Энциклопедия

Изображение рельефа Земли

До сих пор, говоря о создании карт, планов и даже глобусов, мы имели в виду изображение поверхности Земли, какой она кажется с высоты, сверху. Но при движении по Земле, при строительстве, при обработке полей, прокладке дороги — буквально на каждом шагу мы сталкиваемся с неровностями земной поверхности, с ее рельефом.

Долгое время на картах рельеф, вернее его наиболее заметные элементы, изображали перспективными зарисовками. На подробных картах рисовали гору, вулкан, овраг, а на обзорных — россыпь отдельных гор или целую горную цепь или просто писали — «горы такие-то». По такой карте можно было найти хорошо заметный ориентир, обрыв или перевал в горах, где между гор проходит дорога.

Изображение рельефа способом штриховки. Чем склон круче, тем штрихи гуще.

На рубеже XVIII и XIX вв. к карте предъявляются новые требования. Военным надо было знать и складки местности, и недоступные склоны, и командные высоты. Для строительства каналов, соединяющих судоходные реки разных бассейнов, необходимо было знать, насколько водоразделы возвышаются над долинами рек, как разольются запруженные плотинами воды, где они пойдут самотеком. Нужно было передать на карте высоту, крутизну и пластику склонов, общую картину рельефа и отдельные его формы. Но способы изображения рельефа, которые отражали бы эти его свойства, родились не сразу.

Сначала на карте рисовали очертания оврага или горы в плане, т. е. обводили линией их бровку и подножие, обычно заметные на местности, и оттеняли эти линии штрихами или растушевкой. Постепенно стали заштриховывать весь склон от бровки до подножия, причем условились, что разная толщина и густота штрихов будет соответствовать разной крутизне склона, которую мерили эклиметром — простейшим прибором, основу которого составляют транспортир и отвес.

Изображение рельефа горизонталями. Там, где горизонтали сближаются, склон круче, где расходятся — положе.

Так родился штриховой способ, хорошо передающий пластику рельефа. Но способ этот очень трудоемкий, да и штрихи затрудняли чтение других элементов местности. Наконец, карта в штрихах не передавала данных о высоте, не позволяла строить профили, необходимые для инженерных расчетов.

Еще в 1648 г. французский математик и физик В. Паскаль применил для измерения высоты горы ртутный барометр: она определялась по разнице давления воздуха на вершине и у подножия. Способ этот не сразу был использован в картографии. Лишь в XVIII в. на картах стали указывать высоту наиболее заметных точек местности — вершин, перевалов и т. д. Со временем это стало главным в изображении рельефа, причем оказалось, что характер изменения высот позволяет передать черты рельефа: его формы, пластику, крутизну склонов.

В основе передачи представления о распределении высот, или гипсометрии местности, лежит способ изображения рельефа горизонталями, т. е. с помощью линий, все точки которых на местности лежат на одинаковой высоте.

Горизонтали применяли еще в XVI в. инженеры-градостроители: они мысленно как бы разделяли на слои строительную площадку, чтобы знать, где строить здания, или чтобы вычислить объем земляных работ. Но на картах горизонтали утвердились лишь во второй половине XIX в.

При рассказе о том, что такое горизонталь, обычно пользуются представлениями об «идеальном острове», который последовательно заливает вода. Если на поверхности острова прочертить разные уровни стояния воды, в плане они изобразятся в виде замкнутых кривых. Если расстояние по высоте между отдельными горизонталями будет одинаковым, т. е. они будут проведены через определенное сечение, тогда большая густота горизонталей на плане будет говорить о большей крутизне склона, а разреженность горизонталей — о его пологости. Чтобы на карте с горизонталями определить разность высот двух точек, надо помножить сечение на число горизонталей между ними, а измерив также и расстояние между ними по карте, можно по двум катетам найти и протяженность склона, и угол его наклона.

Так вычерчиваются горизонтали — линии на карте, все точки которых на местности лежат на одинаковой высоте.

Горизонтали передают и представление о формах рельефа: замкнутые, как бы вложенные одна в другую горизонтали изображают холм (гору) или впадину, причем различить их помогают берг-штрихи — маленькие черточки, всегда направленные вниз по склону. Втянутая петля горизонталей изображает понижение — долину или балку, а выпуклая — выступ, мыс, водораздел.

Вначале при съемке небольших участков местности определяли с помощью барометра высоту нескольких точек и, сообразуясь с ними, горизонтали рисовали на глаз. Но, как мы уже говорили, по барометру можно определить лишь различие в высоте близрасположенных точек. Между тем надо было дать представление о рельефе обширных пространств. Например, для строительства судоходных каналов нужно было изобразить рельеф водораздела между бассейнами Волги и рек, впадающих в Финский залив. Для этого надо было на картах показывать не только относительную высоту точек (т. е. разницу их высот), но и абсолютную высоту над уровнем моря. Это не просто, хотя бы потому, что в разных морях и океанах, у разных берегов (из-за нагонных ветров и течений, вращения Земли, приливов, формы берегов и т. д.) уровень воды неодинаков. Поэтому, например, на всех картах СССР "абсолютная высота отсчитывается от нуля футштока (рейка для наблюдений за уровнем воды) в Кронштадте, и для опорных точек она вычисляется геодезистами при прокладке триангуляции; топограф использует их данные при съемке местности.

Зная высоту опорных точек, горизонтали можно проводить и по аэрофотоснимкам — на специальных приборах — стереопланиграфах, получая рельефное, т. е. стереоскопическое, изображение на двух соседних (обязательно перекрывающихся) аэрофотоснимках. На подробной топографической карте сечение горизонталей небольшое: 5 м или 10 м, а в случае надобности, например для строительной площадки или карьера, — 1 м и даже менее. На географической карте рельеф рисуют обобщенно, горизонтали проводятся через десятки, а то и через сотни метров (промежуточные пропускаются), а сечение выбирается неодинаково на одной карте: на горах больше, чем на равнинах. Конечно, на карте большой территории нельзя уже изобразить отдельный холм или овраг, на ней изображаются обширные низменности, равнины, возвышенности, плоскогорья, хребты, т. ё. участки земной поверхности, отличающиеся своей высотой над уровнем моря. Пространства на географической карте', заключенные между такими обобщенными горизонталями, для наглядности закрашиваются разным цветом, причем под картой помещают соответствующую шкалу высот. Низменности окрашивают в зеленые тона (впадины ниже уровня моря — в темно-зеленые), равнины — в серые, а горы — в коричневые, и чем они выше, тем темнее.

Так же рисуют и рельеф дна океанов, морей и больших озер, проводя по дну изобаты —линии одинаковых глубин. Промежутки между ними закрашивают — чем глубже, тем темнее синий тон.