Курсовая. курсовая работа чурсин 3 курсс. Расчетно графические работы по картографии
 Скачать 2.31 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» Кафедра «Землеустройство и геодезия» Расчетно графические работы по картографии Выполнила: Москвина Т.А. Группа: ЗиК-32 Проверил: Чурсин А. И. Пенза 2014 Содержание: Изучение математической основы при разработке тематических карт……...3 Проектирование математической основы тематической карты………………4 Расчет частных масштабов, длин и площадей величин искажений на территорию картографируемого района………………………………...4 Расчет прямоугольных координат вершины углов трапеции и координат опорных точек………………………………………………..9 Разработка макетов компоновки создаваемой карты………………………...11 Проектирование содержания и оформления карты…………………………..15 Картографические методы исследования карт……………………………….17 Приложение ……………………………………………………………………21 1. Изучение математической основы при разработке математической карт. На основании выкопировки и действия номенклатуры карт М 1:1 000 000, нам необходимо определить номенклатуру карт по заданному административному району Пензенской области, в соответствии их схемам для масштабов: 1:500 000; 1:1 000 000; 1:300 000; 1: 200 000; 1:100 000, а также схему и номенклатуру листов М 1:50 000 и 1:25 000 и расписать номенклатуру 1:10 000. В основу разграфки топокарты положен лист 1:1 000 000. Для составления такой карты масштаба изображения земной поверхности разбиваем на 60 колонн 2-х угольных, начиная гримического меридиана через 60° по долготе. Двух угольная нумерация производиться арабскими цифрами от 1 до 60 на восток от 180° меридиана. В этом случае 2-х угольники называется не колоннами, а зонами. Нумерация зон от колонн отличается на 30 единиц (например, колонны №40 соответствует зона №10). Параллелями через 4° по широте изображения земной поверхности делиться на ряды, обозначаемые прописными буквами латинского алфавита к северу и к югу от экватора. Таким делением по меридианам и параллелям определяется номенклатура листа включает букву ряда и номер колонны. Номенклатура листа карты – обозначение каждого листа карты. Одному листу 1:1 000 000(прил. 1) карты соответствуют 4 листа карты масштаба 1:500 000(прил. 2), 9 листов 1:300 000(прил. 3), 36 листов карты 1:200 000(прил. 4) и 144 листа 1:100 000(прил. 5). Лист карты масштаба 1:1 000 000 является исходными для установления номенклатуру листов карт более крупного масштаба. Деление карты одного масштаба на листы карты более крупного масштаба называется разграфкой карты. Номенклатура листа более крупного масштаба строится на основе листа масштаба 1:100 000, подобно тому, как строится номенклатура листа масштаба 1: 1 000 000. Лист карты масштаба 1: 100 000 делится на 4 части и обозначается добавлением прописных букв А,Б,В,Г к номенклатуре листа карты масштаба 1: 100 000. Лист карты масштаба 1:50 000 (прил. 6) содержит 4 листа карты масштаба 1:25 000 (прил. 7), которые обозначаются добавлением строчных букв а, б, в, г к номенклатуре листа карты масштаба 1:50 000. Лист карты масштаба 1:25 000 содержит 4 листа масштаба 1:10 000 (прил. 8), которые обозначаются добавлением арабских цифр 1,2,3,4 к номенклатуре листа карты масштаба 1:25 000. №38 – номенклатура Пензенской области от 42 до 48° по широте, от 52 до 56° по долготе. Координаты крайних точек Никольского района : - северная: 54°03` долготы и 45°57` широты; - восточная: 53°40`долготы и 45°20` широты; - южная: 53°35` долготы и 45°50` широты; - западная: 53°35` долготы 46°30` широты; 2. Проектирование математической основы тематической карты. 2.1. Расчет частных масштабов, длин и площадей величин искажений на территории картографируемого района. Известно, что при создании карт эллипсоид вращения должен быть развернут на плоскость. Однако не эллипсоид вращения, ни шар не могут быть развернуты на плоскость без складок или разрывов, поэтому при создании карт прибегают к помощи картографируемой проекции, в которой отображение поверхности земного шара или иного небесного тела происходит построение математическим законам. Данные законы выражают функцию, связь координат точек на поверхности эллипсоида вращения и плоскость(карта). В основу такого отображения положена система геодезических или географических координат, которые являются меридианами и параллелями. Общие уравнения картографируемой проекции выглядит следующим образом:   Где  – долгота и широта некоторых точек на поверхности эллипсоида;х,у – прямоугольная система координат этой точки в проекции на карте. f1 и f2 – функции определяющие свойства проекции. Поскольку данных функций может быть множество, тогда и картографируемые проекции могут быть разные по своим свойствам. Растяжения и сжатия отдельных частей изображения картографируемой поверхности в той или иной проекции неизбежно сопровождается искажением длин, площадей и углов. При чем эти искажения зависят от видов функции f. В одних проекциях можно избежать искажение углов, в других площади, но длины линий будут искажаться во всех проекциях. Каждая карта имеет главный масштаб, которым показываем общую степень уменьшения картографируемой поверхности при ее отображении на плоскости. Этот масштаб подписывается на карте, но сохраняется в отдельных точках или на некоторых картах. Главный масштаб обозначается буквой  и при исследовании проекции принимается равной 1, так как он не влияет на свойства картографируемой проекции.Поскольку масштаб величина переменная в практику вводиться частный масштаб длин и площадей в данной точке по данному направлению. Частным масштабом длин , называют отношение бесконечно малого отрезка  на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку dS на поверхности эллипсоида: Частный масштаб является функцией географических координат. Определяем положение точки на земной поверхности и азимута направления, по которому частный масштаб определяется, отсюда находим:  Для простоты изложения частных масштабов  , называется масштабом вдоль каких либо направлений. Например, для меридиана  или  , где = m, это масштаб по меридиану. Для параллели  , это масштаб по параллелям. На картах существуют точки в которых по одному из направлений масштаб длин имеет max (а) или min (в) значения. Эти направления взаимно перпендикулярны и их называют главными направлениями. Частный масштаб может быть больше главного (2 или 1,95;1,55), тогда говорят о растяжении изображения, если меньше 1 до сжатия. Частный масштаб не может быть отрицательным при =0 изображения пропадает.Частным масштабом площадей P, называют отношение бесконечно малой площади на карте dp´ к соответствующим бесконечно малой площади на поверхности эллипсоида dp: Р= dp´/dp Как правило dp´  dp. Зависимость dp´=dp=1 верно только для тех точек карты, где сохраняется отношение площадей, то есть искажение площадей отсутствует. Частный масштаб площади зависит только от геодезических координат изображений точек: Р=F(B,L) Искажением длин  , называется разность между частным масштабом выраженном в % (искажение длин может быть положительным и отрицательным):m=1.24  n=0.78  Искажением площадей  , называется разность между частным масштабом площади Р и 1, выраженных в %. При Р=2,42,  .В пределах карты все виды искажений изменяются, вне которых картографических проекциях имеются точки или линии, в которых искажения невелики, а с удалением от них вначале медленно, а затем быстро возрастают. Чтобы обеспечить возможно меньшую величину искажений при проектировании карты, проводят пред расчёт величины искажений и анализируют характер распределения искажения в пределах картографируемой территории. Для того чтобы показать как изменяются искажения удобно пользоваться и заколами, то есть линиями соединяющими точки с одинаковыми величинами того или иного показателя искажения. В данной работе все расчеты предполагается провести по эмпирической формуле: m=1+0.000152*L²*cos²B Для данной работы будет представлять интерес, необходимое значение величин частного масштаба длин и площадей и их искажений в пределах картографируемой территории, тогда  * ( * (  * ( * ( 0,60.Где  – частный масштаб длин в средней точке картографируемой территории; - частный масштаб длин в точке наиболее удаленной от линии нулевого искажения; - долгота меридиана проходящей через середину картографируемой территории; - широта параллели проходящей через середину картографируемой территории; - долгота меридиана проходящего через точку максимально удаленную от осевого меридиана зоны; - широта параллели проходящей через северную точку территории; - долгота осевого меридиана зоны проекции Гаусса-Крюгера, где =6* , где - номер зоны в проекции Гаусса-Крюгера и определяем по формуле: = -30, где - номер долготной колонны ( для Пензенской области 38°)Искажение длин вычислим по формуле:      Для получения величин  достаточно определить географические координаты крайних точек картографируемой территории.На рисунке 1 изображена территория Никольского района, для которого:  ;  ;  ;  46°00`; АА`=15. КЛ=35; ВВ`=17; СС`=2; КМ=40; ДД`=8. Рис. 1 Территория Никольского района Чтобы определить значения широт параллелей, проходящих через точки В и Д, нужно измерить расстояние между точками К и М (КМ=40мм); Д и Д` (ДД`=8), С и С` (СС`=2). Отрезок КМ в то же время равен разности широт  . Подставим найденные значения в формулы: ` `, Где:  – широта северной точки С территории; = широта южной точки Д территории. = 54°00`+2/40*(54°00`-53°20`)=54°02` =53°20`+8/40*(54°00`-53°20`)=53°27`Проводя аналогичные действия, можно определить значения долгот крайних меридианов, проходящих через точки А и В.  ` `, Где  - долгота западной точки В территории; - долгота восточной точки А территории. =46°00`+17/35*(46°00`-45°00`)=46°30` = 45°00`+15/35*(46°00`-45°00`)=45°24`Тогда:   /2=53°03` =54°02`За величину  принимаем значение долгот одной из крайних точек максимально удаленных от осевого меридиана зоны, что определяется по величине  , равной разности долгот крайних точек территории и величине , т.е.    2.2.Расчет прямоугольных координат вершин углов трапеции и координат опорных точек. Построение математической основы фрагмента карты. Мы уже говорили о том, что при создании карт не обойтись без математических преобразований. С помощью картографируемых проекций, в которых отображение поверхности Земли или иного небесного тела происходит по строгим математическим законам. Эти законы выражают функциональную связь координат точек на поверхности эллипсоида вращения (B,L) и карте (х,у). Общее уравнение картографируемых проекций выглядит так: х=  , гдеB,L – широта и долгота некоторой точки на поверхности эллипсоида; х,у – прямоугольные координаты этой же точки;  - функции, определяющие свойства проекции.Из общего уравнения проекции вытекает, что зная географические координаты некоторых точек на поверхности эллипсоида вращения, можно достаточно легко определить прямоугольные координаты этих же точек на плоскости и нанести их на физическую основу (бумагу, пластик), на которой будет создаваться карта. В работе ставим задачу определить многоугольные координаты вершин углов трапеции масштаба 1:25 000 по известным географическим координатам этих же точек, а также определить прямоугольные координаты выбранных опорных точек, необходимых для трансформирования изображения в заданную проекцию. расчет прямоугольных координат (вершин углов трапеции, узловых точек картографируемой сетки) и величины сближения меридианов. Все необходимые определения сводим в таблицу №1 Таблица№1
В первую колонну заносим значения широт северной и южной параллелей листа топографической карты, вложенной в задание. В первой строке 2-ой и 3-ой колонн записаны значения долгот меридианов западной и восточной рамок карты, во второй строке – долгота осевого меридиана зоны в проекции Гаусса – Крюгера, в третьей – разность долгот. Все остальные определения получены с помощью «Таблиц прямоугольных координат Гаусса – Крюгера», а условные ординаты, во избежание отрицательных значений ординат точек, получены из выражения:  3. Разработка макета компоновки создаваемой карты. Оптимальное сбалансированное размещение всех элементов карты на физической основе (бумаге, пластики), называется компоновкой карты. Особенностью составления с/х карт является то, что они создаются в пределах административных границ и при компоновке необходимо учитывать следующие факторы: размер и конфигурация картографируемой территории; вид и свойство употребления проекции; масштаб карты , ее формат; стандартные размеры бумаги, определяются ГОСТом и употребление при издании карт; экономические изображения вопросы зрительного восприятия. Результаты компоновки оформления в виде схематического чертежа, который называется макетом компоновки и представляет собой предварительный набросок проектируемой карты (прил.9) Требования, предъявляемые к макету компоновки Макет компоновки выполняется в масштабе создаваемой карты и в той же проекции, что и проектируемая карта. Центральная часть листа отводится под картографируемое изображение, оставленное место между территорией и внутренней рамкой карты, те. Так называемый «воздух карты» распределяется следующим образом: Наибольшее место отводится под карту в резку, средний меридиан которой должен быть параллелен среднему меридиану основной карты. Масштаб кратен масштабу основной карты. Далее определяем место по легенду карты, названия карты и прочее вспомогательные оснащения и дополнительные данные. Названия карты может располагаться как в «воздухе карты», так и за рамкой карты, иногда оно усиливается специальной дополнительной рамкой. Расстояние от картографируемой территории до рамки карты врезки, других врезок или легенды не должны быть менее5 мм и более10 мм. Расстояния между внутренней и внешней рамкой должно быть 5-7мм. Рамки врезок должны иметь форму близкую к прямоугольнику или трапеции с min числом углов поворота. На свободных листах сопредельной территории обязательно показываем элементы географической основы. Масштаб карты помещается под название карты или вблизи от южной рамки карты. Толщина внешней рамки определяется из соотношения:  0,01*Р/2Поля карты следующие: 2-3 см с востока и запада и 3-4 см с юга и севера. При сложной конфигурации территории допускается разрывать внешнюю рамку, а также применять так называемую плановую компоновку, т.е. размещать элементы карты без полей и разграничительных рамок. Вспомогательные и дополнительные оснащения ограниченные дополнительными рамками должны иметь не менее 2 примыканий к внутренней рамке, другим врезкам или соединятся между собой. Картографируемая территория показывается внешним контуром с основными ориентирами, которыми могут быть: Крупная река или водоем; Железная дорога Шоссейная дорога 2-3 крупных населенных пункта Разрешено показывать основные ориентиры и на карте врезки. С/х карты составляются в административных хозяйственных границах, их компоновки не могут быть стандартными, для каждой конкретной карты необходимо разработать свою компоновку. Разработка компоновки создаваемой карты – процесс творческий, так как учитываются факторы, влияющие на компоновку карты. Поэтому необходимо компактно и рационально разместить все составные части карты: картографируемую территорию. Хотя бы одну дополнительную карту (карту-врезку), названия карты, масштаб, список хозяйств, условные обозначения ( где В – размер внутренней рамки по вертикали). Далее учитывая, что в названии должны использоваться только карты, шрифты и зная параметры этих шрифтов, необходимо рассчитывать размер прямоугольника, в который вписываем название карты. Если рассчитанный таким образом прямоугольник не вмещается «воздухе карты» рамки карты раздвигают или выносят названия карты за рамки, причем переносы и сокращения не допускаются. Для размещения карты врезки отводим наибольшее по площади свободное пространство в воздухе карты. Карта врезка помогает раскрывать содержание основной карты и строим в масштабе кратном масштабу основной карты. Следовательно коэффициент уменьшения изображения карты врезки может быть равен 2, 3, 4. Наиболее оптимальным считается уменьшение изображения в 3 раза. Таким образом размер прямоугольника в который вписываем изображение карты врезки равен: А/3; В/3 Для определения размеров карты по внутренним рамкам, внешним рамкам, по формату листа необходимо выполнить следующие вычисления: измерить длины сторон прямоугольника, ограничивающего на территории административной карты (Пензенской области) территорию картографируемого района. С точностью до 1 мм. Стороны прямоугольника должны проходить через крайние точки территории района. Зная коэффициент уменьшения листа компоновки, толщину рамки и поля карты определяем размеры карты по внешним и внутренним рамкам и формату листа бумаги, учитывая, что расстояние между внутренней и внешней рамкой равно 5 мм. Внешняя рамка карты оформляется простым орнаментом. В тексте описываем местоположение и размеры всех разных элементов карты. Из элементов географической основы на макет необходимо перенести с административной карты изображения основной реки, районный центр и 2-3 населенных пункта, основные дороги, границы района. Перенос изображения осуществляется графическим способом с точностью до 0,5 мм, для чего на источнике и макете строим взаимоподобные сетки и изображения переносим на глаз. Кроме того изображение можно перенести с помощью светового стола, на просвет при одинаковом масштабе источника и макета или с помощью оптических проекторов. Оформить макет можно тонкими цветными фломастерами, гелиевыми ручками и тушью. Рамки карты вычерчиваются черным цветом. Толщина внутренней рамки и рамок всех врезок ( заголовка, дополнительной карты, условные обозначения) должны быть от 0,145 до 0,20мм. Элементы гидрографии вычерчиваются синим цветом. Автомобильные дороги федерального значения красным, все остальные элементы черным. 4. Проектирование, содержание и оформление карты. Разработку проекта, содержания и проекта тематической карты можно подразделить на несколько этапов: Разработка элементов географической основы включает Установка перечня элементов географической основы, Определения степени детальности и подробности изображения, Перенос изображения с источника на основу с одновременной генерализацией изображения, Оформление элементов географической основы. Разработка элементов тематического содержания включает: расчет картографических показателей, выбор способа изображения тематического содержания, разработка легенды карты ( цифровая или географическая карта) Оформление образца карты. Из всего перечня элементов географической основы на районных тематических картах показывается: элементы гидрографии, населенные пункты и соц. экономические объекты, дорожная сеть, растительный покров, границы, сельскохозяйственные угодья и грунты. Из элементов гидрографии изображаются: притоки и реки 1-го порядка, длина которых в составляемых картах более 20мм, каналы и канавы при их длине более 30мм, родники и колодцы все без исключения, озера, пруды и др. искусственные водохранилища изображаются, если площадь в масштабе превышает 2  , пересыхающие реки и ручьи не изображаются.Из населенных пунктов показываются все из них классов выше хуторов. Из соц. экономических объектов на основу переносят: кладбище, церкви, хоз. центры, фермы. Из элементов дорожной сети классом выше полевых и лесных, проселочные, улучшенные грунтовые, автодороги, железные дороги. Из элементов растительности и с/х угодий изображаются леса и горы, сенокосы, залежи и пастбища, сады и ягодники, кустарники и др. растительность. Из границ показываются границы полей севооборотов, границы землепользований, административные границы областей, районов. Из грунтов изображаются подлинные болота, площадь которых больше 4 .Перенос изображения с исходного картографического материала на основу может осуществляться механическим сносом с точностью до 0,2мм При разработке тематического содержания следует придерживаться следующей тематики: Бонитировка почв, Категория пригодных пахотных земель, Потенциальная урожайность одной из с/х культур, Экспозиция склонов, Углы наклона и эрозионная опасность, Потребность почв в азотных и фосфорных удобрениях, Потребность почв в известняку и др. При изображении относительных показателей в пределах хозяйственных единицах необходимо воспользоваться таим способом изображения как картограмма. Показатели на карте изображаются окраской или штриховкой в пределах этих хозяйственных единицах. С увеличением значения показателя увеличивается насыщенность цвета или плотность штриховки. Выбранный способ изображения предполагает разработку числовой и градусной шкалы. По своему виду шкалы делятся на: Абсолютные, когда размер знака соизмерим или пропорционален картографическим показателям. Условные, когда зависимость числовой и графической частью, условная ранговая не строгая и не пропорциональная. Абсолютные шкалы более наглядные, но громоздки. Те и другие шкалы по структурному признаку делятся на: Непрерывные – когда размер знака или интервала ступеней изменяется непрерывно в след за изменением величины объекта, Ступенчатые - когда размер знака постоянный в пределах каждой ступени, возрастает скачком при переходе к следующей ступени. Ступени в свою очередь могут быть: - равноинтервальными, - равновариантными - закономерновозрастающими или убывающими - комбинированные - произвольные Равноинтервальные имеют одинаковый для всех интервал и строятся по правилу арифметической прогрессии, Равновариантными называют все ступени содержащие одинаковое число значений показателя, Закономерновозрастающие или убывающие ступени могут строятся по правилу геометрической или алгебраической прогрессии, Комбинированные сочетают свойство выше названных шкал, Произвольные строятся по произвольной программе. Почвенная карта Никольского района Пензенской области приведена в приложении 10. 5. Картографические методы исследования карт Картографический метод исследования это раздел картографии в котором рассматриваются проблемы использования карт в научной и практической деятельности. С 50-х годов XX в для анализа карт стали широко применять математическую статистику вместо картометрии. На данном этапе все разделы математической статистики и теории вероятности применяются при картографическом анализе. В дальнейшем для обработки карт также применялись другие разделы математики: численный анализ, теорию информатики математическую логику и др. В нашей работе манн предлагается произвести расчет некоторых морфометрических показателей, которые как правило сопровождаются описанием картографической теорией. При описании гидрографии приводят расчеты примерной густоты речной сети густоты распределения водоемов на территории картографического района. Густота речной сети рассчитывается по следующей формуле   - Коэф-т густоты речной сети, - длина всех рек, каналов и канав, - площадь района.Для измерения всех кривых линий на карте можно использовать курвиметр или циркуль. Для районов с густой речной сетью длину рек можно определить пользуясь вероятностным картометрическимприемом. Суть данного метода заключается в следующем: на карту наложить прозрачную палетку в виде сетки квадратов со стороной d и посчитать число пересечений m с линией палетки. Суммарная длина всей речной сети района оказывает пропорциональное числу пересечений.  = Погрешность в пределах 5  .Густоту распределения водоемов и других искусственных водохранилищ на территории картографируемого района можно определить по формуле:  =  =  - коэф-т густоты воды, - количество всех водоемов на территории Заселенность района определяется по формуле в   - процент заселенности, - площадь занимаемая лесом, - общая площадь района.Площадь леса определяется по исходной топографической карте с помощью палетки или планиметра. При использовании палетки необходимо положить ее на ареалы лесных массивов подсчитать количество квадратов в палетке попадающих на лес и умножить это число на площадь этого квадратика.  При этом следует иметь в виду, что площадь квадрата со стороной d = 1см на карте соответствует на местности масштаб: 1:10 000 – 0,01  1:25 000 – 0,0625 1:50 000 – 0,25 1:100 000 – 1,0 Густота распределения населенных пунктов рассчитывается по той же формуле, что и густота распределения водоемов. Причем при расчетах нужно учитывать все населенные пункты независимо от типа населения и количества жителей. Кнп=P/n Кнп=2511,9/1419=1,77 Где Кнп- коэффициент распределения населенных пунктов; Р- площадь района(км2); n- количество населенных пунктов. Густота дорожной сети картографического района рассчитывается по той же формуле которая использовалась ранее при расчете густоты речной сети. При расчете длины дорожной сети района, нужно учитывать все виды дорог независимо от их типа и технического состояния. При характеристике формы ареала используют коэффициент  пропорционально отношению квадрату периметра объекта, к его площади Р.Кгдс=L км/Ркм2 Кгдс=321/2511,9=0,13% Где Кгдс – коэффициент густоты дорожной сети; L км – длина дорожной сети; Ркм2 – площадь района. При расчете длины дорожной сети района, нужно учитывать все виды дорог независимо от их типа и технического состояния.  | |||||||||||||||||||||||||||
