книги из ГПНТБ / Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие

данного бассейна). «Правила сплотки и сплава леса в плотах» (для определенного бассейна), «Правила технической эксплуата­ ции речного транспорта» и др.

§ 45. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ КАРТОГРАФИИ

Земля представляет собой шар, немного сплюснутый у полюсов, с неровной поверхностью. Наука, занимающаяся изме­ рением Земли, называется г е о д е з и е й . В геодезии земную по­ верхность считают условно совпадающей с поверхностью воды в океанах и морях, а форму Земли принимают за эллипсоид враще­

дикулярно земной оси, называется э к в а т о р о м . Экватор делит земную поверхность на северное и южное полушария. Малые кру­ ги на земной поверхности, расположенные параллельно экватору,

(см. рис. 98). Начальным считается гринвичский меридиан, про­ ходящий вблизи Лондона. Долгота измеряется в градусах в обе стороны от начального меридиана от 0 до 180° и может быть в о с ­

191

Меридианы и параллели можно провести через любую точку поверхности Земли. Зная широту и долготу точки на поверхности земного шара, можно легко найти ее положение на карте.

Наиболее точно земной шар может быть изображен на глобу­ се, где сохраняется подобие фигур Земли и равенство их площа­ дей. Однако маленькие глобусы не дают возможности показать необходимые подробности, а большие были бы (из-за огромных

Нормальные проекции

Ps

Азимутальные

Цилиндрические

Поперечные проекции

к

Рн

ЯГ

Азимутальные

косые проекции

А зим утальны е

Цилиндрические

Рис. 99

размеров) непригодны для применения. Поэтому подробное пред­ ставление о размерах и виде поверхности Земли получают с по­ мощью географической карты. Построенное по определенному

Шаровая поверхность Земли на плоскости изображается с по­ мощью меридианов и параллелей или линий какой-либо системы координат, которые называются к а р т о г р а ф и ч е с к о й с е т ­ кой проекции. Картографическую проекцию можно построить геометрически или аналитически (т. е. при помощи сложной си­ стемы уравнений). На картографическую сетку, представляющую собой условные линии, изображающие сеть земных меридианов

192

и параллелей, наносят по широте и долготе точки, которые соот­ ветствуют определенным точкам на земной поверхности. В ре­ зультате получается карта в определенной картографической проекции. Следовательно, картографическая проекция— это оп­ ределенный способ построения географической сетки меридианов и параллелей.

Для составления карт используются различные способы пост­ роения картографических проекций. На рис. 99 показаны азиму­ тальные проекции — сфера проектируется на плоскость, цилиндри­ ческие — сфера проектируется на поверхность цилиндра и кони­ ческие— сфера проектируется на поверхность конуса. Все эти проекции в зависимости от расположения вспомогательного тела относительно сферы могут быть нормальными, поперечными или косыми (см. рис. 99). Имеется еще много других картографиче­ ских проекций, которые здесь не рассматриваются.

ской сетки на поверхность вспомогательного тела цилиндр или конус разрезают по образующей и развертывают в плоскость. Все эти способы имеют общий недостаток, заключающийся в том, что развернуть сферическую поверхность Земли на плоскости без ис­ кажений не удается: на плоскости обязательно будут разрывы и складки. При создании карты задача сводится к тому, чтобы не­ избежные искажения имели не случайный или произвольный ха­ рактер, а подчинялись определенному математическому закону.

При составлении карт поверхность Земли изображается с уменьшением ее размеров в определенное, наперед заданное число раз. Отношение длины какой-либо линии на плане или карте к

размеры местности, изображенные на карте. Такой масштаб обыч­ но пишется в виде десятичной дроби, например 1 : 100; 1 : 1000; 1 : 2500 и т. д. Полезно запомнить правило: «Если у знаменателя численного масштаба зачеркнуть два последних нуля, то остав­

на местности (рис. 100). Линейный масштаб позволяет при по­ мощи циркуля определять расстояния по карте, не прибегая к вы­ числениям.

Масштаб, показываемый на карте надписью, объясняет степень уменьшения расстояний (например: «в 1 см 50 м»).

Существует понятие о предельной точности масштаба, т. е. о наименьшей длине, которая может быть измерена на карте. Наи­ меньшее деление на карте, которое в состоянии различить невоо­ руженный человеческий глаз, равно 0,2 мм. Эта величина соответ­ ствует на карте диаметру точки, поставленной хорошо очиненным карандашом. Следовательно, линейное расстояние, равное 0,2 мм, определяет предельную точность масштаба используемой карты.

Для расчета предельной точности масштаба надо вычислить

1 : 5000 — 1 м.

§ 46. КАРТЫ И ПЛАНЫ

Все карты, изображающие поверхность Земли, в том чис­

данной территории. Общегеографические карты крупных масшта­

из элементов содержания общегеографической карты показан де­ тально, а другие отсутствуют или показаны менее подробно. Спе­ циальные карты разделены на три группы. Третья группа включа­

При построении географических карт все изображение земной поверхности совместно с географической сеткой искажается, в ре­ зультате чего масштаб изображения у географических карт в раз­ ных местах получается неодинаковым и изображение становится разномасштабным. Поэтому на картах различают г л а в н ы й и ч а с т н ы е масштабы. Для измерений на мелкомасштабной карте необходимо знать оба масштаба.

Учитывая величину земного шара, можно без ощутимой по­ грешности для решения практических задач некоторую ограни­ ченную часть земной поверхности принять за плоскую и проекти­ ровать ее без учета сферичности. В этом случае длина и ширина участка не должны превышать 80—100 км. Такое ограниченное в размерах изображение земной поверхности без учета ее сферич­ ности называется п л а н о м . Планы в основном относятся к груп­ пе топографических карт. Иногда изображение земной поверхно­ сти, составленное как план, называют картой. В частности, рас­

194

сматриваемые ниже навигационные (лоцманские) карты являются фактически планами участков водного пути.

Из определений понятий плана и карты видно, что основное их различие состоит в масштабах. На плане изображение местности дано в одном и том же заданном масштабе, а на карте — разно­ масштабно.

Для внутренних судоходных путей навигационные (лоцман­ ские) карты составляют бассейновые управления пути, Гипроречтранс и Гидрографическая служба ВМФ.

Топографические карты СССР составляются в масштабах от 1 : 10 000 до 1 : 500 000. Получающиеся при этом искажения прак­ тически незаметны, поэтому масштаб такой карты считается по­

можность определить возвышение одних точек местности над дру­ гими. Рельеф поверхности Земли на планах передается так на­

ми плоскостями, расположенными друг от друга через определен­ ные промежутки по высоте, например через 1, 5, 10 и более метров

(рис. 101).

Расстояние на карте между двумя соседними горизонталями называют з а л о ж е н и е м . По заложению можно определить крутизну ската: чем круче скат, тем меньше заложение, и, наобо­

§ 47. КАРТЫ В ПРОЕКЦИИ ГАУССА

В СССР для съемок как обязательная принята равно­ угольная поперечно-цилиндрическая картографическая проекция, называемая п р о е к ц и е й Га у с с а . Она применяется при всех топографических работах и совместно с системой высот относи­ тельно нуля Кронштадтского футштока является общегосударст­ венной геодезической сетью. Материалы топографических съемок служат основанием для составления карт в других проекциях.

К о о р д и н а т а м и называются угловые или линейные вели­ чины, которые определяют положение точки на поверхности или в пространстве. Существует много систем координат. Для карт при­ меняются географические, плоские прямоугольные и полярные

'" угольные координаты.

Пл о с к и м и п р я м о у г о л ь н ы м и

сительно начала координат О пересечением перпендикулярных прямых, проведенных к осям на заданных расстояниях. Определе­ ние координат упростится, если плоскость разбить на сетку квад­ ратов с помощью прямых, параллельных осям координат. Такая сетка называется п р я м о у г о л ь н о й к о о р д и н а т н о й с е т к о й .

Сущность проекции Гаусса заключается в следующем. Из-за шарообразности Земли развернуть значительные части земной поверхности на плоскость не удается, поэтому земной шар делит­ ся по меридианам на 60 зон, по 6° каждая. Средний меридиан в каждой зоне называется о с е в ы м м е р и д и а н о м , он делит зону на западную и восточную равные части. Счет зон ведется с запада на восток от гринвичского меридиана (рис. 103,а).

Принятые размеры зон позволяют проектировать их на пло­ скость без видимых практических искажений. Затем все зоны по­

196

следовательно проектируются на боковую поверхность цилиндра (рис. 103,6). Разрезав цилиндр по образующей А А Х или ВВ Х и развернув его боковую поверхность на плоскость, получим изобра­ жение поверхности Земли на плоскости в виде отдельных зон, соприкасающихся одна с другой лишь в точках касания по экватору

(рис. 103, в) .

Осевой меридиан в каждой зо­ не и экватор изобразятся прямыми взаимно перпендикулярными линия­ ми. При проектировании цилиндр соприкасается с каждой зоной только по осевому меридиану, по­ этому эти меридианы изображают­ ся без искажения длины и измене­ ния масштаба. Остальные меридиа­ ны каждой зоны изображаются кривыми линиями и являются иска­ женными.

Все параллели также изобра­

создается у краев зоны, где оно достигает 1/1000 длины линии, из­ меряемой на карте. Такие искаже­ ния при практических работах не­ ощутимы, поэтому масштаб любого участка топографической карты счи­ тается постоянным. Например, изза сравнительно небольших площа­ дей водохранилищ ошибка в заме­ ренных по карте расстояниях будет составлять всего несколько санти­ метров на километр. Поэтому для карт водохранилищ, составленных в проекции Гаусса, масштаб практи­ чески везде постоянен и курс судна изобразится прямой линией.

Осевой меридиан каждой зоны принимается за ось абсцисс X, а эк­ ватор — за ось ординат У. Это дает

возможность получить систему плоских прямоугольных коорди­ нат для северной половины зоны с вполне определенным геогра­ фическим положением начала координат. Если затем в зонах в принятом масштабе нанести координатную сетку со сторонами квадратов в 1 или 2 км, то она определенным образом будет свя­ зана с географической сеткой меридианов и параллелей. Эта связь позволит определить по прямоугольным координатам поло­ жение любой точки в системе географических координат.

197

покрыт координатной сеткой, линии которой отстоят друг от дру­ га на целое число километров. Эти линии называются к и л о м е т ­ р о в ы м и , а вся координатная сетка — к и л о м е т р о в о й . На рис. 105 показано деление одной из зон на листы карты масшта­ ба 1:100 000. Здесь 1 — граничные меридианы зоны; 2 — рамки листов карты 1 : 100 000, 3 — рамка листа карты 1 : 1 000 000; 4 — осевой меридиан зоны.

Территория СССР, растянутая по долготе примерно на 170° охватывает 29 зон, начиная с четвертой. Каждая координатная зо­ на имеет свой порядковый номер.

§ 48. НАВИГАЦИОННЫЕ КАРТЫ

Карты рек. Навигационные карты рек по своему содер­ жанию представляют схематизированный вид русла. Они состав­

участков, при этом употребляются разные краски для показа глу­ бин, различные условные обозначения и т. д.

198

Речные карты, сброшюрованные в альбомы, имеют обычно та­ кое содержание:

т и т у л ь н ы й лист, где указывается наименование участка реки, для которого составлена карта, масштаб,-издатель и год из­ дания;

п р е д и с л о в и е или в в е д е н и е , содержащее сведения о материалах, использованных при составлении карты, перечисле­ ние лиц, составлявших карту, сведения об уровнях, глубинах, мас­ штабах и т. д.;

у с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я знаков — нарисованные знаки с их словесным объяснением;

с х е м ы р а с п о л о ж е н и я л и с т о в к а р т ы, где приводится в мелком масштабе изображение контуров русла и нумерация ли­ стов карты;

кой), расположение и направление неправильных течений, опи­ сание судового хода с рекомендациями для плавания и т. д.

На некоторых картах приводятся дополнительные сведения о судоходной обстановке, гидрологических особенностях, физиче­ ских условиях навигации, а также планы трудных перекатов в крупном масштабе, рисунки и фотографии приметных ориенти­ ров.

Карты низовьев рек, впадающих в море. Карты низовьев крупных рек, впадающих в моря, например Енисея и Северной Двины, составляет в меркаторской проекции Гидрографическая служба ВМФ. Эти карты представляют собой большие отдель­ ные листы светло-желтого тона, ограниченные рамкой. Русло ре­ ки рисуется светло-голубой краской. Границы судового хода, по­ казываемого белым цветом, обозначены штрих-пунктиром, ось су­

218°,9—38°,9 и т. д. Глубины обозначаются цифрами, расположен­ ными по всему руслу с определенной частотой, род грунта — бук­ вами. Знаки обстановки показаны такими же условными обозна­ чениями, как и на морских картах, границы перекатов — пункти­ ром со стрелками. На свободных местах карты приводятся сведения о масштабе по определенной параллели, о магнитном склоне­ нии и его годовом изменении, данные о приведении глубин к опре­ деленному уровню и нулю водпостов и т. д.

Карты каналов. Эти карты обычно составляются в масштабе 1:10 000 и имеют такое же содержание, как и навигационные карты рек. На картах показывают схему канала и водохранилищ, входящих в состав водного пути, а также всю судоходную обста­ новку, сигнализацию, сооружения, пункты, где надо опускать су­

199

довые мачты, и др. Карты каналов схематичны и весьма разно­ образны по видам и содержанию.

Карты водохранилищ. Навигационные карты водохранилищ так же разнообразны по видам и содержанию, как и карты рек. При наполнении водохранилища создается карта на переходный период. После наполнения, когда при нормальном подпорном уровне положение судового хода становится постоянным, созда­ ется окончательная карта.

Карты бывают в проекции Гаусса (Цимлянское, Кременчуг­ ское водохранилища); ориентированные вертикальной рамкой по истинному меридиану (Куйбышевское, Горьковское, Братское, Ир­ кутское); в меркаторской проекции (Рыбинское) и в других ви­ дах, подобно лоцманским картам рек. Как и речные, карты водо­ хранилищ имеют титульный лист, предисловие, лист условных обозначений и схему расположения листов карты. Иногда допол­ нительно приводятся таблицы силы ветра по румбам, графики и таблицы ежедневных и характерных уровней воды, сведения о длительности навигации и о судоходной обстановке, о порядке движения судов по трассам, режиме огней освещаемых знаков навигационной обстановки, рекомендации судоводителям и т. д.

На листах карты, где изображается водная площадь (дается обычно в нескольких красках), приводятся: урезы воды при про­ ектном или нормальном подпорном уровне (НПУ), принятом за нуль карты; изобаты минимального навигационною уровня и ми­ нимального зимнего уровня; цифры, показывающие глубины; русла рек, старые озера, протоки, затопленные острова, пашни (пунктиром), старые судовые ходы трассы обозначаются сплош­ ными или пунктирными линиями (иногда надписывается азимут и протяженность трассы). Рельеф берегов на картах показывается при помощи горизонталей, а навигационная обстановка, сооруже­ ния и препятствия — условными знаками. На водной площади некоторых карт делаются надписи, характеризующие род затоп­ ленного леса с указанием высоты и диаметра стволов (карта Братского водохранилища).

На свободных местах листов карты помещаются рекомендации по проводке судов, розы ветров, фотографии и рисунки приметных ориентиров, даются пункты отстоя для ветров определенных на­ правлений, схемы расчета ориентирного угла.

Некоторые карты имеют так называемые врезки, которые пред­ ставляют собой такого же формата листы альбома, где приведе­ ны в крупном масштабе планы портов-убежищ, розы ветров и описания убежищ.

Карты озер. Карты крупных озер, например Байкала, Ладож­ ского, Онежского, составляются в меркаторской проекции. Они имеют общий стандартный вид и издаются управлениями Гидро­ графической службы ВМФ.

Карты небольших озер издаются в проекции Гаусса бассейно­ выми управлениями пути; эти карты имеют некоторые особенно­ сти.

2 0 0