Для изображения поверхности Земли на картах картографам предстояло решить математическую задачу. Нужно было уменьшить изображение и определить, какие объекты при том или ином уменьшении можно показать на .

Зачем нужен масштаб?

На старинных картах и планах реальная местность показана в уменьшенном виде. Но различные участки уменьшены по-разному. Поэтому по старинным картам можно определить очертания объектов, но не их размеры. Чтобы измерить длину реки или расстояние между городами, требуется уменьшать изображение местности и всех объектов в определённое число раз. Для этого необходимо использовать масштаб.

Масштаб - это отношение двух чисел, например 1:100 или 1:1000. Отношение показывает, во сколько раз одно число больше другого. Масштаб 1:100 означает, что изображение меньше изображаемого объекта в сто раз, а масштаб 1:1000 - в тысячу раз. Чем меньше число, показывающее уменьшение, тем крупнее масштаб, и наоборот. Масштаб 1:100 крупнее масштаба 1:1000 и мельче масштаба 1:50.

Линейным масштаб - линия, разделённая на сантиметровые отрезки. Отрезки справа от нуля показывают, какое расстояние на местности соответствует 1 сантиметру на плане или карте. Отрезок слева от нуля для большей точности измерений разделён на пять более мелких частей. Измеряя расстояние между объектами с помощью циркуля-измерителя, можно прикладывать его к линейному масштабу и получать расстояния на местности. Используя линейный масштаб, определяют длину кривых линий (береговой линии моря, реки или дороги).

Масштаб и подробности изображения

В зависимости от масштаба меняется степень подробности изображения. Чем крупнее масштаб, тем подробнее изображены участки Земли со всеми географическими объектами. Но на изображениях крупного масштаба (1:200 000 и крупнее) умещается лишь небольшая площадь земной поверхности. На картах мелкого масштаба (мельче 1:1000 000), где 1 сантиметр соответствует нескольким тысячам километров на местности, можно показать даже всю поверхность Земли. Однако количество деталей и подробностей местности здесь невелико.

Часто в учебных и практических целях приходится создавать планы и карты разной степени подробности и, следовательно, масштаба.

В картографических проекциях степень уменьшения изображения в разных частях получается разной, а, следовательно, и масштаб карты получается величиной переменной.
В нашем примере экватор и меридиан остались той же длины, что и на глобусе. Все параллели сильно растянуты. Так, например, параллель с широтой φ = 750 изобразилась такой же длины, как и на экваторе, хотя в действительности длина дуги в 10 у них разная. На экваторе она равна 111,3 км, а на широте φ = 750 только 28,9 км. Следовательно, параллель растянулась почти в четыре раза.
Меридианы и экватор изобразились в масштабе глобуса. В таком случае говорят, что по всем меридианам и экватору сохранился главный масштаб.
При вычислении картографической проекции для составления карты, всегда задаются определенным масштабом, который должен сохраняться в определенных местах или по определенным направлениям (по среднему меридиану или по всем параллелям, или только по экватору). Такой масштаб, называемый главным, подписывают на карте. Он показывает общую степень уменьшения, принятую для данной карты.
Во всех остальных местах карты масштабы будут отличаться от главного, они будут крупнее или мельче главного, эти масштабы называют частными и обозначают буквой μ.
Под масштабом в картографии понимают отношение бесконечно малого отрезка, взятого на карте, к соответствующему ему отрезку на земном эллипсоиде (земном шаре). Все зависит от того, что берется за основу при построении проекции – земной шар или эллипсоид.
Чем меньше будет изменение масштаба в пределах данного участка, тем совершеннее будет картографическая проекция.
Для выполнения картографических работ необходимо знать распределение на карте величин частных масштабов, чтобы можно было вносить поправки в результаты измерений. На картах указывается только главный числовой масштаб, но, к сожалению, не указывается к каким линиям он относится.
Частные масштабы вычисляют по специальным формулам. Анализ вычисления частных масштабов показывает, что среди них имеется одно направление с наибольшим масштабом, а другое – с наименьшим.
В квадратной проекции наибольший масштаб совпадает с направлением параллели, а наименьший – с направлением меридиана.
Наибольший масштаб, выраженный в долях главного масштаба обозначают буквой «а», а наименьший – буквой «в».
Направления наибольшего и наименьшего масштабов называют главными направлениями. Главные направления только тогда совпадают с меридианами и параллелями, когда меридианы и параллели пересекаются под прямыми углами.
В таких случаях масштаб по меридианам обозначают буквой «m», а по параллелям – буквой «n».
Для удобства теоретических расчетов и анализа искажений длин, обычно главный масштаб принимают за единицу. Тогда отклонение частных масштабов от единицы будет характеризовать величину искажений на карте.
Разность между частным и главным масштабом называется относительным искажением длин, т.е.
υ = μ – 1 (1)
Рассмотрим это на примере. Пусть главный масштаб карты 1:200 000 000 (в 1 см – 2 000км на земном эллипсоиде), а частный масштаб μ = 4. Абсолютное значение частного масштаба будет равно: 4: 200 000 000 = 1: 50 000 000.
Относительное искажение длин определится так: υ = 4 – 1 = 3.
Искажения длин чаще всего выражают в процентах, тогда υ = 300 %.

Каким бы способом не развертывать земную поверхность на плоскость, обязательно возникнут разрывы и перекрытия, что в свою очередь приводит к растяжениям и сжатиям.
Но на карте вместе с тем будут места, в которых не будет сжатий и растяжений.
Линии или точки на географической карте, в которых нет искажений, называют линиями или точками нулевых искажений.
По мере удаления от них искажения возрастают.

Главный и частный масштабы карты. Масштабы по меридиану и параллели

Под масштабом в общем смысле этого слова понимают степень уменьшения или увеличения изображения. Под масштабом плана понимают степень уменьшения линий плана по отношению к соответствующим горизонтальным приложениям тех же линий на местности. Масштаб плана практически остается постоянным для всех его частей, так как небольшие участки Земли, изображаемые на плане, с допустимой погрешностью принимаются за плоские.

В отличие от масштаба плана масштаб на карте является величиной переменной, так как карты составляются на всю поверхность Земли или на значительные ее участки, которые невозможно принять за плоские.

Для простоты рассуждений при изображении земной поверхности на плоскости представим, что земная поверхность вначале изображена на шаре определенного размера (т. е. представлена на глобусе), а затем с его поверхности тем или иным способом перенесена на плоскость. При таком способе изображения масштаб глобуса, служившего основанием для построения карты, называется главным, или общим, масштабом карты. Иначе это можно сформулировать так: главный, или общий, масштаб карты представляет собой степень уменьшения земного шара или эллипсоида перед последующим изображением его на плоскости. Главный масштаб карты обычно пишется внизу, под южной стороной рамки карты. Как будет показано ниже, главный масштаб карты имеют только отдельные ее точки и линии, которые называются точками и линиями нулевых искажений.

Масштаб карты изменяется не только при переходе от одной ее точки к другой, но и в одной точке при изменении направления. Поэтому в математической картографии наряду с главным масштабом карты вводится понятие частного масштаба. Частным масштабом в данной точке карты по данному направлению называется отношение бесконечно малого отрезка на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на поверхности эллипсоида или шара.

Для определения зависимости частного масштаба от главного введем обозначения:

Ds 0-бесконечно малый отрезок на земном эллипсоиде (рис. 1а);

Ds и D - соответствующие ему бесконечно малые отрезки на глобусе (рис. 1 б) и на карте (рис. 1 в);

Главный, или общий, масштаб карты;

Частный масштаб.

Согласно определению будем иметь

Определим отсюда отношение g частного масштаба к главному

Отношение частного масштаба к главному называется увеличением длин, или просто увеличением.

Рис 1 Бесконечно малый отрезок: а) на земном эллипсоиде, б) на глобусе, в) на карте

Как видно из формул (1) и (2), увеличение длин выражает собой отношение бесконечно малого отрезка на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на глобусе и характеризует изменение частного масштаба, представляя собой множитель, на который надо умножить главный масштаб, чтобы получить частный масштаб.

Пример. Известно, что на карте масштаба 1:10000000 , (при = 1:10 000 000) увеличение длин в данной точке по данному направлению g = 1,15. Определить, чему равен частный масштаб в данной точке по данному направлению.

Очевидно, что чем ближе к единице увеличение длин, тем меньшее искажение имеет изображение на карте.

Обозначив уклонение увеличения длин от единицы буквой v, будем иметь

Анализируя полученное выражение (3), видим, что числитель в правой части равенства и представляет собой абсолютное искажение длины отрезка ds при перенесении его с глобуса на карту, а в целом правая часть равенства выражает относительное искажение длины того же отрезка. Таким образом, уклонение увеличения от единицы v представляет собой относительное искажение длин. Значение v обычно выражают в процентах, например, если g=1,12, то v=g-1=0,12, или v=12%.

При изучении искажений той или иной проекции вызывает интерес не главный и не частный масштабы карты, а отношение частного масштаба к главному, т. е. увеличение длин, которое характеризует искажение длин линий при перенесении их с глобуса на карту.

В математической картографии для облегчения изложения об искажениях главный масштаб картыОбычно принимается равным единице, т. е. считается, что земной эллипсоид на карте изображается в натуральную величину.

Чтобы после вычисления данных для построения картографической сетки при условии Перейти к построению сетки в требуемом главном масштабе карты, необходимо уменьшить все линейные размеры сообразно действительному главному масштабу карты. При Будет справедливо равенство Учитывая указанное условие (), в дальнейшем изложении при исследовании линейных искажений под масштабом на карте фактически будет пониматься не частный масштаб карты, а увеличение длин g, т. е. отношение бесконечно малого отрезка на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку на глобусе, масштаб которого равен главному масштабу карты. Под масштабом по меридиану (параллели) будет пониматься отношение бесконечно малого отрезка меридиана (параллели) на карте к соответствующему бесконечно малому отрезку меридиана (параллели) на глобусе.

Из всех частных масштабов, которые рассматриваются в математической картографии, наибольшее значение имеют масштабы по меридиану и параллели, так как меридианы и параллели являются неотъемлемой основой всякой карты. Меридианы и параллели на поверхности эллипсоида всегда пересекаются под прямым углом. На плоскости же меридианы и параллели могут пересекаться под углом, не равным 90°.

В математической картографии вводятся следующие обозначения:

M - масштаб по меридиану;

N -масштаб по параллели;

Угол между меридианом и параллелью на плоскости;

Азимут любого направления ОС на поверхности эллипсоида (рис. 2 а);

А - азимут соответствующего направления О1С1 на плоскости (рис. 2 6).

Если OD, ОВ и ОС представляют собой бесконечно малые отрезки соответственно по меридиану, параллели.

Рис. 2. Азимут а на эллипсоиде и азимут А на карте

Произвольному направлению на эллипсоиде, а на плоскости им соответствуют бесконечно малые отрезки O1D1, O1B1 и О1С1, то

Масштабы карты - 3.7 out of 5 based on 3 votes

Собираясь в интересное путешествие или же просто рассматривая карты на просторах Интернета, каждый человек сталкивается с таким понятием, как масштаб. Однако что это такое, какие бывают виды масштабов и как правильно его высчитывать, знает далеко не каждый.

Что такое масштаб

Слово «масштаб» пришло в русский язык из языка точности – немецкого - и дословно переводится как палка для измерения. Однако в картографии данный термин обозначает число, во сколько раз данная карта или иное изображение уменьшено в сравнении с оригиналом. Масштаб присутствует на каждой карте, а также является неотъемлемой частью любого чертежа.

Для чего нужен масштаб

Итак, зачем людям на практике нужен масштаб? Что показывает масштаб? На самом деле это понятие связано практически и теоретически со многими отраслями: математикой, архитектурой, моделированием и, конечно же, картографией. Ведь ни на одной карте, даже суперсовременной цифровой, невозможно отобразить географический объект в его реальном размере. Поэтому, при нанесении изображения тех или иных городов, рек, гор или даже целых материков на карту все эти объекты пропорционально уменьшаются. А во сколько раз это сделано, и является масштабом, который указывается на полях карты.

В старину, когда в картографии еще не применяли масштаб, а уменьшали изображаемые объекты по своему усмотрению, полученные карты были очень неточными и носили, скорее, приблизительный характер. Так что путешественники, использующие их, часто попадали впросак. Кто знает, возможно, у карты, которой пользовался Христофор Колумб, тоже был неверный масштаб, и поэтому вместо Индии он приплыл в Америку?

Еще одной отраслью, которая просто не может существовать без использования масштаба, является моделирование. Ведь, создавая чертеж будущего здания или самолета, инженер делает это в определенном масштабе, уменьшая или увеличивая изображение в зависимости от необходимости. Так что ни одна, даже самая крохотная деталь, не может быть сделана без использования чертежа, а ни один чертеж не обойдется без масштаба.

Основные виды масштабов

Несмотря на простоту понятия «масштаб», существует несколько его видов. На картах он, как правило, обозначается либо с помощью цифр (численный), либо графически. Графические масштабы подразделяются на два подвида: линейный вид масштаба и поперечный.

Также есть подвиды масштаба, которые больше относятся к видам карт. В зависимости от того, каковы размеры масштабов, выделяют карты:

1. Крупномасштабные - от одного к двумстам тысячам и меньше.
2. Среднемасштабные – от одного к миллиону до одного к двумстам тысячам.
3. Мелкомасштабные – до одного к миллиону.

Естественно, на мелкомасштабных картах некоторые детали не наносятся, в то же время крупномасштабные карты могут содержать названия улиц и даже небольших переулков. В современных электронных картах пользователь может сам регулировать масштаб, за одно мгновение превращая карту из мелкомасштабной в крупномасштабную, и наоборот.

Численный и именованный масштаб

Данные о масштабе могут указываться разными способами. Если на карте или чертеже масштаб указан с помощью дроби (1:200, 1:20 000 и тому подобное), то такой его вид называется численным. При расчете такого размера стоит брать во внимание тот факт, что крупнее будет тот масштаб, у которого число в знаменателе меньше. Иными словами, объекты на карте с масштабом 1:200 будет более крупными, нежели на карте с масштабом 1:20 000.

Именованный масштаб указывает не просто размер уменьшения изображения, но и называет единицы измерения, с помощью которых это делается. К примеру, на плане местности указано, что 1 сантиметр на ней равен 1 метру. Именованный масштаб редко применяется для мелкомасштабных карт, да и для карт вообще. Он более практичен для различных чертежей. Особенно если это крохотная деталь или же, наоборот, огромный жилой комплекс.

Графический масштаб

Графические виды масштабов, как уже было указано выше, бывают двух вариантов.

Линейный - это масштаб, изображенный в виде равномерно разграфленной двухцветной линейки. Как правило, он используется на крупномасштабных планах местности и дает возможность измерить на нем расстояние при помощи бумажной полоски или циркуля. Этот графический вариант масштаба может помочь узнать длину рек, дорог и других кривых линий.

Поперечный – это усовершенствованный вариант линейного масштаба. Его предназначение – максимально верно определить расстояние, указанное на плане. Подобный графический вариант, как правило, используется на специализированных картах.

Масштабы чертежей

Рассмотрев самые распространенные виды масштабов в картографии, стоит упомянуть, что это понятие также неотъемлемо связано с черчением и архитектурной графикой. Будь то инженерные чертежи крохотных механических деталей или же, наоборот, чертежи громадных архитектурных ансамблей, в любом случае к ним применяются специализированные масштабы чертежей. Каждый чертежный бланк имеет графу в которой в обязательном порядке указывается масштаб спроектированного изделия.

Примечателен тот факт, что даже если инженер создает чертеж детали в натуральную величину, все равно в информации о нем указывается масштаб 1:1. В отличие от карт, на чертежах масштаб может быть не только уменьшенным (1:5), но и увеличенным (5:1) если изображаемое изделие крохотных размеров.

На сегодняшний день только узким специалистам необходимо умение правильно высчитывать масштаб без помощи машин. Благодаря современным программам и приборам, остальным людям уже не нужно хорошо разбираться в масштабе той или иной карты - за них все сделает компьютер. Но все же каждому стоит иметь хотя бы приблизительное представление о том, что показывает масштаб, как его правильно вычислять и какие виды его существуют - ведь это составляющая элементарной грамотности и человеческой культуры.

Линия положения ВС – геометрическое место точек возможного нахождения на земной поверхности определяемое постоянством измеренной величины.

Ортодромия – кратчайшее расстояние между двумя точками по дуге большого круга.Ортодромия пересекает меридианы под разными углами. Точка, в которой ортодромия пересекает меридиан под прямым углом и достигает наибольшей широты называется точкой вертекса V.

Локсодромия – линия пересекающая меридианы под постоянным углом.

Линия равных азимутов(пеленгов) – линия в каждой точке которой постоянная точка пеленгуется под одним и тем же истинным пеленгом.

Линия равных расстояний – линия, все точки которой равноудалены от некоторой фиксированной точки. На земном шаре лрр – окружность малого круга.

Линия равных разностей расстояний(гипербола) – линия, в каждой точке которой разность расстояний до двух фиксированных точек являются постоянной величиной.

13.Картографические проекции. Характер искажения. Способ построения.

КП –способ изображения поверхности земли(глобуса) в уменьшенном размере на плоскости.

По характеру искажения подразделяются:

1)равноугольные, или конфорные – углы и направления передаются без искажения

2)равновеликие – площади без искажения 3)равнопромежуточные –частный масштаб по одному из главных направлений постоянен и =1 4)произвольные(карта мира)

По способу построению КП подразделяются на:цилиндрические, азимутальные, конические, поликонические, многогранные, произвольные или условные

Конические- в равноугольной конической проекции на секущем конусе выполнены радионавигационные карты масштаба.

В равноугольной конической ламберта разработаны карты фирмы jepesen. Карты используются для выполнения международных полетов. Выпускается для нижнего и верхнего пространства масштабы бывают 5; 7,5; 10;20; 30;40; 48;60 морских миль в 1 дюйме.

На обрезе масштаб карты. Карты содержат сведения о трассах, минимальных высотах, опасных и запретных зонах, радиоданные. Единицы измерения, направление в градусах от магнитного меридиана, расстояние в морских милях, высоты в футах, время среднее по Гринвичу.

14.Главный и частный масштаб карты.

МАСШТАБ КАРТЫ: отношение длины отрезка на карте (глобусе) к соответствующему уму отрезку на поверхности Земли. Различают масштаб главный и частный.

ГЛАВНЫЙ МАСШТАБ (М = S г./ S з.) – степень общего уменьшения Земли при проектировании на плоскость. (М)

не постоянная для величина всей карты. Различают частный, численный, графический, линейный.

ЧАСТНЫЙ масштаб (µ = dSк / dSз) – отношение малого отрезка на карте в данной точке и по данному направлению к соответствующему отрезку на Земле. Направления где (µ) максимальны и минимальны, называются главными. На навигационных картах они, как правило, совпадают с меридианами и параллелями. Ч.М. в направлении меридиана – m; параллели – n.

УВЕЛИЧЕНИЕ МАСШТАБА(С) – отношение частного масштаба к главному: С = µ/М.

ИСКАЖЕНИЕ ДЛИН (V) – отклонение увеличения масштаба от единицы: V = C – 1. Относительное искажение длин в процентах: V = 100 (C – 1).

ИСКАЖЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ - разность между углом на поверхности Земли по направлению наибольшего масштаба и соответствующим углом на карте: ω = arсsin [(m-n)/(m+n)].

ИСКАЖЕНИЕ ПЛОЩАДЕЙ(p) – отношение площади бесконечно малого участка на карте к

соответствующей площади на глобусе в главном масштабе: p = mn m - µ по меридиану; n – (чм)µ- по параллели.