается обобщенно и схематично, с большими искажениями очертаний материков и их размеров. Поэтому они непригодны для точных измерений. Их используют для изучения взаимного положения материков, океанов и морей, расположения стран, крупных городов, рек и гор. Более подробно большие территории можно изучать по картам материков и отдельных стран. Масштабы этих карт крупнее, и географические объекты на них изображают детальнее, чем на картах мира. Кроме того, они имеют меньшие искажения, и их можно использовать для приближенных измерений расстояний, площадей и углов. Наиболее детально земная поверхность изображается на топографических картах. Их составляют отдельными листами, на каждом из которых отображают сравнительно небольшую территорию. Топографическая карта – почти то же, что и план местности. По ней можно определить размеры географических объектов и точно измерить расстояния между различными пунктами. Чем же в таком случае отличается топографическая карта от плана местности?
Обычно считают, что масштаб плана крупнее 1:10 000, и поэтому на нем в отличие от любой карты нет искажений из-за кривизны Земли. Так ли это? Ответ мы можем получить в результате несложных расчетов. Подсчитаем размеры земной дуги и хорды АВ, стягиваемых углом в 1°, считая средний радиус Земли равным 6370 км:
дуга АВ = 2πR/360 = (2·3,14159·6370)/360 = 111,178 км;
хорда АВ = 2Rsin30° = 2·6370·0,0087265 = 111,176 км.
Как видите, разница между дугой и хордой получается всего 2 м. Размер 111 км соответствует стороне листа карты масштаба 1:200 000, да и то только на экваторе. В этом масштабе 2 м соответствуют всего 0,01 мм, что совсем незаметно на глаз. Значит, на всем листе карты практически не будет никаких искажений из-за кривизны Земли.
Если масштаб карты крупнее, например 1:100 000, то размеры листа по широте и долготе в два раза меньше. Разница между дугой и хордой также в два раза меньше, но в масштабе 1:100 000 составляет ту же величину, что и для карты масштаба 1:200 000, т. е. 0,01 мм.
Путем таких несложных расчетов мы пришли к следующему практическому выводу. На каждом листе топографической карты любого масштаба искажения при переходе от сферической поверхности Земли к плоскости незначительны и все измерения на них можно производить так же, как и на планах. Планы по существу являются разновидностью топографических карт и отличаются от них тем, что издаются отдельными листами и имеют некоторые особенности в оформлении и содержании. Чаще всего планы создают на какие-либо отдельные объекты местности: населенные пункты, строительные участки и т. п.
По своему содержанию карты бывают самые разнообразные. На общегеографических показывают все основные объекты местности как естественные (рельеф, воды, растительность), так и созданные человеком (населенные пункты, дороги). Но на одной карте невозможно отразить все явления природы и результаты деятельности человека. Поэтому на одну и ту же территорию имеется большое количество различных карт, которые получили названия тематических. Так их называют потому, что на них отображают определенные сведения, например, исторические события или этапы развития человеческого общества, данные, характеризующие население и населенность, экономику и сельское хозяйство, растительность и животный мир.
Многообразие местных предметов не позволяет показывать их на карте все и во всех подробностях. Поэтому их всегда изображают в обобщенном виде. Это относится также к рельефу и к специальной нагрузке, которая дается на тематических картах. Обобщение географических объектов при изображении их на бумаге является обязательным и неотъемлемым признаком карты. И чем мельче масштаб карты, тем больше приходится исключать второстепенные объекты и обобщать детали. Здесь уместно вспомнить известные строки М. Ю. Лермонтова:
Тамбов на карте генеральной
Кружком означен не всегда.
Обобщение или, как говорят картографы, генерализация имеет целью упростить карту путем подчеркивания главного и отбрасывания второстепенного. Необходимость обобщения можно легко уяснить из сравнения аэрофотоснимка и карты одного и того же масштаба. На снимке прежде всего бросается в глаза обилие темных и светлых посевных полей. На общем фоне полей населенные пункты выделяются слабо, а железные дороги менее заметны, чем полевые. Броды, пруды, родники, линии связи и другие подобные объекты различить на аэрофотоснимке трудно, а иногда просто невозможно. На карте же поля не показывают, зато резко выделяют наиболее важные географические объекты, – это прежде всего населенные пункты, железные и автомобильные дороги, реки, озера и др.
Степень обобщения зависит не только от масштаба карты, но и от ее назначения. Характерным примером обобщений служит школьная физическая карта, на которой контрастно изображенный рельеф гор и преувеличенно широкие ленты немногих рек очень наглядно выделяются на фоне зеленых пятен низменностей, а вся суша – на фоне сине-голубых морей и океанов.
Научно обоснованный отбор содержания географических карт был разработан М. В. Ломоносовым. Учитывая важность картографической генерализации, он предупреждал, «чтоб на карте не назначать малого и не пропустить большого места».
Картографические символы и обозначения
Условные обозначения, как и карты, для которых они предназначены, прошли длительный путь развития. Изображения местных предметов на картах ранних эпох имели картинный характер. Каждый предмет передавался рисунком, понятным без каких-либо пояснений. Города, горы, леса, крепости изображались в перспективе так, как они наблюдались бы в натуре. Реки, озера, дороги показывались в горизонтальной проекции.
Перспективный рисунок знаков населенных пунктов, гор и лесов был вполне закономерен на старинных картах. Эти карты в большинстве случаев составлялись по описаниям, изредка в основу брали материалы простейших измерений, например маршрутных съемок, производимых при помощи компаса и мерного колеса. Точно нанести на карту объекты местности не представлялось возможным, правда, тогда в этом не было особой необходимости. Зато картинный рисунок карты был понятен без особых пояснений и делал ее содержание более доступным. В этом легко убедиться, взглянув на рис. 24, где даны примеры изображения населенных пунктов.
Рис. 24. Изображения населенных пунктов на старинных картах.
Обратите внимание, как наглядно и своеобразно каждое изображение. Глядя на карту с такими знаками, мы можем не только опознать на ней населенные пункты, но и дать каждому из них довольно объективную характеристику.
Доступность, простота и наглядность – вот неоспоримые достоинства картинного способа показа местности на картах. И в тех случаях, когда от карты не требуется высокая точность, перспективные рисунки находят применение и в настоящее время. Почти на всех туристских картах можно встретить картинное изображение населенных пунктов, лесов, памятников и других объектов. Особенно выигрывают в изобразительном отношении планы городов или туристские карты, если на них характерные объекты или исторические памятники показаны рисунками, напоминающими их внешний вид.
В настоящее время от карт требуется достоверность и ясность. Достоверность достигается приемами съемки и составления карты, а ясность – удачным выбором условных знаков. Конечно, и теперь очень многое зависит от художественного вкуса исполнителя, но в меньшей степени, чем прежде. Только благодаря разработке простых, изящных условных знаков в настоящее время издаются превосходные карты обширных пространств.
Условные знаки для общегеографических обзорных карт очень просты, и их может без особого труда прочитать каждый грамотный человек. Их обычно подразделяют на площадные, линейные и внемасштабные.
Площадные условные знаки применяют для изображения материков и отдельных стран, океанов, морей, озер, лесов. Они хорошо выделяются на карте. Например, условный знак озера представляет собой замкнутый контур соответствующей формы, закрашенный голубой краской. Площадные знаки позволяют узнать форму территории, занимаемой объектом, и измерить ее площадь.
Линейными знаками изображают на карте реки, дороги и т. п. По линейному знаку можно определить только длину объекта, но не ширину, так как последняя сильно преувеличена. Степень увеличения зависит от масштаба карты: чем меньше масштаб, тем больше увеличение.
В немасштабными условными знаками на обзорных картах обозначают сравнительно небольшие географические объекты, например города. По внемасштабному знаку можно определить только место расположения объекта, а его размеры и, следовательно, площадь намного преувеличены. Допустим, на карте масштаба 1:50 000 000 город показан кружком диаметром 3 мм. Этому размеру соответствует на местности расстояние 150 км. Конечно, ни один город мира не занимает такого большого пространства. Очевидно, что в зависимости от масштаба карты один и тот же объект изображают или внемасштабным, или площадным знаком.
Размеры условных знаков определяются назначением карты. На стенных картах они крупные, а на картах, помещенных в атласах, – мелкие.
На топографических картах условные знаки более разнообразны, так как они подробнее передают действительную картину местности. Большая часть топографических условных знаков по своему начертанию напоминает внешний вид изображаемых местных предметов, что позволяет сравнительно свободно их запомнить.
Третье измерение
Из всех элементов местности рельефу принадлежит главная роль, так как он в значительной мере определяет характер всех остальных элементов. Рельеф оказывает влияние на климат, водный режим, распределение растительности и т. д. Без знания его невозможно понять взаимосвязь между отдельными элементами ландшафта и, следовательно, невозможно рациональное использование их человеком. Рельеф труднее всего изобразить на карте. Трудность заключается в том, что необходимо показать его пространственные формы на плоской поверхности карты.
Плоскость, как известно, имеет только два измерения: длину и ширину, что позволяет изображать плановые очертания объектов. Третье же измерение – высота, являющаяся характерным элементом рельефа, не укладывается на плоскость. В отличие от других элементов местности рельеф имеет неповторимое разнообразие объемных форм. Это обстоятельство также усложняет передачу его на плоскости.
Наиболее наглядно он может быть выражен на рельефных картах. Их изготавливают в настоящее время из белого пластика, на котором рельеф выдавлен по изготовленной форме под специальным прессом. Такие карты часто используют на выставках. Они наглядно передают местность и широко применяются в процессе обучения.
Для изображения рельефа на карте нужно было разработать особые способы с тем, чтобы она давала трехмерное представление о местности, позволяла не только производить измерения в горизонтальной плоскости, но и определять положение различных точек местности по высоте. Следует учесть и еще одно условие: рельеф не должен заслонять собой другие элементы карты.
На протяжении нескольких столетий было предложено и практически испытано много различных способов показа рельефа на картах. Первые изображения представляли собой примитивные рисунки гор. Горы изображались схематически: или в виде бугров, зубцов, или в виде пятен, или же отдельными рисунками. Такой прием изображения рельефа был широко распространен в XV–XVIII вв.
В конце XVIII в. был разработан способ штрихового изображения рельефа, который основан на следующем явлении. При вертикальном падении света наклонная поверхность освещается слабее горизонтальной. Если считать, что белые промежутки между штрихами соответствуют количеству света, а толщина штрихов – потере света на склоне, то такие штрихи могут естественно выражать рельеф. Чем круче скат, тем толще штрихи и меньше расстояния между ними.
Штрихи отображают все неровности местности: холмы и лощины, хребты и овраги, подъемы и спуски. Чем ровнее поверхность земли, тем тоньше и тем дальше друг от друга наносят изображающие ее штрихи. И наоборот, как только появляется уклон, штрихи теснятся ближе и чертятся гуще. Штрихи очень наглядно передают рельеф местности на карте. Стоит только немного прищурить глаза, и становятся видны выпуклости рельефа.
Картографическая штриховка – это результат большого и кропотливого труда чертежника высокой художественной техники. В этом легко убедиться, рассматривая рис. 25.
Рис. 25. Штриховой способ изображения рельефа.
Многие штриховые карты остаются до сих пор непревзойденными образцами картографического искусства. Они дают выразительное и наглядное представление о формах земной поверхности и позволяют оценивать крутизну скатов. Сами штрихи не указывают, в каком направлении идет подъем или спуск, но это легко определяется по расположению оврагов, речной сети и высотным отметкам.
Штриховой способ изображения рельефа имеет и ряд недостатков. Он не позволяет судить о высотах точек земной поверхности, так как подписанных отметок явно недостает для определения высоты любой точки. Кроме того, штрихи закрывают другие элементы карты, а сам способ очень трудоемок.
Для наглядного представления результатов каких-либо многолетних наблюдений в XVIII в. стали применять на картах так называемые изолинии. Сперва получили большое распространение изогоны – линии одинаковых магнитных склонений, изотермы – линии равных температур и изобары – линии равных давлений атмосферы. Подобная система оказалась пригодной для изображения рельефа. Изогипсы – линии равных высот – имеют явное преимущество перед штрихами. Этим способом математически точно передаются плановое очертание и высоты отдельных форм рельефа.
В качестве самостоятельного способа изогипсы (горизонтали) начали применять одновременно во Франции и в России в середине прошлого столетия. Но упоминание о них появилось еще в конце XVIII в. Горизонтали были известны и одному из создателей шкалы штрихов – русскому ученому А. П. Болотову, который в своих трудах разбирает этот способ изображения рельефа. Сущность его можно легко усвоить по чертежу, на котором показан конус, рассеченный горизонтальными плоскостями через одинаковые интервалы, например через 5 м (рис. 26, а).
Рис. 26. Изображение горизонталями конуса (а) и холма (б).
Проекции линий сечения на плоскость представляют концентрические окружности с равными расстояниями между ними. Это и есть горизонтали, которые позволяют определить не только вид конуса, но и высоту любой точки его поверхности. Например, высота точки А над основанием конуса равна 5 м.
А теперь обратимся к рис. 26, б, на котором изображен холм, также рассеченный горизонтальными плоскостями. Вид холма сверху представляет ряд кривых замкнутых линий, каждая из которых обозначает определенную высоту над начальной плоскостью. Здесь горизонтали отображают не только форму и высоту холма, но и крутизну склонов. Чем круче склон, тем меньше расстояние между горизонталями. Еще одна особенность. Если горизонтали сближаются от вершины к подошве, то они указывают на выпуклый склон, а если расширяются, то характеризуют вогнутую поверхность.
На топографических картах горизонтали проводят через определенные интервалы, которые называются высотой сечения рельефа. Величина высоты сечения зависит от масштаба карты: чем мельче масштаб, тем больше высота сечения.
На обзорных общегеографических картах горизонтали называют изогипсами, и их проводят не через равные промежутки по высоте, а в соответствии со специальной шкалой. Как правило, с увеличением абсолютных высот увеличивается высотный интервал следующего слоя. Например, изогипсы проводят на следующих высотах от уровня моря: 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000 и 5000 м и более. Пространства между изогипсами покрывают послойной окраской. Возвышенные места принято окрашивать на карте коричневой краской различных тонов по принципу: чем выше, тем темнее. Равнинные и низменные места обычно закрашивают зеленой краской в обратном порядке: чем ниже, тем темнее. Этот так называемый гипсометрический способ изображения рельефа позволяет определить степень его пересеченности и высоты различных районов.
Неровности дна озер, морей и океанов, так же как и неровности суши, изображают послойной окраской, ко оттенками синего цвета. Слои ограничены линиями синего цвета, которые соединяют точки с одинаковыми глубинами. Такие линии в отличии от изогипс называют изобатами. Дополнительно в некоторых местах подписаны глубины. Обычно под нижней рамкой вместе со шкалой высот помещают шкалу глубин, пользуясь которой, можно на глаз определить глубину моря в любом месте.
В качестве вспомогательного способа изображения рельефа применяют отмывку, или тушевку. При отмывке (тушевке), так же как и при штриховке, более крутые склоны покрывают густой тенью, и чем положе склон, тем тень светлее. Отмывка проводится с таким условием, чтобы тени от возвышенных форм рельефа падали с северо-запада на юго-восток. Переход от густой тени к более светлой постепенный, в результате чего изображение рельефа получается выразительным и пластическим.
События и явления на картах
Каких только карт вы не встретите! И что только на них не отображается! Трудно даже перечислить все разнообразие так называемых тематических карт. Это экономические карты, политические, климатические, путей сообщения, плотности населения и многие другие. Каждый из основных видов включает множество различных карт. Например, среди климатических большую группу составляют карты, на которых отображают средние температуры и отклонения от них, характеристику ветров, атмосферное давление, туманы, облачность, грозы, количество осадков и т. д. Составляют также карты климатического районирования, на которых выделяют районы по особым показателям. Существуют и карты погоды. На них показывают направление ветра, атмосферные осадки, температуру воздуха, а также какая будет погода через определенный промежуток времени. Основой для них служит бланковая карта, которую печатают заблаговременно, а самые свежие сведения о погоде наносят например перед полетом. Эта карта живет очень мало, буквально часы.
Новые сведения придут с метеостанций, и по ним составят новую карту погоды.
С младших классов нам знакомы исторические карты – карты войн и империй, карты исторических событий. Без них невозможно представить себе территории древних государств или описать какой-либо военный поход. Еще труднее проследить маршруты географических экспедиций первопроходцев. Наглядность подобных карт очевидна.
В далеком прошлом, когда еще не были открыты многие земли, наши соотечественники отправлялись с торговыми караванами в дальние страны и часто первыми ступали на неизведанные земли. Возвращаясь, они рассказывали об этих землях, но подтвердить их местонахождение не могли. Карт тогда не было, а составить, хотя бы глазомерно маршрут своего пути они не умели. Понятно, что в таком случае они и не могли считаться первооткрывателями.
Карта – это обязательный свидетель любого географического открытия. Обычно все крупные путешественники были хорошими топографами и сами составляли маршрутные карты своих путешествий. Конечно, съемочные работы требовали очень много времени. Вот как об этом говорит крупный английский путешественник Г. Стэнли: «Мои карты стоили мне гораздо больше труда, чем все мои заметки, литературная обработка их, рисование и фотографические снимки, вместе взятые».
Чем детальнее и всестороннее изучается тот или иной район, тем больше составляется на него карт. К ним так или иначе обращается каждый исследователь природы, чтобы рассказать другим о своих наблюдениях и открытиях. Так рождаются геологические, почвенные и другие тематические карты. Раньше их создавали путем трудных и дорогих полевых работ, теперь широко применяют аэрометоды.
Для тематических карт разрабатывают особые системы условных знаков. Их, так же как и для общегеографических карт, можно подразделять на внемасштабные, линейные и площадные (масштабные). Внемасштабные условные знаки, или, как их обычно называют, значки, по своему внешнему виду весьма разнообразны – от простого кружка или квадратика до замысловатых рисунков. Рисунок их отражает характерный признак объекта, например, рисунок автомобиля обозначает автомобильный завод, рисунок домны – металлургический завод. Такие значки обычно применяют на пропагандистских и демонстрационных картах. Они оживляют карту и делают ее понятной даже без специальных объяснений. Фрагмент карты с художественными значками, обозначающими объекты строек первого пятилетнего плана, приведен на рис. 27.
Рис. 27. Художественные значки на тематической карте.
Линейные знаки применяют на картах для отображения явлений и объектов, приуроченных в натуре к определенным линиям. На общегеографических картах линейные знаки широко используют для показа гидрографической и дорожной сети. На тематических картах их применяют гораздо шире. Линиями обозначают пути экспедиций, направления ветров, течений, грузопотоков, боевые действия войск и т. п.
Площадные знаки на тематических картах нередко применяют для выделения территорий по каким-либо признакам. Качественно различные территории, например отдельные страны на политической карте мира, закрашивают разными цветами, из-за чего данный способ иногда называют способом цветового фона. Однако сущность способа не изменится, если цветовую раскраску заменить штриховкой или индексами, и поэтому его более правильно следует называть способом качественного фона.
Кроме общепринятых способов показа условными знаками различных явлений на тематических картах существует много других. Познакомимся лишь с некоторыми из них.
Для обозначения явлений и объектов, которые занимают площадь, выражающуюся в масштабе карты, применяют способ ареалов или ограниченных площадей. Примерами могут служить угольные бассейны, районы производства какой-либо культуры. Соответствующие ареалы ограничивают на карте замкнутыми линиями, выделяют штриховкой или закраской, отмечают надписями или отдельными буквами, покрывают контурными значками или обозначают рисунками.
Особенности размещения объектов, имеющих повсеместное или ограниченное распространение с разной густотой, можно отобразить на карте расстановкой точек. Там, где отображаемые объекты имеют большую концентрацию, точки сгущают, а в противных случаях– разрежают. Величину показателя, который соответствует на карте одной точке, называют весом. При резких различиях в концентрациях объектов нередко используют точки двух и более размеров, каждый из которых определяется соответствующим весом. Например, при показе точечным способом размещения населения можно применить для городов более крупные точки, вес которых будет в 10 раз больше, чем обычных точек.
Широкое распространение в картографии получили изолинии, которые подобно горизонталям соединяют на карте точки с одинаковыми значениями каких-либо показателей. Для повышения выразительности карты промежутки между изолиниями закрашивают или штрихуют с разной интенсивностью по мере возрастания отображаемого показателя. Раскраска может быть выполнена несколькими цветами, постепенно переходящими один в другой, например желтый – оранжевый – красный.
Нередко составители карт прибегают к таким способам картографического изображения отдельных явлений, как картограммы и картодиаграммы. Этими способами наглядно отображают различные соотношения тех или иных показателей. Здесь обязательно должны быть очерчены границы районов, в пределах которых и указывают величины того или иного явления. В каждом отдельном случае в зависимости от количественных показателей картографы разрабатывают специальную шкалу, с помощью которой данный фактор отображается наиболее наглядно.
Исследование космических фотоснимков привело к появлению новых тематических карт, которые практически невозможно получить другими методами. Так, впервые в истории науки были составлены глобальные карты облачного покрова и ледовой обстановки. Принципиально новую информацию космические снимки дали геологам. Они позволили заглянуть в глубь Земли и породили новый вид картографических произведений – так называемые космофотогеологические карты.
