Особливості побудови топографічних карт та прямокутні координати

Основними масштабами топографічних карт є 1:200000, 1:100000, 1:50000, 1:25000, 1:100000. Відрізняються топографічні карти від дрібномасштабних, й у тому числі від оглядових, передусім тим, що вони на одному аркуші відображають значно меншу територію, досить точно відображають відстані, площі, форми об’єктів, кути напрямків. Досягається це завдяки тому, що невелика територія, яка відображається, дуже мало відрізняється від площини. При складанні топографічних карт в Україні використовують спеціальну поперечну цилінд­ричну проекцію, а математичною основою проектування служить не правильна куля, а еліпсоїд (теоретична фігура, яка враховує сплюснутість Землі, оскільки її поверхня утворена обертанням еліпса навколо меншої осі, яка співпадає з віссю Землі).

Д ля зображення невеликих територій у цій проекції, усю поверхню Землі було уявно поді­лено на геодезичні зони — ділянки поверхні, обмежені двома мери­діанами (шириною у 6° довготи). Проектуються вони на циліндр, кожна окремо (мал. 43). Середній (осьовий) меридіан зони та екватор зобра­жаються взаємно перпендикулярними прямими лініями без спотворень. Уся земна поверхня поділена на 60 таких зон, які пронумеровані звичними для нас арабськими цифрами, почина­ючи від Гринвіцького меридіана на схід.

Для зручності знаходження географічних об’єктів на топографічних картах для них була створена прямокутна система координат, подібна до Декартової, що використовується у математиці. Основою координатної сітки в кож­ній 6-градусній геодезичній зоні (мал. 44) є її осьовий мери­діан та екватор. Однак осьовий меридіан зони прийнятий за вісь X, а за вісь Y — лінія екватора.

Н а північ від екватора відповідно усі значення ікса мають додатні значення. Щоб уникнути від’ємних значень координати Y, за лінію відліку її береться не сам осьовий меридіан геодезичної зони, а уявна лінія, що віддалена від нього на захід на 500 км і знаходиться поза межами кожної із геодезичних зон.

Для зручності визначення прямокутних координат точок, знаходження відстаней між точками на топографічних картах є відображена кілометрова сітка. Утворена вона лініями які уявно проведені у кожній геодезичній зоні. Усі вертикальні лінії або просто вертикалі кілометрової сітки пара­лельні осі X (випрямленому середньому меридіану геодезичної зони), а горизонталі – паралельні осі Y, тобто відрізку екватора.

Кожна топографічна карта є більшою чи меншою частинкою геодезичної зони, а тому містить фрагмент її цілісної кілометрової сітки. Корис­туючись нею, можна визна­чити прямо­кутні координати будь-якого об’єкта. Адже вздовж лівого і пра­вого країв карти підпи­сані значення коор­динати X для кожної горизон­тальної лінії сітки, тобто віддаленість її від еква­тора.

Наявність кілометрової сітки дозволяє також досить швидко знаходити об’єкти за назвами квадратів, а також визначати приблизні відстані. Квадрати називають чотирицифровим числом, яке складається з двох великих цифр, якими підписана південна щодо шуканого об’єкта горизонталь кілометрової сітки, та таких же двох цифр західнішої вертикалі сітки. Так на фрагменті топографічної карти в атласі село Мостище знаходиться у квадраті 6511. Відстань від нього до джерела Голубе становить приблизно 1,5 км. Точніше її можна визначити як і на плані за допомогою масштабу.

Наприклад, координата X джерела Голубе (мал. 18), що розміщене південніше озера Чорного на навчальній карті, становитиме приблизно: X = 6065070. Це означає, що вона відділена від екватора на 6065 км 070 м. Відстань у кілометрах зчитуємо на східному чи західному продовженні горизонталі, маючи при цьому на увазі, що записане маленькими цифрами число 60 біля нижніх і верхніх горизонталей цієї карти стосується усіх горизонталей на цій карті. 70 м становить відстань від нижньої щодо шуканої точки горизонталі до самого об’єкта (у даному прикладі джерела Голубе). Це можна визначити, вимірявши відстань від горизонталі до джерела звичайною лінійкою і помноживши на іменований масштаб. Координата X ніколи не може бути дев’ятизначним числом Найбільше її значення може бути виражене тільки восьмизначним числом, перша цифра у якому 1. Це зумовлено тим що X найбільших значень набирає біля полюса. Адже протяжність кожної геодезичної зони від екватора, наприклад, до пів­нічного полюса становить 90° широ­ти, або дещо більше 10000 км.

Аналогічним способом знайдемо координату Y для джерела Голубе. Вона становитиме: Y = 4313400. 4313 ми зчитуємо з продовження вертикалі кілометрової сітки карти, що проходить західніше джерела, а 400 м відстань від цієї вертикалі до джерела, яка визначена за допомогою масштабу. При цьому слід мати на увазі, що в усіх випадках і на усіх топографічних картах береться значення західнішої вертикалі.

Для того, щоб зрозуміти чому відповідає числове значення координату Y, розглянемо окрему геодезичну зону. Найбільшу протяжність вона має вздовж екватора, оскільки там довжина одного градуса довготи найбільша: 6° ^х 111 км = 666 км (відповідно по 333 км на захід і схід від осьового меридіана зони). Отже, гіпотетично координата Y мери­діана, що обмежує зону із заходу, мав б ста­но­­вити — 333 км. Однак саме для того, щоб уникнути від’ємних значень, вісь відліку уявно перенесли на 500 км на захід. У цьому випадку ордината у згаданого меридіана буде найменшою з можливих і становитиме: 500 км – 333 км = 167 км (точка К), середнього меридіана зони — 500 км, а крайнього схід­ного найбільшою з можливих: 500 км + 333 км = 833 км (точка М).

Ц і три цифри, що означають відстань від лінії відліку координати Y, розміщені у повному значенні ігрека лівіше трьох останніх цифр. У прикладі з джерелом Голубим це число 313. Залишилося з’ясувати, що означає перша цифра (3 у нашому прикладі). Вона відповідає номеру геодезичної зони, отже може набирати значень від 1 до 60.

На топографічних картах можна дуже точно визначати й географічні координати. Для цього звернемо увагу на внутрішню рамку листа топографічної карти, що обмежує картографічне зображення. Її утворюють випрямлені дуги паралелей і меридіанів. У кутках рамок підписані їхні географічні координати. Паралельно внутрішній рамці проведена хвилинна рамка — двійна лінія, розді­лена на світлі і темні відрізки. Кожен відрізок вздовж західного та східного країв карти відповідає 1' широти, а північного та південного — 1' довготи. Хвилинні відріз­ки на картах масштабу більше 1:100000 крапками розділяють на відрізки по 10’.Щоб визначити координати певної точки, до неї прикладають лінійку так, щоб вона з’єднувала однойменні секундні поділки на протилежних краях карти. Тоді на західному чи східному краї зчитують геогра­­фічну широту, а на північному чи південному — географічну довготу. Коли потрібно знайти точку за даними коорди­натами, то операції здійснюють у зворотному порядку. Відкреслюючи лінії, зна­хо­дять на їх перетині шуканий об’єкт. Так, географічні координати джерела Голубе на навчальній карті будуть приблизно 54°40'31'' пн. ш. та 18°13'39'' сх. д.