Картоведение - Салищев. Картоведение вводный и вместе с тем профилирующий курс для студентов, специализирующихся по картографии. В нем излагаются теоретические основы картографической науки

• Название: Картоведение вводный и вместе с тем профилирующий курс для студентов, специализирующихся по картографии. В нем излагаются теоретические основы картографической науки
• Анкор: Картоведение - Салищев.docx
• Дата: 28.02.2017
• Размер: 41.52 Mb.
• Имя файла: Картоведение - Салищев.docx
• Тип: Документы; #3211
• Категория: Геология
• страница: 15 из 31

Глава 8. Основные картографические источники

§ 8.1 Понятие о картографических источниках

В картографии источниками (или менее удачно, картографическими материалами (Поскольку картографическими материалами в прямом понимании этого термина можно считать бумагу, краски и т. п.)) называют любые графические и текстовые документы, используемые для составления карт.

Как известно, лабораторное и камеральное производственное изготовление карт продолжает и в определенной степени завершает собой другие исследования и работы: астрономо-геодезические, топографические, естественно-исторические, социальные, экономические и многие другие. К нему обращаются, когда возникает необходимость в карте - наглядной пространственной образно-знаковой модели изучаемых явлений, которая обобщает результаты предыдущих исследований и вместе с тем является средством для более глубокого познания этих явлений.

Разнообразие тематики и назначения современных географических карт обусловливает исключительное многообразие источников, привлекаемых для их составления. Среди таких источников с известной долей условности различают:

астрономо-геодезические, к которым относятся результаты астрономических, триангуляционных, трилатерационных, полигонометрических и нивелирных работ по созданию плановой и высотной геодезической опоры, представляемые главным образом в цифровой форме;

съемочно-картографические - всевозможные карты, в том числе-полученные в результате съемочных работ, а также материалы аэрокосмических съемок и их обработки, в частности фотокарты, пространственные цифровые модели и т. п.

Разнообразные тематические источники: графические (например, геологические профили, почвенные разрезы и т. д.); цифровые (наблюдения метеостанций, материалы переписей и т. п.), текстовые - рукописные и печатные - результаты географических и различных отраслевых исследований, исторических изысканий и т. д.

Обзор и анализ астрономо-геодезических источников относятся к задачам геодезических наук.

Исследование съемочно-картографических источников входит в компетенцию картографии, топографии, фотограмметрии, аэрофотосъемки и космических методов изучения Земли соответственно в отношении географических карт, топографических работ, результатов наземных и аэрокосмических дистанционных исследований и т. д.

Тематические источники, особенно разнообразные по содержанию и форме, могут быть материалами непосредственных обследований в натуре или результатами кабинетной обработки, являться первичными данными или трудами обобщающего значения, иметь характер официальных документов или даже законодательных актов и т. д. Их значение для картографии вытекает из того факта, что составление многих тематических карт основывается на такого рода источниках. Например, климатические и агроклиматические справочники используются для составления климатических карт, переписи населения - для карт размещения и состава населения, статистическая документация - для многих экономических карт, материалы летописей, хроник, дипломатические акты, законодательные памятники и другие - для исторических карт и т. п. Изучение и анализ многоликих тематических источников - дело соответствующих наук и тематических отраслей картографии, например климатической, населения, экономической, исторической и т. д.

Собственно картографические источники - карты и другие пространственные модели - могут и должны рассматриваться более широко, как особая форма информации и приобретения знаний о пространственном размещении явлений природы и общества, их состоянии, свойствах и изменениях во времени. Эта форма широко используется в обыденной жизни общества и совершенно необходима для многих отраслей науки и практики. Именно такой аспект изучения картографических источников свойствен картоведению в нашей книге.

Но, чтобы умело пользоваться картографической информацией, надо иметь представление о существующих в мире картах и атласах, знать, как выявлять и привлекать необходимые картографические источники, а затем выбирать среди них наилучшие для решения конкретных задач. С этой целью в данной главе помещен обзор важнейших картографических источников по общей, тематической и комплексной картографии, а далее рассмотрены: в гл. 9 - применение в картографии принципов и средств картографической библиографии и информатики, а затем в гл. 10 - методы анализа и оценки карт и атласов.

§ 8.3 Иностранные топографические карты

При полном анализе, необходимом при использовании этих карт в качестве источников картосоставления, исследуются их математическая основа (масштабы, эллипсоид, проекция и система координат), точность, полнота, правильность и современность содержания (глава 10).

Особенности развития картографии отдельных стран, различия природных, политических и экономических условий, специфика назначения и применения конкретных топографических карт породили их большое разнообразие. Оно проявляется во многих элементах карт.

Масштабы топографических карт 1 : 5000, 1 : 10 000, 1 : 25 000, 1 : 50 000, 1 : 100 000 и 1 : 200 000 (или 1 : 250 000) приобрели значение международного стандарта. В Англии и США, где ранее для карт применялись масштабы в английской системе мер - 1 : 10 500, 1 : 31680, 1 : 63 360 (в США 1 : 62 500) и т. д., их заменяют метрическими - 1 : 10 000, 1 : 25 000, 1 : 50 000 и т. д. Но и при стандартном ряде выбор его членов в различных странах неодинаков - пропускаются отдельные члены ряда, конкурируют между собой масштабы 1 : 200 000 и 1 : 250 000. В этом параграфе мы ограничиваемся общими характеристиками, иллюстрируя их единичными примерами, и не приводим справочных данных, поскольку Организация Объединенных Наций опубликовала в 1970, 1976 и 1983 гг. обстоятельные обзоры состояния топографического картографирования мира соответственно на конец 1968, 1974 и 1980 гг. (World Cartobraphy, 1970, vol. X; 1976, vol. XIV; 1983, vol. XVII.) Обзор 1976 г. содержал опись топографических карт 87 стран, площадь которых охватывает 70% суши; обзор 1983 г. привел новые данные для 69 стран.

В настоящее время для топографических карт разных стран в ходу размеры 16 эллипсоидов, но наиболее употребительны 5 эллипсоидов - Красовского 1940 г. (в СССР и социалистических странах Европы и в Китае), Кларка 1866 г. (в Северной Америке), Кларка 1880 г. (в большинстве стран Африки и во Франции), Хейфорда 1909 г. (во многих странах Западной Европы, в Южной Америке и ряде стран Азии), Эвереста 1830 г. (в Индии и других странах Южной Азии).

Во многих странах приняты свои национальные системы координат, что было обусловлено обособленным развитием и уравниванием триангуляционных сетей. Отсутствовало единство и в картографических проекциях. Обзор ООН указывает для 1980 г. 27 проекций топографических карт. Однако уже в 30-х годах XX в. стали очевидными преимущества поперечной равноугольной цилиндрической проекции, позволившей получать на топографических картах целостное изображение зон (полос), ограниченных меридианами через 6 или 3°, без практически ощутимых искажений. Известная как проекция Гаусса или поперечная проекция Меркатора (см. § 2.4), она стала быстро вытеснять другие проекции и теперь лежит в основе подавляющего большинства топографических карт. К существенным исключениям относится использование поликонической проекции в США и равноугольной конической проекции Ламберта в Индии, Франции и Марокко.

Весьма важным показателем качества топографических карт служит их геометрическая точность, обычно обусловливаемая инструкциями, наставлениями или нормами, используемыми в соответствующих картографо-геодезических службах. Во многих случаях они близки к принятым в СССР. Например, в США национальный стандарт точности требует, чтобы на топографических картах масштаба 1 : 20 000 и мельче более 90% четко обозначенных объектов были бы нанесены с ошибкой, не превосходящей 0,5 мм; аналогично у 90% проверяемых точек ошибки в высотах не должны превосходить половины основного сечения рельефа.

Отдельные карты могут иметь более высокую точность. Например, считается, что средняя ошибка в положении объектов на шведских картах масштаба 1 : 10 000 равна ±0,2 мм. Напротив, топографические карты бывших колоний или карты развивающихся стран, получаемые в результате ускоренных или упрощенных съемок, могут иметь значительно большие ошибки.

В условиях обособленного создания топографических карт их национальные различия в математической основе, содержании и оформлении не воспринимались как крупные недостатки. Трудности появились при совместном использовании карт различных стран во время второй мировой войны, что поставило перед военно-топографическими службами задачу унификации этих карт.

§ 8.4 Топографическая изученность суши

К территориям, изученным в топографическом отношении, относят пространства, для которых имеются крупномасштабные карты, основанные на систематических топографических съемках. Такое определение условно. С течением времени требования к картам возрастают, повышается их точность, улучшаются содержание и способы оформления, изменяется и сама местность. В результате топографические карты, вполне удовлетворительные или даже совершенные в годы своего исполнения, впоследствии перестают правильно отображать действительность и соответствовать вновь возникшим требованиям. Например, такую судьбу испытали все военно-топографические карты прошлого века, передававшие рельеф штрихами.

При оценке топографической изученности территории в первую очередь учитывают топографические карты наиболее крупных масштабов, обладающие большей полнотой, подробностью и точностью.

Сводки ООН по топографической изученности мира (см. § 8.3) учитывают карты четырех масштабных групп: I - 1 : 25 000 и крупнее, II - порядка 1 : 50 000, III - порядка 1 : 100 000 и IV - 1 : 200 000 и 1 : 250 000. Медленный рост изученности за период с 1968 по 1980 г. характеризуется для первых трех групп следующими данными (в % покрытия территории):

№ группы 1968 г. 1974 г. 1980 г.

I 6,0 11,6 15,6

II 24,5 35,9 43,8

III 30,2 34,5 44,1

Карты IV группы держатся на уровне 80%. О весьма неравномерной обеспеченности отдельных континентов картами разных масштабов можно судить по данным ООН (в %) на 1980 г.

I II III IV

СССР (В сводке ООН отсутствуют сведения о топографической карте СССР масштаба 1 : 25 000, завершенной в середине 80-х годов.) 60 100 100

Европа 91 91 77 95

Азия 11 51 68 80

Африка 2 24 17 82

Северная Америка 34 61 7 88

Южная Америка 10 27 45 50

Австралия и Океания 13 15 36 100

Европа наиболее изучена в топографическом отношении (рис. 8.1). Неполное покрытие картами масштаба 1 : 25 000 указывают только Австрия (29%), Норвегия (49%), Греция (59%), а также Ирландия и Исландия. Вместе с тем ряд стран имеет топографические карты более крупных масштабов. Например, Англия обладает для экономически наиболее развитых районов картой масштаба 1 : 1 250 и почти для всей страны, за исключением малопродуктивных территорий, картой масштаба 1 : 2 500, которые в общем насчитывают свыше 210 тысяч листов. Вся страна имеет карту масштаба 1 : 10 000.

Рис. 8.1. Картографическая обеспеченность суши топографическими картами масштаба 1 : 25 000

По степени топографической изученности вслед за Европой располагаются Северная Америка, Азия, Южная Америка, Африка, Австралия и Океания. Вообще говоря, лучшее обеспечение топографическими картами крупных масштабов наблюдается в странах и районах экономически более развитых и с большой плотностью населения.

Рис. 8.2. Картографическая обеспеченность суши топографическими картами масштаба 1 : 100 000

Рис. 8.2 показывает суммарно степень покрытия стран мира картами масштаба 1 : 100 000 или более крупными. Африка особенно контрастна в своем топографическом освещении, что отражает колониальное прошлое континента, когда топографическим съемкам был свойствен выборочный характер. Они ставились в районах интенсивной эксплуатации природных богатств или стратегического значения. После завоевание национальной независимости молодые государства создают свои картографические службы, некоторые из них прибегая к помощи экономически развитых стран. Но значительные пространства континента - пустынные и экономически неразвитые районы - еще остаются без надежных топографических карт.

Даже в Северной Америке, по данным ООН на 1980 г., топографические карты I и II групп покрывали в США (без Аляски) соответственно 74 и 71% территории (По данным 1987 г. топографические карты будут завершены в 1990 г. в масштабе 1:25 000 для США и 1:63 360 для Аляски.), в Канаде - 9 и 61%. Вообще же, судя по сводкам ООН на 1968, 1974 и 1980 гг., процесс топографического изучения Земли в целом таков, что он не гарантирует полного решения задачи в текущем столетии, даже если учесть сильное повышение эффективности этого изучения при быстро возрастающем использовании космической информации высокой разрешающей способности (§ 7.10). Полностью суша планеты обеспечена лишь картами масштаба 1 : 1000 000 (о них см. § 8.6).

Важно заметить, что глубокий анализ топографической изученности требует также учета современности карт - их соответствия действительному состоянию местности. Обновление топографических карт, т. е. их приведение в соответствие с действительностью, принадлежит к основным задачам государственных топографических служб. При наличии топографических карт наиболее крупных масштабов на всю территорию страны (например, в Великобритании) эта задача становится главной. Различают два вида обновления: 1) периодическое, выполняемое через определенные промежутки времени (например, через 5 лет в урбанизированных районах, через 10 лет в остальных районах Франции), которые, однако, могут быть неодинаковыми для территорий различных по темпам экономического развития (например, 3, 5 и 10 лет в Японии); 2) систематическое, когда данные об изменениях на местности регистрируют непрерывно, а карты переиздают по мере надобности (в Великобритании).

§ 8.5 Морские карты

Море занимает 71% поверхности Земли. Этот факт уже сам по себе говорит о значении морских карт. Картографирование морей является задачей государственной важности, выполняемой гидрографическими службами (в СССР Главным управлением навигации и океанографии Министерства обороны СССР), назначение которых состоит в обеспечении безопасности судоходства. Поэтому специальные навигационные (гидрографические) карты для судовождения, предназначенные для прокладки пути корабля и определения его места, составляли до недавнего прошлого безраздельно господствующую категорию морских карт. Но в последнее время получают энергичное развитие два других направления морской картографии: тематическое картографирование открытого моря (что связано с усиливающимся использованием естественных минеральных и пищевых богатств Мирового океана и с новой техникой кораблевождения) и детальное топографическое картографирование шельфа (для эксплуатации его ресурсов). Морские навигационные карты для подводного и надводного плавания (рис. 8.3) изображают с особой полнотой и подробностью нави-гационно-гидрографические элементы: на море - береговую линию и осушку, т. е. зону между самым низким и самым высоким уровнем воды; рельеф морского дна с помощью отметок глубин и изобат; грунты морского дна (песок, ил, глина, галька, гравий, валуны, кораллы и т. д.) посредством буквенных знаков (П, И, Гл и т. п.); навигационные опасности - подводные и надводные (банки, мели, рифы, скалы, камни, буруны, затонувшие суда и т. п.); течения постоянные, переменные и приливно-отливные (не на всех картах); склонение компаса, его годовое изменение, магнитные аномалии; навигационное оборудование (плавучие маяки, буи, вехи и т. п.), фарватеры, каналы, якорные стоянки; границы государственные, водных районов и др.; на берегу - характер берега (скалистый, обрывистый, песчаный с мангровыми зарослями и т. п.), определяющий доступность побережья моря и возхможность его опознавания; береговой рельеф (приметные возвышенности, вершины и т. п.), используемый для опознавания берега и определения места корабля; навигационное оборудование (маяки, огни, створы и т. п.); молы, волноломы, доки и т. п.; предметы и строения на берегу, имеющие значение навигационных ориентиров.

Рис. 8.3. Фрагмент листа морской навигационной карты (одноцветная репродукция многокрасочной карты)

Некоторые карты иногда дают подробную топографическую характеристику суши, однако в связи с назначением карт считается целесообразным обобщенное изображение суши и только в пределах ее видимости или радиолокационного обзора с моря.

Типической особенностью морских навигационных карт является преимущественное использование меркаторской проекции, удобной для, навигатора тем, что путь корабля, идущего, постоянным курсом (по определенному азимуту), изображается на ней прямой линией.

Наряду с сеткой меридианов и параллелей на некоторые карты дополнительно наносят специальные координатные сетки радионавигационных изолиний (Линий равных значений какого-либо навигационного параметра, например расстояний до береговой радиостанции.) для определения положения корабля радионавигационными средствами. Выделяются также объекты, дающие отражение на экранах локаторов.

В СССР принято подразделять навигационные карты по их назначению и масштабу на четыре группы:

1) планы в масштабах 1 : 25 000 и крупнее, используемые для входа в порты, гавани, при постановке на якорь, а также для проектирования гидротехнических сооружений;

2) частные карты в масштабах от 1:25 000 до 1:75 000, используемые для плавания в непосредственной близости от берега, при проходе узкостями, когда курс судна определяется по местным предметам;

3) путевые карты в масштабах от 1 : 100 000 до 1:1 000 000, предназначенные для плаваний вдоль побережий, иногда с полной потерей видимости берега;

4) генеральные карты в масштабах 1 : 1 000 000 и мельче, применяемые для изучения условий плавания и при плавании в открытом море (За рубежом используются сходные классификации, но термины для обозначения групп могут быть иными.).

В указанных группах особое значение имеют путевые и генеральные карты, покрывающие полностью отдельные бассейны, тогда как планы и частные карты изготовляются только для некоторых участков побережья. Различия физико-географических и навигационных условий обусловливают использование для путевых карт различных масштабов. Однако в пределах отдельных морей или широтных поясов советские карты обычно сохраняют общий главный масштаб, относимый к средней параллели бассейна (моря). Нарезка листов путевых карт не единообразна, она определяется удобством покрытия листами карты соответствующего бассейна (или перехода от одного порта к другому). Смежные листы для облегчения прокладки курса корабля при переходе на соседний лист имеют перекрытия (§ 2.8). Рамки всех навигационных карт, имеющихся для бассейна, и номера, присвоенные картам, обозначаются на сборном листе (§ 2.8). По нему можно судить об обеспечении бассейна навигационными картами и выбирать необходимые карты по их номерам. Сборные листы имеются в каталогах карт, издаваемых гидрографическими службами разных стран, и сопровождают лоции - руководства для плавания, содержащие описания водных бассейнов, поясняющие и дополняющие морские навигационные карты, а также гидрометеорологическую информацию.

Общее число морских навигационных карт, публикуемых гидрографическими службами различных стран, оценивается в 34-40 тыс. Из них 8,7 тыс. издается в США, более 4 тыс. - в Великобритании, около 2 тыс. - во Франции и немного более 1 тыс. - в ФРГ. Только часть карт относится к собственным прибрежным водам (например, в США около 1 тыс.). По данным ООН на 1980 г., таких карт насчитывается несколько более 15 тыс. Вне национальных вод многие карты дублируют друг друга. Поэтому Международная гидрографическая организация ставит своими задачами помощь взаимному обмену картами между странами, стандартизацию навигационных карт и, что особенно важно, изготовление в порядке международного сотрудничества стандартных карт. Выполнены карты мира масштабов 1:10 000000 и 1:3500000.

В настоящее время нет прибрежных зон, для которых не было бы морских навигационных карт. Однако океаны и моря изучены в гидрографическом отношении неполно и неравномерно. Наиболее подробны и точны карты шельфов, где расположено большинство навигационных опасностей: банок, мелей, рифов и т. д. Для открытого моря имеется ограниченное число путевых и генеральных карт, составленных преимущественно по гидрографическим работам пониженной точности (Этот факт был связан с ограниченной точностью гидрографических работ при определении положений промерного судна средствами мореходной астрономии или радионавигация дальнего действия (с ошибкой в 2-3 км) и при измерении глубин эхолотом. Теперь эти препятствия устранены при определении положения по искусственным спутникам Земли (с ошибкой до 0,2 км) и при введении прецизионных эхолотов. ). Считается, что только 5 % площади Мирового океана обеспечено вполне точными навигационными картами, преимущественно у побережий развитых в экономическом отношении стран. Но активность гидрографических служб крупных держав выходит далеко за пределы морей, их омывающих.

Замечательная особенность морских навигационных карт состоит в их регулярном обновлении, в поддержании на уровне современности, т. е. в приведении в соответствие с действительным состоянием местности. Этот процесс в отношении морских карт называют корректурой (Вообще в картографии под корректурой понимают технический контроль за качеством изготовления карты.). Например, из 4 тыс. английских карт 500 перепечатывают с необходимыми исправлениями 4 раза в год, 500 - 2 раза в год, 2 тыс. ежегодно и 1 тыс. - один раз каждые 2 года.

Наиболее полное сводное собрание навигационно-географических карт Мирового океана включено в трехтомный советский Атлас океанов (1974-1981), содержащий в дополнение к тематическим картам однотипные карты океанов и морей мира и планы важнейших портов (§8.8).

В последние годы получили распространение морские навигационные карты особого назначения: для решения специальных задач военно-морского флота, рыболовства, спорта и др.

Тематическое картографирование океанов и морей предполагает их многостороннее изучение в батиметрическом, гидрометеорологическом и геолого-геофизическом отношениях. Решение этой грандиозной задачи имеет два аспекта - относительно подробное и постепенное изучение и картографирование отдельных природных явлений (и их комплексов) для ограниченных по площади акваторий и создание мелкомасштабных сводных карт и атласов на основе обобщения накопленных материалов, еще неравноценных в различных частях Мирового океана (с повторением сводок по мере накопления новых данных). Наиболее ранней сводной работой, призванной обобщать знание о рельефе дна Мирового океана, явилась Генеральная батиметрическая карта океанов масштаба 1:10 000000 (General Bathymetric Chart of the Oceans - GEBCO), предпринятая по инициативе VII Международного географического конгресса 1899 г. и вышедшая в 1975-1982 гг. в 5-м обновленном издании на 18 листах в проекции Меркатора между параллелями 72° северной и южной широты и в стереографической проекции для полярных районов в масштабе 1:6000000 на параллели 75°.

Сводки в виде комплексных атласов будут указаны в § 8.6-10. Мировой океан не расчленен политическими границами и потому международное сотрудничество широко используется при его картографировании.

Топографические карты щельфа являются продолжением топографических карт суши и выполняются в тех же масштабах, проекции (Гаусса) и разграфке. Они служат для эксплуатации и охраны природных ресурсов шельфа - полезных ископаемых, растительности и животных, для планирования, проектирования и эксплуатации различных сооружении и многих других целей, но не заменяют навигационных карт. К главным элементам содержания карт шельфа относятся: инженерно-технические сооружения; рельеф морского дна, изображаемый отметками глубин, горизонталями (изобатами) и специальными знаками характерных форм-бровок, уступов, каньонов и т. д.; донные отложения (грунты), обозначаемые подписями в условных сокращениях; донные растения, показываемые в местах значительных скоплений условными знаками и подписями, и малоподвижные донные животные; искусственные сооружения и фарватеры.