ВОЕННАЯ ТОПОГРАФИЯ ЧАСТЬ 1

[Пан]

Глава 1. Военная топография в допризывной подготовке молодежи
Введение
Всемирная история войн показывает, что список военных неудач, произошедших по вине заплутавших, огромен. И наоборот, не менее велик перечень побед, одержанных в результате умения ориентироваться на любой местности. Кстати, именно этим умением, по свидетельству греческих, византийских и римских авторов, славились наши далекие предки.

Военная топография – специальная дисциплина о средствах и способах изучения местности и ее использовании при подготовке и ведении боевых действий.

Основные вопросы, изучаемые военной топографией: топографические карты и приемы работы с ними, изучение местности, аэроснимки и их использование в войсках, ориентирование на местности, целеуказание, измерения на местности, составление схем.

Практический опыт подготовки военнослужащих различных армейских подразделений советских времен, а также учет современных боевых реалий показывают, что из всего многообразия вопросов, изучаемых военной топографией, обучаемые должны качественно освоить относительно небольшой объем специальных знаний и представлений ( о движении небесных тел; о принципах отображения поверхности Земли на картах; о масштабах и номенклатурах карт; о принципах работы спутниковой навигации ), а также сформировать ряд умений и навыков:

работы с компасом;
ориентирования на местности по компасу и без него;
Рис. 1.4 Принцип создания топографической карты
Границами зон служат меридианы с долготой, кратной 6-и. Счет зон ведется от Гринвичского меридиана на восток и от экватора – на север или юг. В пределах зоны наносится километровая сетка, где вертикальные линии параллельны меридианам, а горизонтальные - параллелям.

Геодезическую основу топографических карт составляют пункты государственной геодезической сети. Они представляют собой надежно закрепленные и обозначенные на местности специальными сооружениями точки земной поверхности, координаты и высоты которых определены из геодезических измерений, отнесенных к поверхности земного эллипсоида. Сооружениями на геодезических пунктах являются деревянные или металлические вышки (сигналы, пирамиды); под ними заложены бетонные монолиты с обозначенной точкой, к которой относятся координаты и высота пункта. В СССР высоты определяли от нуля Кронштадтского футштока, отнесенного к среднему уровню Балтийского моря (Балтийская система высот).

Геодезическая сеть - система геодезических пунктов на земной поверхности, взаимное положение которых определено в единой системе координат. Геодезические сети подразделяют на государственные и специальные. Государственные геодезические сети служат плановой и высотной основой для топографических съемок и составления карт, развития специальных геодезических сетей, а также для решения военных и инженерных задач, требующих точных измерений на местности. Специальные геодезические сети создаются на основе государственной геодезической сети. Они используются войсками для топогеодезической привязки элементов боевого порядка и определения положения целей.

Геодезическая сеть, картографическая проекция и масштаб составляют математическую основу карты.

§ 1.1.5. Классификация и назначение топографических карт
Географическая карта – это уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное в определенной картографической проекции.

По своему содержанию географические карты делятся на общегеографические и специальные (тематические). На общегеографических картах изображаются с полнотой, зависящей от масштаба карты, все основные элементы местности без особого выделения каких-либо из них. На тематических картах с большей детальностью отображаются некоторые элементы местности или наносятся специальные данные, не показанные на общегеографических картах. К специальным (тематическим) картам относятся исторические, экономические, геологические, дорожные и другие.

Топографические карты – это общегеографические карты масштабов 1:1000000 и крупнее, подробно изображающие местность.

Топографические карты служат основным источником информации о местности и используются для ее изучения, определения расстояний и площадей, дирекционных углов, координат различных объектов и решения других измерительных задач. Они широко применяются при управлении войсками, а также в качестве основы для боевых графических документов и специальных карт. Топографические карты - преимущественно карты масштабов 1:100000 и 1:200000 - служат основным средством ориентирования на марше и в бою.

Используемые в войсках топографические карты подразделяются на крупномасштабные (1:25000, 1:50000), среднемасштабные (1:100000, 1:200000) и мелкомасштабные (1:500000, 1:1000000):

карта масштаба 1:25000 предназначается для детального изучения отдельных участков местности (при форсировании водных преград, десантировании и в других случаях), выполнения точных измерений, а также для расчетов при строительстве военно-инженерных сооружений и военных объектов;
карты масштаба 1:50000 и 1:100000 предназначаются для детального изучения местности и оценки ее тактических свойств при планировании и подготовке боевых действий, управления войсками в бою, целеуказания и ориентирования на поле боя, определения координат огневых (стартовых) позиций, средств разведки, целей и выполнения необходимых измерений и расчетов;
карта масштаба 1:200000 предназначается для изучения и оценки местности при планировании и подготовке боевых действий всех родов войск, управления войсками в операции (бою), планирования передвижения войск и ориентирования на местности при совершении марша;
карты масштаба 1:500000 и 1:1000000 для изучения и оценки общего характера местности при подготовке и ведении операций, а также используются авиацией в качестве полетных карт.
§ 1.1.6. Условные знаки и оформление карт
Условные знаки – графические, буквенные и цифровые обозначения, с помощью которых на карте показывают местоположение объектов местности и передают их качественные и количественные характеристики.

Условные знаки бывают масштабными (контурными), внемасштабными и пояснительными.

Масштабные (контурные) знаки применяются для изображения объектов, площадь которых может быть выражена в масштабе карты. Масштабный знак состоит из контура (внешнего очертания объекта, изображаемого сплошной линией или точечным пунктиром), внутри которого значками или цветом обозначается характер объекта. Положение линейных объектов (дорог, линий электропередачи, границ и т.п.) изображается на карте точно, но ширина некоторых объектов значительно увеличивается. Например, условный знак шоссе на карте масштаба 1:100000 увеличивает его ширину в 5-7 раз.

Рис. 1.5 Положение главных точек внемасштабных условных знаков
Рис. 1.5
Положение главных точек внемасштабных условных знаков:
а – геометрический центр фигуры;
б – середина основания знака;
в – вершина прямого угла у основания знака;
г – геометрический центр нижней фигуры
Внемасштабные знаки используются при изображении объектов, плановое очертание которых не может быть выражено в масштабе карты. Местоположение таких объектов определяется главной точкой условного знака (рис.1.5). Главными точками могут быть: геометрический центр фигуры; середина основания знака; вершина прямого угла у основания знака; геометрический центр нижней фигуры.

Пояснительные знаки применяются для дополнительной характеристики объектов местности и представляют собой графические значки, буквенные обозначения и сокращенные пояснительные подписи.

Следует помнить, что:

подписи названий объектов местности дают разными шрифтами, по размеру и начертанию которых определяется характер объекта - тип населенного пункта, транспортное значение реки и т.п.;
леса, сады, кустарниковые плантации и заросли показываются зеленым цветом;
объекты гидрографии, а также болота, солончаки, ледники – сине-белым цветом;
элементы рельефа и некоторые разновидности грунта - пески, каменистые поверхности, галечники – оттенками коричневого цвета;
автострады и шоссейные дороги, кварталы населенных пунктов на картах масштабом 1:25000 и 1:50000 с преобладанием огнестойких строений, а на картах масштабов 1:100000 и 1:200000 с населением 50 тысяч жителей и более – оранжевым цветом;
улучшенные грунтовые дороги и кварталы населенных пунктов с преобладанием неогнестойких строений – желтым (при сокращенной красочности – светло-оранжевым цветом);
остальные элементы содержания карт печатаются черной краской.
Условные знаки и перечень условных сокращений, применяемых на топографических картах, приведены в приложениях настоящего пособия.

Рамки листов карт . Топографические карты издаются отдельными листами, ограниченными рамками. Сторонами внутренних рамок служат линии параллелей и меридианов, которые делятся на отрезки, равные в градусной мере 1' на картах масштабов 1:25000-1:200000 и 5' на картах масштабов 1:500000 и 1:1000000. Отрезки через один залиты черной краской или заштрихованы. Каждый минутный отрезок на картах масштабов 1:25000-1:100000 делится точками на шесть частей по 10". Напомним, что основной единицей градусной меры измерения углов является градус, причем 1° = 60' (минут); 1'=60" (секунд).

Минутные отрезки по северной и южной сторонам рамки листов карты масштаба 1:100000, расположенных в пределах широт 60-76°, делятся на три части по 20", а расположенных севернее параллели 76° — на две части по 30".

Зарамочное оформление топографической карты содержит справочные сведения о данном листе карты; сведения, дополняющие характеристику местности; данные, облегчающие работу с картой. Расположение элементов зарамочного оформления карт масштабов 1:25000-1:500000 показано на рис.1.6. Кроме того, на карте масштаба 1:200000 справа и слева от надписи масштаба даются условные знаки, характеризующие проходимость местности, а на обороте листа печатаются схема грунтов и справка о местности; на карте масштаба 1:500000 справа от надписи масштаба размещаются схема расположения прилегающих листов и схема административного деления, а слева — основные условные знаки. За восточной стороной рамки листа могут быть помещены дополнительные сведения (о геодезической основе, проходимости местности и т.д.), а также ус­ловные знаки, не предусмотренные таблицами.
чтения топографических карт (топографические знаки; способы изображения рельефа местности; определение точек взаимной видимости) и подготовка их к работе;
определения прямоугольных и географических координат;
ориентирования на местности по карте и компасу, по карте без компаса;
перевода дирекционного угла на карте в азимут на местности и наоборот;
составления карточки азимутов и движения по азимуту;
прорисовки пройденного маршрута по карте и без нее;
составления общих схем или планов местности;
определения положения целей на местности и нанесения их координат на карту;
прорисовки перспективного изображения ландшафта местности с указанной точки стояния в заданном секторе карты;
построения макетов участков местности по заданному фрагменту карты;
использования навигаторов.
Глава 1 «Основы военной топографии» настоящего учебно-методического пособия состоит из теоретической (разделы 1.1.-1.6.) и практической (раздел 1.7.) частей.

В теоретической части раскрываются некоторые аспекты, касающиеся топографических и специальных карт; измерений по карте; изучения местности; измерений на местности и целеуказания; ориентирования на местности; спутниковой навигации.

Что касается практической части, то в ней приведены базовые упражнения, позволяющие сформировать у обучаемых необходимые навыки в области военной топографии, а также общая схема применения указанных упражнений в ходе обучения.
Глава 1. Военная топография в допризывной подготовке молодежи
Раздел 1. Топографические и специальные карты
§ 1.1.1. Некоторые сведения о движении небесных тел
Согласно современным научным представлениям Вселенная, т.е. весь окружающий мир, состоит из миллиардов галактик. В свою очередь, каждая галактика является гигантской гравитационно-связанной системой из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, а также тёмной материи. Наша Солнечная система входит в состав так называемого Млечного Пути - большой спиральной галактики, содержащей примерно 100 миллиардов звёзд.

Солнечная система является планетной системой, включающей в себя центральную звезду - Солнце - и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него. Солнце является типичной звездой, относится к классу желтых карликов и состоит, в основном, из водорода и гелия. Средний диаметр Солнца составляет 1,4 миллиона километров (или 109 диаметров Земли), средняя масса – 2x1030 кг (или 333 000 масс Земли), температура на поверхности – около 6000 градусов С. Интересный факт: каждую секунду на Солнце сгорает около 700 миллиардов тонн водорода, однако, несмотря на такие огромные потери вещества, энергии звезды хватит еще на 5 миллиардов лет (примерно столько же лет Солнцу от рождения).

В составе Солнечной системы 8 планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), они имеют круговые орбиты, располагающиеся в пределах почти плоского диска - плоскости эклиптики. Четыре внутренние планеты (или планеты земной группы): Меркурий, Венера, Земля и Марс, состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты (или газовые гиганты): Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы. Помимо указанных планет в Солнечной системе существуют еще и карликовые планеты - Плутон, Эрис, Церера, Макемаке и Хаумеа. Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками.

Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров - свет проходит его за 8 минут (для сравнения - следующая ближайшая к Земле звезда Проксима Центавра находится на расстоянии четырех световых лет).

Земля образовалась из Солнечной туманности около 4,5 миллиардов лет назад. Масса Земли составляет около 6?1024 кг, средний радиус - 6 371 км. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад. С тех пор биосфера планеты значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а так же формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни.

Кора Земли разделена на несколько сегментов (или тектонических плит), которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 71% поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть занимают континенты и острова. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из мантии (толстого, относительно твёрдого слоя вещества), которая покрывает жидкое внешнее ядро (источник магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро.

Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток. Ось вращения Земли наклонена на 23,4° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток).

У Земли существует единственный естественный спутник - Луна - масса которой составляет примерно 7X1022 кг, а средний радиус – 1 737 км. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны – 390 000 км. Луна - второй по яркости объект на земном небосводе Земли после Солнца.

Изучение образцов грунта Луны привело к созданию теории Гигантского столкновения: 4,36 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся под углом, почти по касательной, в результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту и, объединившись, образовали прото-Луну. Земля, в результате удара, получила резкий прирост скорости вращения и заметный наклон оси вращения. Реальная траектория движения Луны в пространстве достаточно сложна и определяется множеством факторов: сплюснутостью Земли, влиянием Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля и т.д. Однако в первом приближении можно считать, что относительно Земли Луна двигается по эллиптической орбите. Следует отметить, что гравитационное взаимодействие Луны и Земли является причиной приливов, которые, в свою очередь, оказывают влияние на скорость собственного вращения Земли.

Между вращением Луны вокруг собственной оси и ее обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью, а вокруг собственной оси - равномерно. Интересный факт: хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Совокупность этих факторов позволяет наблюдать с Земли только около 59% лунной поверхности.

Угол между Землей, Луной и Солнцем постоянно меняется вследствие сложного взаимного движения. Поскольку Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет (полная Луна отражает всего 7% падающего на нее солнечного света), то с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности, площадь которой постоянно меняется – это явление лежит в основе цикла лунных фаз. Освещенная сторона Луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом. Период времени между последовательными новолуниями составляет около 29,5 дней.
http://sodpm.ru/Book/PageConstructor?pageid=12
Для решения астрометрических задач было введено понятие небесной сферы, т.е. воображаемой сферы произвольного радиуса, на которую проецируются небесные тела. За центр небесной сферы принимается глаз наблюдателя, при этом наблюдатель может находиться как на поверхности Земли, так и в других точках пространства, например, он может быть отнесен к центру Земли. Каждому небесному светилу соответствует точка небесной сферы, в которой ее пересекает прямая, соединяющая центр сферы с центром светила. Для наземного наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе. Участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звездном небе, называются созвездиями.

В течение мировой истории наблюдатели выделяли различное число созвездий. До XIX века под созвездиями понимались не замкнутые области неба, а группы звезд, которые нередко перекрывались. При этом получалось, что некоторые звезды принадлежали сразу двум созвездиям, а некоторые бедные звездами области неба не относились к какому-либо созвездию вовсе. В начале XIX века между созвездиями были проведены границы, ликвидировавшие «пустоты» между созвездиями, однако их четкого определения по-прежнему не было, и разные астрономы определяли их по-своему. В 1922 году решением Международного астрономического союза был окончательно утвержден список из 88 созвездий, на которые было поделено звездное небо, а в 1928 году были приняты четкие и однозначные границы между этими созвездиями. В течение пяти лет в границы созвездий вносились уточнения и, наконец, в 1935 году границы были окончательно утверждены и больше изменяться не будут.

Из 88 созвездий только 47 являются древними, известными западной цивилизации уже несколько тысячелетий. Они основаны в основном на мифологии Древней Греции и охватывают область неба, доступную наблюдениям с юга Европы. Остальные современные созвездия были введены в XVII—XVIII веках в результате изучения южного неба в эпоху великих географических открытий и заполнения «пустых мест» на северном небе. Названия этих созвездий, как правило, не имеют мифологических корней. 12 созвездий традиционно называют зодиакальными — это те, через которые проходит Солнце (исключая созвездие Змееносца).

К вопросу о происхождении названия нашей галактики: поскольку Солнечная система находятся внутри галактического диска, наполненного поглощающей свет пылью, то Млечный Путь на ночном небосклоне выглядит как клочковатая, напоминающая сгустки молока, полоса звезд. В северном полушарии Млечный Путь пересекает созвездия Орла, Стрелы, Лисички, Лебедя, Цефея, Кассиопеи, Персея, Возничего, Тельца и Близнецов, а в южном - Единорога, Кормы, Парусов, Южного Креста, Циркуля, Южного Треугольника, Скорпиона и Стрельца (в Стрельце находится галактический центр).

Важным объектом небесной сферы северного полушария является Полярная звезда (альфа Малой Медведицы, или Киносура), располагающаяся на расстоянии около 430 световых лет от Земли. В настоящую эпоху Полярная звезда находится менее чем в 1° от Северного полюса мира, и поэтому почти неподвижна при суточном вращении звездного неба (полюс мира - точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звезд из-за вращения Земли вокруг своей оси). Полярная звезда вследствие ее расположения на небосклоне очень удобна для ориентирования - направление на нее практически совпадает с направлением на север, а ее высота над горизонтом равна географической широте места наблюдения. В южном полушарии подобной яркой полярной звезды нет.

В астрономии широко используется термин «прецессия», обозначающий явление, при котором момент импульса тела меняет свое направление в пространстве под действием момента внешней силы. Подобное движение совершает ось вращения Земли, причем полный цикл земной прецессии составляет около 26 000 лет. Из-за прецессии земной оси положение Северного полюса мира постепенно меняется. Поэтому в разное время ближайшими к полюсу мира становятся разные звезды. Так, 5 000 лет назад такой звездой была альфа Дракона, в начале нашей эры ярких звезд у полюса мира вообще не было. Через 2 000 лет ближайшей к полюсу Мира станет гамма Цефея, а через 12 000 лет - Вега (альфа Лиры). Что касается Полярной звезды, то ближе всего она подойдет к полюсу мира около 2100 года - на расстояние приблизительно 30'. Интересный факт: предположительно, именно с прецессией связано периодическое изменение климата Земли.

§ 1.1.2. Земной эллипсоид, основные точки и линии на нем
В топографии под формой планеты Земля подразумевается не физическая ее поверхность со всеми неровностями - низменностями, горами и т.д., а некая воображаемая поверхность океанов и открытых морей, мысленно продолженная под всеми материками. Эта воображаемая поверхность среднего уровня океана, как бы покрывающая всю планету, называется уровенной поверхностью, а фигура Земли, ограниченная этой поверхностью, - геоидом (от древнегреческого слова «Гея», что значит Земля).

По своей форме геоид хотя и является неправильной геометрической фигурой, однако весьма мало отличается от эллипсоида вращения – правильного геометрического тела, образуемого вращением эллипса вокруг его малой оси. Единых, общепринятых во всех странах размеров земного эллипсоида до настоящего времени не установлено. В РФ и в ряде других стран ближнего и дальнего зарубежья за основу при создании топографических карт принят эллипсоид Красовского (Ф.Н.Красовский – выдающийся русский ученый-геодезист, под руководством которого были получены данные о размерах земного эллипсоида).

Концы земной оси, вокруг которой происходит суточное вращение Земли, называют северным и южным географическими полюсами. Плоскость, перпендикулярная к оси вращения нашей планеты, проходящая через ее центр, называетсяплоскостью земного экватора. Эта плоскость пересекает земную поверхность по окружности, называемой экватором. Плоскость экватора делит Землю на северное и южное полушария. Линии пересечения земной поверхности плоскостями, параллельными плоскости экватора, называются параллелями, а линии пересечения поверхности Земли вертикальными плоскостями, проходящими через земную ось – меридианами (рис.1.1).
Сетка, образованная пересекающимися меридианами и параллелями, называется географической (картографической, градусной) сеткой.
§ 1.1.3. Понятие географических координат
Для того чтобы однозначно определять положение любой произвольной точки на земном эллипсоиде были введены так называемые географические координаты.

Географические координаты (широта и долгота) - угловые величины, определяющие положение объек­тов на земной поверхности и на карте. Их подразде­ляют на астрономические, полученные из астрономиче­ских наблюдений, и геодезические, полученные из гео­дезических измерений на земной поверхности (геодезия - наука, исследующая размеры и форму Земли, а также её гравитационное поле).

На топографических картах применяются геодези­ческие координаты. На практике при работе с картами их обычно называют географическими. Географические координаты какой-либо точки М - это ее широта В и долгота L (рис.1.2).

Рис. 1.2
Рис. 1.2
Широта (В) точки — угол, составленный плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида, проходящей через данную точку. Счет широт ведется по дуге меридиана от экватора к полюсам от 0 до 90°; в северном полушарии широты называют север­ными (положительными), в южном — южными (отрица­тельными).

Долгота (L) точки — двугранный угол между плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Счет долготы ведется по дуге экватора или параллели в обе стороны от на­чального меридиана, от 0 до 180°. Долготу точек, расположенных к востоку от Гринвича до 180°, называют восточной (положительной), к западу — западной (отрицательной).

Интересный факт: Гринвичский меридиан или Главный меридиан нулевой долготы - это воображаемая линия, условно соединяющая северный и южный полюса земного шара. Она была проведена через двор Гринвичской Королевской Обсерватории и территорию прилегающего к ней парка, и условно разделяет земной шар на восточное и западное полушарие. Решение о нулевом меридиане в качестве начала отсчёта географических долгот было принято в 1983 году на Вашингтонском Международном Географическом Конгрессе. В 1884 году этот меридиан был помечен на территории внутреннего двора металлической пластиной. Желающие всегда могут постоять на этой пластине, либо поставить ступни обеих ног по обе стороны от неё, как бы воображая в тот момент, что «оседлали» обе половины земного шара. В 1884 году было установлено и время по Гринвичу - стандартное английское время, применяемое в астрономии как всемирное или мировое время.

§ 1.1.4. Картографические проекции и геодезическая основа карт
Из курса стереометрии (раздел геометрии, в котором изучаются фигуры в пространстве) известно, что сферические поверхности не развертываются на плоскости без складок и разрывов, соответственно на двухмерной карте земного эллипсоида неизбежны искажения реальных длин, углов, площадей и форм. Поэтому при создании топографических карт применяются различные картографические проекции (равноугольные, равновеликие, конические, цилиндрические и т.д.), минимизирующие искажения очертаний и размеров изображаемых на ней объектов.

Рис. 1.3 6-градусная зона проекции Гаусса, развернутая в плоский лист
Рис. 1.3 6-градусная зона проекции Гаусса, развернутая в плоский лист
Картографическая проекция – это математический способ построения на плоскости картографической сетки, на основе которой на карте изображается поверхность земного шара.

В России, а также во многих иностранных государствах для топографических карт применяется равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция Гаусса.

Сущность поперечно-цилиндрической проекции Гаусса состоит в том, что эллипсоид Красовского изображается не сразу, а отдельными полосами – зонами - шириной в 6° по долготе, вытянутым от Северного полюса до Южного полюса (рис.1.3).

Каждая зона, а их всего 60 (360°/6°=60), проектируется на внутреннюю бо­ковую поверхность воображаемого цилиндра, который касается эллипсоида по среднему меридиану зоны. «Поворачивая» эллипсоид Красовского вокруг оси, шестиградусные зоны проектируют последовательно одну за другой, за­тем поверхность цилиндра развертывают в плоскость.

В итоге этих преобразований спроектированные зоны изобразятся на плоскости одна рядом с другой. Между собой они будут соприкасаться лишь в одной точке — на экваторе (рис.1.4).
1 — система координат;
2 — название республики и области, территория которых изображена на данном листе карты;
3 — наименование ведомства, подготовившего и издавшего карту;
4 — название наиболее значительного населенного пункта;
5 — гриф карты;
6 — номенклатура листа карты (цифровая и буквенно-цифровая);
7 — год издания карты;
8 — год съемки или составления и исходные материалы, по которым составлена карта;
9 — исполнители;
10 — шкала заложений;
11 — численный масштаб;
12 — величина масштаба;
13 — линейный масштаб;
14 — высота сечения;
15 — система высот;
16 — схема взаимно­го расположения вертикальной линии координатной сетки, истинного и магнитного меридианов; величины магнитного склонения, сближения меридианов и поправки направления;
17 — данные о магнитном склонении, сближении меридианов и годовом изменений магнитного склонения
1 — система координат;
2 — название республики и области, территория которых изображена на данном листе карты;
3 — наименование ведомства, подготовившего и издавшего карту;
4 — название наиболее значительного населенного пункта;
5 — гриф карты;
6 — номенклатура листа карты (цифровая и буквенно-цифровая);
7 — год издания карты;
8 — год съемки или составления и исходные материалы, по которым составлена карта;
9 — исполнители;
10 — шкала заложений;
11 — численный масштаб;
12 — величина масштаба;
13 — линейный масштаб;
14 — высота сечения;
15 — система высот;
16 — схема взаимно­го расположения вертикальной линии координатной сетки, истинного и магнитного меридианов; величины магнитного склонения, сближения меридианов и поправки направления;
17 — данные о магнитном склонении, сближении меридианов и годовом изменений магнитного склонения
§ 1.1.7. Разграфка и номенклатура топографических карт
Разграфка карт - топографические карты делятся на отдельные листы линиями географических меридианов и параллелей. На районы севернее параллели 60° топографические карты всех масштабов издаются сдвоенными по долготе листами, а севернее параллели 76° — счетверенными, за исключением карты масштаба 1:200000, которая издается строенными листами.

Номенклатура карт — система обозначения (нумерации) отдельных листов. Например, в основу номенклатуры топографических карт СССР была положена карта масштаба 1:1000000.

Номенклатура карты масштаба 1:1000000 (рис.1.7). Вся поверхность Земли делится параллелями через 4° на ряды, а меридианами — через 6° на колонны. Стороны образовавшихся трапеций служат границами листов карты масштаба l:1000000. Ряды обозначаются прописными латинскими буквами от А до V, начиная от экватора к обоим полюсам, а колонны — арабскими цифрами, начиная от меридиана 180° с запада на восток. Номенклатура листа карты состоит из буквы ряда и номера колонны. Например, лист с г.Москва обозначается N-37.
Рис. 1.7 Разграфка и номенклатура листов карты масштаба 1:1000000
Лист карты масштаба 1:500000 является четвертой частью листа карты 1:1000000 и обозначается номенклатурой листа миллионной карты с добавлением одной из прописных букв А, Б, В, Г русского алфавитa, обозначающих соответствующую четверть (рис.1.8). Например, лист карты масштаба 1:500000 с г.Ря­зань имеет номенклатуру N-37-Б.
Рис. 1.8 Разграфка и номенклатуры листов карт масштабов 1:500000 и 1:200000
Лист карты масштаба 1:200000 образуется деле­нием миллионного листа на 36 частей (рис.1.8); номен­клатура его состоит из обозначения листа карты мас­штаба 1:1000000 с добавлением одной из римских цифр I, II, III, IV, ..., XXXVI. Например, лист с г.Ря­зань имеет номенклатуру N-37-XVI.

Лист карты масштаба 1:100000 получается деле­нием листа миллионной карты на 144 части (рис.1.9); номенклатура его состоит из обозначения листа карты 1:1000000 с добавлением одного из чисел 1, 2, 3, 4, .... 143, 144. Например, номенклатура листа стотысячной карты с г.Рязань будет N-37-56.
Лист карты масштаба 1:50000 образуется делением листа карты масштаба 1:100000 на четыре части (рис.1.10); его номенклатура состоит из номенклатуры стотысячной карты и одной из заглавных букв А, Б, В, Г русского алфавита, например N-37-56-A.
Лист карты масштаба 1:25000 получается деле­нием листа карты масштаба 1:50000 на четыре части; номенклатура его образуется из номенклатуры пяти­десятитысячной карты с добавлением одной из строч­ных букв а, б, в, г русского алфавита, например N-37-56-А-б.

К номенклатуре карт на южное полушарие добав­ляют в скобках буквы Ю.П., например А-32-Б (Ю.П.). Номенклатура сдвоенных листов миллионной карты состоит из прописной латинской буквы, обозна­чающей ряд, нечетной и последующей четной цифр, обозначающих две соответствующие колонны. Напри­мер, лист карты масштаба 1:1000000 на район г.Мурманск имеет номенклатуру R-35, 36.

Номенклатура сдвоенных листов карт других мас­штабов образуется аналогично: к номенклатуре за­падного листа приписывается буква или номер восточ­ного листа, например R-35-25,26.

Номенклатура строенных и счетверенных листов карт образуется так же, как и сдвоенных, только к но­менклатуре западного листа приписываются номера или буквы последующих двух или трех листов.

§ 1.1.8. Подготовка карты к работе
Подготовка карты к работе включает ознакомление с картой (оценку карты), ее склеивание, складывание и подъем.

Ознакомление с картой заключается в уяснении ее основных характеристик: масштаба, высоты сечения рельефа, года съемки (составления), номера и года издания, поправки, направления.

По численному масштабу, подписанному внизу листа карты, уясняют его величину (сколько метров или километров на местности соответствует 1 сантиметру на карте) и размер стороны квадрата координатной сетки в километрах. Кроме того, уясняют точность, полноту и детальность карты.

По высоте сечения рельефа, помещенной под чис­ленным масштабом карты, уясняют полноту и деталь­ность изображения рельефа, а также значение крутиз­ны ската, соответствующее расстоянию между горизон­талями 1 мм.

Год съемки или составления карты по исходным ма­териалам, указанный в юго-восточном углу листа, по­зволяет уяснить новизну карты и возможные измене­ния местности. Год издания карты указан в северо-восточном углу (на картах издания до 1973 г. — под номенклатурой листа).

Поправку направления берут из текстовой справки или схемы, помещаемой в юго-западном углу листа. Поправку направления уясняют, если предстоит ра­бота с картой на местности или движение по азимутам.

Склеивание карты (рис.1.11). Перед склеиванием листы карты раскладывают по номенклатурам. Для ускорения раскладки большого количества листов реко­мендуется составить схему их расположения или вос­пользоваться сборной таблицей, очертив на ней склеи­ваемые листы. После этого приступают к обрезке краев соприкасающихся листов: обрезают восточные края (кроме листов крайней правой колонны) и южные (за исключением нижнего ряда). Обрезку произво­дят острым ножом или ножницами точно по внутрен­ней рамке листа. Ножом карту обычно обрезают без линейки на картонной подкладке. Рекомендуется обрезать и часть краев у соседних листов, с тем, чтобы полоса склейки была не более 2 см.

Вначале склеивают листы по рядам или по колон­нам в том направлении, где полоса получится короче, затем склеивают между собой ряды или колонны. Склейку листов в колоннах начинают снизу, а в ря­дах — справа.

При склеивании карты кладут обрезанный лист оборотной стороной на смежный необрезанный и, сбли­зив их по линии склейки, наносят кистью на полосу склейки тонкий равномерный слой клея. Затем, пере­вернув верхний лист, совмещают рамки листов, километровые линии и соответствующие контуры. Место склейки протирают сухой тряпкой (бумагой), делая движение поперек линии склейки в сторону обреза. Небольшое несовмещение может быть исправлено проти­ранием в направлении, противоположном направлению смещения. Таким же порядком склеивают ряды или колонны.

При склеивании длинных полос (рядов или колонн) рекомендуется полосу с обрезанным краем свернуть в рулон, нанести на ее край слой клея, затем, разма­тывая постепенно рулон, совмещать и проглаживать склеиваемые полосы.
Складывание карты. Карта – важнейший инструмент, требующий к себе бережного и грамотного отношения. Утеря карты или приход ее в негодность (потертости, утеря фрагментов и т.п.) ставят под угрозу выполнение поставленной задачи либо делают ее невыполнимой. Поэтому перед выполнением задачи на местности карту необходимо подготовить следующим образом: обеспечить водонепроницаемость ее упаковки, определить надежное место ее хранения и переноски, подготовить карту для удобной работы.

Итак, прежде всего, необходимо найти укупорку для хранения карты (в настоящее время в специализированных магазинах представлен большой выбор различных прозрачных герметично закрывающихся пакетов, планшетов и т.д.). В том случае, если укупорку заводского производства найти не удалось, можно воспользоваться толстостенным прозрачным полиэтиленовым пакетом. Затем следует произвести сложение карты (фоторяд 1.12 а-е).

Фоторяд 1.12Посмотреть
Фоторяд 1.12
Рекомендуемый способ сложения карты
При этом карту складывают гармошкой в двух направлениях: вдоль нижней (верхней) стороны рамки листов и в перпендикулярном направлении с обязательно выступающими за линии перегибов полями карты. Линии километровой сетки должны в любом раскладе карты примерно совпадать со своей нумерацией. Размер сложенной карты должен соответствовать размеру укупорки, причем необходимо обеспечить видимость рабочего участка карты и ее полей по вертикали и горизонтали.

В ходе формирования навыков работы с картой важно стремиться к тому, чтобы она вынималась из укупорки только при переходе на новый участок местности. При этом карта переукладывается по вышеописанному алгоритму так, чтобы был виден следующий рабочий участок местности.

Подъем карты применяется, когда необходимо более наглядно показать (выделить) местные предметы и элементы рельефа, которые имеют важное значение для решения задачи. Элементы местности поднимают на карте цветными карандашами путем расцветки, увеличением условного знака, подчеркиванием или уве­личением подписи названия.

Реки, ручьи и каналы поднимают утолщением линий и тушевкой синим цветом. Болота покрывают синей штриховкой линиями, параллельными нижней (верх­ней) стороне карты. Мосты, переправы, броды, гати и т.п. поднимают увеличением условного знака каран­дашом черного цвета. Используемые при ориентирова­нии местные предметы, изображаемые внемасштабными условными знаками, обводят кружками черного цвета.

Рельеф поднимают растушевкой вершин светло-ко­ричневым цветом или утолщением некоторых горизон­талей и их оттенением в сторону понижения. Леса, сплошные кустарники и сады поднимают обводом опушки утолщенной линией, которую подкрашивают зеленым цветом. Дороги поднимают проведением рядом с условным знаком (внизу и справа от него) утолщенной линии, коричневого цвета. Населенные пункты поднимают подчеркиванием или увеличением надписей их названий.
Раздел 2. Измерения по карте
§ 1.2.1. Определение прямоугольных координат по карте
Прямоугольные координаты (плоские) — линейные величины (абсцисса X и ордината У), определяющие положение точки на плоскости (карте) относительно двух взаимно перпендикулярных осей X и У. Абсцисса X и ордината У точки А — расстояния от начала координат до оснований перпендикуляров, опущенных из точки А на соответствующие оси, с указанием знака.

В топографии и геодезии ориентирование произво­дится по северу со счетом углов по ходу часовой стрел­ки. Поэтому для сохранения знаков тригонометриче­ских функций положение осей координат, принятое в математике, повернуто на 90° (за ось X принята вертикальная линия, за ось У — горизонтальная).

Прямоугольные координаты (Гаусса) на топографи­ческих картах применяются по координатным зонам, на которые делится поверхность Земли при изобра­жении ее на картах в проекции Гаусса. Координатные зоны — части земной поверхности, ог­раниченные меридианами с долготой, кратной 6°. Счет зон идет от Гринвичского меридиана с запада на восток. Первая зона ограничена меридианами 0 и 6°, вторая — 6° и 12°, третья —12° и 18° и т.д. (например, террито­рия СССР располагалась в 29 зонах: от 4-й до 32-й включительно). Протяженность каждой зоны с севера на юг составляет примерно 20 000 км. Ширина зоны на экваторе равна примерно 670 км, на широте 40° — 510 км, на широте 50° — 430 км, на широте 60° — 340 км.

Все топографические карты в пределах одной зоны имеют общую систему прямоугольных координат. На­чалом координат в каждой зоне служит точка пересе­чения среднего (осевого) меридиана зоны с эквато­ром (рис.2.1), средний меридиан зоны соответствует оси абсцисс (X), а экватор — оси ординат (Y).
Рис. 2.1 Система прямоугольных координат на топографических картах:
а – одной зоны;
б – части зоны
При таком расположении координатных осей абсциссы то­чек, расположенных южнее экватора, и ординаты то­чек, расположенных западнее среднего меридиана, будут иметь отрицательные значения. Для удобства пользования координатами на топографических картах принят условный счет ординат, исключающий отрица­тельные значения координаты У. Это вызвано тем, что отсчет ординат идет не от нуля, а от величины 500 км, т.е. начало координат в каждой зоне как бы перене­сено на 500 км влево вдоль оси У.

Кроме того, для однозначного определения положения точки по пря­моугольным координатам на земном шаре к значению координаты у слева приписывается номер зоны (однозначное или двузначное число). Если, например, точка имеет координаты х = 5 650 450; у = 3 620 840, то это значит, что она расположена в третьей зоне на удале­нии 120 км 840 м (620 840 — 500 000) к востоку от сред­него меридиана зоны и на удалении 5 650 км 450 м к северу от экватора.

Полные координаты — прямоугольные координаты, указанные полностью, без каких-либо сокращений. В примере, приведенном выше, даны полные координаты точки.

Сокращенные координаты применяются для ускоре­ния целеуказания по топографической карте. В этом случае указывают только десятки и единицы кило­метров и метры, например, х = 50 450; у = 20 840. Сокращенные координаты нельзя применять, если район действий охватывает пространство протяжен­ностью более 100 км по широте или долготе.

Координатная (километровая) сетка (рис.2.2) — сетка квадратов на топографических картах, образо­ванная горизонтальными и вертикальными линиями, проведенными параллельно осям прямоугольных ко­ординат через определенные интервалы: на карте мас­штаба 1:25000 — через 4 см, на картах масштабов 1:50000, 1:100000 и 1:200000 — через 2 см. Эти линии называются километровыми.
Рис. 2.2 Координатная (километровая) сетка на топографических картах различных масштабов
На карте масштаба 1:500000 координатная сетка полностью не показывается, наносятся только выходы километровых линий по сторонам рамки (через 2 см). При необходимости по этим выходам координатная сетка может быть прочерчена на карте.

Координатная сетка используется для определения прямоугольных координат и нанесения на карту точек, объектов, целей по их координатам, для целеуказания и отыскания на карте различных объектов (пунктов), для ориентирования карты на местности, измерения дирекционных углов, приближенного определения рас­стояний и площадей.

Километровые линии на картах подписываются у их выходов за рамкой листа и в девяти местах внутри листа карты. Ближайшие к углам рамки километро­вые линии, а также ближайшее к северо-западному углу пересечение линий подписываются полностью, остальные сокращенно, двумя цифрами (указываются только десятки и единицы километров). Подписи у го­ризонтальных линий соответствуют расстояниям от оси ординат (от экватора) в километрах. Например, подпись 6082 в правом верхнем углу (рис.2.3) показывает, что данная линия отстоит от экватора на удалении 6 082 км.

Подписи у вертикальных линий обозначают номер зоны (одна или две первые цифры) и расстояние в километрах (всегда три цифры) от начала координат, условно перенесенного к западу от среднего меридиана на 500 км. Например, подпись 4308 в левом верхнем углу означает: 4 — номер зоны, 308 — расстояние от условного начала координат в километрах.
Рис. 2.3 Дополнительная координатная сетка
Дополнительная координатная (километровая) сетка предназначается для преобразования координат одной зоны в систему координат другой, соседней зоны. Она может быть нанесена на топографических картах масштабов 1:25000, 1:50000, 1:100000 и 1:200000 по выходам километровых линий в смежной западной или восточной зоне. Выходы километровых линий в виде черточек с соответствующими подписями даются на картах, расположенных на протяжении 2° к восто­ку и западу от граничных меридианов зоны.

На рис.2.3 черточки на внешней стороне западной рамки с подписями 81 6082 и на северной стороне рамки с подписями 3693 94 95 обозначают выходы километровых линий в системе координат смежной (третьей) зоны. При необходимости дополнительная координатная сетка прочерчивается на листе карты путем соединения одноименных черточек на противоположных сторонах рамки. Вновь построенная сетка является продолжением километровой сетки листа карты смежной зоны и должна полностью совпадать (смыкаться) с ней при склейке карты.

Определение прямоугольных координат точек по карте . Вначале измеряют по перпендикуляру расстоя­ние от точки до нижней километровой линии, по мас­штабу определяют его действительную величину в метрах и приписывают справа к подписи километровой линии. При длине отрезка более километра вначале суммируют километры, а затем также приписывают число метров справа. Это будет координата х (абсцисса). Таким же образом определяют и координату у (ординату), только расстояние от точки измеряют до левой стороны квадрата.

Пример определения координат точки А показан на рис.2.4: х = 5 877 100; у = 3 302 700. Здесь же дан пример определения координат точ­ки В, расположенной у рамки листа карты в неполном квадрате: х = 5 874 850; у = 3 298 800.
Рис. 2.4 Определение прямоугольных координат точек по карте
Измерения выполняют циркулем-измерителем, ли­нейкой или координатомером. Простейшим координатомером служит офицерская линейка, на двух взаимно перпендикулярных краях которой имеются милли­метровые деления и надписи х и у.

При определении координат координатомер накла­дывают на квадрат, в котором располагается точка, и, совместив вертикальную шкалу с его левой стороной, а горизонтальную — с точкой, как показано на рис.2.4, снимают отсчеты.

Отсчеты в миллиметрах (десятые миллиметра от­считывают на глаз) в соответствии с масштабом кар­ты преобразуют в действительные величины — километры и метры, а затем величину, полученную по вер­тикальной шкале, суммируют (если она больше кило­метра) с оцифровкой нижней стороны квадрата или приписывают к ней справа (если величина меньше километра). Это будет координата х точки.

Таким же образом получают и координату у — ве­личину, соответствующую отсчету по горизонтальной шкале, только суммирование производят с оцифровкой левой стороны квадрата.

На рис.2.4 показан пример определения прямоуголь­ных координат точки С: х = 5 873 300; у = 3 300 800.

Нанесение точек на карту по прямоугольным коор­динатам. Прежде всего, по координатам в километрах и оцифровкам километровых линий находят на карте квадрат, в котором должна быть расположена точка.

Квадрат местонахождения точки на карте масш­таба 1:50000, где километровые линии проведены через 1 км, находят непосредственно по координатам объекта в километрах. На карте масштаба 1:100000 километровые линии проведены через 2 км и подпи­саны четными числами, поэтому если одна или две координаты точки в. километрах нечетные числа, то нужно находить квадрат, стороны которого подписаны числами на единицу меньше соответствующей координаты в километрах.

На карте масштаба 1:200000 километровые линии проведены через 4 км и подписаны числами, крат­ными 4. Они могут быть меньше соответствующей ко­ординаты точки на 1, 2 или 3 км. Например, если даны координаты точки (в километрах) х = 6755 и у = 4613, то стороны квадрата будут иметь оцифровки 6752 и 4612.

После нахождения квадрата, в котором располо­жена точка, рассчитывают удаление ее от нижней сто­роны квадрата и полученное расстояние откладывают в масштабе карты от нижних углов квадрата вверх. К полученным точкам прикладывают линейку и от левой стороны квадрата также в масштабе карты от­кладывают расстояние, равное удалению объекта от этой стороны.

На рис.2.5 показан пример нанесения на карту точки А по координатам х = 3 768 850, у = 29 457 500.
Рис. 2.5 Нанесение точек на карту по прямоугольным координатам
При работе с координатомером вначале также на­ходят квадрат, в котором расположена точка. На этот квадрат накладывают координатомер, совмещают его вертикальную шкалу с западной стороной квадрата так, чтобы против нижней стороны квадрата был от­счет, соответствующий координате х. Затем, не изме­няя положения координатомера, находят на горизон­тальной шкале отсчет, соответствующий координате у. Точка против отсчета покажет ее местоположение, со­ответствующее данным координатам.

На рис.2.5 показан пример нанесения на карту точки В, расположенной в неполном квадрате, по ко­ординатам х = 3 765 500; у = 29 457 650.

В данном случае координатомер наложен так, что горизонтальная шкала его совмещена с северной сторо­ной квадрата, а отсчет против западной его стороны соответствует разности координаты у точки и оцифровки этой стороны (29 457 км 650 м — 29 456 км = 1 км 650 м). Отсчет, соответствующий разности оцифровки северной стороны квадрата и координаты х (3766 км — 3765км 500 м), отложен по вертикальной шкале вниз. Местоположение точки В будет против штриха у отсчета 500 м.