Модуль №2 Картография. Экологическое картографирование. Лекция №4 Карты. Мелкомасштабные карты

Лекция ( Самостоятельное изучение)

УГЛЫ НАПРАВЛЕНИЙ

При работе с топографической картой часто возникает задача определения направлений. Углы направлений (или углы положения) измеряют относительно начального направления, за которое могут быть приняты географический (истинный) меридиан, магнитный меридиан, осевой меридиан зоны Гаусса — Крюгера.

В зависимости от принятого начального направления различают азимут географический (истинный), азимут магнитный, дирекционный угол.

Географическим (истинным) азимутом А направления называется угол, измеряемый от северного направления географического меридиана по ходу часовой стрелки до заданного направления в пределах от 0° до 360°. Для измерения по карте географического азимута заданного направления в начальной точке линии проводят по линейке географический меридиан (таким же способом, как при определении географических координат) и транспортиром измеряют угол между меридианом и заданным направлением.

Магнитным азимутом АM направления называется угол, измеряемый от северного конца магнитного меридиана до определяемого направления по ходу часовой стрелки в пределах от 0° до 360°. Магнитные азимуты направлений измеряют на местности с помощью приборов, снабженных магнитной стрелкой (компасы, буссоли). По карте магнитные азимуты могут быть вычислены по измеренному истинному азимуту А и величине магнитного склонения б, указанной на полях карты.

Магнитное склонение (склонение магнитной стрелки) — угол между истинным (географическим) и магнитным меридианами. Склонение от истинного меридиана на восток считается восточным — положительным, на запад — западным — отрицательным. АМ=А —δ, где склонение δ может быть восточным и западным и соответственно дается со знаком плюс или минус.

Рис. 12. Углы направления линии OL: А — азимут истинный;

АM — азимут магнитный; α — дирекционный угол; γ — сближение меридианов; δ — магнитное склонение

Дирекционным углом α направления называется угол, измеряемый на карте от северного направления осевого меридиана зоны и линий, ему параллельных (вертикальных километровых линий), до заданного направления по ходу часовой стрелки в пределах от 0° до 360°.

Использование вертикальных линий сетки дает возможность быстро и точно измерять углы направления в любой точке карты с помощью транспортира. По измеренным на местности магнитным азимутам дирекционные углы могут быть вычислены, если известна величина сближения меридианов, т.е. угол γ между северным направлением географического меридиана данной точки и северным направлением вертикальной линии координатной сетки. Для точек, лежащих в восточной части координатной зоны (к востоку от осевого меридиана), величина сближения положительная, а для точек, расположенных в западной части,— отрицательная. Максимальное значение угла сближения меридианов не превышает 3°, поэтому не всегда учитывается в практической работе.

AM = α — δ + γ ;

α = AM + δ — γ ;

A=α + γ

Рис. 13. Измерение по картам дирекционных углов направлений транспортиром. Заштрихованы измеряемые углы

Алгебраическая разность δ — γ = Π называется поправкой направления. Сведения о величине углов сближения меридианов и магнитного склонения приводятся под южной рамкой карты.

Направления на карте проводят по дирекционным углам, для чего через исходную точку чертят прямую, параллельную вертикальным линиям координатной сетки. К ней прикладывают транспортир, как указано на рисунке 25, и делают отметку на карте против соответствующего отсчета по шкале транспортира. Отметку соединяют прямой с исходной точкой.

Румбом r в геодезии называется угол направления, не превышающий 90°, составленный меридианом и данным направлением; румб отсчитывается от ближайшего направления (северного и южного) меридиана по ходу и против хода часовой стрелки. Различают румбы географические (отсчитываемые от географического меридиана), магнитные (отсчитываемые от магнитного меридиана), а также румбы, отсчитываемые от вертикальных километровых линий. Для полной определенности направления линии угловое значение румба сопровождается указанием четверти горизонта, где лежит данная линия.

Связь между азимутами и румбами ясна из рисунка.

Рис. 14. Связь румбов и азимутов направлений

В практике измерений необходимо для контроля проводить измерения углов направления линий в прямом и обратном направлениях. Углы, измеренные в начальной точке линии, называются прямыми, а углы, измеренные в противоположном направлении (или в конечной точке линии), обратными.

В общем случае меридианы не параллельны друг другу, между ними образуется угол, называемый сближением меридианов у, поэтому прямой и обратный азимуты находятся в следующей зависимости: Аобр. = Апр. ± 180° + γ.

Дирекционный угол прямой линии постоянен во всех точках (в пределах одной зоны), поэтому αобр. = αпр . ± 180°.

Рис. 15. Прямой и обратный азимуты направления. Пунктирной линией в точке 2 дана прямая, параллельная меридиану точки 1

Рис. 16. Дирекционные углы направлений в зоне Гаусса-Крюгера:

αAB = α1 = α2 = α ;

 αBA = α — 180°;

αCD = α'1 = α'2 = α';

 αDС = α' + 180°;

αобр. = αпр. ± 180°

Дирекционные углы направлений измеряются преимущественно по карте или определяются по магнитным азимутам.

Рис. 17. Дирекционный угол и сближение меридианов

Сближение меридианов — угол  γ между северным направлением истинного меридиана данной точки и вертикальной линией координатной сетки (или линией, параллельной ей). Сближение меридианов отсчитывается от северного направления истинного меридиана до северного направления вертикальной линии. Для точек, расположенных восточнее среднего меридиана зоны, величина сближения положительная, а точек, расположенных западнее, — отрицательная,

Величина сближения меридианов на осевом меридиане зоны равна нулю и возрастает с удалением от среднего меридиана зоны и от экватора; ее максимальное значение будет вблизи полюсов и не превышает 3°.

Сближение меридианов, указываемое на топографических картах, относится к средней (центральной) точке листа; ее величина в пределах листа карты масштаба 1:100000 в средних широтах может отличаться на 10...15' от значения, подписанного па карте.

Магнитный азимут — угол, измеряемый по ходу часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением магнитного меридиана (направлением установившейся магнитной стрелки компаса или буссоли) и направлением на определяемый объект.

Магнитные азимуты измеряются на местности компасом или буссолью, а также определяются по карте по измеренным дирекционным углам.

Склонение магнитной стрелки (магнитное склонение) — угол между истинным (географическим) и магнитным меридианами.

Величина склонения магнитной стрелки подвержена суточным, годовым и вековым колебаниям, а также временным возмущениям под действием магнитных бурь. Величина склонения магнитной стрелки и его годовые изменения показываются на топографических и специальных картах. В районах магнитных аномалий обычно указывается амплитуда колебания величины склонения магнитной стрелки. Склонение магнитной стрелки на восток считается восточным (положительным), а на запад—западным (отрицательным). Переход от дирекционного угла к магнитному азимуту к обратно производится различными способами; все необходимые данные для этого имеются на каждом листе карты масштаба 1:25 000— 1:200 000 в специальной текстовой справке и графической схеме, помещаемых на полях листа в левом нижнем углу. Склонена на 1965 г. западное 3°10' (0-53).   Среднее сближение мпридиапое западное 2°12' (0-37).  Лри прикладывании буссоли (компаса) к вертикальным линиям координатной сетки среднее отклонение магнитной стрелки западное 0°58' (0-10). Годовое изменение склонения восточное 0"05' 2(0-01). Поправка в дирекционый угол при переходе к магнитному азимуту плюс (0-16) Примечание. В скобках покачаны деления угломера (одно деление угломера)

Рис. 18. Данные о склонении магнитной стрелки и сближении меридианов, помещаемые на картах

Переход через поправку направления. В текстовой справке, помещаемой на картах, указывается величина (в градусах и делениях угломера) и знак поправки для перехода от дирекннонного угла к магнитному азимуту. Например, в справке, приведенной на рис. указано: «Поправка в дирекционный угол при переходе к магнитному азимуту плюс (0-16)». Поэтому если дирекционный угол направления равен 18-00 дел. угл., то магнитный азимут будет равен 18-16 дел. угл.

При обратном переходе, т. е. при определении дирекционного угла по магнитному азимуту, знак поправки изменяют на обратный и она вводится в магнитный азимут. Например, если магнитный азимут равен 10-00, то дирекционный угол этого направления для данной карты (рис. 25) равен 9-84 (10-00—0-16).

Переход по графической схеме. Па схеме показывают примерное направление на объект и, сообразуясь с положением вертикальной линии координатной сетки и линии магнитного меридиана, увеличивают или уменьшают исходный угол на поправку, указанную на схеме в скобках.

Рис. 19. Переход от дирекционного угла к магнитному

азимуту и обратно

Примеры (см. рис.):

1. Дирекционный угол α= 12-60; магнитный азимут будет равен

10-53 (12-60—2-07).

2. Магнитный азимут Ам = 153°; дирекционный угол будет равен

165°25' (153°+2°10'+10°15').

Переход по формуле. Зависимость между дирекционным углом и магнитным азимутом одного и того же направления выражается формулой

А_м = а - S + γ,

где А_м — магнитный азимут;

а — дирекиионпый угол;

S — склонение магнитной стрелки;

Это основная исходная формула для перехода от дирекционного угла к магнитному азимуту и обратно. Она применяется главным образом, когда приходится учитывать годовое изменение склонения магнитной стрелки.

Переход от дирекционного угла к магнитному азимуту с учетом годового изменения склонения магнитной стрелки. Вначале определяют склонение магнитной стрелки на данное время. Для этого годовое изменение склонения магнитной стрелки умножают на число лет, прошедшее после создания карты, и полученную величину алгебраически суммируют с величиной склонения магнитной стрелки, данной на карте. Затем производится переход от дирекционного угла к магнитному азимуту по основной формуле.

Пример перехода от дирекционного угла, равного 120°30', к магнитному азимуту этого направления на 1972 г. (исходные данные взяты с рис.).

1. Определение величины изменения склонения магнитной стрелки за 7 лет (1972—1965 гг.): Д=0°05.2' × 7 = 0°36'.

2. Вычисление величины склонения магнитной стрелки на 1972 г.: S  = -3°10' + 0°36' = -2°34'.

3. Переход от дирекционного угла к магнитному азимуту по основной формуле (см. выше)

  А_м = 120°30' - (-2°34')+ (—2° 12') = 120°52'.

Полярная система координат

Полярная система координат – система плоских координат образованная направленным прямым лучом OX, называющимся полярной осью. Чаще всего за полярную ось принимают ось северного направления какого-либо меридиана. Начало координат - точка O - называется полюсом системы.

 Рис. 20

Положение любой точки в полярной системе определяется двумя координатами: радиусом-вектором r (или полярным расстоянием S) – расстоянием от полюса до точки, и полярным углом b при точке O, образованным осью OX и радиусом вектором точки и отсчитываемым от оси OX по ходу часовой стрелки.

 Под полярным углом b в геодезии часто принимают дирекционный угол направления, с помощью которого определяют координаты точек и расстояния между ними.

 Переход от прямоугольных координат к полярным и обратно для случая, когда начала обеих систем находятся в одной точке и оси OX у них совпадают, выполняется по формулам прямой геодезической задачи:

 
tgb = Y/X, b = arctg(Y/X)  

 Рис. 21

Эти формулы получаются из решения треугольника OBA по известным соотношениям между сторонами и углами прямоугольного треугольника. Системы прямоугольных и полярных координат применяются в геодезии для определения положения точек на плоскости.

Прямая и обратная геодезические задачи .

Имея понятия о горизонтальных проложениях линий, прямоугольных координатах и ориентировании линии можно перейти к решениям прямой и обратной геодезических задач.