курсовая. КУРСАЧ. Курсовая работа Введение
 Скачать 31.99 Kb.
|
|
Курсовая работа Введение: Общее понятие навигационных карт. Понятие масштаба. Картой называется уменьшенное изображение на плоскости части или всей земной поверхности. Морские навигационные карты являются одним из важнейших пособий для обеспечения безопасного плавания судов. На морские навигационные карты наносят отдельные участки моря с указанием глубин и грунтов, очертания береговой линии и рельефа, навигационные знаки и опасности. Значение морских навигационных карт в судовождении .очень велико. Являясь уменьшенным изображением участков земной поверхности на плоскости, морская навигационная карта как бы рассказывает судоводителю о тех районах и условиях, в которых проходит плавание судна. Морская навигационная карта предупреждает моряка об. опасностях и одновременно подсказывает, как ему лучше проложить свой курс. Морские карты являются древнейшими среди географических карт. Первым известным прообразом современных карт были появившиеся в глубокой древности периоды (от греческого "периплюс" - объезд, окружное плавание). В периплах содержались данные о расстояниях между приморскими населенными пунктами, прибрежных опасностях, местах укрытия... Позднее появились портоланы (карты), которые по сути представляли собой планы; чертили их на пергаменте. С дальнейшим развитием мореплавания и приемов судовождения портоланы вытесняются уже настоящими картами с нанесенной на них сеткой меридианов и параллелей; их изготавливали не рукописным, а печатным способом. В 1569 г. голландский ученый картограф Герард Кремер, известный также под латинским именем Меркатор, предложил новые математически обоснованные принципы построения карт, в частности несколько картографических проекций, из которых наиболее известна цилиндрическая равноугольная проекция карты. Эта проекция под названием меркаторской получила всеобщее распространение, и с тех пор до настоящего времени в этой проекции составляются морские навигационные и другие карты, требующие точного изображения углов. Производство русских морских карт, организованное на государственных основах, было начато Петром I. Были составлены и изданы карты на Азовское и Черное моря, атлас карт на реку Дон, тридцать карт на Финский залив и карта Каспийского моря. Так, в 1714 г. на русском языке был издан атлас морских карт под заголовком "Книга размерная градусных карт Остзее или Варяжского моря", к которому были приложены три частные карты входов в шхеры с моря у Тверминне, Баразунда и Гангута. Этот атлас, обслуживающий русский флот в эпоху Петра I, дважды переиздавался (в 1720 и 1723 гг.). Большое развитие картографические работы получили в годы Советской власти. В 1953 г. был издан Морской атлас - результат многолетнего труда советских гидрографов. В 1966 г. был создан полный комплект советских руководств для плавания в Мировом океане, а в 1975 г. завершилось создание мировой коллекции морских навигационных карт, не уступающей лучшим иностранным коллекциям. В послевоенное время для изучения гидрографических и метеорологических режимов всех океанов регулярно организуются экспедиции на специально предназначенных и соответствующим образом оборудованных судах. В 1974 г. вышел из печати первый том Атласа океанов - уникального научного труда о Мировом океане. Понятие о локсодромии и ортодромии. Если судно совершает плавание между двумя пунктами и перемещается постоянным курсом, то оно пересечет все меридианы иод одним и тем же углом и его путь изобразится кривой линией, которая называется локсодромией (в переводе с греческого означает "косой бег"). Локсодромия на поверхности Земли изображается в виде спирали , которая приближается к полюсу, но никогда его не достигает. Плавание судна по локсодромии очень удобно, так как оно совершается одним и тем же курсом и упрощает расчеты на все время перехода. Однако плавание по локсодромии не является наиболее кратчайшим расстоянием между двумя пунктами перехода. Карты отличаются большим разнообразием и классифицируются по своему назначению по трем основным видам: Навигационные карты (морей, озер, судоходных рек) — для ведения прокладки и определения места судна при плавании. Справочные карты — для получения судоводителем дополнительных сведений о районе плавания. Специальные карты — для обеспечения плавания судна с применением радиотехнических средств. Для мореплавателя-любителя основное значение имеют навигационные карты. Они подразделяются на: Планы (масштаб 1: 1 000 — 1: 25000), которые дают наиболее подробное крупное изображение важного участка. Применяются при входе судна в порт, гавань, рейд. Частные карты (масштаб 1: 50000—1: 500000) служат для обеспечения плавания на некотором удалении от берегов, а также для подхода с моря к берегу. На этих картах достаточно подробно нанесены глубины и береговые объекты, пригодные для определения места судна. Генеральные карты (масштаб 1: 500000— 1: 5000000) служат для счисления пути судна при плавании в открытом море или океане и для общих навигационных расчетов. Лоцманские карты для рек и некоторых водохранилищ (масштабов 1: 10000 до 1: 100000) служат для ориентировки судоводителей при глазомерной проводке судна. Лоцманские карты обычно издаются отдельными альбомами. В начале каждого альбома есть сборный лист, т. е. схема расположения листов карты соответственно реке (вдоль русла). На лоцманскую карту условными обозначениями наносят меженный фарватер, глубины, судоходные плавучие и береговые знаки, большие суводи, свальные течения, прибрежные населенные пункты, долину реки с горами и возвышенностями и т. д. (см. приложение). На отдельных планшетах крупного масштаба могут быть даны перекаты и их элементы, в частности подвалья, описания фарватера и судоходных условий на затруднительных перекатах и местах; рекомендации по проводке судов через эти перекаты; фотографии и зарисовки характерных мест, например, горный рынок. На лоцманских речных картах прокладка не ведется. Карты на озера и крупные водохранилища составляются по тем же правилам, что и для морей, но большинство их издается в прямоугольных координатах, а не в меркаторской проекции, как морские. Пользование обоими видами карт одинаково. Наша земля имеет сфероидную поверхность. Такую поверхность нельзя изобразить на плоской карте без искажения. При составлении морских карт в проекции меркатора заведомо допускают искажение в изображении на карте формы и размеров земной поверхности. Эти искажения касаются и масштаба карты. Масштаб такой карты постоянен только для точек, лежащих па одной параллели. По направлению к полюсам масштаб увеличивается. Масштабом карты называется степень уменьшения истинных размеров или участка водной поверхности при условном изображении их на карте. Масштаб выбирается в зависимости от назначения карты и выражается двумя способами: линейным и численным. Линейный масштаб на карте изображается в виде линейки, разделенной на части. Против каждого деления имеется обозначение в милях или километрах, которое соответствует расстоянию на местности. Численный масштаб дается в виде дроби, у которой числитель равен единице, а знаменатель показывает, во сколько раз длина линии на карте меньше действительной линии на местности. Например, 1: 200000 означает, что в 1 см на карте содержится 200000 см (2 км) на земле. При измерении расстояний на обычных навигационных картах следует пользоваться боковыми вертикальными рамками с нанесенными на них градусными делениями. Чем крупнее масштаб карты, тем меньше ошибок допустит судоводитель при прокладке курса и при определении места судна в море. Судоводитель-любитель по возможности должен пользоваться картой самого крупного масштаба. Основные задачи решаемые на навигационных картах. Основными задачами, решаемыми на картах и планах с помощью прокладочного инструмента, являются следующие: Задача 1.Снять с карты широту и долготу заданной точки. Решение. Поставить ножку циркуля в заданную точку и, растворив циркуль, другой ножкой провести касательную к ближайшей параллели. Осторожно, чтобы не сбить раствор ножек циркуля, перенести его на боковую (широтную) рамку карты. Поставить одну ножку циркуля на ту же параллель, а другую на рамку в сторону заданной точки и снять значение широты данной точки в градусах и минутах. Точно так же снять долготу этой точки, перенеся раствор циркуля на нижнюю (долготную) рамку карты, касаясь одной ножкой меридиана, близко расположенного к этой точке. Результаты записываются. Задача 2.По заданным координатам точки (широте и долготе) нанести ее на карту. Решение. Эта задача — обратная первой задаче и решается в обратном порядке. На боковой рамке от ближайшей к точке параллели снимают раствором циркуля заданную широту. Переносят раствор циркуля в предполагаемое место точки и на двух меридианах справа и слева от точки делают наколы свободной ножкой (другая ножка находится на ближайшей параллели). Обе отметки при помощи параллельной линейки соединяют прямой линией. На этой прямой линии откладывают снятую циркулем на долготной рамке долготу данной точки. Полученная точка является точкой с заданными координатами. Обе эти задачи можно решить и по-другому, при помощи одной только параллельной линейки. В первой задаче параллельную линейку прикладывают к ближайшей параллели и осторожно, попеременно прижимая обе половины линейки плотно к карте, подвигают верхний срез линейки к заданной точке. Затем делают отметку по боковой рамке и снимают значение широты точки. Так же определяют долготу точки, только линейку прикладывают к ближайшему меридиану, подводят срез линейки к точке и на нижней (или верхней) рамке делают карандашом отметку. Полученное значение в градусах и минутах будет искомой долготой точки. Так же при помощи одной параллельной линейки, только в обратном порядке, решается вторая задача. Первый способ дает более быстрое и точное решение задач, чем второй. Задача 3.Измерить расстояние между двумя точками. Решение. Для измерения расстояния между двумя точками на карте берут циркуль и ставят одну ножку его в начальную точку, а вторую — в конечную. Не сбивая раствор циркуля, переносят его на вертикальную боковую рамку навигационной карты и обязательно на широте данных точек замеряют по вертикальной рамке карты расстояние в морских милях. Если расстояние между двумя точками настолько велико; что не помещается в нормальный раствор циркуля, то это расстояние измеряют в несколько приемов по частям. Измерение каждого участка прямой необходимо производить на вертикальной рамке в той же широте, в которой находится измеряемый отрезок. Если измеряется расстояние по параллели, то ножки циркуля на рамке ставят так, чтобы они были одинаково удалены к северу и к югу от средней параллели измеряемого отрезка. Задача 4.Проложить на карте от данной точки курс или пеленг. Решение. Транспортир накладывают около данной точки на карту так, чтобы его риска проходила через ближайший к точке меридиан. Затем осторожно подводят заданное число градусов курса или пеленга по шкале транспортира к этому меридиану. Добившись совмещения центральной риски транспортира и нужного деления градусов на одном меридиане, подводят под нижнюю кромку транспортира параллельную линейку. Затем осторожно отнимают транспортир и передвигают линейку, не сбивая ее, к заданной точке, от которой в направлении курса или пеленга карандашом проводят прямую линию. Эта линия и будет заданным курсом или пеленгом. Задача 5. Определить направление заданной линии. Решение. Эта задача обратна предыдущей. Параллельную линейку прикладывают к заданной линии так, чтобы она захватывала близлежащий меридиан. Приложить к ней транспортир и передвигать его до тех пор, пока его центральная риска не совместится с ближайшим меридианом. Затем по шкале транспортира снять значение градусов, находящихся строго под меридианом. Из двух значений шкалы выбирают то, которое согласуется с направлением заданной линии. Задача 6.Перенести заданную точку с одной карты на другую. Решение. Указанными выше способами снимают широту и долготу точки с первой карты и на другой карте решают обратную задачу. Следует помнить, что масштабы карт могут быть разные. Во избежание ошибки координаты, снятые по первой карте, нужно записать и взять заново по сетке второй карты. Второй способ заключается в том, что от данной точки проводят на карте пеленг до какого-либо пункта или маяка и замеряют до него расстояние. На второй карте проводят от этого пункта или маяка такой же пеленг и по нему в масштабе второй карты откладывают то же расстояние. Полученная точка будет искомой. Второй способ на практике применяется чаще, так как он требует меньше времени и дает большую точность, чем первый. Нужно только быть внимательным и не спутать ориентиры. Общая характеристика картографических проекций. Для выбора наивыгоднейшего пути при переходе судна из одного пункта в другой судоводитель пользуется картой. Картой называют уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, выполненное по определенному масштабу и способу. Так как Земля имеет сферическую форму, ее поверхность невозможно изобразить на плоскости без искажений. Если разрезать любую сферическую поверхность на части (по меридианам) и наложить эти части на плоскость, то изображение этой поверхности на ней получилось бы искаженной и с разрывами. В экваториальной части были бы складки, а у полюсов — разрывы. Для решения навигационных задач пользуются искаженными, плоскими изображениями земной поверхности — картами, в которых искажения обусловлены и соответствуют определенным математическим законам. Математически определенные условные способы изображения на плоскости всей или части поверхности шара или эллипсоида вращения с малым сжатием называются картографической проекцией, а принятая при данной картографической проекции система изображения сети меридианов и параллелей — картографической сеткой. Все существующие картографические проекции могут быть подразделены на классы по двум признакам: по характеру искажений и по способу построения картографической сетки. По характеру искажений проекции разделяются на равноугольные (или конформные), равновеликие (или эквивалентные) и произвольные. Равноугольные проекции. На этих проекциях углы не искажаются, т. е. углы на местности между какими-либо направлениями равны углам на карте между теми же направлениями. Бесконечно малые фигуры на карте в силу свойства равноугольности будут подобны тем же фигурам на Земле. Если остров круглой формы в природе, то и на кар- те в равноугольной проекции он изобразится кружком некоторого радиуса. Но линейные же размеры на картах этой проекции будут искажены. Равновеликие проекции. На этих проекциях сохраняется пропорциональность площадей фигур, т. е. если площадь какого-либо участка на Земле в два раза больше другого, то на проекции изображение первого участка по площади тоже будет в два раза больше изображения второго. Однако в равновеликой проекции не сохраняется подобие фигур. Остров круглой формы будет изображен на проекции в виде равновеликого ему эллипса. Произвольные проекции. Эти проекции не сохраняют ни подобия фигур, ни равенства площадей, но могут иметь какие-нибудь другие специальные свойства, необходимые для решения на них определенных практических задач. Наибольшее применение в судовождении из карт произвольных проекций получили ортодромические, на которых ортодромии (большие круги шара) изображаются прямыми линиями, а это очень важно при использовании некоторых радионавигационных систем при плавании по дуге большого круга. Картографическая сетка для каждого класса проекций, в которой изображение меридианов и параллелей имеет наиболее простой вид, называется нормальной сеткой. По способу построения картографической нормальной сетки все проекции делятся на конические, цилиндрические, азимутальные, условные и др. Конические проекции. Проектирование координатных линий Земли производят по какому-либо из законов на внутреннюю поверхность описанного или секущего конуса, а затем, разрезав конус по образующей, разворачивают его на плоскость. Для получения нормальной прямой конической сетки делают так, чтобы ось конуса совпадала с земной осью PNР S (рис, 33). В этом случае меридианы изображаются прямыми линиями, исходящими из одной точки, а параллели — дугами концентрических окружностей. Если ось конуса располагают под углом к земной оси, то такие сетки называют косыми коническими. В зависимости от закона, выбранного для построения параллелей, конические проекции могут быть равноугольными, равновеликими и произвольными. Конические проекции применяются для географических карт. Цилиндрические проекции. Картографическую нормальную сетку получают путем проектирования координатных линий Земли по какому-либо закону на боковую поверхность касательного или секущего цилиндра, ось которого совпадает с осью Земли (рис.34), и последующей развертки по образующей на плоскость. Азимутальные проекции. Нормальную картографическую сетку получают проектированием координатных линий Земли на так называемую картинную плоскость Q (рис. 35) — касательную к полюсу Земли. Меридианы нормальной сетки на проекции имеют вид радиальных прямых, исходящих из. центральной точки проекции PN под угла- ми, равными соответствующим углам в натуре, а параллели — концентрическими окружностями с центром в полюсе. Картинную плоскость можно располагать в любой точке земной поверхности, и точку касания называют центральной точкой проекции и принимают за зенит. Азимутальная проекция зависит от того, какими радиусами проводятся параллели. Подчиняя радиусы той или иной зависимости от широты, получают различные азимутальные проекции, удовлетворяющие условиям либо равноугольности, либо равновеликости. Перспективные проекции. Если картографическую сетку получают проектированием меридианов и параллелей на плоскость по законам линейной перспективы из постоянной точки зрения Т.З. (см. рис. 35), то такие проекции называют перспективными. Плоскость можно располагать на любом расстоянии от Земли или так, чтобы она касалась ее. Точка зрения должна находиться на так называемом основном диаметре земного шара или на его продолжении, причем картинная плоскость должна быть перпендикулярна основному диаметру. Когда основной диаметр проходит через полюс Земли, проекция называется прямой или полярной (см. рис. 35); при совпадении основного диаметра с плоскостью экватора проекция называется поперечной или экваториальной, а при других положениях основного диаметра проекции называются косыми или горизонтальными. Кроме того, перспективные проекции зависят от расположения точки зрения от центра Земли на основном диаметре. Когда точка зрения совпадает с центром Земли, проекции называются центральными или гномоническими; когда точка зрения находится на поверхности Землистереографическими; при удалении точки зрения на какое-либо известное расстояние от Земли проекции называются внешними, и при удалении точки зрения в бесконечность —ортографическими. На полярных перспективных проекциях меридианы и параллели изображаются аналогично полярной азимутальной проекции, но расстояния, между параллелями получаются разными и обусловлены положением точки зрения на линии основного диаметра. На поперечных и косых перспективных проекциях меридианы и параллели изображаются в виде эллипсов, гипербол, окружностей, парабол или прямых линий. Из особенностей, свойственных перспективным проекциям, следует отметить, что на стереографической проекции любой круг, проведенный на земной поверхности, изображается в виде окружности; на центральной проекции всякий большой круг, проведенный на земной поверхности, изображается в виде прямой линии, в связи с чем в некоторых частных случаях эту проекцию представляется целесообразным применять в навигации. Условные проекции. К этой категории относятся все проекции, которые по способу построения нельзя отнести ни к одному из перечисленных выше видов проекций. Они обычно удовлетворяют каким-нибудь заранее поставленным условиям, в зависимости от тех целей, для которых требуется карта. Число условных проекций не ограничено. Небольшие участки земной поверхности до 85 км можно изобразить на плоскости с сохранением на них подобия нанесенных фигур и площадей. Такие плоские изображения небольших участков земной поверхности, на которых искажениями практически можно пренебрегать, называются планами. Планы обычно составляют без всяких проекций путем непосредственной съемки и на них наносят все подробности снимаемого участка. Из рассмотренных выше проекций в судовождении в основном применяются: равноугольная, цилиндрическая, азимутальная перспективная, гномоническая и азимутальная перспективная стереографическая. Корректура карт и руководств для плавания. |