Измерение расстояний и определение площадей по топографической карте, численный, линейный и поперечный масштаб

Численным масштабом

Численный масштаб – величина неименованная. Он записывается так: 1:1000, 1:2000, 1: 5000 и т.д., причём в такой записи 1000, 2000 и 5000 называется знаменателем масштаба М.

Численный масштаб говорит о том, что в одной единице длины линии на плане (карте ) содержится точно столько же единиц длины на местности. Так, например, в одной единице длины линии на плане 1:5000 содержится точно 5000 таких же единиц длины на местности, а именно: один сантиметр длины линии на плане 1:5000 соответствует 5000 сантиметрам на местности (т.е. 50 метрам на местности); в одном миллиметре длины линии на плане 1:5000 содержится 5000 миллиметров на местности (т.е. в одном миллиметре длины линии на плане 1:5000 содержится 500 сантиметров или 5 метров на местности) и т.д.

При работе с планом в ряде случаев пользуются линейным масштабом.

Как измерить расстояния на компьютере с Windows

На браузере компьютера откройте «Гугл Карты».

Щелкните правой кнопкой мыши на начальной точке на карте.

Выберите пункт «Измерить расстояние».

Теперь щелкните в любом месте карты кликом левой кнопки мыши, чтобы приложить виртуальную линейку для измерения отрезка пути.

Чтобы добавить еще одну точку на карте, щелкните в любом ее месте левой кнопкой мыши (кликать можно неограниченное количество раз).

Дополнительно: при необходимости вы можете перетащить точку в другое место или удалить, нажав на нее.

Внизу вы увидите общее расстояние в километрах (км) и милях (мил.).

Когда закончите, на карточке внизу Нажмите кнопку x.

Виды используемых человечеством карт

Главным образом карты местности классифицируются в зависимости от масштаба, в котором они создаются. Так, различают несколько видов карт:

1. Подробные графические изображения имеют масштаб один к двумстам тысячам и меньше. Их ещё называют топографическими картами. Сфера их применения ограничена преимущественно разнообразными производственными отраслями, например, мелиорацией, строительством или ландшафтным дизайном. Военные используют две разновидности топографических карт, которые называются оперативными, если их масштаб менее, чем один к двумстам тысячам и более, чем один к ста тысячам, и тактическими, если их масштаб менее одного к ста тысячам.
2. Обзорные графические изображения местности имеют масштаб один к ста тысячам или меньше. Они лучше показывают особенности местности в заданном районе, в частности, наличие изгибов рельефа и конфигурацию водных объектов, чем, например, подробные карты.
3. Карты, предназначенные для решения строго определённых заказчиком технических задач, как правило, имеют масштаб в диапазоне от одного к пятистам до одного к пяти тысячам. С помощью таких топографических карт возможно отобразить квадрат с максимальной стороной в двадцать километров или общей площадью четыреста квадратных километров.

Прямой метод измерения расстояний

Если требуется определить расстояние к объекту по прямой линии и местность является доступной для исследования, используется такой простейший прибор для измерения расстояния, как стальная рулетка.

Ее длина – от десяти и до двадцати метров. Еще может применяться шнур или провод, с белыми обозначениями через два и красными через десять метров. При необходимости измерять криволинейные объекты применяется старый и всем хорошо известный двухметровый деревянный циркуль (сажень) или, как еще его называют, «Ковылек». Иногда возникает необходимость произвести предварительные замеры приблизительной точности. Делают это, измеряя расстояние шагами (из расчета два шага равно росту измеряющего минус 10 или 20 см).

Виды масштабов

Масштаб показывают на картах и чертежах с помощью чисел либо графически. Соответственно, выделяется несколько их видов.

Численный масштаб имеет вид дроби. Он наиболее распространен в картографии. Такое обозначение многие из нас видели в нижней части топографической карты или плана местности. Численный масштаб карты имеет следующий вид (к примеру): 1:100 000. Это значит, что реальная длина отрезка на местности в 100 000 раз больше, чем его длина на данной карте.

Именованный масштаб используется тогда, когда необходимо узнать, чему равен масштаб карты. Его также довольно часто указывают на географических картах. Он имеет такой вид: в 1 см — 1 км.

Линейный масштаб — это уже графический тип масштаба. Он являет собой линейку, которая разделена на графы соответствующих размеров. На фото выше представлен данный вид масштаба.

Поперечный масштаб — это более усложненный вариант графического вида. Он используется для максимально точных измерений, и его можно встретить на более серьезных картах.

Как правильно пользоваться масштабом карты? Предположим, вам необходимо по конкретной карте узнать реальное расстояние между селами А и В. При этом вам дан такой масштаб: в 1 см — 0,5 км (или 1:50 000). Для этого нужно взять обычную линейку и измерить расстояние между двумя пунктами по карте. Затем полученную величину (предположим, это отрезок длиной в 5 сантиметров) следует умножить на 0,5 км, соответственно масштабу нашей карты. Таким образом, мы получим правильный ответ: расстояние между селом А и селом В составляет 2,5 километра.

Порядок определения масштаба на готовом чертеже

Масштаб нужно не только для того, чтобы определить расстояние на карте. Он также используется при составлении чертежей (рисунок 4).

Важно правильно выбрать масштаб для чертежа детали. Например, небольшие или сборные элементы лучше выполнять в натуральную величину, то есть в масштабе 1:1

Но иногда, для удобства чтения объект, нарисованный на бумаге, уменьшают или увеличивают.

Узнать масштаб чертежа несложно, так как он определяется примерно так же, как и географический.  В первую очередь нужно внимательно изучить чертеж. Согласно ГОСТу, масштаб должен быть указан в правом нижнем углу. При этом в машиностроении и приборостроении обычно используют увеличение, а на строительных чертежах – уменьшение.

Рисунок 4. Информация о размерах нарисованной детали относительно реальной обычно указывают в правом нижнем углу чертежа

Если по каким-то причинам вы не можете найти масштаб на готовом чертеже невозможно, можно попытаться определить его. Если под рукой есть деталь, можно просто измерить ее штангенциркулем. Также можно определить масштаб по габаритным размерам детали, указанным на чертежах.

Зачем нужна топографическая съёмка?

Составленная на основе съёмки карта представляет собой сведения об определённом участке земли, а список этих сведений определяется исходя из целей заказчиков исследования. К таким целям могут относиться:

1. Разработка строительных генпланов.
2. Составление чертежей для строительства на земельном участке.
3. Составление дорожных проектов.
4. Мелиоративные или землеустроительные работы.
5. Прокладка инженерных коммуникаций.
6. Иные работы, требующие высочайшей точности измерений.

На картах, составленных с помощью топосъёмки, обычно обозначают данные о следующих объектах: ЛЭП; коммуникации, находящиеся под землёй; любого рода дороги, например, железнодорожные или автомобильные; здания и сооружения жилого или нежилого назначения; промышленные сооружения (шахты, фабрики, заводы); особенности рельефа (холмы, овраги, равнины); объекты для снабжения водой (колонки или скважины); трубопроводы как подземные, так и наземные.

Картографическая генерализация

Какой бы детальной ни была карта, на ней все равно не получится отобразить абсолютно все объекты и детали, которые присутствуют на данной местности. В этом как раз и заключается сущность понятия «картографическая генерализация».

Слово generalis можно перевести с латинского языка как «обобщенный». Генерализация — это процесс отбора тех географических объектов, которые будут изображены на конкретной карте. Причем этот процесс является объективным, целесообразным и научно обоснованным.

Чтобы понять, что такое генерализация, достаточно вспомнить те карты, которые вы наверняка держали в своих руках. Так, на карте Евразии вы вряд ли найдете город Череповец. А вот на карте Вологодской области он обязательно будет отмечен.

Картографическая генерализация помогает сделать карту максимально качественной и функциональной, легкочитаемой. Разумеется, она напрямую зависит от масштаба.

Определение дирекционного угла

Дирекционным углом α называется горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана, по ходу часовой стрелки, до направления данной линии.

Дирекционный угол α линии АВ можно измерить с помощью транспортира. На рис. 5 представлены дирекционные углы α₁, α₂, α₃, и α₄ четырех линий М-1, М-2, М-3, М-4.

Рис.5

Дирекционный угол заданного направления α _пр называется прямым , а противоположного – обратным α _обр (рис. 6).

Рис.6

Связь между прямым и обратным дирекционными углами выглядит так:

Румбом (r) называется острый горизонтальный угол между северным или южным направлением оси ОХ координатной сетки и направлением данной линии. Румбы могут иметь значения от 0 до 90 градусов и сопровождаются названием четверти, в которой находится линия. На рис. 7 показаны румбы четырех линий М-1, М-2, М-3, М-4. Румбы этих линий записывают: СВ: r₁; ЮВ: r₂; ЮЗ: r₃; и СЗ: r₄, где, например, СВ — наименование румба, а r₁ — значение румба. Например, так выглядит записанный румб: ЮВ: 30º15′

Рис.7

Румб заданного направления r _пр. называется прямым , а противоположного – обратным r _обр. Прямой и обратный румбы равны по величине и отличаются только наименованием (рис. 8).

Например, если прямой румб равен r _пр = СВ: 350º, то обратный румб равен r _обр= ЮЗ: 350º.

Рис.8

Таблица перехода от дирекционных углов α к румбам r приведена ниже.

Формулы перехода от дирекционных углов к румбам

Инструкция для измерений и вычислений

Чтобы до конца разобраться с темой масштаба, определения реального и изображенного расстояния, рассмотрим простой пример.

Для решения задачи возьмите готовый план и выберите здание. Его размеры и расположение должно быть действительным.

Алгоритм работы с планом выглядит следующим образом:

1. Сделайте замеры постройки на плане и запишите результат в блокноте.
2. Следующим шагом необходимо определить размер объекта на местности.
   Для таких целей удобно пользоваться рулеткой или сантиметровой лентой. Если длина поверхности довольно большая, то рекомендуется позвать на помощь второго человека или использовать деревянные колышки. Колышки вбивают в землю таким образом, чтобы точка начала отсчета совпадала с начальной точкой измерений.
3. Полученные данные сравнивают и производят элементарные математические вычисления.
   Если длина одной стороны объекта в реальности составляет 4 метра, а на плане стена постройки имеет длину 2 см, то конвертируем все длины для удобства в сантиметры. В именованном масштабе выражение следующее: в 2 см 400 см. Путем деления получаем 400:2=200, то есть масштаб плана составляет 1:200, значит 1 сантиметр на плане изображает 2 метра на местности.

Зная простые правила работы с картами или планом, как измерять расстояние человек может избежать серьезных и опасных ситуаций. Умение ориентироваться с помощью простых и доступных чертежей помогло в выживании в условиях дикой природы, и несмотря на повсеместное использование цифровой техники и доступность гаджетов с навигацией в мире продолжают выпускаться карты, обновленные с учетом изображений, поучаемых со спутников.

Это дает каждому понять, что бумажная карта или план местности не всегда удобный, но самый надежный и верный спутник в дороге.

Линейный масштаб

Рис.1

Основанием линейного масштаба называется отрезок АВ линейного масштаба (основная доля масштаба), равный обычно 2 см. Он переводится в соответствующую длину на местности и подписывается. Крайнее левое основание масштаба делят на 10 равных частей.

Наименьшее деление основания линейного масштаба равно 1/10 основания масштаба.

Пример: для линейного масштаба (использующегося при работе на топографическом плане масштаба 1:2000), показанного на рисунке 1, основание масштаба АВ равно 2 см (т.е. 40 метрам на местности), а наименьшее деление основания равно 2 мм, что в масштабе 1:2000 соответствует 4 м на местности.

Отрезок cd (рис. 1), взятый с топографического плана масштаба 1:2000, состоит из двух оснований масштаба и двух наименьших делений основания, что, в итоге, соответствует на местности 2х40м+2х2м = 88 м.

Более точное графическое определение и построение длин линий можно сделать с помощью другого графического построения — поперечного масштаба (рис. 2).

Определение отметок точек и крутизны ската линии местности

Высотой Н точки местности называется расстояние по направлению отвесной линии от точки до уровенной поверхности.

Отметкой точки местности называется численное значение высоты точки. Например, Н(А) = 150 м, Н(В) =149 м.

На топографическом плане рельеф изображается надписями отметок отдельных характерных точек, условными знаками (промоина, обрыв и т. п.) и горизонта-лями.

Горизонталями называются замкнутые кривые линии, со-единяющие точки местности с одинаковыми отметками. Горизонтали образуются путём пересечения поверхности местности секущими горизонтальными плоскостями, проведенными через заданное расстояние, которое называется высотой сечения рельефа h.

Заложением называется расстояние d на плане между двумя соседними горизонталями (рис. 9 – 11).

Рис.9

По отметкам двух смежных (соседних) горизонталей можно определить отметку точки, лежащей между ними. Например: отметка первой точки В на нижней (рис. 10) горизонтали H1 = 161 м, отметка второй точки А на верхней (рис. 10) горизонтали H2 = 162 м (т.е. высота сечения рельефа h = 1 м), заложение d = 16,8 м, расстояние от первой горизонтали до точки С равно с = 7,6 м (рис. 10). Тогда (с требуемой точностью до 0,1 м) вычисляем отметку НС точки С по формуле

Масштаб и классификация карт по нему

Если перед картографом стоит задача изобразить большой участок земли, то для точного изображения, объекты нужно уменьшать в тысячи раз по сравнению с их реальным размером на местности.

На таких картах указать все особенности местности или подробно отобразить все объекты не получится. То есть карта получается мелкомасштабной. Для работы отбираются наиболее важные объекты, которые имеют значения для выполнения задачи.

Такой процесс отбора наиболее важных точек называется географической генерализацией.

Поселковые, районные или даже городские карты получаются более подробными. На них получается отобразить имеющиеся здания, лесопарковые зоны, реки. Учитывая, что расстояния уменьшены в гораздо меньшей степени, масштаб таких карт считается крупным.

Всего выделяют 3 типа карт по масштабу:

1. Мелкомасштабные.
   Они представляют обзор на довольно большую местность, то есть это школьные а́тласы, карты мира или глобусы. Масштаб на карте менее 1:1 000 000.
2. Среднемасштабные.
   Считаются обзорно-топографическими. На них проще ориентироваться на определенной местности. Их масштаб колеблется в пределах от 1:200 000 до 1:1 000 000.
3. Крупномасштабные.Это топографические, подробные карты местности с масштабом от 1:200 000 до 1:10 000.

Как определить расстояние до объекта

Бывают ситуации, когда необходимо уметь определять расстояние до объекта, имея под рукой лишь линейку. К примеру, вы должны рассчитать, через какое время вы доберетесь до видимого вдали населенного пункта или, манящего теплым дымком, домика лесника. Или путеводной звездой для вас стал проходящий вдалеке поезд, и где-то над деревьями вы увидели концы столбов линии электропередач железнодорожных путей.

Современные гаджеты, конечно, никто не отменял: не зря же целые толпы ученых и разработчиков трудились, чтобы внедрить в повседневную (и не очень) жизнь свои изобретения и тем самым облегчить нам существование или поиск выхода в той или иной ситуации. Однако методы и способы, которые уже много десятилетий применяются на практике, не зря до сих пор имеют столь большую популярность.

Геометрические глазомерные способы измерения расстояний

Выше шла речь о профессиональных способах замера расстояний. А что делать, когда под рукой отсутствует специальный измеритель расстояния? Тут на помощь приходит геометрия. Например, если необходимо измерить ширину водной преграды, то можно построить на ее берегу два равносторонних прямоугольных треугольника, как это изображено на схеме.

В данном случае ширина реки AF будет равна DE-BF Углы можно выверить с помощью компаса, квадратного листочка бумаги и даже с помощью одинаковых скрещенных веточек. Здесь проблем возникнуть не должно.

Еще можно измерить расстояние до цели через преграду, использовав также геометрический метод прямой засечки, построив прямоугольный треугольник с вершиной на цели и разделив его на два разносторонних. Есть способ определения ширины преграды с помощью простой травинки или нитки, или способ с помощью выставленного большого пальца…

Стоит рассмотреть этот способ подробнее, так как он является самым простым. На противоположной стороне преграды выбирается приметный предмет (обязательно нужно знать приблизительную его высоту), один глаз закрывается и на выбранный предмет наводится поднятый большой палец вытянутой руки. Потом, не убирая палец, закрывают открытый глаз и открывают закрытый. Палец получается по отношению к выбранному предмету сдвинут в сторону. Исходя из предполагаемой высоты предмета, приблизительно представляется на сколько метров визуально переместился палец. Это расстояние умножается на десять и в результате получается приблизительная ширина преграды. В данном случае сам человек выступает как стереофотограмметрический измеритель расстояния.

Геометрических способов измерения расстояния немало. Что бы о каждом рассказать подробно, понадобится немало времени. Но все они приблизительны и годятся только для условий, когда точное измерение с помощью приборов является невозможным.

Чтение топографических планов

Для пользования топографическими планами необходимо изучить условные знаки, принятые для данного масштаба. Условные знаки – графические обозначения, которые показывают местоположение предметов и явлений, а также их количественные и качественные характеристики. Они издаются в виде отдельных таблиц или таблиц на учебных планах. Условные знаки делятся на масштабные (контурные), и внемасштабные.

Масштабными называются условные знаки, которыми местные предметы изображаются в масштабе данного плана, т.е. крупные объекты, например, пашни, луга, леса, моря, озера и т.п.

Внемасштабные условные знаки – знаки, показывающие предметы, которые вследствие своей малости не могут быть изображены в масштабе плана (ширина дорог, колодцы, родники, мосты, опоры ЛЭП, столбы электросети и т.д.). Величина этих знаков не соответствует истинным размерам изображаемых предметов.

Линейные знаки — картографические условные знаки, применяемые для изображения объектов линейного характера, длина которых выражается в масштабе карты, но ширина значительно превышает их фактическую ширину.

Площадные условные знаки — картографические условные знаки, применяемые для заполнения площадей объектов, выражающихся в масштабе карты.

Внемасштабные линейные знаки — картографические условные знаки, применяемые для изображения объектов линейного характера, длина которых не выражается в масштабе карты.

Внемасштабные площадные условные знаки — картографические условные знаки, применяемые для изображения объектов, площади которых не выражаются в масштабе карты (плана).

Пояснительные подписи — подписи, поясняющие вид или род изображенных на карте объектов, а также их количественные и качественные характеристики.

Штриховые элементы карты (плана) — элементы карты (плана), выполненные линиями, штрихами или точками.

Фоновые элементы карты (плана) — элементы карты (плана), выполненные каким-либо цветовым фоном.

Измерение расстояний на карте шагом циркуля.

Ломаные линии удобно измерять путем последовательного наращивания раствора циркуля прямолинейными отрезками. Измерение расстояний и длин кривых линий производится последовательным отложением шага циркуля. Величина шага циркуля зависит от степени извилистости линии, но, как правило, не должна превышать 1 см. Для исключения систематической ошибки длину шага циркуля, определенную по масштабу или линейке, следует проверять измерением линии километровой сетки длиной 6–8 см.

Длина извилистой линии, измеренной по карте, всегда несколько меньше ее действительной длины, так как измеряются не кривая линия, а хорды отдельных участков этой кривой. Поэтому в результаты измерений покарте приходится вводить поправку – коэффициенты увеличения расстояний.