Текст книги "Слово о карте"

Автор книги: Алексей Куприн

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 10 страниц)

От аэрофотоснимка к карте

Положение на карте предметов местности, изображенных на аэрофотоснимке, может быть точным только в том случае, если они будут привязаны к сети опорных пунктов. Для этого каждый опорный пункт по своим координатам наносят на планшет – основу будущей карты. Затем аэрофотоснимки приводят к одному масштабу и приклеивают на планшет так, чтобы изображения опорных пунктов попали точно на соответствующие точки, нанесенные по координатам. Таким путем получают так называемый фотоплан, с которым топограф выходит в поле, дешифрирует на нем предметы местности и рисует рельеф.

Аэрофотоснимки приводят к одному масштабу на специальном приборе – фототрансформаторе, который позволяет исключить перспективные искажения, но искажения из-за влияния рельефа еще остаются. Значит, таким способом можно создать карту только равнинной или слегка холмистой поверхности. А как же создаются карты горной или сильно холмистой местности?

На помощь приходят другие приборы. Наверное, каждый из вас знает, что такое стереоскоп. Это прибор, позволяющий рассматривать сразу два снимка: левый снимок левым глазом, а правый снимок – правым. При рассматривании в стереоскоп обе фотографии сливаются в одно четкое изображение, и тотчас же плоские невыразительные снимки превращаются в объемную модель местности. В одном месте веселая река огибает небольшой лесок; несколько домиков уютно располагаются на его опушке. В другом – небольшой городок, который разделило на две части асфальтированное шоссе. Изображение стало объемным и очень реальным. Этот стереоскопический эффект и лежит в основе создания топографических карт горной и сильно холмистой местности. Аэрофотосъемку ведут по намеченным маршрутам через определенные интервалы. При каждой последующей экспозиции фотографируют часть местности, которая была уже сфотографирована на предыдущем снимке. В результате каждая пара смежных снимков на участке перекрытия будет стереоскопической. При рассматривании такой пары в стереоскоп видят объемную модель местности, по которой можно воспроизвести не только местные предметы, но и рельеф.

Проблема составления карты по аэроснимкам была решена вначале при помощи очень примитивных, а затем все более совершенных приборов, позволяющих обрабатывать пары стереоскопических снимков. В разных странах было сконструировано множество так называемых восстанавливающих приборов. Общий принцип действия таких приборов заключается в том, что они воспроизводят по аэроснимкам точную модель местности в уменьшенном виде.

Из восстанавливающих приборов в нашей стране широкое применение получил стереограф (рис. 54), созданный лауреатом Ленинской премии Ф. В. Дробышевым.

Рис. 54. Рисовка рельефа на стереографе.

В камеры прибора вставляют перекрывающиеся аэроснимки, и перед объективом возникает стереоскопическая модель местности.

Вместе с изображением местности под объективом прибора появляется пространственная марка – крохотная черная точка. Ее видимое положение относительно поверхности стереомодели можно изменять вращением маховичков. Точка либо повиснет над поверхностью модели, либо погрузится в глубину воображаемой земной поверхности; задача топографа – посадить марку точно на поверхность. Ведя марку, не отрывая ее от поверхности, топограф прослеживает места, находящиеся на одной и той же высоте, и карандаш прибора, связанный с механизмом перемещения марки, вычерчивает горизонталь. Чтобы провести следующую горизонталь, на специальной шкале ставится отсчет, соответствующий следующей горизонтали, в результате чего марка поднимается или опускается на высоту сечения рельефа. Действия повторяют, и на планшете вырисовывается вторая горизонталь.

Для перенесения контуров с модели на планшет марку ведут по стереомодели, следя за тем, чтобы она все время касалась контура и одновременно не отходила от поверхности модели. Для этого марку нужно все время поднимать или опускать в зависимости от рельефа местности, по которой проходит контур. Так от аэроснимка местности переходят к пространственной модели, а от модели – к топографической карте.

В настоящее время на смену оптико-механическим приборам приходят компьютерная техника и другое современное оборудование, которое позволяет автоматизировать фотограмметрическую обработку аэроснимков. Основой его служит двойное сканирующее устройство. Сканирующий луч, пробегая по стереоскопической модели местности, созданной по аэроснимкам, отмечает не только положение различных контуров, но и высоты рельефа. Результаты обрабатываются компьютером и записываются на магнитную пленку. Впоследствии с этой ленты считывается картографическое изображение местности и печатается на бумаге будущий оригинал карты.

Связь оператора с оборудованием осуществляется с помощью дисплея, на экране которого воспроизводится изображение обрабатываемых аэрофотоснимков. Задача оператора – следить за работой приборов и своевременно вводить в компьютер необходимые данные.

Карта требует обновления

Земная поверхность постоянно меняет свой облик, и топографы часто не успевают обновлять карту, т. е. наносить на нее все изменения; жизнь всегда опережает их. Практически не существует топографических карт, полностью соответствующих местности на данный момент, так как после окончания съемки требуется определенное время для вычерчивания и издания карты, а за это время на местности произойдут некоторые изменения.

Особенно быстро, буквально на наших глазах, происходят, изменения в районах нового строительства. Прокладываются дороги, вырастают электростанции, шахты и рудники, поселки и города, каналы и даже целые моря.

Но не только деятельность человека, а и сама природа изменяет местность. Примером может служить озеро Чад, расположенное в центральной Африке. В двадцатых годах прошлого столетия участники английской экспедиции достигли озера и сделали съемку его окрестностей. Через три десятилетия берега озера Чад посетил немецкий путешественник Барт. В отличие от англичан, взору которых, когда они подходили к Чаду, представилась водная гладь, Барт увидел сильно заросший водоем со сравнительно небольшими участками, свободными от растительности. А немного времени спустя вода в озере вновь стала заметно прибывать, оно широко разлилось, и в 1871 г. воды озера затопили и разрушили г. Нгигми, расположенный на северном его берегу.

Существенным изменениям подвергается побережье Каспийского моря. Оторванное от океана, оно живет своей особенной жизнью, чутко отзывается на колебания климата, сток речных вод, вековые движения суши. Его уровень меняется беспрестанно и весьма заметно. Менее чем за полстолетия уровень воды в море понизился более чем на 2 м, в результате чего исчезли заливы Койдак и Комтак, а остров Челекен превратился в полуостров. С 1978 г. уровень Каспия стал повышаться и к 1986 г. поднялся на 1 м 14 см. Море затапливает портовые сооружения, пристани, прибрежные поселки, зоны отдыха, производственные и жилые помещения, нанося большой ущерб людям. Появляются очертания исчезнувших заливов и полуостровов.

Известный советский писатель К. Паустовский в рассказе «Старинная карта» вспоминает, как он с большим трудом достал старую карту Мещерских лесов с пометкой: «Карта составлена по старинным съемкам, произведенным до 1870 года».

«Эту карту, – рассказывает писатель – мне пришлось исправлять самому. Изменились русла рек. Там, где на карте были болота, кое-где уже шумел молодой сосновый лес; на месте иных озер оказались трясины».

Все карты требуют периодического обновления – на обжитую территорию чаще, на необжитую реже. В настоящее время, когда наша страна полностью покрыта топографическими съемками, топографы решают не менее сложную задачу – обновление устаревших карт. Все то, что люди построили на земле к моменту обновления карты, будет отображено на ней. Условными знаками на карте будут обозначены новые города и поселки, заводы и гидроэлектростанции, искусственные моря, шахты и рудники. И не только крупные объекты появляются на картах, каждый вновь возникший овражек, посаженные сады и рощи, новые дороги и тропы – все изменения своевременно и с величайшей точностью фиксируют топографы при обновлении карт.

Меняется местность, меняются названия. Хорошо, если новые названия даны вновь возникшим объектам. Но бывает и утрата старых имен, и необоснованная замена их новыми. Это затрудняет работу историков, исследователей, ведет к нарушению установленных традиций.

Карта – это остановленные реки, застывшие горы и города. Человек меняет направление рек, взрывает скалы, строит новые города, карта же долгое время остается неизменной. Это фотография, запечатлевшая один момент в жизни Земли.

Мне приходилось бывать во многих краевых музеях нашей страны. И как бы хотелось начать знакомство с краем по старым картам, сравнить с новыми, чтобы лучше понять развитие края! К сожалению, их можно встретить очень редко.

О тех, кто создает и обновляет карту

Строители дорог и трубопроводов, геологи, гидрологи, энергетики – все те, кого называют первопроходцами, работают там, где уже побывал до них топограф. Маршруты топографов пролегают по знойным пескам Каракумов и ледникам Антарктиды, в заоблачных высях Памира и по бурным водам Мирового океана. Топографы– это мужественные люди, любящие родную землю, готовые на риск и подвиги. Это они первыми наносили на карту вновь открытые земли.

Рассказывая о том, как были открыты те или иные земли, обычно называют несколько знаменитых имен, добавляя, что исследованиями занимались и другие. Что же они делали – эти другие – незаметные, скромные труженики науки?

Известный путешественник П. П. Семенов (Тян-Шанский) говорил, что в его работе есть очень существенный пробел. Экспедиция обследовала немало хребтов и рек, ко их нельзя точно нанести на карту. Ведь чтобы показать на карте какие-либо объекты местности, нужно определить их географические координаты. Этого не смогла сделать экспедиция П. П. Семенова: в ней не оказалось геодезиста или топографа. По следам экспедиции Географическое общество направило энергичного и смелого человека – геодезиста А. Ф. Голубева, который блестяще справился с задачей, но имя которого так и осталось за словами «и другие».

В 1904 г. замечательный педагог, автор учебников «Топография» и «Картография» В. В. Витковский, как бы подытоживая деятельность военных топографов, говорил, что их работа не труд ремесленников, что топографическая деятельность проходит без зрителей, без постоянного побуждения начальства и без увлечения примером товарищей, при частых лишениях и даже голодовках. Она не имеет блеска военных кампаний, хотя сопряжена со всеми тягостями походной жизни. Тут поддерживает любовь к делу. Зато независимый характер работы, одиночество в лесах, ночевки в крестьянских избах или в палатках имеют в себе много привлекательного и даже поэтического. Невольно развивается присущее каждому чувство чести, побуждающее исполнять работу добросовестно.

Внешне топографическая работа не героическая, но если присмотреться к ней, вникнуть в нее, то мнение может измениться. Сколько в эту работу вкладывается труда, энергии, знаний, как много в ней самоотверженности, чувства ответственности, долга; как должен быть правдив и честен топограф, когда он выполняет свою сложную, очень нужную и важную работу!

Велики просторы нашей Родины – только в 1953 г. топографы и геодезисты завершили работу по созданию точных топографических карт, на которых каждый холм, овраг, каждая извилина реки, каждый поворот дороги нанесены на карту в единой системе геодезических координат.

Последние «белые пятна» оставались на Чукотском полуострове, и автору этой книги пришлось принимать участие в их картографировании. Нам поручалось дело огромной важности. Люди, занимающиеся исследованием Чукотки, изучением и промышленным освоением природных богатств края, нуждались в точной топографической карте, и мы были обязаны создать ее. Выполняя поставленную задачу, мы проникали в такие районы, где еще не ступала нога человека. Нелегким был этот путь. Но мы шли, чтобы за нами могли пройти другие, чтобы преобразился этот край, отдал свои богатства человеку. Мы поднимались на труднодоступные вершины, переправлялись через бурные реки, ночевали в легких палатках на снегу, постоянно подвергались разным опасностям, но мы с честью выполнили это почетное задание.

Сейчас вся территория страны покрыта съемкой, но топографам не приходится отдыхать. Земля живет, дышит, изменяется. Но не только обновлением карт занимаются сейчас топографы. Любая экспедиция – будь то геологи, мелиораторы, изыскатели дорог, или строители гидроэлектростанций – не обходится без топографов, которые первыми выезжают на место работ и составляют карту.

От заснеженных сопок Чукотки до янтарного побережья Балтики работают группы топографов и геодезистов. С рюкзаками на плечах идут они своими нелегкими тропами навстречу трудным переправам, топи, мошкаре, вездесущему гнусу. Природа есть природа, и первопроходцам не приходится рассчитывать на домашний уют. Они посещают самые различные районы, где подчас не ступала нога человека, где на пути их ждет немало трудностей, неожиданностей и опасностей. Словно заправские альпинисты, они упорно поднимаются на высокие горные вершины, путешествуют по бескрайним пустыням, терпеливо пробираются сквозь тайгу, проникают за Северный полярный круг.

Подлинный героизм и творчество проявили топографы под руководством А. Маковкина при создании карты труднодоступных районов Памира. Они составили карту, умело применив комбинированный метод фототеодолитной и аэрофототопографической съемки. За разработку новой методики при создании карт на труднодоступные районы топографам в 1952 г. присуждена Государственная премия, а за открытие высочайших пиков Памира – Золотая медаль Географического общества.

И сейчас на пути отважных топографов и геодезистов лежат неизведанные тропы, и сейчас встречаются трудности и лишения, особенно в суровых условиях Заполярья, Дальнего Востока, Средней Азии. Очень часто единственной транспортной артерией для топографа является река. Только по ней он может пробраться в недоступные места, где, рискуя жизнью, будет карабкаться по крутым склонам гор, отыскивая место для установки прибора или постройки геодезического знака. Бывает, что тундра, горы или река навсегда пресекают путь топографов. Тогда появляются на карте имена тех, кто не вернулся в строй: мыс Калашникова, скала Морозова, гора Семенова… Словно обелиски самоотверженному труду топографов и геодезистов, высятся заоблачные вершины гор – пик Триангуляторов и пик Топографов в Саянах, пик Военных топографов в горном массиве Тянь-Шаня…

Сегодня техника топографа уже не та, что была даже 20 лет тому назад. Современные полуавтоматические стереоприборы, гидротеодолиты, лазерные дальномеры и кварцевые хронометры – все это позволяет достигать высокой точности составления карты. Топогеодезические подразделения обеспечиваются современными средствами радиосвязи, вездеходами, вертолетами. Но техника никогда не заменит топографа – вечного путешественника-труженика, землемера.

В годы Великой Отечественной войны топографы мужественно выполняли задачи по топографическому обеспечению боевых действий войск. Они были ближайшими соратниками артиллеристов, своевременно готовили им геодезические данные и производили топографическую привязку артиллерии, минометов и прославленных «катюш». По материалам аэрофотосъемки топографы наносили на карту отдешифрированные военные объекты противника, составляли фотосхемы, специальные карты и другие графические документы. В самых различных условиях они производили топографические съемки и рекогносцировки, обучали войска правильно использовать различные карты и другие сведения о местности, помогали командирам частей уточнять положение противника, делали макеты местности, по которым командующие войсками готовились к предстоящему бою.

И все же главная задача, которая стояла перед военными топографами во время войны, – это своевременно и полно обеспечить войска топографическими картами. Фронтовики хорошо знают цену карте, равную разве что цене боевого оружия. До сих пор многие участники войны помнят тревожные слова, порой летевшие из уст в уста вдоль колонн или в наступающих боевых порядках: «У командира кончается карта…» Звучало это так, будто офицер потерял зрение, позволяющее ему видеть дальше.

Каждое сражение начиналось с карты. На карте рождались замыслы полководцев. По карте строили свои расчеты и принимали решения командиры всех родов войск, всех рангов и степеней. Карта была нужна как оружие, как патроны и снаряды.

Сейчас кажется невероятным, что теми приборами, которыми располагали топографы, с июля по декабрь 1941 г. они выполнили топографические съемки на площади около полумиллиона квадратных километров, составили тысячи оригиналов карт. Карты печатали картографические фабрики, фабрика «Гознак», типография газеты «Правда». Еще «теплые» они поступали на передовую, на командные пункты, в штабы. Их требовалось очень много. Только для проведения операции «Кольцо» под Сталинградом войска получили около 10 млн. листов карт. Еще не закончилась Курская битва, а топографы уже работали над картами фашистской Германии. Залпы салютов, что гремели в честь победоносных сражений войны, были данью уважения и к подвигам военных топографов. На историческом параде Победы в одном строю с пехотинцами, танкистами, летчиками и моряками шли топографы.

Командование всегда высоко ценило самоотверженный труд создателей карт. Легендарный полководец С. М. Буденный в своем приветствии по случаю пятидесятилетия Военно-топографической службы Советской Армии сказал, что с первых дней гражданской войны и до последних дней Великой Отечественной войны ему приходилось постоянно соприкасаться с военными топографами. У него всегда вызывали восхищение их огромное трудолюбие, скромность и безграничный патриотизм.

За образцовое выполнение боевых заданий в годы Великой Отечественной войны свыше 4 тыс. топографов, геодезистов и картографов были удостоены высоких правительственных наград. Основные итоги их труда во имя Великой Победы – это сотни миллионов отпечатанных карт, сотни тысяч отдешифрированных аэрофотоснимков и определенных геодезических пунктов для привязки артиллерийских батарей, многие тысячи уничтоженных объектов врага.

СЪЕМКА ИЗ КОСМОСА

Что можно узнать по космическим фотоснимкам

12 апреля 1961 г. гражданин Советского Союза Юрий Гагарин впервые в мире облетел земной шар на космическом корабле. Это была крупная победа советской науки и техники. Весь мир восхищался небывалым полетом в космос. С этого времени началась эра освоения человеком космического пространства.

Одним из направлений использования космических полетов стало фотографирование земной поверхности в интересах науки и народного хозяйства. Изображения ее, полученные со спутников, вносят много нового в наши представления о Земле. С каждым витком вокруг Земли получают серию фотографий, по которым ученые изучают богатейшую информацию о нашей планете.

Первыми воспользовались фотоизображениями со спутников метеорологи. Получив фотографии облачности, они убедились в правильности многих своих гипотез о физическом состоянии атмосферы. Выяснилось, что в зависимости от характера воздушных течений существуют ячейки с восходящим и нисходящим потоком воздушных масс. Огромную информацию дали спутники о дождевых облаках – источниках ливневых осадков, приносящих много бед людям. Полученные с борта спутника изображения облачности позволяют судить об изменениях атмосферы, а следовательно, более правильно предсказывать погоду. Благодаря использованию космических снимков ученые стоят ныне на пороге решения одной из сложнейших задач метеорологии – составления двух– трехнедельного прогноза погоды.

Космические фотоснимки весьма эффективно используют в геологии. С их помощью уточнены и дополнены геологические карты, разработаны новые методы поисков полезных ископаемых. В частности, на основе наблюдений из космоса обнаружены крупные разломы на территории Казахстана и Алтая, что позволило сделать некоторые выводы об их рудоноскости. На основе полученных результатов составлен генеральный план проведения поисковых работ.

Геологический анализ космической информации используют для изучения структуры земной коры. С помощью съемок из космоса обнаружены скрытые глубинные разломы, громадные кольцевые образования. По снимкам изучают геологическое строение океанических мелководий и шельфовых зон.

В зависимости от масштаба изображения можно изучать континенты в целом, платформы, отдельные складки и разрывы. Обзор с космических высот позволяет сделать выводы о взаимосвязи отдельных структур с общим строением региона. При этом во многих случаях удается показать положение и уточнить строение поверхностной и глубинной структуры, погребенной под более молодыми отложениями. Это означает, что при анализе космических фотоснимков появляется новая информация об особенностях региона, что позволяет уточнить имеющиеся или составить новые геологические карты. В таком случае поиск полезных ископаемых становится более целенаправленным.

Наблюдения из космоса позволили получить данные, которые содействуют решению проблем сельского хозяйства. С их помощью следят за запасами влаги в почве, состоянием посевов, использованием пастбищ, прогнозируют урожай. В ряде засушливых районов по космическим снимкам удалось обнаружить грунтовые воды на небольших глубинах. Космическая информация дает возможность вести учет и оценку земель, следить за состоянием угодий, определять зоны, пораженные сельскохозяйственными вредителями, выбирать наиболее подходящие участки для пастбищ.

С помощью космических съемок уже сейчас решают одну из стоящих перед лесным хозяйством проблем – разработку метода учета лесов. По космическим снимкам ведут инвентаризацию лесных ресурсов, картографируют их и даже подсчитывают запасы древесины, следят за состоянием лесов, подверженностью их различным болезням, зараженностью вредителями. Съемки из космоса позволяют обнаружить лесные, тундровые и степные пожары и своевременно ликвидировать очаги возгорания. Космические снимки широко применяют и в географии. Основные задачи космической географии состоят в изучении окружающей нас природы и закономерностей ее изменений. С помощью космической техники мы имеем возможность судить о динамике рельефа земной поверхности, выявить основные рельефообразующие факторы, оценить разрушительные действия речных и морских вод и других сил природы. Не менее важно изучить из космоса растительный покров как обжитых, так и малодоступных районов. Космические снимки дают возможность узнать состояние снежного покрова и ледников для определения запасов снега. На основе этих данных прогнозируют водность рек, возможность снежных обвалов и схода лавин в горах, изучают динамику их движения, оценивают дождевой сток в засушливых районах, определяют площади затопления паводковыми водами.

С большой эффективностью космические методы применяют при исследовании Мирового океана. Оперативно получаемые снимки используются для изучения морских волнений, скорости движения океанских течений и оповещения о штормах и ураганах. Ледовые карты, составленные по снимкам, используют в навигации, а карты состояния поверхности океана применяют и при организации рыбного лова.

В группу специалистов, извлекающих из космических снимков ценную информацию, влились сегодня и археологи. Им удалось обнаружить погребенные и скрытые от глаз исследователя следы прошлого. Фотографии с орбиты помогли выявить в калмыцком Заволжье сотни древних поселений и археологические объекты, находящиеся под землей. На снимках хорошо видно, где когда-то пролегали дороги, жили люди, текли реки. Поиски таких объектов с помощью космических снимков продолжаются.

Широкому распространению съемки из космоса способствует исключительно быстрое получение фотоизображения обширных площадей земной поверхности. В качестве примера можно привести объем работы по фотографированию с космического корабля «Союз-22». За сравнительно короткий срок – всего 6 дней – было получено около 14 тыс. снимков высокого качества, на которых сфотографировано 20 млн. км² земной поверхности.

В настоящее время для съемки широко используют многозональный космический фотоаппарат МКФ-6, разработанный специалистами СССР и ГДР и изготовленный в ГДР. Его шесть фотокамер позволяют вести спектрозональную съемку в шести диапазонах спектра электромагнитных колебаний. В результате получают серию фотографий, на каждой из которых видны только те объекты, которые отражают электромагнитные волны определенной длины. Если их сопоставить, то скрытое изображение на одном снимке будет отчетливо видно на другом. На таких изображениях цветопередача не соответствует реальным цветам природных объектов, а используется для увеличения контрастности между объектами. Вот почему спектрозональные снимки позволяют получить сведения о влажности и составе почвы, солености воды, ее загрязненности, увидеть геологические разломы, поля, засеянные различными культурами, и т. п.

Спектрозональные снимки широко используют в работе по комплексному исследованию малоизученных зеленых массивов Сибири и Дальнего Востока. Бескрайние просторы сибирских лесов впервые подверглись всестороннему изучению, причем применение космических фотоснимков позволило проводить работу одновременно на территории в миллионы гектаров.