Занятие 1 Классификация и назначение топографических карт

УТВЕРЖДАЮ

Начальник ВК МФТИ

Полковник А. Кваченко

«___»___________201 г.

ЛЕКЦИЯ

По дисциплине «Военная топография»

Тема 4 Военная топография

Занятие 1 Классификация и назначение топографических карт.

Время: 80 мин

Место: учебная аудитория

Учебные и воспитательные цели:

1. Изучить классификацию топографических карт, сущность изображения местности на карте и условные топографические знаки.

2. Воспитывать командирские качества.

Материально техническое обеспечение: плакаты, электронная презентация

Учебные вопросы и распределение времени

Организационно - методические указания

До начала занятия проверить готовность аудитории, технических средств обучения, а также наличие учебных пособий и раздаточного материала.

Во вступительной части, преподаватель

– принимает доклад командира учебного взвода о наличии студентов и готовности к занятиям,

– после проверки внешнего вида проводит строевой тренаж.

Объявляет тему, цель, учебные вопросы занятия, а также порядок его проведения.

При чтении лекции сосредоточить внимание на сущности изображении земли горизонталями и практическое их применение,

При рассмотрении первого вопроса следует рассказ сопровождать показом слайдов, иллюстрирующих назначение и классификацию топографических карт.

При рассмотрении второго учебного вопроса увязывать рассмотрение сущности изображения рельефа местности горизонталями с практическим применением этих знаний.

3-й учебный вопрос рассматривать на конкретных примерах топографической карты, развивать интуитивное понимание объектов изображаемых на карте.

В заключении целесообразно проверить степень усвоения учебного материала с помощью контрольных вопросов и выдать задание на самоподготовку.

1. Назначение и краткая характеристика топографических карт.

1.1 Требования, предъявляемые к топографическим картам.

Современная топографическая карта — картографическое произведение с изображением топографических элементов местности, созданное на плоскости по определённым математическим правилам в единой системе картографических условных знаков.

Совокупность показанных на карте топографических элементов местности и их количественных и качественных характеристик называется содержанием карты. Содержание карты зависит от её масштаба.

Топографические карты нужны всем видам Вооружённых Сил Российской Федерации: Сухопутным войскам, Военно-воздушным силам, Военно-Морскому Флоту. Не могут обойтись без карт Космические войска, Ракетные войска стратегического назначения и другие рода войск. Особую потребность в картах испытывают мобильные силы, в первую очередь Воздушно-десантные войска.

С помощью карт осуществляется организация взаимодействия войск при выполнении боевых задач. По ним определяют координаты целей и производят топогеодезическую привязку элементов боевых порядков всех родов войск, а также выполняют различные проектные и военно-инженерные расчёты.

Как измерительные документы и основные носители информации о местности карты служат одним из важнейших средств управления войсками. По ним изучают местность и ориентируются в боевых условиях, выполняют необходимые измерения и расчёты при оценке обстановки, принятии решения, организации бо­евых действий и постановке боевых задач подчинённым войскам.

В Великую Отечественную войну, подчёркивая роль и значение топографических карт, командующий войсками 3-го Белорусского фронта Маршал Советского Союза А.М. Василевский указывал: «Топографическая карта является предметом личного вооружения, и отсутствие таковой должно рассматриваться как факт неполной готовности офицера для выполнения поставленных ему боевых задач».

Он писал: «Карта для тех, кто умеет её читать, действительно волнующий документ; карта содержит в себе информации больше, чем иная толстая книга. Ни одна операция, ни одно сражение наших Вооружённых Сил с многочисленными коварными врагами не обходились без точных топографических карт». Не случайно в музеях всего мира среди военных реликвий почётное место занимают карты сражений.

Топографические карты России являются общегосударственными и используются как для нужд обороны страны, так и для решения народнохозяйственных задач. Исходя из предназначения, к ним предъявляются следующие основные требования: достоверность, точность, полнота и наглядность.

Достоверность — соответствие сведений, отображаемых на карте на определённое время, фактическому состоянию местности.

Малейшее нарушение этого требования, особенно в изображении важных в оперативно-тактическом отношении элементов местности (дорог, водных преград и т.п.), может привести к неверной оценке местности и, как следствие, к принятию ошибочного решения на боевые действия войск. Достоверность карт достигается периодическим их обновлением в мирное время по материалам аэрокосмической съёмки, а также их оперативным исправлением по данным разведки местности при подготовке и в ходе боевых действий.

Точность карты — степень соответствия местоположения объ­ектов на карте их местоположению на местности. Изображённые на карте топографические элементы местности должны сохранять точность своего местоположения, геометрического подобия и размеров в соответствии с масштабом карты.

Точность карты характеризуется средними ошибками положения на карте объектов местности.

Полнота содержания карт означает, что на них должны быть изображены все характерные топографические элементы в соответствии с масштабом карты.

Полнота содержания и смысловая ёмкость изображения основываются на рациональном отборе, обобщении и системном показе наиболее существенных объектов местности и их характеристик. Это позволяет быстро, с исчерпывающей для карты соответствующего масштаба подробностью определять по ней не только внешние признаки изображаемых объектов, но и такие характеристики, которые не воспринимаются визуально непосредственно на местности, но являются важными (например, глубину водоёмов, проходимость болот, отметки высот, число жителей в населённом пункте и т. п.).

Существенное значение для полноты содержания карт разных масштабов имеет согласованный показ на них подробностей местности, а также подписей названий географических объектов. Карты крупного масштаба должны содержать все топографические элементы и подписи, показанные и помещённые на картах более мелкого масштаба. Это особенно важно при управлении войсками и организации их взаимодействия.

Наглядность карты — предоставляемая картой возможность зрительного восприятия пространственных форм, размеров и размещения изображаемых объектов. Этот качественный показатель исключает возможность разных толкований в понимании картографической информации.

Наглядность достигается применением системы условных обозначений, применяемых на картах. Этому вопросу всегда уделялось большое внимание. Об этом, например, свидетельствует тот факт, что только после 1945 г. четырежды совершенствовались условные знаки карт и их цветовое оформление.

Указанные основные требования являются едиными и обязате­льными для всех воинских частей и предприятий Топографической службы, а также гражданских ведомств и учреждений России, занимающихся их созданием. Кроме перечисленных основных требований к топографическим картам предъявляется и ряд других, важных с военной точки зрения требований.

Согласованность отображения одних и тех же элементов местности на картах всех масштабов является обязательным требованием к их оформлению. Это, прежде всего, относится к полному согласованию административных названий, характеристик дорог, мостов и других объектов, а также подписей высот и геодезических пунктов.

Механическая прочность — другое дополнительное требование к топографическим картам. В боевой обстановке картой пользуются при любой погоде, её часто складывают и разворачивают, наносят и стирают ластиком данные обстановки и т.д. В результате этого карта быстро изнашивается. Поэтому качество бумаги, на которой отпечатаны карты, должно быть высоким.

Классификация назначение и оформление топографических карт

Разнообразие задач, решаемых с помощью топографических карт, вызывает необходимость иметь карты различных масштабов. Для обеспечения боевой подготовки и боевых действий войск изготовляются топографические карты масштабов: 1:25000, 1:50000 1:100000, 1:200000, 1:500000, 1:1000000.

В зависимости от масштаба они подразделяются на крупномасштабные, среднемасштабные и мелкомасштабные, а по своему использованию в различных звеньях управления — на тактические, оперативно-тактические, оперативные и для общей оценки местности. Классификация показана в табл.1

Карта масштаба 1:25 000 предназначена для детального изучения и оценки отдельных участков местности при форсировании водных преград, высадке воздушных и морских десантов, при ведении боевых действий в городах, строительстве инженерных сооружений. Она используется также для точных измерений и расчётов при планировании и выполнении мероприятий по инженерному оборудованию местности и топогеодезической подготовке стрельбы.(КВ, КР)

Карта масштаба 1:50000 предназначена для детального изучения и оценки тактических свойств местности, ориентирования, целеуказания и используется, как правило, в тактическом звене управления войсками (в полку, батальоне, роте) в различных видах боя. В наступлении она используется для изучения и оценки местности при прорыве обороны противника, преодолении водных преград, высадке воздушных и морских десантов, а также при ведении боевых действий в населённых пунктах. Она является основной картой для определения координат при топогеодезической привязке в ракетных войсках и артиллерии, проектирования военно-инженерных сооружений и выполнения расчётов по инженерному оборудованию местности. Эта карта также используется командирами боевых машин при решении разведывательных задач.

Карта масштаба 1:100000 — основная карта в войсках, предназначена для изучения местности и оценки её тактических свойств при планировании боя, организации взаимодействия и управления войсками, для ориентирования на местности и целеуказания, топогеодезической привязки элементов боевых порядков войск, определения координат объектов (целей) противника. Она используется при проектировании военно-инженерных сооружений и выполнении мероприятий по инженерному оборудованию местности. При отсутствии карты масштаба 1:50000 она может применяться для определения координат при привязке элементов боевых порядков ракетных, артиллерийских, радиотехнических и авиационных частей.

Карта масштаба 1:200000 предназначена для изучения и оценки местности. Она используется при планировании боевых действий войск и мероприятий по их обеспечению, управлении войсками, для изучения проходимости местности вне дорог, её защитных и маскирующих свойств, а также при планировании и совершении маршей.

В справке о местности, помещённой на оборотной стороне карты, содержится краткая характеристика местности и схема грунтов.

Карта масштаба 1:500000 предназначена для изучения и оценки общего характера местности при подготовке и ведении операций. Она используется при организации взаимодействия, управлении войсками, для ориентирования при передвижении войск, целеуказания и для нанесения общей боевой обстановки.

Карта масштаба 1:1000000 предназначена для общей оценки местности и изучения военно-географической оценки театров во­енных действий, природных условий крупных географических районов, организации взаимодействия и управления войсками и решения других задач.

Для детального изучения городов и характера прилегающей к ним местности создаются планы городов масштабов 1:10000 и 1:25000. Они используются при планировании боевых действий, а также для ориентирования, управления войсками и целеуказания при ведении боя на подступах к городу и в самом городе.

Топографические карты имеют многоцелевое предназначение и широко используются в войсках, наряду с ними издаются карты специального назначения — специальные карты. Кроме традиционных топографических и специальных карт на бумажной основе в штабах и войсках находят применение цифровые (электронные) топографические и специальные карты.

При оформлении топографических карт придерживаются однообразия и соблюдают определённые правила.

Линии, ограничивающие изображение трапеции топографической карты, называются рамками. Различают внутреннюю, минутную и внешнюю рамки.

Внутренняя рамка представляет собой линии параллелей и ме­ридианов, которые являются сторонами изображённой на листе трапеции земной поверхности. На углах трапеции показаны её границы (широты и долготы ее вершин) в градусах и минутах.

Минутная рамка строится на некотором расстоянии от внутренней и вычерчивается в две линии. Части её сторон, заключённые между продолженными линиями основной рамки, разделены на отрезки, которые соответствуют одной минуте дуги параллели или меридиана. Нечётные минуты оттенены сплошной линией, а чётные не оттенены.

Минутная рамка служит основой при определении географических координат различных точек трапеции и нанесении на неё точек по их географическим координатам. Минутные отрезки на картах масштаба 1:100 000 и крупнее разделены на шесть частей точками по 10" в каждом отрезке. Для удобства работы вдоль внутренней рамки карты даются выходы минутных делений штрихами длиной 2—3 мм. Кроме того, внутри каждого листа карты масштабов 1:50000—1:200000 даётся пересечение средних параллели и меридиана и подписывается их значение в градусах и минутах.

Между внутренней и минутной рамками даются подписи линий километровой сетки, а также пояснительные надписи (например, расстояние в километрах по дороге до ближайшего населённого пункта).

Внешняя рамка окаймляет минутную рамку, за ней помещается зарамочное оформление (различные надписи, схемы, графики).

Вверху в центре над линией внешней рамки указываются наименование учреждения (ведомства), выполнившего составление листа карты, и название листа карты, соответствующее обычно названию наиболее крупного населённого пункта, изображённого на трапеции. В северо-западном углу листа карты указываются система прямоугольных координат, республика и область, к территории которых относится лист. Если территория, на которую создана карта, находится в Западном полушарии, то в северо-западном углу рамки листа правее подписи долготы меридиана помещается надпись «К западу от Гринвича». В северо-восточном углу листа указываются гриф секретности, номенклатура листа, а в разрыве внешней рамки — год издания.

Внизу в центре под южной стороной рамки подписывается численный масштаб карты (например, 1:50000), пояснительный масштаб (например, в 1 сантиметре 500 метров) и вычерчивается линейный масштаб. Ниже масштабов указываются высота сечения рельефа (например, сплошные горизонтали проведены через 5 метров) и наименование принятой системы высот.

В юго-западном углу листа карты приводятся величины склонения магнитной стрелки δ (например, восточное 0°45'), сближения меридианов γ (например, западное 0°27') и суммарной поправки П =δ-γ, облегчающие ориентирование карты по компасу. Правее даётся схема взаимного расположения вертикальной линии километровой сетки (оси ОХ), геодезического и магнитного меридианов. В юго-восточном углу листа карты указываются год съёмки местности, год составления (обновления) листа и предприятие — составитель листа. Левее указывается масштаб заложений.

В разрывах внешней рамки в середине листа даются номенклатуры смежных трапеций.

1.3. Понятие картографической проекции

Картографическая проекция — математический способ построе­ния на плоскости картографической сетки (параллелей и меридианов), на основе которой на карте изображают поверхность земного шара. Сферические поверхности нельзя развернуть на плоскости без складок и разрывов, поэтому на картах неизбежны искажения длин, углов и площадей.

По характеру искажений, возникающих при изображении поверхности Земли на плоскости, картографические проекции подразделятся на равноугольные, равновеликие, равнопромежуточные и произвольные. Выбор той или иной проекции зависит от назначения, содержания, а также от размеров, конфигурации и географического положения картографируемой территории.

В равноугольных проекциях сохраняется равенство углов между направлениями на карте и на местности, но искажаются размеры площадей (при переходе от одной точки к другой масштабы изменяются).

В равновеликих проекциях сохраняется пропорциональность пло­щадей на карте соответствующим площадям на земном эллипсоиде, но искажается подобие фигур, то есть отсутствует равноугольность.

В равнопромежуточных проекциях сохраняется постоянство масштаба по какому-либо направлению (параллели или меридианы изображаются без искажений).

В произвольных проекциях все искажения на карте распределяются равномерно (ни равноугольность, ни равновеликость не соблюдены).

По виду изображения на плоскости картографической сетки (параллелей и меридианов) различают цилиндрические, конические, азимутальные и другие проекции. Причём в пределах каждой из этих групп могут быть разные по характеру искажений проекции (равноугольные, равновеликие и т. д.).

В конических проекциях параллели изображаются дугами кон­центрических окружностей, а меридианы — их радиусами (рис. 2). Угол между меридианами пропорционален соответствующему углу в натуре. Проекции применяются для карт территорий, вытянутых вдоль параллелей, аэронавигационных и обзорных карт.

В цилиндрических проекциях параллели изображаются параллельными прямыми, а меридианы — равноотстоящими прямыми, перпендикулярными к параллелям. Угол между меридианами пропорционален соответствующему углу в натуре. Проекции применяются для карт территорий, вытянутых вдоль большого круга, морских и аэронавигационных карт.

Геометрическая сущность конических (цилиндрических) проекций заключается в том, что сетка меридианов и параллелей проектируется на боковую поверхность конуса (цилиндра) с последующим развёртыванием этих поверхностей в плоскость.

Искажения на топографических картах должны быть настолько малы, чтобы все расчёты, проводимые по ним, не требовали введения соответствующих поправок за проекцию. Это приводит к необходимости делить большую территорию на участки (зоны, трапеции), которые затем изображаются в одной и той же проекции. Начало проекции или её постоянные выбираются так, чтобы получить наилучшее изображение каждого из участков, размеры которых зависят от масштаба карты.

Представим себе, что на поверхности земного эллипсоида проведены параллели и меридианы через определённые промежутки (рис. 3). Совокупность указанных параллелей и меридианов образует на поверхности земного эллипсоида градусную сеть, которая называется географической сеткой.

Параллели и меридианы географической сетки делят поверхность земного эллипсоида на систему сфероидических трапеций. Каждая из них с севера и юга ограничена дугами смежных параллелей, а с запада и востока — дугами смежных меридианов.

Дуги параллелей служат основаниями трапеций, а дуги меридианов — боковыми их сторонами. Каждую трапецию по определённым правилам проектируют на плоскость. При этом переходной поверхностью может быть цилиндр, конус и др. В результате образуется многогранник.

Линейная величина оснований трапеций уменьшается, начиная от экватора, к полюсам, а величина боковых сторон, начиная от экватора, увеличивается к полюсам, но является одинаковой в трапециях, заключённых между смежными параллелями географической сетки.

Изменения линейных величин дуг параллелей и меридианов, вы­численных по элементам эллипсоида Красовского, приведены в табл. 2.

Исключительная ценность картографической сетки определяется географической сущностью меридианов и параллелей: первые идут с севера на юг, а вторые — с востока на запад. Эти направления могут быть определены на местности и служат для ориентирования при работе с картой в поле.

При создании карт обширной территории размеры трапеций устанавливают так, чтобы искажения в изображении каждой из них практически были неощутимыми. В силу этого масштаб карт считается постоянной величиной.

Подробность топографических карт и постоянный характер их масштабов представляют ценнейшие качества. Так, увеличение масштаба, а следовательно, и подробности этих карт теоретически не ограничены и связаны лишь с уменьшением размера трапеций географической сетки, которое необходимо для того, чтобы искажения в изображении отдельной трапеции были меньше предельной точности масштаба карты.

Вместе с тем топографические карты не дают сплошного изображения всей земной поверхности и значительных её частей.

Например, соединяя трапеции на плоскости по параллелям, получим разрывы по меридианам. Если же трапеции соединить на плоскости по меридианам, то получатся разрывы по параллелям. Размер разрывов увеличивается по мере удаления от начальной трапеции.

При соединении на плоскости не более девяти трапеций разрывы будут настолько малы, что ими можно пренебречь в практической работе. Следовательно, топографические карты могут быть использованы для обзора лишь такой части земной поверхности, площадь которой не превышает девяти трапеций.

В отличие от топографических карт обзорные карты дают возможность для изображения всей земной поверхности или значительных её частей в каком угодно уменьшении. В Российской Федерации и ряде других стран топографические карты масштабов 1:25000—1:1000000 создаются в равноугольной поперечно-цилиндрической проекции Гаусса, вычисленной для шестиградусной зоны по элементам эллипсоида Красовского.

Чтобы свести неизбежные искажения картографической проекции к минимуму, не превышающему погрешности графических построений на картах (0,1 мм), поверхность земного эллипсоида делят меридианами, отстоящими друг от друга на 6°. Таким образом, поверхность земного эллипсоида оказывается разделённой с севера на юг на 60 равных зон. Счёт зон начинается от Гринвичского меридиана, принятого за начальный, и ведётся к востоку от 1 до 60 (рис. 4).

В проекции Гаусса поверхность земного эллипсоида проектируется на боковую поверхность цилиндра, касающегося некоторого меридиана (рис. 5). Проектируя последовательно каждую зону на боковую поверхность цилиндра так, чтобы их осевые меридианы являлись меридианами касания с поверхностью цилиндра, можно поверхность эллипсоида развернуть в плоскость.

В проекции Гаусса искажения углов не превышают 3—4', осевой меридиан каждой зоны изображается прямой линией, перпендикулярной к экватору, все остальные меридианы имеют вид дуг, сходящихся в точках полюсов. Параллели изображаются линиями, пересекающими меридианы под прямыми углами.

Искажение длины линии в проекции Гаусса возрастает к западу и востоку от осевого меридиана. Если же линия расположена на осевом меридиане, то её длина не искажается. Наибольшие искажения получаются на краях зоны — до 0,001 374 длины измеряемой линии, то есть находятся в пределах величины графической точности (0,1 мм в масштабе карты).

Например, при измерении по карте масштаба 1:000000 расстояния 10 см (100 км на местности) из-за линейных и угловых искажений в проекции ошибка составит 137,4 м.

Таким образом, на топографических картах искажения расстояний при графических измерениях не обнаруживаются (их учитывают только при выполнении специальных задач, связанных с использованием больших дальностей). Углы в пределах трапеции не искажаются (очертания местных предметов на местности и карте практически подобны). Искажения направлений на листе карты масштаба 1:100 000 не превышают 40". Все листы карт любого масштаба в пределах одной зоны могут быть склеены в один блок без складок и разрывов.

Нормальная равноугольная цилиндрическая проекция разработа­на известным голландским картографом Герардом Меркатором в 1569 г. и с тех пор применяется для составления морских навигационных карт. В этой проекции поверхность Земли проектируется на цилиндр, касающийся земного шара по экватору (рис. 6). Сетка меридианов и параллелей при этом изображается в виде вза­имно перпендикулярных друг к другу прямых линий, а расстояния между меридианами пропорциональны разностям долгот.

Сущность цилиндрической проекции легко понять из следующего примера. Пусть на глобусе меридианы сделаны из упругих стальных прутьев, закреплённых у экватора и собранных в пучок у полюсов, а параллели изготовлены из резиновых нитей, связанных с меридианами в точках пересечения. На глобус надет цилиндр, радиус основания которого равен радиусу глобуса.

Ориентируем глобус в цилиндре таким образом, чтобы ось его вращения совпадала с осью цилиндра, а касание с цилиндром проходило по линии экватора. Если освободить стальные прутья у полюса, то в силу упругости меридианы выпрямятся и расположатся вдоль цилиндра, а параллели растянутся, и на любой широте длина их будет равна расстоянию на экваторе (рис. 6).

Картографическая сетка такой проекции представляет собой систему взаимно перпендикулярных прямых линий (меридианов и параллелей). При этом расстояние между меридианами везде будет одинаковым и равным длине параллели на экваторе, а расстояние между параллелями будет постепенно увеличиваться (рис. 6).

Данная проекция имеет значительные искажения площадей, особенно в высоких широтах (например, на параллели 60 искажение площадей составляет 300 %). В связи с этим для составления карт на приполюсные районы нормальная проекция Меркатора непригодна и вместо неё применяется поперечная равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора.

В поперечной проекции Меркатора поверхность Земли проектируется на цилиндр, касающийся одного из меридианов (рис. 7), а не экватора, как это имело место в нормальной проекции. Чтобы сохранить аналогию с нормальной цилиндрической проекцией, меридиан касания условились назвать квазиэкватором. Масштаб вдоль этого меридиана равен единице.

Построение изображения в поперечной проекции Меркатора производят по тем же законам, что и в нормальной. Таким образом, поперечная проекция Меркатора является равноугольной проекцией шара на цилиндр, повёрнутый на 90° относительно оси вращения Земли.

Географические меридианы и параллели будут представлять собой кривые линии. Однако кривизна эта невелика, и практически в пределах одного листа их можно считать прямыми линиями.

Поиск по сайту: