Електронни й підручни к Київ 2015 2



Pdf просмотр
Сторінка6/14
Дата конвертації06.02.2017
Розмір5.01 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14




69

3.4.

Геоіконіка

Прогрес геоінформаційного картографування, аерокосмічного зондування та комп'ютерних технологій веде до того, що карти традиційного типу перестають бути
єдиним і неподільним засобом пізнання об'єктів і процесів на нашій планеті. Зйомки в будь-яких масштабах і діапазонах, з різним просторовим охопленням ведуться на землі і під землею, на поверхні океанів і під водою, з повітря і з космосу. Комп'ютерне моделювання, різні механічні та автоматичні перетворення знімків і карт зумовили появу десятків і сотень нових просторових моделей. Поступово входять в дослідницький ужиток картографічні анімації і голограми. Ніколи раніше географи, геологи, планетологи, соціологи та інші представники наук про Землю та суспільстві не мали справи з таким достатком карт, аеро- і космічних знімків, екранних зображень, на яких у різних аспектах і всіляких ракурсах представлена вся планета - об'єкт їх досліджень і турбот. Відомо, що в мисленні людей зоровий образ займає центральне місце. Близько 4/5 інформації про навколишній світ люди отримують за допомогою зору. Ні швидкодіючі процесори, ні багатозвучні плеєри по ефективності передачі інформації не здатні конкурувати із зображеннями. Всім відомо, що «краще один раз побачити, ніж сто разів почути». І саме тому, чим здійснено комп'ютер, тим більше і яскравіше його екран.
Всі безліч карт, знімків та інших подібних моделей можна позначити єдиним терміном «геоізображенія», розуміючи під цим будь-які просторово-часові, масштабні, генералізовані моделі земних об'єктів або процесів, представлені в графічній образній формі. У цьому формулюванні названі основні характеристики, властиві всім геоізображеніям (масштаб, генерализованности, наявність графічних образів), і відзначена їх специфіка - це зображення Землі. Геоізображенія охоплюють надра
Землі і її поверхня, океани і атмосферу, біосферу, соціально-економічну сферу і сферу їх взаємодії - природно-соціально-економічну сферу. Розрізняють три класи геоізображеній залежно від їх метричних властивостей, методів отримання, статичності
- динамічності і, звичайно, в залежності від призначення: плоскі, або двомірні геоізображенія; об'ємні, або
Професор А.М.
Берлянт –
засновник
геоіконіки

70 тривимірні геоізображенія; динамічні трьох-
і чотиривимірні геоізображенія.

3.5.

Карти для людей з особливими потребами:
тактильні карти.

Тактильна графіка (або тифлографіка) служить для створення об'єктів, пов'язаних з відчуттям дотику. Це необхідно для того, щоб інформацією могли скористатися слабозорі і незрячі люди. Основне завдання нашої діяльності в тому, щоб створювати об'єкти, зручні для використання людьми з різними фізичними можливостями, незалежно від досвіду і знань.
На сьогоднішній день тактильна продукція - це оптимальне рішення забезпечення доступності середовища для слабозорих та незрячих людей. У нашій студії ми виготовляємо інформаційні стенди, вказівники, таблички і плани евакуації, виконані в об'ємі. Всі елементи читаються навпомацки, а текст продубльований шрифтом Брайля.
Тактильні об'єкти не тільки функціональні, але і привабливі з точки зору дизайну. Виконані за індивідуальними замовленнями, вони ідеально вписуються в інтер'єр.
Це тактильні схеми руху в приміщенні або на вулиці, читаються навпомацки. Всі елементи мнемосхеми мають опуклу форму і яскраві кольори. Текст дубльований шрифтом Брайля. Дані об'єкти бувають двох видів:
1. Портативні (легкі, невеликого розміру).
2. Стаціонарні (кріпляться до стіни або фіксуються на стенді).
Грамотно складений карта-план евакуації є основним елементом для профілактичних заходів щодо пожежної безпеки. Він просто необхідний при відпрацюванні правильних дій при можливих екстремальних ситуаціях.
План потрібен в реальному випадку виникнення НС.
Ситуація може складатися будь-яким непередбаченим способом. Візуальний план завжди допоможе в такій ситуації знайти оптимальне рішення для особистого спасіння або для виведення людей у безпечне місце. До того ж, план евакуації
і у звичайні дні завжди є незамінним підмогою для людей, незнайомих з плануванням даного приміщення. Ну і останнім фактом необхідності даного об'єкта є узаконені нормативні вимоги.

Тактильна карта
для незрячих

71
Контрольні запитання

1.

Назвіть композиційні елементи карти.
2.

Яку ви знаєте видову класифікацію карт?
3.

Дайте визначення атласу та глобусу.
4.

Назвіть елементи карти.
5.

Назвіть
способи
орієнтування
на
мвсцевості.
6.

Дайте визначення азимуту.
7.

Обґруетуйте назву «геоіконіка».
8.

Як називаються карти для незрячих людей?


































72
РОЗДІЛ 4. МАТЕМАТИЧНІ ОСНОВИ КАРТОГРАФІЇ

4.1.

Сучасні уявлення про форму та розміри Землі.

Питання форми та розмірів Землі цікавило людство ще з часів глибокої давнини. На його вирішення було потрачено не одне століття. Істина виборювалася поступово і у важкому протистоянні з різними, в тому числі і релігійними, забобонами. Сьогодні вже ніхто не сумнівається, що Земля за своєю формою подібна до кулі та інших планет Сонячної системи. Проте цей шлях пізнання вимагав тривалого часу і, відповідно, розвитку науково-технічного прогресу.
Лише в XVII—XVIII століттях, коли для вивчення розмірів Землі почали застосовувати точні методи вимірювання (триангуляція), було встановлено, що наша планета не є ідеальною кулею, оскільки полярний та екваторіальний радіуси відрізняються за своєю довжиною більше ніж на 21 км. Це дозволило зробити висновок про сплющеність Землі по осі її обертання і підтвердило зроблене ще на межі XVII і XVIII століть І. Ньютоном теоретичне обґрунтування такого явища. Цей дослідник також вперше пояснив роль гравітації та відцентрової сили у формуванні фігури Землі. Пізніше результатами вимірювання величин дуг меридіанів та паралелей, виконаних в різних країнах, було встановлено, що Земля стиснена не тільки на полюсах, але і по екватору: найбільший і найменший екваторіальні радіуси відрізняються за довжиною на 213 м.
Така форма Землі нагадує трьохосний еліпсоїд, або сфероїд. Уявлення про Землю як про еліпсоїд (або сфероїд) в принципі вірні, але насправді поверхня Землі більш складна.
Найбільш близькою до сучасної фігури Землі є фігура, яка дістала назву
«геоїд», що в перекладі означає
«землеподібний».
Геоїд – це уявна поверхня, по відношенню до якої сили тяжіння направлені перпендикулярно в будь-якій точці
Землі. В межах акваторій океанів вона співпадає з поверхнею води, яка знаходиться в стані спокою. На суходолі лінія геоїда відхиляється в той або інший бік так, щоб вона залишалася перпендикулярною до напрямку вектора сили земного тяжіння. Іншими словами, геоїд – це вирівняна поверхня гравітаційного потенціалу, яка співпадає з поверхнею води в океанах, тобто поверхнею «рівня моря» від якої ведеться відлік висотних відміток місцевості. Поверхні геоїда і сфероїда завдяки різниці в розподілі мас Землі, що
Комп’ютерна
модель геоїда

73 спричиняє аномалії сили тяжіння, не співпадають і розходження між ними місцями складає близько 100-150 м.
Поверхня рельєфу (фізична поверхня), сфероїда та геоїда Форма та розміри Землі були математично обґрунтовані геодезистом О.О.Ізотовим у 1940 р., а змодельована ним фігура, на честь відомого радянського геодезиста Ф.М. Красовського була названа еліпсоїдом
Красовського. На сьогоднішній день параметри еліпсоїда
Красовського підтверджені сучасними методами досліджень, у тому числі з залученням даних штучних супутників Землі, і складають:
– екваторіальний радіус – 6378,254 км;
– полярний радіус – 6356,863 км;
– полярне стиснення – 1 / 298,25.
За цими параметрами, були обчислені площа поверхні
Землі – 510 млн. кв. км, її об’єм – 1,083⋅1012 км3 і маса –
5,976⋅10 27
г.
Для Землі властива непостійна швидкість обертання навколо своєї осі. Розрізняють три типи зміни величини кутової швидкості: вікове сповільнення, нерегулярні стрибкоподібні зміни та періодичні коливання. Вікове сповільнення, як вважають вчені, зумовлене діями місячного та сонячного притягання, які спричиняють припливи та відпливи на Землі, а також, деякою мірою, можуть впливати на перерозподіл мас в надрах планети. Нерегулярні зміни кутової швидкості відбуваються, здебільшого, через певні проміжки часу (від 10 до 30 і більше років). Їх природа досі ще залишається не з’ясованою. Вважається, що вони можуть бути викликані змінами щільності речовини в надрах Землі.
Періодичні зміни з річним і піврічним періодами проявляються у тому, що влітку Земля обертається швидше ніж весною. Різниця в тривалості доби у серпні та березні складає близько 0,0025 сек.
Причину цих змін М.М.Парійський бачив у сезонних змінах атмосферної циркуляції.
За період геологічної історії, тобто від архейського акрону (4,5 – 2,6 млрд. років назад) і до сьогоднішнього дня, як свідчать вчені, тривалість доби збільшилася на 4 години, що свідчить про уповільнення швидкості обертання Землі навколо своєї осі.





74
4.2. Картографічні проекції

Картографічних проекцій може бути велика кількість, в залежності від прийнятих умов побудови картографічної сітки на площині. Для кожної карти повинна бути підібрана проекція, яка забезпечить використання цієї карти за призначенням. При виборі проекцій велику роль відіграє характер і розподіл спотворень та вид картографічної сітки. Умови, прийняття для побудови картографічної сітки, можна видозмінювати, а відповідно, тим самим створювати різні по виду і властивостях спотворення картографічні проекції.
Прийнято класифікувати картографічні проекції по двох незалежних один від одного ознаках:
– по властивостях відображення або по характеру відтворення;
– по виду меридіанів і паралелей на проекції.
Класифікація проекцій по властивостях відображення, або по характеру спотворень
В загальному випадку при зображенні поверхні еліпсоїда або кулі на площині спотворенню підлягають кути, лінії і площі, в окремих випадках кути і площі не спотворюються. По характеру спотворень проекції поділяються на рівнокутні, рівновеликі (еквівалентні) і довільні.
Рівнокутні проекції. В рівнокутних проекціях кути не спотворюють, зате спотворюють площі і лінії.
Безкінечно малі елементи, взяті на еліпсоїді відтворюються на проекції із збереженням подібності. Елементарний круг еліпсоїда відтвориться також кругом, але відмінним по площі
(великими і меншими). Масштаб в даній точці по всіх напрямках однаковий, тому ми одержуємо на проекції круг. З переходом в
іншу точку масштаб змінюється і той же елементарний кружок еліпсоїда уже буде відображений кружком, іншим по площі.
Умови рівнокутності будуть відображені наступними формулами:
a=b=m=n=μ - масштаби довжин в даній точці рівні по всіх напрямках;
ω=0 - кутового спотворення немає;
р= μ
2
- масштаб площі дорівнює добутку масштабів по головних напрямках, а так як вони рівні, то масштаб площі дорівнює квадрату масштабу довжин.
На місці збереження головного масштабу (паралель 50) кружечки на проекції відповідають по площі кружкам еліпсоїда; по мірі віддалення від паралелі 50 тобто від головного масштабу, спотворення довжин і площ збільшуються і кружки стають більшими.
Азимутальна
рівнокутна
проекція

75
Рівновеликі проекції. Проекції, на яких площі карти пропорційні відповідним площам зображуваної поверхні, називаються рівновеликими, або еквівалентними.
Якщо ми візьмемо нескінченно малий кружечок на еліпсоїді і зобразимо його в рівновеликій проекції, то він буде мати вигляд еліпса, по площі рівний кружечку. Кружечки, які взяті в різних місцях еліпсоїда, будуть зображуватись в проекції рівновеликими по площі, але різними по формі еліпсами.
У рівновеликих проекціях масштаб довжин змінюється в залежності від напрямку і при переході із однієї точки в другу, але середнє значення масштабів для всіх точок на проекції однакове.
Умова рівновеликості визначається формулою:
р=т-п=const



Тобто масштаб площин сталий, подано геометричне спотворення на рівновеликій проекції.
Довільні проекції. Проекції, в яких не зберігається ні рівність кутів, ні пропорційність площ, називаються
довільними.
Кружечки, які взяті на еліпсоїді, в цих проекціях зобразяться в різних місцях еліпсами різної форми і різної площі. Спотворюються в цих проекціях кути, лінії і площі по різному, в залежності від умови, яку прийняли. За своїми властивостями ці проекції можуть бути різними (близькими до рівнокутних або до рівновеликих та ін.).
Класифікація проекцій по виду меридіанів і паралелей
нормальної сітки. В залежності від способу зображення еліпсоїда або кулі на площині одержують різні по виду картографічні сітки.
Картографічна сітка може представляти собою сітку меридіанів і паралелей або інших координатних ліній.
Картографічна сітка, яка представлена сіткою меридіанів і паралелей, називається основною. Картографічну сітку, яка має для даної картографічної проекції найбільш простий вигляд, називають нормальною сішкою.
Розрізняють проекції прямі, косі і поперечні.
У прямих проекціях сітка меридіанів і паралелей є нормальною сіткою.
Картографічні проекції по виду меридіанів і паралелей нормальної сітки (тобто координатної сітки найбільш простої для даної проекції) можна умовно поділити на азимутальні,
перспективні, циліндричні, конічні, поліконічні, псевдоконічні і
псевдоциліндричні. В даний час коли розробка проекцій відбувається числовими методами, велика кількість нових проекцій по виду координатних ліній не підходить до перечислених по класифікації. Однак, поки що не існує нової,
Ізоколи на
рівновеликій
проекції

76 більш повної, і вказана класифікація необхідна для характеристики проекцій.
Азимутальні проекції. В цих проекціях меридіани зображуються прямими лініями, які сходяться в одній точці під певними кутами, і які дорівнюють різниці відповідних довжин.
Паралелі зображуються концентричними кругами, проведеними
із точки сходження меридіанів. Азимутальні проекції можна представити собі як окремий випадок конічних.
Перспективні (азимутальні) проекції представляють собою окремий випадок азимутальних. В цих проекціях земна поверхня приймається за поверхню кулі і проектується на картинну площину
(якщо говорити про геометричне представлення цієї проекції) з точки зору, яка лежала на продовжені діаметра кулі, перпендикулярного до картинної площини. В залежності від віддалення точки зору від центра кулі проекції поділяються на ортографічні, зовнішні, стереографічні і
центральні.
Циліндричні проекції. В прямих циліндричних проекціях меридіани зображаються прямими паралельними лініями, розміщеними одна від одної на відстанях, пропорційних різниці відповідних довгот. Паралелі зображаються також прямими паралельними лініями відстані між якими залежать від умов проекції. В поперечних і косих циліндричних проекціях меридіани і паралелі в загальному випадку зображаються кривими лініями. Циліндричні проекції також можуть розглядатися як окремий випадок конічних проекцій.
Конічні проекції. В прямих конічних проекціях меридіани зображаються прямими лініями, які сходяться в одній точці під кутами пропорційними відповідним різницям довгот, а паралелі - дугами одно центричних кругів, проведених із точки сходження меридіанів.
В косих і поперечних конічних проекціях меридіани і паралелі в загальному випадку зображуються кривими лініями.
Поліконічні проекції. В поліконічних проекціях паралелі зображуються різноцентричними кругами, центри яких розміщені на середньому меридіані, який зображується прямою лінією.
Решту меридіанів представляють собою криві лінії, розміщені симетрично відносно середнього меридіана.
Псевдоконічні проекції. В псевдоконічних проекціях паралелі зображуються дугами одноцентричних кругів, а середній меридіан - прямою. Решту меридіанів представляють собою криві лінії, розміщенні симетрично відносно середнього меридіану.
Псевдоціндричними називаються такі проекції, в яких паралелі зображуються прямими паралельними лініями. Середній меридіан - прямою, і перпендикулярний паралелям. Решту

77 меридіани представляють собою криві лінії, розміщені симетрично відносно середнього меридіана.
Азимутальні і перспективні проекції
Азимутальні проекції. В прямих азимутальних проекціях меридіани відтворюються прямими лініями, які сходяться в одній точці.
Кути δ між меридіанами рівні різниці довгот λ відповідних меридіанів на земній кулі. Відповідно, в даному випадку справедлива рівність δ=λ. Паралелі в прямих азимутальних проекціях відображають концентричними кругами, проведеними радіусами ρ
1
,
ρ
2
, ρ
3
Полюс полярних координат знаходиться в точці співпадання, сходження меридіанів. За полярну вісь приймають один із меридіанів. Радіус паралелей ρ залежать від широти, тобто ρ=f(φ). Формули для вирахування ρ різні в залежності від тієї умови, яка ставиться перед проекцією, тобто яку проекцію, рівнокутну, рівновелику чи довільну треба одержати.
Для побудови проекцій вираховують прямокутні координати за формулами:
x=ρ·cosδ
y=p·sinδ




Крім прямих азимутальних проекцій є ще поперечні
(екваторіальні) і косі (горизонтальні) азимутальні проекції. В косих і поперечних проекціях меридіани і паралелі відтворюються кривими лініями, крім меридіану полюса полярної системи координат, який буде показаний прямою лінією
і буде віссю симетрії проекції. В косих (горизонтальних) проекціях полюс азимутальних координат не співпадає з точкою сходження меридіанів, як в прямих проекціях. В цих проекціях полюс буде в точці z
0
з координатами φ
0
і λ
0
.
Якщо вираховувати координати точок з врахування розміщення z
0
як центру, то в проекції одержимо умовну координатну сітку, по вигляду подібну на географічну сітку прямої проекції, але прямі лінії які сходяться до центру, будуть не меридіанами, а вертикалами. Кола, проведені із точки сходження вертикалів як із центру, будуть не паралелями, а альмукантарантами. Нормальна сітка в даному випадку не співпадає з основною сіткою. Головні напрямки не співпадають з напрямками меридіанів і паралелей (тобто з географічною сіткою). В косих і поперечних азимутальних проекціях застосовують систему азимутальних координат, де а - азимут і z
зенітна віддаль.
Якщо полюс z
0
віддалений від полюса географічного Р на
90°, то одержимо поперечні (екваторіальні) азимутальні проекції;
якщо ж полюс z
0
знаходиться від географічного полюсу на віддалі, більше і менше 90°, то будемо мати косу
Азимутальна
проекція

78
горизонтальну проекцію. Коли обидва ці полюси співпадають то ми маємо пряму (полярну) проекцію.
За властивостями відтворення азимутальні проекції можуть бути рівнокутними, рівновеликими і довільними.
Перспективні
проекції.
Картографічну сітку у перспективних проекціях проектують безпосередньо на картинну площину із точки зору Q, розміщену на діаметрі кулі, перпендикулярної картинній площині, або на його продовженні.
Земна поверхня приймається за поверхню кулі радіусу R.
В залежності від розміщення картинної площини відносно земної кулі в перспективних проекціях розрізняють різні три типи :
прямі, або полярні, в яких картинна площина паралельна площині екватора;
поперечні, або екваторіальні, в яких картинна площина паралельна площині якого-небудь меридіану;
косі, або горизонтальні, в яких картинна площина паралельна горизонту якої-небудь точки.
В залежності від віддалі точки Q від земної поверхні проекції підлягають на чотири групи:
- ортографічні проекції, в яких точка зору Q віддалена в безкінечність так, щоб проектування проводилось паралельними променями;

Три положення картинної площини для одержання
трьох типів проекцій а) пряма (полярна); б) поперечна
(екваторіальна); в) коса (горизонтальна)

- внутрішні проекції, в яких точка зору знаходиться на кінцевій віддалі від поверхні на яку проектуємо;
- стереографічні проекції, коли точка зору находиться на самій поверхні на проектують;
- центральні проекції, в яких точка зору розміщена в центрі кулі.
В прямих перспективних проекціях меридіани зображають прямими лініями, які сходяться в одній точці, а паралелі - концентричними колами, проведеними з точки перетин
Геометрія
перспективної
проекції

79 меридіанів, як-із центру. Головні напрямки в прямих перспективних проекціях співпадають з меридіанами і паралелями.
В косих і поперечних перспективних проекціях основна сітка (меридіанні паралелі) не співпадають з нормальною сіткою
(вертикали і альмукантаранти), які мають азимутальні координати - азимут а і зенітну віддаль z.
Меридіани і паралелі в косих перспективних проекціях являють собою криві лінії. Головні напрямки тут співпадають з вертикалами і альмукантарантами.
Перспективні проекції мають плоскі полярні координати δ
полярний кут і ρ — радіус. Для побудови проекції вираховують прямокутні координати х і у.

4.3

Координатні системи

Координатними площинами, відносно яких визначають положення точок на земній поверхні, є площина екватора земного еліпсоїда та площина початкового меридіана.
Координати – це величини, що визначають положення будь-якої точки на поверхні або в просторі відносно прийнятої системи координат.
Система координат встановлює початкові (вихідні) точки поверхні або лінії відліку потрібних величин – початок відліку координат та одиниці їх обчислення.
У геодезії найбільшого застосування набули системи географічних, плоских прямокутних та полярних координат.
Система географічних координат (географічні координати) застосовується для визначення положення точок
Землі відносно екватора і початкового меридіана.
Координатами є кутові величини: довгота і широта точки.
Координатна (картографічна) сітка створюється лініями меридіанів і паралелей.
Меридіаном називають лінію перерізу еліпсоїда площиною, що проходить через дану точку і полярну вісь обертання Землі РР'.
Паралель – це лінія перерізу еліпсоїда площиною, що проходить через дану точку і перпендикулярна до земної осі, РР'. Паралель, що проходить через центр еліпсоїда, називають екватором. За початковий (нульовий) прийнято
Гринвіцький меридіан, тобто меридіан, який проходить через центр головного залу Гринвіцької обсерваторії на околиці
Лондона.


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал