Рельефом местности называется совокупность неровностей земной поверхности.
В зависимости от характера рельефа местность подразделяют наравнинную, всхолмленную и горную.
Равнинная местность имеетслабовыраженные формы или почти совсем не имеет неровностей; всхолмленная характеризуется чередованием сравнительно небольших по высоте повышений и понижений; горная представляет собой чередование возвышений высотой более 500 м над уровнем моря, разделенных долинами.
Из всего многообразия форм рельефа местности можно выделить наиболее характерные.
Гора (холм, высота, сопка) - это возвышающаяся над окру
жающей местностью конусообразная форма рельефа, наивысшаяточка которой называется вершиной.
Вершина в видеплощадки называется плато , вершина остроконечной формы -пиком .
Боковая поверхность горы состоит из скатов , линия слияния их с окружающей местностью - подошва , или основание,горы.
Котловина , или впадина , - это углубление в виде чаши. Самаянизкая точка котловины - дно . Боковая поверхность ее состоитиз скатов, линия слияния их с окружающей местностью называется бровкой .
Хребет - это возвышенность, постепенно понижающаяся водном направлении и имеющая два крутых ската, называемых склонами . Ось хребта между двумя склонами называется водораздельной линией или водоразделом .
Лощина - это вытянутое углубление местности, постепеннопонижающееся в одном направлении. Ось лощины между двумяскатами называется водосливной линией или тальвегом . Разновидностями лощины являются: долина - широкая лощина с пологими склонами, а также овраг - узкая лощина с почти отвесными склонами.
Начальной стадией оврага является промоина . Овраг, заросший травой и кустарником, называетсябалкой . Расположенные иногда по склонам лощин площадки, имеющие вид уступа или ступени с почти горизонтальной поверхностью, называются террасами .
Седловины - это пониженные части местности между двумя вершинами. Через седловины в горах часто проходят дороги;в этом случае седловина называется перевалом .
Вершина горы, дно котловины и самая низкая точка седловины являются характерными точками рельефа. Водораздел и тальвегпредставляют собой характерные линии рельефа. Характерные точки и линии рельефа облегчают распознавание отдельных формего на местности и изображение их на карте и плане.
Способ изображения рельефа на картах и планах должен даватьвозможность судить о направлении и крутизне скатов, а такжеопределять отметки точек местности. Вместе с тем он должен бытьнаглядным. Известны различные способы изображения рельефа:
· перспективное
· штриховка линиями разной толщины
· цветной отмыв (горы - коричневые, лощины - зеленые)
· подписи отметокточек
· горизонтали
Наиболее совершенные с инженерной точкизрения способы изображения рельефа - горизонталями в сочетании с подписью отметок характерных точек и цифровой.
Горизонталь - это линия на карте, соединяющая точки с равнымивысотами. Если представить себе сечение поверхности Земли горизонтальной (уровенной) поверхностью, то линия пересечения этих поверхностей, ортогонально спроецированная на плоскость и уменьшенная до размера в масштабекарты или плана, и будет горизонталью. Если поверхность Р 0 расположена на высоте Н от уровенной поверхности, принятой заначало отсчета абсолютных высот,то любая точка на этой горизонтали будет иметь абсолютную отметку, равную H. Изображение в горизонталях рельефа всего участка местности можно получить в результате сечения поверхности этого участка рядом горизонтальных плоскостей Р 1 ,Р 2 , ..., Р n ,расположенных на одинаковом расстоянии А друг от друга. В результате на карте получают горизонтали с отметками H + h, H + 2h и т.д.
Расстояние h между секущими горизонтальными плоскостями называется высотой сечения рельефа . Ее значение указывается на карте или плане под линейным масштабом. Высота сечения рельефа зависит от масштаба карты или плана, от сложности рельефа местности и назначения карты или плана, высоты сечения принимают равными 1, 2, 5,
10 м и т. д. Чем меньше принятая высота сечения рельефа, тем подробнее и точнее должна быть выполнена работа по съемке рельефа местности.
Расстояние между горизонталями на карте или плане называется заложением . Чем больше заложение, тем меньше крутизнаската на местности, и наоборот.
Горизонтали никогда не пересекаются, за исключением нависшего утеса, естественных и искусственных воронок, узких оврагов, крутых обрывов, которые не отображаются горизонталями, а обозначаются условными знаками.
Основные формы рельефа изображаются горизонталями следующим образом. 
Изображения горы и котловины,хребта и лощины сходны между собой. Направление падениясклона показывают короткимиштрихами - бергштрихами .
На утолщённых горизонталях подписывают отметки характерных точек, причем так, чтобы верх цифр был направлен в сторону повышения склона.
Если при данной высоте сечениярельефа некоторые характерные особенности его не могут быть выражены, то проводят пунктиром дополнительныеполу- и четверть горизонтали соответственно через половину или четвертую часть принятой высоты сечения рельефа.
Чтобы облегчить чтение горизонталей на карте, некоторые изних утолщают. При высоте сечения 1,5, 10 и 20 м утолщают каждую пятую горизонталь с отметками, кратными соответственно 5,10, 25 и 50 м. При высоте сечения 2,5 м утолщают каждую четвертую горизонталь с отметками, кратными 10 м.
Свойства горизонталей и особенности их проведения:
1. Горизонталь - линия равных высот т.е. все ее точки имеют одинаковую высоту;
2. Горизонталь должна быть непрерывной плавной линией;
3. Горизонтали не могут раздваиваться и пересекаться;
4. Расстояние между горизонталями (заложение) характеризуют крутизну ската. Чем меньше расстояние, тем круче скат;
5. Водораздельные и водосборные линии горизонтали пересекают под прямым углом;
6. В случаях, когда заложение превышает 25мм, проводят дополнительные горизонтали (полугоризонтали) в виде штриховой линии (длина штриха 5-6 мм, расстояние между штрихами 1-2 мм);
7. При окончательном оформлении плана выполняют некоторое сглаживание горизонталей в соответствии с общим характером рельефа, при этом предельная погрешность изображения рельефа горизонталями не должна превышать 1/3 основного сечения.
При решении различных инженерных задач по топографическим картами планам нередко приходится определять высоты заданных точек, уклонызаданных линий и крутизну склонов.
Определение высот точек.
Если искомая точка расположена на горизонтали,то очевидно, что ее высота равна высоте этой горизонтали.Если точка расположена между горизонталями, то ее высоту определяютметодом линейной интерполяции высот.
На рисунке дана точка с между горизонталями с высотами 72,0 и73,0 м. Если провести через эту точку линию ab, нормальную к горизонталям, то, измерив циркулем с помощью масштаба отрезкиаси ab, равные соответственно 13,0 м и 20,0 м, из пропорции найдем , где hb = 1 м - высота сечения рельефа, тогда hc = 0,65 м, а искомая высота точки с равна H с = 72,0 + 0,65 = 72,65 м.
Определение уклона.
Если линия АВ местности наклонена 
к горизонтальной линии АС под некоторым угломα, то тангенс этого углабудет равен уклону этой линии на местности:
Уклоном линии АВ на местности называют отношение превышенияh между точками А и В к горизонтальной проекции расстояния между нимиd.
Если, например, h = 1,0 м, a d = 20,0 м, то i = 0,05. Уклоны могутбыть положительными (повышения) и отрицательными (понижения).
Уклоны линий местности выражают не только в абсолютных величинах,но, чаще всего, в процентах или промилле. Так, уклон i = 0,05 = 5,0% = 50‰.
Кроме вычисления крутизны линий местности (уклонов) по формуле, ее можно вычислить по специальным графикам, называемым графикамизаложений.
Графики заложений строят в масштабе данной карты или плана приh = 1 м. Тогда, отложив на графиках соответствующие заложения (горизонтальные проекции расстояний) между двумяточками на смежных горизонталях, можно немедленно определить уклон или угол наклона линии местности, соединяющей эти точки.
Из всех элементов местности рельеф играет самую важную роль, потому что он влияет
на состояние и положение всех остальных элементов: гидрографию, распределение населен
ных пунктов, дорог, растительности и т. д. Между всеми этими элементами существует оп
ределенная взаимосвязь, на которую оказывает влияние рельеф. Рельеф труднее всего изо
бразить на карте, потому что необходимо отобразить объемность рельефа, а карта представ
ляет собой плоское изображение местности. Рельеф трехмерен в пространстве и имеет ог
ромное разнообразие объемных форм, которые необходимо передать на плоскости. Поэтому
существует несколько способов изображения рельефа, которые в настоящее время так или
иначе используются на картах разного назначения.
1. Картинный (перспективный) способ.
Этим способом рельеф изображался на ста
рых картах в виде примитивных рисунков возвышенностей, гор, хребтов. Рельеф изображал
ся так, как его видели. Для большей наглядности горы покрывались тенями.
Для него не обязательно знать абсолютные или относительные высоты, крутизну скло
нов, а достаточно передать перспективное изображение рельефа (рис. 5.13). Наглядность
и простота - главные достоинства картинного способа отображения рельефа на картах,
но, конечно, геометрическая точность таким образом не может быть передана.
Этот способ изображения рельефа был широко распространен в ХУ-ХУШ вв. В на
стоящее время данный способ применяется на тех картах, где требуется наглядность, а не
точность, и поэтому его в первую очередь используют на детских картах.
Рис. 5.13. Перспективное изображение рельефа на детской карте
2. Штриховой способ.
Картинное изображение рельефа в XVIII в. в первую очередь
перестало удовлетворять военных, основных потребителей карт. Они должны были быстро
получать по картам точное представление о крутизне склонов, пересеченности местности,
характере рельефа в целом. Поэтому был предложен новый способ изображения рельефа -
штриховой.
В России использовались шкала А.П. Болотова и шкала Главного штаба. Прин
цип построения таких шкал следующий: чем круче склон, тем толще и плотнее штриховка,
при этом крутые склоны покрывают тенью, а пологие высвечивают (рис. 5.14).
Недостатком способа являлось то, что посредством штрихов нельзя определить абсо
лютные и относительные высоты. Кроме того, рисовка штрихов очень трудоемка, а печата
ние карт требует высокой техники воспроизведения. Поэтому стали искать новые способы
изображения рельефа. В настоящее время этот способ используется при изображении скали
стого рельефа на топографических картах.
Рис. 5.14. Изображение рельефа штрихами
3. Способ отмывки рельефа
(светотеневая пластика), т. е. создание полутонового изо
бражения при заданном освещении местности. Отмывка применяется для придания объемно
сти формам рельефа.
На рукописных картах отмывка широко использовалась уже во второй половине XVIII в.,
но ее печать была освоена только в середине XIX
в. в результате введения литографии. Ори
гинал отмывки рельефа представляет собой как бы фотографию рельефной модели местно
сти при боковом северо-западном освещении (рис. 5.15).
Рис. 5.15. Изображение рельефа отмывкой на политико-административной карте России
При этом все склоны, расположенные напротив источника света, остаются белыми,
противоположные склоны - темные, а расположенные под различными углами к свету - ок
рашиваются тенями различной яркости и светлоты, в зависимости от их освещенности. Метод
отмывки дает наглядное пластическое изображение рельефа. Недостатком способа является то,
что невозможно определять по карте крутизну склонов и высот точек.
В настоящее время отмывка используется на некоторых мелкомасштабных общегео
графических картах, но чаще легкую серую отмывку наносят в дополнение к горизонталям
и гипсометрической окраске. Сегодня можно встретить легкую отмывку рельефа и на поли
тических, политико-административных и административных картах (рис. 5.15). Отмывка
рельефа выполняется с помощью программы ЛёоЬе РЬо!о8Ьор.
4. Способ высотных отметок.
Высотные отметки - это подписанные на карте абсо
лютные отметки высот точек. С помощью высотных отметок показывают характерные высо
ты, в том числе командные,
имеющие наибольшую высоту, с которых реализуется возможность
хорошего обзора местности. Выделяют высотные отметки гор, холмов, курганов, перевалов, об
рывов и уступов, насыпей и выемок. Они облегчают чтение карты и дают возможность опреде
ления превышений одних точек над другими.
В качестве самостоятельного способа отметки высот не используются, так как не дают
ясного и наглядного представления о рельефе, поэтому применяются в сочетании с другими
способами изображения рельефа.
5. Способ горизонталей. Горизонталь
- это линия, соединяющая одинаковые отметки
высот.
Горизонтали - основной способ изображения рельефа на топографических картах
(рис. 5.16). Существуют следующие виды горизонталей: сплошные
(проводятся соответст
венно высоте сечения); утолщенные
(при сечении 5,0 м и 20 м утолщается каждая пятая го
ризонталь, при сечении 2,5 м - каждая десятая); дополнительные
горизонтали или полугори-
зонтали
(проводятся на половине высоты сечения рельефа); вспомогательные
горизонтали
(проводятся на четверти высоты сечения рельефа).
Рис. 5.16. Изображение рельефа горизонталями
Дополняются горизонтали бергштрихами (короткими черточками, перпендикулярными
к горизонталям, указывающими направление склона), подписями отметок абсолютных высот
характерных точек местности и некоторых горизонталей (отметки подписываются в их раз
рывах и основанием цифр всегда располагаются вниз по склону). Главным достоинством
этого способа является то, что по горизонталям можно осуществлять различные картометри
ческие работы: определять абсолютные высоты точек и превышений одних точек над други
ми, крутизну и направление склонов и др. По рисунку горизонталей, их форме, густоте про
ведения можно получить представление о рельефе местности. Правильно подобранная высо
та сечения рельефа на карте позволяет очень наглядно передать характер рельефа и степень
его расчлененности. Поэтому этот способ сегодня используют на государственных топогра
фических картах.
6. Гипсометрический способ,
или послойная окраска ступеней высот, основной и наи
более применяемый способ изображения рельефа на физических и гипсометрических картах.
Горизонтали на обзорных картах называют изогипсами. Изогипсы
служат разделительными
линиями между ступенями высот, проходящими через определенное количество метров по
высоте. На гипсометрических картах России применяется шкала, которая строится по прин
ципу: чем выше, тем темнее
(рис. 5.17).
Способ очень наглядный, позволяет достаточно точно измерять рельеф и выполнять
работы по карте. Кроме того, на карте хорошо изображается и читается тип рельефа - горный
или равнинный.
Рельеф морского дна изображается аналогичным способом, только здесь производится
послойная окраска ступеней глубин. Разделительными линиями между различными ступе
нями глубин служат изобаты
- линии равных глубин.
В легенду общегеографических карт
в шкалу высот всегда включают не только рельеф суши, но и рельеф морского дна. Самые
низкие ступени шкалы, соответствующие участкам дна морей и океанов, окрашивают голу
бым цветом. Низменности - участки суши до 200 м - окрашивают в зеленый цвет. Участки
суши выше 200 м окрашиваются от светло-желтого (светло-коричневого) до оранжевого
(темно-коричневого). Самые высокие ступени окрашивают, как правило, насыщенным ко
ричневым цветом. Существуют и другие цветовые гаммы в окраске гипсометрической шка
лы. Удачно подобранные цвета шкалы могут создать впечатление объемности изображения.
Рис. 5.17. Изображение рельефа послойной гипсометрической окраской
4. Условные обозначения рельефа.
Применяются для отображения форм рельефа, не
выражающихся горизонталями: резких нарушений рельефа, например скал, промоин, обры
вов, оврагов и т. д. В этих случаях используют знаки коричневого цвета, которые хорошо со
четаются с горизонталями. Искусственные формы рельефа, например уступы карьеров, канавы,
насыпи, терриконы и т. п., показывают знаками черного цвета (рис. 5.18).
Рис. 5.18. Изображение рельефа горизонталями в сочетании с условными знаками
8. Блок-диаграммы рельефа
- это трехмерные плоские рисунки, передающие пластику
земной поверхности
(рис. 5.19). Обычно они совмещаются с продольными и поперечными
разрезами, которые показывают внутреннее геологическое строение территории. Современ
ные компьютерные технологии позволяют получать трехмерные блок-диаграммы на дисплее
и проводить с ними различные преобразования.
Рис. 5.19. Блок-диаграмма рельефа
9. Цифровые модели рельефа
(ЦМР). ЦМР - совокупность (массив, файл) высотных
отметок 7, взятых в узлах некоторой сети точек с координатами х, у и закодированных
в числовой форме
(А. М. Берлянт).
В настоящее время ЦМР являются основой компьютерного картографирования. С по
мощью ЦМР выполняют разнообразные расчеты, построение карт густоты и глубины рас
членения рельефа, углов наклона, построение разрезов, линий видимости и др. Кроме того,
ЦМР служат для моделирования трасс, профилей, для создания участков землепользования,
например, строительных площадок и других проектных работ. ЦМР в настоящее время
можно строить в различных программах, в том числе в 1пёогС18, АиЮдезк Сш1 3^ и др.
Рельефом называется совокупность пространственных форм (неровностей) земной поверхности. Рельеф - один из важнейших элементов географической среды. Он оказывает существенное влияние на перераспределение тепла и влаги, характер миграции химических элементов и, следовательно, на свойства почв и растительности, определяя таким образом ландшафтные особенности территории. С другой стороны, размещение населенных пунктов, путей сообщения, промышленных и энергетических сооружений, а также условия сельскохозяйственного производства (экспозиция склонов, смыв почв, возможность механической обработки земли и др.) во многих случаях обусловливаются характером рельефа земной поверхности. При боевых действиях учет особенностей рельефа необходим для определения возможностей открытого передвижения, маскировки, условий проходимости и т. п.
Способ изображения рельефа на карте . Задача отображения рельефа на картах весьма сложна, поскольку на плоском листе бумаги должны быть показаны объемные, выпуклые и вогнутые формы, их высоты, размеры, крутизна склонов. Изображение рельефа должно быть измеримым.
На топографических картах рельеф изображают с помощью горизонталей, которые дополняются указанием высот характерных точек местности и условными знаками отдельных элементов и форм рельефа.
Горизонталь - это воображаемая линия на физической поверхности Земли, все точки которой имеют одинаковую высоту над уровнем моря, т.е. абсолютная высота вдоль каждой горизонтали постоянна. Если рассечь какую-то форму рельефа горизонтальными плоскостями, как показано на рисунке 30, А, каждая линия сечения будет иметь постоянную высоту; она таким образом является горизонталью.
Рис. 30. Принцип образования горизонталей
Секущие плоскости строят через равные промежутки по высоте, и полученные линии сечения проектируют отвесными лучами на общую плоскость (карту). Так на карте получают изображение рельефа системой горизонталей в виде замкнутых кривых линий (рис. 30, Б). Очертания горизонталей, очевидно, обусловлены внешним обликом форм рельефа, а их количество на данной карте - наибольшей разностью высот на картографируемой территории.
Рис. 31. Элементы ската (А). Отражение элементов ската с помощью горизонталей на карте (Б)
Разность высот двух соседних основных горизонталей называется высотой сечения рельефа . На рисунке 31, А показан разрез участка земной поверхности вертикальной плоскостью. Секущие горизонтальные поверхности проведены через 10 м по высоте и имеют отметки 90, 100, 110, 120 и 130 м. Высота сечения h равна 10 м. Линии сечения земной поверхности горизонтальными плоскостями затем спроектированы на общую горизонтальную поверхность (рис. 31, Б), т.е. карту. Промежутки на карте между двумя соседними горизонталями называются заложением d. Заложение всегда меньше, чем расстояние S между теми же точками на склоне (скате).
Крутизна ската выражается через угол наклона α. При постоянной высоте сечения h изменение крутизны ската влечет изменение заложения: чем больше угол наклона, тем меньше заложение на карте. Связь между элементами ската выражается математически: d = S·cosα ; h = S·sinα ; h = d·tgα ; d = h·tgα.
Величина наклона земной поверхности (крутизна ската) часто характеризуется не через угол α, а уклоном i. Уклон - это отношение величины превышения местности к тому горизонтальному протяжению, на каком оно наблюдается: i =h/d= tgα. Уклон выражается обычно десятичной дробью в тысячных долях (или в процентах). Так, при уклоне дороги, равном 0,015, на отрезке в 1000 м подъем составит 15 м. Уклон железнодорожного полотна на сложных участках показан на специальных табличках, установленных на столбах около дороги.
От высоты сечения зависит детальность изображения рельефа на карте. При редких секущих плоскостях, т.е. при большой высоте сечения ряд особенностей форм земной поверхности не будет отражен. Например, в нижней части склона, показанного на рисунке 31, А, имеются повышения и понижения, которые не изобразились на карте. Поэтому на детальных картах высота сечения берется меньшей, а с уменьшением масштаба высота сечения увеличивается.
На советских топографических картах применяют стандартные высоты сечения рельефа. Например, при картографировании равнинных и всхолмленных территорий приняты следующие высоты сечения: на карте масштаба 1:25 000 - 5 м, 1:50 000 - 10 м, 1:100 000 - 20 м. Горизонтали, имеющие стандартную разность высот, называются основными. Горизонтали проводят сплошными тонкими коричневыми линиями.
Указание о принятой на данной карте высоте сечения дается под линейным масштабом карты в виде фразы «Сплошные горизонтали проведены через…».
Абсолютные высоты отдельных горизонталей, т.е. их отметки, подписываются в специальных разрывах горизонталей. При этом верх цифр направлен в сторону повышения ската. На картах для большей наглядности утолщается каждая пятая горизонталь, высота которой всегда соответствует упятеренной высоте сечения рельефа на данной карте.
На пологих склонах иногда расположены важные детали рельефа (западины, возвышения, уступы), которые при стандартной высоте сечения не отразятся на карте. Пример тому - нижний участок склона между горизонтальными 90 и 100 м на рисунке 31, Л. В этих случаях между основными секущими плоскостями вводят дополнительные и образующиеся при этом горизонтали показывают на карте прерывистыми линиями. Обычно дополнительные сечения проводят посередине между основными и полученные горизонтали называют полугоризонталями. Если и их недостаточно для выявления особенностей рельефа, проводят вспомогательные горизонтали (примерно через четверть высоты сечения), обозначаемые еще более короткими штрихами.
Рис. 32. Изображение рельефа горизонталями: основными (90, 100, 110 м), дополнительной (95 м), вспомогательной (98 м)
Участок склона между основными горизонталями 90 и 100 м на рисунке 31, Б выглядит длинным и пологим, хотя в действительности он осложнен повышением. На увеличенном рисунке того же участка (рис. 32) построены дополнительные секущие плоскости и проведены полугоризонталь 95 м и вспомогательная горизонталь 98 м, которые и отобразили на карте более детально строение ската.
Высотными отметками называются подписи абсолютных высот в метрах высших точек вершин, низших точек впадин, точек на перегибах склонов. Нередко отметки даются для ориентиров (перекрестки дорог, отдельные здания и др.). Абсолютная высота зеркала воды в реке или озере называется урезом воды , ее значение проставляется на береговой линии водных объектов.
Для показа на картах ряда форм рельефа, не выражающихся горизонталями в масштабе карты, применяют условные обозначения. Таковы изображения курганов, скал-останцев, отдельно лежащих камней, оползней, осыпей из песка, камней или щебня, а также оврагов, карстовых воронок, промоин, крутых обрывов и задернованных уступов. Кроме того, знаками синего цвета характеризуются фирновые поля, ледники, ледяные обрывы и другие проявления современного оледенения.
Некоторые из этих знаков сопровождаются количественными показателями. Например, даются высота обрывов, ширина и глубина оврагов в метрах. Искусственные формы рельефа (насыпи, выемки, и др.) показывают на картах знаками черного цвета, изображение природного рельефа дается коричневым цветом.
Основные элементы и формы рельефа . Рельеф земной поверхности слагается скатами (склонами) различной формы и крутизны; схематически выделяют склоны прямые и изогнутые в плане, а также склоны прямые (ровные) и изогнутые в профиле. Их изображения на карте отличаются формой горизонталей и характером чередования заложений разной величины (рис. 33).
Рис. 33. Схематическое изображение горизонталями основных форм склонов
При встрече двух скатов возникают линии перегиба рельефа: водораздельная и водосборная линии, бровка и подошва ската. Водораздельная линия образуется на выпуклой форме рельефа при встрече двух склонов противоположного направления; на ней происходит переход от подъема к спуску. Водосборная линия , или тальвег ,- линия перегиба склонов противоположного направления на вогнутой форме рельефа; на ней происходит переход от спуска к подъему. Бровка - это линия стыка горизонтальной площадки или пологого ската с более крутым скатом. Подошва - это линия перехода от более крутого склона к менее крутому или к горизонтальной площадке. На бровке и подошве изменяется крутизна, а не направление ската. Линии перегиба рельефа в природе обычно бывают изогнутые и наклонные.
Несложные сочетания скатов образуют простые формы рельефа . К ним относятся положительные формы, возвышающиеся над окружающей местностью,- гора (холм), простой хребет (увал), уступ и отрицательные, вогнутые формы - впадина, долина (лощина, балка), прогиб склона.
Гора - куполообразное поднятие с более или менее крутыми склонами, в нижней части окаймляемыми подошвой - линией перехода скатов горы к окружающей местности. Гора, так же как и меньшая форма рельефа - холм, изображается замкнутыми горизонталями с бергштрихами, направленными наружу от них (рис. 34). Впадина образуется более или менее крутыми замкнутыми склонами, идущими вниз от бровки, и заканчивается дном с самой низкой точкой впадины. Небольшие неглубокие впадины называют часто блюдцами, а конусообразные углубления - воронками. Впадина, как и гора, изображается на карте замкнутыми горизонталями, но бергштрихи от горизонталей направлены внутрь впадины (см. рис. 34).
Рис. 34. Изображение форм рельефа участка местности с помощью горизонталей, высотных отметок и условных знаков
Простой хребет образован двумя склонами, идущими вверх от подошвы и смыкающимися по водораздельной линии. На карте хребты изображаются системой вытянутых V-образных горизонталей, выпуклости которых обращены вниз по склону. Долина, так же как лощина и балка, ограничена двумя склонами, идущими вниз от бровок и дающими при смыкании линию тальвега. Это вытянутая, понижающаяся в одном направлении вогнутая форма. По дну долины течет постоянный водоток. Долина (как и лощина) изображается на карте системой V-образных горизонталей, обращенных выпуклостью вверх по склону.
На рисунке 35 представлено перспективное изображение участка речной долины с обозначением ее частей, поперечный разрез долины, а ниже - схематическое изображение горизонталями полосы речной долины вдоль линии профиля. Редкие горизонтали на поверхности террасы сменяются сгущением горизонталей на участке 6-5-4. Склон и горизонтальная площадка, например пойма, образуют перегиб склона (участок 5-4-3); в этом случае после сгущения горизонталей следует их заметное разрежение.
Рис. 35. Участок речной долины
Рассмотренные выше формы не встречаются в природе изолированно, обычно они сочетаются, переходят одна в другую и образуют более сложные комплексы форм. Например, когда в хребет или увал с противоположных сторон врезаются две долины или лощины, на водоразделе образуется прогиб, называемый седловиной, наиболее пониженная точка которой является перевалом.
Итак, изображение рельефа горизонталями позволяет распознать по карте формы и элементы рельефа, а также получить целый ряд его количественных характеристик. С уменьшением масштаба карт уменьшается подробность изображения рельефа, так как увеличиваются высоты сечения, с карты снимаются изображения более мелких форм, рисунок горизонталей все более обобщается (сглаживается) . Для ряда форм рельефа применяют внемасштабные условные знаки. Так происходит обобщение, т.е. генерализация изображения рельефа.
По высотам сечения рельефа на топографических картах Тверская область лежит на территории равнин с чередованием низменностей и возвышенностей, сечение рельефа для масштаба 1:25000 будет равно 2,5 метрам.
При выборе высоты сечения рельефа необходимо учитывать очень многие факторы и требования, предъявляемые к изображению рельефа на топографических картах и планах. Является обеспечение необходимой точности положения горизонталей при использовании различных методов съемок, и одновременно одинаковая наглядность рисунка горизонталей на картах одних и тех же масштабов и при одном и том же сечение рельефа.
При изображении рельефа на картах необходимо четко выделять все горизонтали, даже при небольших заложениях. При изображении крутых ненарушенных склонов небольшой протяженности сначала проводят все утолщенные горизонтали, а между ними – такое количество горизонталей, которое позволяет избежать их слияния. На основе учета природных закономерностей ландшафта, изображение на картах рельефа должно быть увязано с изображением других компонентов ландшафта.
Практически в работах по созданию топографических карт предельно малым расстоянием между горизонталями (заложением) считается 0,2 мм.
Формула по которой определяется заложение рельефа следующая:
Где h- высота сечения рельефа; a - угол наклона поверхности.
Поэтому при выборе сечения рельефа необходимо учитывать преобладающие углы наклона поверхности.
Рельеф Тверской области равнинный с чередованием низменностей и возвышенностей, местами всхолмлённый с преобладающими углами наклона до 6. Поэтому, руководствуясь таблицей "Высоты сечения рельефа на топографических картах" (Т.В. Верещака, Н.С. Подобелов), определяем, что оптимальная высота сечения рельефа 2,5 метра . Но рельеф данной местности неоднороден. Поэтому есть вероятность, что придется использовать полугоризонтали, так как прибегать к использованию разных высот сечения рельефа в разных районах нет необходимости, так как это заметно усложнит чтение карты и проведение по ней морфометрических работ, кроме того, это не обусловлено морфометрическими характеристиками рельефа.
4. Метод картографирования
В настоящее время топографические карты и планы масштабов 1:500- 1:25000 создаются преимущественно на основе использования аэрофототопографической съемки, а в отдельных случаях – наземной фототеодолитной съемкой. Топографические карты более мелких масштабов получают путем камерального составления по имеющимся картам более крупного масштаба.
Аэрофототопографическая съемка - вид топографической съемки, которая выполняется по аэрофотоснимкам и другим материалам аэрофотосъемки при помощи фотограмметрических приборов. Он производится комбинированием и стереотопографическими методами.
Комбинированный метод используется при картографировании главным образом заселенных равнинных районов и также всхолмленной местности. На основе точек полевой плановой привязки аэрофотоснимков и планового сгущения опорной сети способами фототриангуляции изготавливают мозаичные фотопланы из предварительно трансформированных аэрофотоснимков. С мозаичных фотопланов изготавливают светокопии (репродукции), фотоизображение которых дешифрируют в полевых условиях для получения изображения контуров. На этих же репродукциях производят рисовку рельефа методом наземной топографической съемки. В результате получают полевой составительский оригинал топографической карты.
Стереотопографический метод отличается большой дифференциальностью.
Основными процессами которого являются:
Маркировка топознаков и создание планово-высотного обоснования съемки;
Производство аэрофотосъемочных работ;
Полевое и камеральное дешифрирование аэрофотоснимков;
Рисовка рельефа на стереообрабатывающих приборах;
Увязка результатов дешифрирования и рисовки рельефа на фотопланах, графических планах или других основах составительского оригинала. Этот метод создания топографических карт отличается от комбинированного сведением к минимуму полевых работ, поэтому он является самым рентабельным.
Фототеодолитная съемка – метод создания топографических планов и карт, основанный на использовании фотоснимков, полученных фотографированием с точек земной поверхности. Фотографирование производится фототеодолитом. Составление оригиналов топографических карт и планов при этом методе съемки осуществляется по фотоснимкам с использованием фотограмметрических приборов. Комплекс работ слагается из следующих основных процессов:
Выбор базисов и контрольных точек на местности;
Выполнение полевых и камеральных работ по определению координат станций, контрольных точек и длин базисов;
Фотографирование фототеодолитом местности с выбранных станций и выполнение фотолабораторных работ;
Фотограмметрическая обработка стереоскопических пар наземных снимков на стереокомпараторах или стереоавтографах для получения топографической карты соответствующего масштаба.
Фототеодолитная съемка используется главным образом для создания крупномасштабных топографических планов при выполнении различных инженерных изысканий на небольших участках территории. Эта съемка выполняется редко, как правило, в горных и высокогорных районах.
Основными методами создания топографических планов в настоящее время являются стереотопографический и комбинированный. Методы мензульной, тахеометрической или теодолитной съемки применяются лишь в отдельных случаях при создании планов небольших участков территории, при отсутствии материалов фотосъемок и т. п.
Таким образом, проанализировав возможные методы съёмки, для Тверской области целесообразно выбрать стереотопографический метод аэрофототопографической съёмки. Так как этот способ наилучшим образом подходит для масштаба создаваемой карты 1:25 000 000, для заселённого картографируемого района с равнинной, местами с всхолмлённой местностью. К тому же данный метод является менее затратным и трудоёмким, и по сравнению с комбинированным методом полевые работы сводятся к минимуму.
3.2. Рельеф. Основные формы рельефа
Рельеф – форма физической поверхности Земли, рассматриваемая по отношению к её уровенной поверхности.
Рельефом называется совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. При проектировании и строительстве железных, автомобильных и других сетей необходимо учитывать характер рельефа – горный, холмистый, равнинный и др.
Рельеф земной поверхности весьма разнообразен, но все многообразие форм рельефа для упрощения его анализа типизировано на небольшое количество основных форм (рис. 28).
Рисунок 28 - Формы рельефа:
1 - лощина; 2 - хребет; 3, 7, 11 - гора; 4 - водораздел; 5, 9 - седловина; 6 - тальвег; 8 - река; 10 - обрыв; 12 - терраса
К основным формам рельефа относятся:
Гора – это возвышающаяся над окружающей местностью конусообразная форма рельефа. Наивысшая точка её называется вершиной. Вершина может быть острой – пик, или в виде площадки – плато. Боковая поверхность состоит из скатов. Линия слияния скатов с окружающей местностью называется подошвой или основанием горы.
Котловина – форма рельефа, противоположная горе, представляющая собой замкнутое углубление. Самая низкая точка её – дно. Боковая поверхность состоит из скатов; линия их слияния с окружающей местностью называется бровкой.
Хребет – это возвышенность, вытянутая и постоянно понижающаяся в каком – либо направлении. У хребта два склона; в верхней части хребта они сливаются, образуя водораздельную линию, или водораздел .
Лощина – форма рельефа, противоположная хребту и представляющая вытянутое в каком – либо направлении и открытое с одного конца постоянно понижающееся углубление. Два ската лощины; сливаясь между собой в самой низкой части её образуют водосливную линию или тальвег , по которой стекает вода, попадающая на скаты. Разновидностями лощины являются долина и овраг: первая является широкой лощиной с пологими задернованными скатами, вторая – узкая лощина с крутыми обнаженными скатами. Долина часто бывает ложем реки или ручья.
Седловина – это место, которое образуется при слиянии скатов двух соседних гор. Иногда седловина является местом слияния водоразделов двух хребтов. От седловины берут начало две лощины, распространяющиеся в противоположных направлениях. В горной местности через седловины обычно пролегают дороги или пешеходные тропы; поэтому седловины в горах называют перевалами.
3.3. Изображение рельефа на планах и картах
Для решения инженерных задач изображение рельефа должно обеспечивать: во-первых, быстрое определение с требуемой точностью высот точек местности, направления крутизны скатов и уклонов линий; во-вторых, наглядное отображение действительного ландшафта местности.
Рельеф местности на планах и картах изображают различными способами (штриховкой, пунктиром, цветной пластикой), но чаще всего с помощью горизонталей (изогипсов), числовых отметок и условных знаков.
Горизонталь на местности можно представить как след, образованный пересечением уровенной поверхности с физической поверхностью Земли. Например, если представить холм, окружённый неподвижной водой, то береговая линия воды и есть горизонталь (рис. 29). Лежащие на ней точки имеют одинаковую высоту.
Допустим, что высота уровня воды относительно уровенной поверхности 110 м (рис. 29). Предположим теперь, что уровень воды упал на 5 м и часть холма обнажилась. Кривая линия пересечения поверхностей воды и холма будет соответствовать горизонтали с высотой 105 м. Если последовательно снижать уровень воды по 5 м и проектировать кривые линии, образованные пересечением поверхности воды с земной поверхностью, на горизонтальную плоскость в уменьшенном виде, то получим изображение рельефа местности горизонталями на плоскости.
Таким образом кривая линия, соединяющая все точки местности с равными отметками, называется горизонталью .
Рисунок 29 - Способ изображения рельефа горизонталями
При решении ряда инженерных задач необходимо знать свойства горизонталей:
1. Все точки местности, лежащие на горизонтали, имеют равные отметки.
2. Горизонтали не могут пересекаться на плане, поскольку они лежат на разных высотах. Исключения возможны в горных районах, когда горизонталями изображают нависший утес.
3. Горизонтали являются непрерывными линиями. Горизонтали, прерванные у рамки плана, замыкаются за пределами плана.
4. Разность высот смежных горизонталей называется высотой сечения рельефа и обозначается буквой h .
Высота сечения рельефа в пределах плана или карты строго постоянна. Её выбор зависит от характера рельефа, масштаба и назначения карты или плана. Для определения высоты сечения рельефа иногда пользуются формулой
h = 0,2 мм · М,
где М – знаменатель масштаба.
Такая высота сечения рельефа называется нормальной.
5. Расстояние между соседними горизонталями на плане или карте называется заложением ската или склона . Заложение есть любое расстояние между соседними горизонталями (см. рис. 29), оно характеризует крутизну ската местности и обозначается d .
Вертикальный угол, образованный направлением ската с плоскостью горизонта и выраженный в угловой мере, называется углом наклона ската ν (рис. 30). Чем больше угол наклона, тем круче скат.
Рисунок 30 - Определение уклона и угла наклона ската
Другой характеристикой крутизны служит уклон i . Уклоном линии местности называют отношение превышения к горизонтальному проложению. Из формулы следует (рис. 30), что уклон безразмерная величина. Его выражают в сотых долях (%) или тысячных долях – промиллях (‰).
Если угол наклона ската до 45°, то он изображается горизонталями, если его крутизна более 45°, то рельеф обозначают специальными знаками. Например, обрыв показывается на планах и картах соответствующим условным знаком (рис. 31).
Изображение основных форм рельефа горизонталями приведено на рис. 31.
Рисунок 31 - Изображение форм рельефа горизонталями
Для изображения рельефа горизонталями выполняют топографическую съемку участка местности. По результатам съемки определяют координаты (две плановые и высоту) для характерных точек рельефа и наносят их на план (рис. 32). В зависимости от характера рельефа, масштаба и назначения плана выбирают высоту сечения рельефа h .
Рисунок 32 - Изображение рельефа горизонталями
Для инженерного проектирования обычно h = 1 м. Отметки горизонталей в этом случае будут кратны одному метру.
Положение горизонталей на плане или карте определяется с помощью интерполирования. На рис. 33 приведено построение горизонталей с отметками 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 м. Горизонтали кратные 5 или 10 м проводят на чертеже утолщенными и подписывают. Подписи наносят таким образом, чтобы верх цифр указывал сторону повышения рельефа. На рис. 33 подписана горизонталь с отметкой 55 м.
Там, где заложения больше, наносят штриховые линии (полугоризонтали ). Иногда, чтобы сделать чертеж более наглядным, горизонтали сопровождают небольшими черточками, которые ставятся перпендикулярно горизонталям, по направлению ската (в сторону стока воды). Эти черточки называются бергштрихи .