lebedeva_n_i_kartografichni_metodi_v_ekologii_navchalnii_pos

чинників.

–Меліорація земель та її екологічні наслідки.

–Рекультивація земель.

–Тенденції змін земельних ресурсів і прогнозування динаміки їх використання у майбутньому.

–Екологічний стан природних рослинних ресурсів та агроценозів.

–Карта лісових ресурсів, лісостепової, лугової і болотної рослинності, полезахисних лісосмуг, водоохоронних лісів.

–Тваринний світ, його охорона та раціональне використання.

–Заповідний фонд та охорона об’єктів біосфери.

–Ландшафтна карта.

–Районування й екологічний стан природних та природно-антропогенних геосистем.

Соціосферний блок

–Карта демографічних процесів.

–Ареали основних захворювань населення. Зв’язок цих захворювань з природними і техногенними геохімічними аномаліями.

–Тенденції змін медико-біологічних та санітарно-гігієнічних умов, прогнозування їх стану на майбутнє.

–Джерела забруднення, об’єми шкідливих газоподібних, рідких і твердих викидів у навколишнє середовище.

–Побутові та промислові відходи, умови їх захоронення, переробки, зберігання та утилізації твердих викидів у навколишнє середовище.

–Радіаційне, шумове, електромагнітне та інші види техногенного забруднення

–Карта сучасної екологічної ситуації та прогноз її зміни в майбутньому.

вищезазначених карт, але більш детальний для забезпечення екологічної оцінки природного середовища і діючих на нього техногенних чинників на території адміністративної області.

Урозділі Еколого-географічні карти окремих районів областей (масштаб дослідження 1 : 50 000, масштаб зображення в Атласі 1 : 250 000) міститься той же набір карт, але з детальністю, яка дозволяє визначити екологічну ситуацію на території адміністративного району, що необхідно для районних планувань,

зплатою за землекористування, оцінкою земель для приватизації, розробкою оперативних природоохоронних заходів та довгострокових екологічних програм тощо.

Урозділ Еколого-географічні (урбоекологічні) карти міст регіону

(масштаб досліджень 1 : 10 000, масштаб зображення в Атласі 1 : 25 000 і 1 : 20 000) до обов’язкового набору додаються специфічні урбоекологічні карти міського середовища, що дозволяє дати відповідну екологічну оцінку, яка необхідна для складання генпланів міст, визначення санітарно-гігієнічного стану міських територій, а також вартості житла в тому чи іншому мікрорайоні міста в залежності від ступеня забруднення.

21

Наведена структура регіональних екологічних атласів може змінюватись в залежності від їх призначення та застосування для вирішення певних практичних задач.

Контрольні питання:

1.Дайте визначення карти. Вкажіть специфічні риси географічних карт, що відрізняють їх від інших зображень земної поверхні.

2.Які основні напрями використання географічних карт?

3.Наведіть елементи загальногеографічної карти.

4.Охарактеризуйте властивості карти.

5.За якими ознаками класифікують карти?

6.Дайте визначення географічних атласів. Як класифікують атласи?

7.Для чого призначені регіональні екологічні атласи? Яка їх структура?

Література: основна – 1-4, 6, 8-11; додаткова – 3, 4, 8-10, 12-15.

Математична основа побудови географічних карт

−Моделі поверхні Землі та її розміри.

−Математична основа карт.

−Картографічні проекції.

Основні поняття: математична основа, рівнева поверхня, геоїд, референц-еліпсоїд, сфероїд, картографічна проекція, проекція Гауса-Крюгера, геодезична основа, опорна знімальна мережа, тріангуляція, полігонометрія, трилатерація.

Геометричні властивості картографічного зображення – розміри і форма ділянок, зайнятих географічними об’єктами, відстані між окремими пунктами, напрямки від одного до іншого – визначаються його математичною основою. Математична основа карт включає як складові частини геодезичну основу, масштаб і картографічну проекцію.

Для зображення ділянки поверхні Землі на кресленні, треба знати форму поверхні і розміри Землі, які визначаються як загальною фігурою Землі, так і характером рельєфу даної місцевості. Щоб з’ясувати значення кожного з перерахованих компонентів математичної основи карти, слід уявити собі трансформацію, яку повинна зазнати ділянка земної поверхні від її дійсної, натуральної форми до зображення на плоскому папері. При цьому всі перетворення ділянок земної поверхні здійснюються при створенні карти шляхом математичних розрахунків.

Поверхня суші Землі зі всіма її нерівностями називається фізичною, або топографічною поверхнею (рис. 1). Вона дуже складна і важко піддається математичному вираженню. Тому для побудови карт доводиться проектувати її на іншу, простішу, теоретичну поверхню, яка називається рівневою.

Рівневу поверхню представляють як поверхню Світового океану, в думках продовжену під материки за умови, що вона в будь-якій точці перпендикулярна прямовисній лінії.

22

еліпсоїда приймають за площину.

Від розмірів прийнятого еліпсоїда залежить положення точок земної поверхні, зображених на картах, їх взаємне розташування, а сам результат обчислення форми і величини земного еліпсоїда складає геодезичну основу карт. Для побудови карти і лінії фізичної поверхні Землі проектують нормалями (ортогонально) на поверхню еліпсоїда. Потім цю поверхню спроектованими на неї точками фізичної поверхні Землі зменшують в потрібне число раз. Ступінь зменшення визначається масштабом майбутньої карти.

Зменшену до потрібного розміру поверхню еліпсоїда потрібно далі відобразити на площині. Для такого переходу застосовують ту або іншу картографічну проекцію. Картографічними проекціями називають математичні способи зображення на площині поверхні еліпсоїда (або кулі).

Таким чином, для того, щоб отримати зображення фізичної поверхні Землі (або її частини) на площині, потрібно застосувати всі три елементи математичної основи і виконати наступні операції:

1.перенести її на рівневу поверхню;

2.виконати зменшення до потрібних розмірів;

3.застосувати картографічну проекцію.

Природно, що в результаті зображення фізичної (і навіть рівневої) поверхні на площині (на карті) виявляється неминуче деформування в геометричному відношенні, тобто спотворення. Особливо помітні спотворення виявляються на останній з трьох операцій – при застосуванні картографічних проекцій. Картографічні спотворення можуть бути враховані для внесення необхідних поправок при визначенні відстаней, напрямів і площ ділянок по картах.

Картографічні проекції, які використовують для зображення земного еліпсоїда на площині карти, класифікують за такими ознаками:

−характер спотворення;

−вид допоміжної поверхні;

−орієнтування допоміжної поверхні;

−вид нормальної картографічної сітки;

−спосіб отримання та особливості користування.

За характером спотворення картографічні проекції розрізняють: рівновеликі, рівнокутні, рівнопроміжні та довільні. При рівновеликих проекціях відношення площ передається правильно, а спотворюються кути й форми. Для рівнокутних проекцій характерна відсутність спотворення кутів, масштаб довжини в будь-якій точці залишається однаковим по всіх напрямках, а значно спотворюються площі. В рівнопроміжних проекціях масштаб довжини по одному з головних напрямів є постійним, а спотворення кутів й площ врівноважене. В довільних проекціях на картах в будь-яких відношеннях спотворюються кути та площі.

За видом допоміжної поверхні, на яку проектують земний еліпсоїд, розрізняють азимутальні, циліндричні та конічні проекції. В азимутальних проекціях поверхню еліпсоїда переносять на дотичну до неї або на її січну

24

площину. В циліндричних проекціях поверхня еліпсоїда переноситься на січну поверхню дотичного до неї або січного її циліндра. Після цієї операції циліндр розрізається та розгортається в площину. В конічних проекціях поверхня еліпсоїда переноситься на бічну поверхню дотичного до неї або січної її конуса, а потім останній розрізається по твірній та розгортається в площину.

За орієнтуванням допоміжної поверхні відносно полярної осі або екватора еліпсоїда розрізняють нормальні, поперечні та косі проекції. В нормальних проекціях вісь допоміжної поверхні збігається з віссю земного еліпсоїда, а в азимутальних проекціях площина перпендикулярна до полярної осі. В поперечних проекціях вісь допоміжної поверхні лежить в площині екватора земного еліпсоїда та перпендикулярна до полярної осі, а в азимутальних проекціях площина перпендикулярна до нормалі, що лежить в екваторіальній площині поверхні.

Вкосих проекціях вісь допоміжної поверхні збігається з нормаллю, що знаходиться між полярною віссю й площиною екватора земного еліпсоїда, а в азимутальних проекціях площина до цієї нормалі перпендикулярна.

За видом нормальної картографічної сітки бувають азимутальні, конічні,

циліндричні, псевдоазимутальні, псевдоконічні, псевдоциліндричні, поліазимутальні, поліконічні та кругові проекції. В азимутальних проекціях паралелі зображають концентричними колами, а меридіани – прямими, які виходять із спільного центра паралелей під кутом, що рівний різниці їх довготи.

Вконічних проекціях паралелі зображають дугами концентричних кіл, а меридіани прямими, які розходяться із спільного центра паралелей під кутом, що пропорційний різниці їх довготи. В циліндричних проекціях меридіани зображують рівновіддаленими паралельними прямими, а паралелі – перпендикулярними до них прямими, в загальному випадку не рівновіддаленими.

Впсевдоазимутальних проекціях паралелі зображують концентричними колами, а меридіани – кривими, які сходяться в точці полюса, а середній меридіан – прямий. В псевдоконічних проекціях паралелі зображують дугами концентричних кіл, середній меридіан – прямою, що проходить через їх спільний центр, а решта меридіанів – кривими. В псевдоциліндричних проекціях паралелі зображують паралельними лініями, середній меридіан – прямою, що перпендикулярна до паралелей, а решта меридіанів – кривими або прямими, які похилені до паралелей. В поліазимутальних проекціях паралелі зображують ексцентричними колами, меридіани – кривими, які сходяться в точку полюса, а середній меридіан – прямою. В поліконічних проекціях паралелі зображують дугами концентричних кіл з радіусами тим більшими, чим менша їх широта, середній меридіан – прямою, на якій розміщені центри всіх паралелей, а решта меридіанів – кривими. В кругових проекціях меридіани й паралелі зображують колами або їх дугами.

За способом отримання розрізняють перспективні, похідні та складені проекції. Перспективні проекції отримують проектуванням також земної поверхні на площину, поверхню циліндра або конуса. Відповідно отримують перспективні азимутальні, циліндричні або конічні проекції. Похідні проекції

25

отримують перетворенням однієї або декількох раніше відомих проекцій шляхом комбінування й узагальнення їх рівнянням, введенням в рівняння додаткових констант, деформацією проекцій в одному або декількох напрямах, аналітичним перетворенням рівнянь тощо. В складених проекціях окремі частини картографічної сітки побудовані в різних проекціях або в одній проекції, але з різними параметрами – старими величинами, що входять в рівняння картографічних проекцій.

За особливостями використання розрізняють проекції багатогранні та багатосмугові. В багатогранних проекціях параметри проекцій підібрані для кожного аркуша або групи аркушів багатоаркушної карти. В багатосмугових проекціях параметри підібрані для кожної окремої смуги, на які при зображенні розмічають поверхню еліпсоїда.

Для розпізнання проекцій карт використовують такі особливості їх картографічної сітки: форму меридіанів й паралелей та величини кутів, під якими вони перетинаються або під якими розходяться меридіани; зміну довжини дуг паралелей між сусідніми меридіанами, а також довжину дуг меридіанів між сусідніми паралелями або між ними; або як міняється найкоротша відстань.

Картографічні проекції вибирають в залежності від факторів трьох груп. До першої відносяться фактори, що характеризують об’єкт картографування. Це географічне положення території, її розміри, форма границь, ступінь відображення суміжних територій. До другої групи належать фактори, що характеризують створювану карту, способи й умови її використання. Ця група включає призначення й спеціалізацію, масштаб й зміст карти; задачі, що будуть вирішуватися на ній та умови до точності їх вирішення; способи використання карти й аналізу картографічної інформації; умови роботи з картою. До третьої групи відносяться фактори, що характеризують картографічну проекцію. Це характер спотворення в проекції, величини максимальних спотворень довжини, кутів й площ, характер їх розподілу; кривизна зображення ліній найкоротшої відстані; ступінь правильності передачі форм територій; кривизна зображення ліній картографічної сітки; умови симетрії сітки відносно середнього меридіана й екватора; умови зорового сприйняття зображення тощо.

Топографічні карти досить точні, що дозволяє проводити широкий спектр вимірювальних робіт. Тому вони повинні мати мінімальні спотворення довжин і площ, які неминуче виникають при переході від еліпсоїдальної поверхні до площини. При картографуванні великих територій кривизна Землі буде впливати на величину спотворень. Тому для побудови топографічних карт в Україні та інших країнах Східної Європи застосовується поперечна циліндрична рівнокутна проекція Гауса-Крюгера (Гаус – німецький вчений, який розробив загальну теорію рівнокутних проекцій, а Крюгер – німецьких вчений, який розробив робочі формули даної проекції). Застосування цієї проекції дає можливість практично без суттєвих спотворень зобразити досить значні ділянки земної поверхні, і, що дуже важливо, побудувати на цій території систему плоских прямокутних координат. Ця система є найбільш простою і зручною при проведенні інженерних та топографо-геодезичних роботах.

26

Зображення земного еліпсоїда в проекції Гауса-Крюгера можна отримати таким чином. Еліпсоїд вписують в циліндр так, щоб один із меридіанів дотикався до його бічної поверхні, а площина екватора співпадала із віссю циліндра (була перпендикулярною до осі обертання Землі). Проектування поверхні земного еліпсоїда на бічну поверхню циліндра відбувається так, щоб нескінченно мала фігура еліпсоїда зберігала свою форму на проекції (бічній поверхні циліндра). Цим досягається рівність кутів на місцевості і на карті (площині). Після проектування поверхню циліндра розгортають в площину, розрізавши її по дотичних лініях на полюсах. На отриманому зображенні земної півкулі дотичний меридіан та екватор зобразяться прямими, всі інші – кривими лініями. Масштаб зображення буде зберігатися на дотичному меридіані. В місцях, що прилягають до цього меридіана, спотворення будуть мінімальними, а при віддаленні від нього будуть зростати.

поверхню циліндра по лінії aAa1 і розвернути її на площину, то

бути отримане різними способами. Один з них – продовження площин паралелей до пересічення з поверхнею циліндра, що дасть в розгортці другу групу паралельних прямих ліній, перпендикулярних

меридіанам. Отримана циліндрова проекція (рис. 2) виявляється рівновеликою, оскільки бічна поверхня S кульового поясу АЕДГ, рівна 2πRh (де h – відстань між площинами АГ і ЕД), відповідає площі зображення цього поясу в розгортці. Головний масштаб зберігається уздовж екватора; приватні масштаби по паралелі збільшуються, а по меридіанах зменшуються у міру видалення від екватора.

В результаті досліджень було встановлено, що оптимальні розміри території зображення повинні обмежуватися меридіанами, віддаленими один від одного на 6°. Ця фігура отримала назву сфероїдального двокутника. Його розміри: 180°по широті (від полюса до полюса), і 6°по довготі (рис. 3).

27

меридіанів і паралелей. Визначивши довжину однієї, так званої вихідної сторони, і всі кути першого трикутника, обчислюють довжини решти його сторін. Потім, використовуючи обчислену довжину однієї із сторін першого трикутника (наприклад, АВ) і змірявши кути другого примикаючого трикутника, з обчислень одержують довжини решти сторін цього трикутника і так далі.

Знаючи координати однієї з початкових точок і напрям вихідної сторони, обчислюють тригонометричним шляхом координати решти. Тому точки тріангуляції називають тригонометричними пунктами, які позначають на картах маленьким трикутником з крапкою в центрі і відміткою висоти точки. В тріангуляції 1-го класу за допомогою астрономічних спостережень визначають широту і довготу пунктів вихідної сторони і її астрономічний азимут. Астрономічні пункти (пункти Лапласа) позначаються на картах зірочкою.

При полігонометрія на місцевості будують ламані ходи, у яких вимірюють всі кути та сторони. Цей метод застосовується звичайно в закритій місцевості (залісненої, забудованої). Ходи прокладаються уздовж доріг, по долинах річок; вони в сукупності утворюють замкнуті багатокутники (полігони). По координатах початкової точки і куті дирекції першої сторони ходу обчислюють координати другої точки, а потім і всіх подальших пунктів ходу.

Трилатерація за схемою подібна до тріангуляції, однак, на відміну від неї, тут радіодалекомірами із високою точністю вимірюють всі три сторони в побудованих трикутниках, кути отримують із обчислень, а потім обраховують координати вершин трикутників.

Вибір методу побудови сітки визначають за економічною та технічною доцільністю.

Державну геодезичну мережу першого та другого класів створюють методами тріангуляції та полігонометрії й використовують у наукових дослідженнях, пов’язаних з визначенням форми (фігури) та розмірів Землі як планети, для поширення єдиної системи координат на всю території країни. Вона є основою для розвитку мереж наступних класів.

Для позначення планових геодезичних пунктів та їх закріплення на місцевості служать підземні та наземні споруди – геодезичні знаки. На пунктах тріангуляції та полігонометрії наземна частина служить для встановлення штатива геодезичних інструментів та точного наведення. Підземна частина являє собою бетонний блок, на верхній частині якого встановлена точка, власне геодезичний пункт. Його закопують так, щоб верхня його частина знаходилася глибше найбільшого промерзання ґрунту. Якщо видимість між пунктами добра, на місцевості ставлять лише бетонні стовпці чи прості піраміди, а на залісеній місцевості, де слабка видимість, – геодезичні сигнали.

Геодезичні мережі згущення будують при недостатній для наступних робіт густоті пунктів державної мережі. За точністю й послідовністю розвитку мережі згущення поділяються на перший та другий розряди. Планові мережі згущування створюються тими ж методами, що і державна мережа, проте довжини сторін і точність їх вимірювання при цих роботах значно менше.

Знімальні геодезичні мережі заповнюють сітки згущення. Їх будують у вигляді теодолітних ходів, різноманітних засічок і нескладних тріангуляційних

29

побудов. Як правило, для точок знімального обґрунтовування визначаються як планові, так і висотні координати. Пункти знімальної мережі закріплюються на місцевості дерев’яними колами. Знімальна мережа повинна бути прив’язаною до пунктів державної геодезичної мережі.

На ділянках площею до 1 км2, якщо немає даних про державні геодезичні мережі й сітки згущення, знімальні сітки будуються як самостійні місцеві геодезичні сітки.

Висотна геодезична мережа створюється нівелюванням за допомогою високоточних нівелірів і за точністю теж поділяється на чотири класи. Нівелювання першого, найвищого, класу проводиться трасами, які, як правило, з’єднують моря (Балтійське і Чорне вздовж 30° сх.д.). В результаті нівелювання I-го класу визначається різниця висот рівнів води в морях, повільні тектонічні підняття чи опускання. Ходи нівелювання II-го класу прокладаються вздовж основних автодоріг і залізниць, великих річок. Поміж лініями II-го класу прокладаються лінії III-го класу і згущуються лініями IV-го класу для безпосереднього висотного знімання (нівелювання) місцевості.

Пункти нівелювання закріплюються на місцевості нівелірними реперами і марками через кожні 3-5 км в ґрунт, стіни чи фундаменти висотних будівель. На лініях I-III класів через 50-8- км встановлюються фундаментальні репери, а на лініях I-го класу, крім того, – надійні вікові репери.

Контрольні питання:

1.Що прийнято за форму Землі?

2.Наведіть параметри земного еліпсоїда.

3.Охарактеризуйте математичну основу карт.

4.Поясніть, чим зумовлено використання картографічних проекцій.

5.Наведіть класифікацію картографічних проекцій.

6.Поясніть, чим зумовлено використання проекції Гауса-Крюгера.

Література: основна – 1-4, 6, 7, 9-11; додаткова – 6, 8-10, 12-15.

Системи координат

−Поняття про координати.

−Основні лінії та площини еліпсоїда.

−Географічні та плоскі прямокутні координати.

−Система плоских прямокутних координат.

−Висота точок.

Основні поняття: координати, екватор, паралель, меридіан, осьовий меридіан, висота точок, система географічних координат, система плоских прямокутних координат, кілометрова сітка.

Координатами називаються кутові або лінійні величини, що визначають положення точки на якій-небудь поверхні або в просторі відносно прийнятої системи координат. Система координат встановлює початкові (вихідні) точки поверхні або лінії відліку потрібних величин – початку відліку координат та одиниці їх обчислення. Існує багато різновидів систем координат, які знаходять широке застосування в різних галузях науки і техніки – це географічні, плоскі

30