5.2. Изображение рельефа на картах и планах

Основные формы рельефа. Несмотря на большое разнообразие неровностей земной поверхности, можно выделить основные формы рельефа: гора, котловина, хребет, лощина, седловина.

Гора (или холм) ‒ это возвышенность конусообразной формы. Она имеет харак-

терную точку ‒ вершину, боковые скаты (или склоны) и характерную линию ‒ ли-

нию подошвы. Линия подошвы ‒ это линия слияния боковых скатов с окружающей

местностью . На скатах горы иногда бывают горизонтальные площадки, называемые уступами.

Котловина ‒ это углубление конусообразной формы. Котловина имеет харак-

терную точку ‒ дно, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию

бровки. Линия бровки ‒ это линия слияния боковых скатов с окружающей местно-

стью.

Хребет ‒ это вытянутая и постепенно понижающаяся в одном направлении воз-

вышенность. Он имеет характерные линии: одну линию водораздела, образуемую боковыми скатами при их слиянии вверху, и две линии подошвы.

Лощина ‒ это вытянутое и открытое с одного конца постепенно понижающееся

углубление. Лощина имеет характерные линии: одну линию водослива (или линию тальвега), образуемую боковыми скатами при их слиянии внизу, и две линии бровки.

Седловина ‒ это небольшое понижение между двумя соседними горами; как

правило, седловина является началом двух лощин, понижающихся в противоположных направлениях. Седловина имеет одну характерную точку - точку седловины, располагающуюся в самом низком месте седловины.

Существуют разновидности перечисленных основных форм, например, разновидности лощины: долина, овраг, каньон, промоина, балка и т.д. Иногда разновидности основных форм характеризуют особенности рельефа конкретного участка местности, например, в горах бывают пики - остроконечные вершины гор, ущелья,

теснины, щеки, плато, перевалы и т.д.

Вершина горы, дно котловины, характерная точка седловины являются показательными высотными точками рельефа; линия водораздела хребта, линия водослива лощины, линия подошвы горы или хребта, линия бровки котловины или лощины являются характерными линиями рельефа.

Способы изображения рельефа. Способ изображения рельефа должен обеспечивать хорошее пространственное представление о рельефе местности, надежное определение направлений и крутизны скатов и отметок отдельных точек, решение различных инженерных задач.

За время существования геодезии было разработано несколько способов изображения рельефа на топографических картах. Перечислим некоторые из них.

1.Перспективный способ.

2.Способ отмывки. Этот способ применяется на мелкомасштабных картах. Поверхность Земли показывается коричневым цветом: чем больше отметки,

том: чем больше глубина, тем гуще цвет.

3.Способ штриховки.

4.Способ отметок. При этом способе на карте подписывают отметки отдельных точек местности.

5.Способ горизонталей.

В настоящее время на топографических картах рельеф показывают способом горизонталей в сочетании со способом отметок, при этом отметки подписывают только для вершин выпуклых форм рельефа, дна котловин, поверхности воды в водоемах и реках, отдельных предметов местности и др.

Способ горизонталей. Сущность способа горизонталей поясняется рисунком 2.7, а. Мысленно рассечем участок местности горизонтальной плоскостью на высоте H. Замкнутая линия ВЕ пересечения этой плоскости с поверхностью Земли называется горизонталью. Горизонтали на местности – это замкнутые кривые линии, все точки которых имеют одинаковые отметки.

Рис. 5.2. Изображение основных форм рельефа горизонталями:

а– горизонтальные сечения горы и проекция горизонталей на уровенную поверхность;

б– котловина; в – хребет; г – седловина; д – лощина; е – овраг; 1 – ось хребта;

2 – линия водостока (тальвег); ‒ направление стока поверхностных вод

Горизонталь на карте соответствует на местности линии сечения земной поверхности уровенной поверхностью (на плане горизонтальной плоскостью) определенной высоты.

Схема пересечения горы несколькими уровенными поверхностями показана на рис. 5.2. Линии пересечения СD, ВЕ, и КТ проецируют отвесно на уровенную поверхность или же на горизонтальную плоскость Р, на которой линии изображаются замкнутыми кривыми – горизонталями.

Вертикальное расстояние hс между соседними секущими уровенными поверхностями называется высотой сечения рельефа (см. рис. 5.2). Горизонтальное расстояние а между горизонталями, отнесенное к местности, именуется их заложением. Высота Н горизонтали над исходной уровенной поверхностью выражается числом, называемым отметкой горизонтали. На рис. 5.2 для сечения КТ отметка горизонтали НК = 40 м; для сечения ВЕ отметка горизонтали НВ = 50 м, поэтому здесь высота сечения рельефа hc = 10 м.

Сечения ВЕ и СD представлены на поверхности Р горизонталями bе и сd с подписанными отметками 50 и 60 м. Высоту (отметку) горизонтали подписывают

так, чтобы основание цифр располагалось в сторону понижения местности. На картах и планах горизонтали прочерчивают плавными линиями светло-коричневого цвета, при этом утолщают каждую пятую горизонталь при высоте сечения hc = 1, 2, 5, и 10 м и каждую четвертую при hc = 0,5 и 2,5 м.

Все основные формы рельефа имеют свой рисунок горизонталей; при этом и гора и котловина изображаются системами замкнутых горизонталей (рис. 5.2, а; рис. 5.3). Чтобы различить эти две формы рельефа, а также для некоторых других целей

на карте принято показывать направление скатов вниз посредством бергштриов ‒

коротких штрихов, перпендикулярных к горизонталям и направленных по скату вниз. Основные горизонтали имеют отметки, кратные высоте сечения рельефа, начиная от нуля отсчета высот. В дополнение к основным горизонталям применяются

полугоризонтали и четвертьгоризонтали; они проводятся штриховыми линиями через половину и четверть сечения рельефа на отдельных участках карты, где при больших расстояниях между основными горизонталями требуется уточнить изображените рельефа местности.

Рис.5.3.

Формы рельефа и их изображение горизонталями

Крутизна и направление скатов. На рис. 5.2. а, на рис. 5.3 и на рис 5.4 видно,

что расстояние a между горизонталями на плане зависит от крутизны ската. При одинаковой высоте сечения рельефа расстояние между горизонталями тем меньше,

чем круче скат. Крутизна ската характеризуется углом наклона ν, а также уклоном i

(рис. 5.4, б).

Уклон – это тангенс угла наклона или отношение превышения к горизон-

тальному проложению линии, выражается формулой

i = tg ν = h/a. (5.1)

Уклон выражают натуральным значением тангенса, в процентах (%) или в промилле (‰); промилле ‒ это тысячная часть целого.

Рис. 5.4. Крутизна и направление ската, угол наклона, уклон:

а – заложение наклонной линии; б – угол наклона и уклон отрезка линии между горизонталями; в – направления ската по линиям стока воды

Заложение, перпендикулярное к горизонталям, называется заложением ската, то-есть, заложение ската - это горизонтальная проекция линии наибольшей крутизны ската в данной точке; оно принимается за направление ската. Измерив на карте масштаба 1 : М заложение a вычисляем соответствующую ему длину линии на местности

l = аМ,

и, зная высоту сечения рельефа h, по формуле (5.1) находим тангенс угла наклона, а затем и сам угол наклона ν = аrс tg (h / l).

Расчет высоты сечения рельефа. При проектировании работ по созданию карты или плана высоту сечения рельефа hс выбирают в зависимости от масштаба карты, характера рельефа и назначения карты или плана. При этом условились изо-

бражать скаты крутизной свыше 45º специальным условным знаком обрыва. Примем, что наименьшее расстояние amin между горизонталями на карте составляет 0,25 мм. Тогда расчетную высоту сечения рельефа можно рассчитать по формуле

hс = amin M tg ν .

При 1 : М = 1 : 10 000; amin = 0,25 мм = 0,00025 м находим hс =0,00025×10 000 = 2,5

м.

Проведение горизонталей по отметкам точек. Чтобы провести на карте (или плане) горизонтали, необходимо иметь точки с известными отметками, такие точки назовем пикетами. Пусть даны пикеты А, В, С, Е. (рис.5.5), и предполагается, что вдоль линий АВ, ВС, СЕ, ЕА, АС местность характеризуется равномерным уклоном. Требуется провести горизонтали в пределах данного участка.

Процесс нахождения на линии, соединяющей два пикета, точек, через которые пройдут горизонтали, называется интерполированием горизонталей. Известны три способа интерполирования: аналитический, графический и на глаз. Каждый способ основан на определении следов горизонталей между точками с подписанными отметками и иллюстрируется графиком в виде параллельных линий, показанным в нижней части рисунка 5.5.

Пусть на линии АЕ плана (см. рис. 5.5) следует отметить точки 21, 22, 23, 24, 25 – следы горизонталей с названными отметками. Для этого на параллельные линии вспомогательного графика проецируются точки А и Е в точки А' и Е' согласно их отметкам. Точки пересечения линии А'Е' с параллельными линиями проецируются на линию АЕ плана как следы искомых горизонталей. Аналогично определяются следы горизонталей на линиях АВ, ВС, СЕ, и АС плана. Затем через них проводятся горизонтали – плавные линии. Горизонтали оформляются соответственно таблицам условных топографических знаков.

Рис. 5.5. Нанесение на план горизонталей с высотой сечения рельефа 1 м с помощью вспомогательного графика в виде параллельных линий:

Аналитический способ интерполирования горизонталей применяют при составлении плана (карты) посредством компьютерных технологий. На лабораторных занятиях будет освоен наиболее простой графический способ нахождения точек

(следов) горизонталей с использованием палетки из параллельных линий ‒ листа

прозрачной бумаги или пластика, на котором проведены параллельные прямые линии и подписаны их отметки как на рис. 5.5. Последний способ рассматривается также в лекции № 19 «Тахеометрическая съемка».