Как составить картографическую карту

Как создаются карты

Нарисованная от руки карта в Массачусетском музее современного искусства

Современным картографам гораздо проще, чем их коллегам из прошлого, создававшим далекую от идеала схему с весьма приблизительными расчетами местоположения объектов. До начала XX века картография менялась медленно и, хотя белых пятен к тому моменту почти не осталось, точностью карты похвастаться не могли.

С началом эры аэросъемки местности картографы получили отличный инструмент, позволявший составить детальный план любой территории. Спутниковая съемка должна была, по идее, завершить тысячелетнюю работу по созданию идеального инструмента ориентирования, но картографы столкнулись с новыми проблемами.

Как инструмент решения картографических проблем и ошибок, появился проект OpenStreetMap (OSM), на основе данных которого существует наш сервис MAPS.ME. В OSM огромное количество данных: не только обрисованные спутниковые снимки, но и информация, которую знают только местные жители. Сегодня мы подробнее расскажем, как оцифровывается и становится картой реальный мир.

Фотофиксация местности

Возраст этой карты — 14 000 лет

Первые карты появились еще в период первобытной истории. Изгибы рек, гребни, овраги, скалистые пики, звериные тропы — все объекты обозначалось простыми насечками, волнистыми и прямыми линиями. Последующие карты недалеко ушли от первых схематичных рисунков.

Изобретение компаса, телескопа, секстанта, других приборов морской навигации, и последовавший вслед за этим период Великих географических открытий, привели к расцвету картографии, но карты все еще оставались недостаточно точными. Использование различных приборов и математических методов не могло стать решением проблемы — в конце концов, карты рисовал человек, используя описание или схемы, созданные на натуре.

Новый этап в развитии картографии начался с топографической съемки. Впервые наземные съемочные работы для изготовления топографических карт начали выполняться в 16 веке, а первые аэрофототопографические съемки труднодоступных территорий были выполнены в 1910-е годы. В России как кадастровые, так и пресловутые «карты генштаба», точность и покрытие которых на тот момент времени оказались беспрецедентными, создавались топографами с помощью теодолита.

Пример дешифрования середины прошлого века

После аэросъемки необходим длительный и сложный этап дешифрования. Объекты на снимке нужно выявить и распознать, установить их качественные и количественные характеристики, а также зарегистрировать результаты. Метод дешифрования основывается на закономерностях фотографического воспроизведения оптических и геометрических свойств объектов, а также на взаимосвязях их пространственного размещения. Проще говоря, учитываются три фактора: оптика, геометрия изображения и пространственное размещение.

Для получения данных о рельефе используются контурно-комбинированный и стереотопографический методы. При первом методе непосредственно на местности с помощью геодезических приборов определяют высоты важнейших точек поверхности и затем на аэрофотоснимки наносят положение горизонталей. Стереотопографический метод подразумевает частичное перекрытие друг другом двух снимков таким образом, чтобы на каждом из них изображался один и тот же участок местности. В стереоскоп этот участок выглядит как трехмерное изображение. Далее по этой модели с помощью приборов определяют высоты точек местности.

Спутниковая съемка

Пример стереопары со спутника WorldView-1

Схожим образом, создавая стереоизображение, работают и спутники. Информацию по рельефу (и многие другие данные, включая радарную интерферометрию — построение цифровых моделей местности, определение смещений и деформаций земной поверхности и сооружений), предоставляют радарные и оптические спутники дистанционного зондирования Земли.

Спутники сверхвысокого разрешения фотографируют не все подряд (бескрайние сибирские леса не нужны в высоком разрешении), а по заказу для определенной территории. К таким спутникам относятся, например, Landsat и Sentinel (на орбите находятся Sentinel-1, ответственный за радарную съемку, Sentinel-2, ведущий оптическую съемку поверхности Земли и изучение растительности, и Sentinel-3, наблюдающий за состоянием мирового океана).

Изображение Лос-Анджелеса, снятое спутником Landsat 8

Спутники присылают данные не только в видимом спектре, но и в инфракрасном (и еще нескольких других). Данные из невидимых для глаза человека диапазонов спектра позволяют анализировать типы поверхности, следить за ростом сельскохозяйственных культур, выявлять пожары и многое другое.

Изображение Лос-Анджелеса включает в себя полосы частот электромагнитного спектра, соответствующие (в терминологии Landsat 8) диапазонам 4-3-2. Landsat обозначает красный, зеленый и синий сенсоры как 4, 3 и 2 соответственно. Полноцветное изображение появляется при комбинации изображения с этих сенсоров.

Принимают и обрабатывают данные владельцы спутников и официальные дистрибьютеры — DigitalGlobe, e-Geos, Airbus Defence and Space и другие. В нашей стране основными поставщиками спутниковых снимков являются «Российские космические системы», «Совзонд» и «Сканэкс».

Множество сервисов создано на основе наборов данных Global Land Survey (GLS) от US Geological Survey (USGS) и NASA. GLS получают данные преимущественно от проекта Landsat, создающего спутниковые фотоснимки всей планеты в реальном времени с 1972 года. С помощью Landsat можно получить сведения обо всей земной поверхности, а также об ее изменениях за последние десятилетия. Именно этот проект для всех публичных картографических сервисов остается главным источником данных дистанционного зондирования Земли по мелким масштабам.

Багамские острова с точки зрения MODIS

Сканирующий спектрорадиометр среднего разрешения MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) расположен на спутниках Terra и Aqua, являющихся частью комплексной программы NASA EOS (Earth Observing System). Разрешение получаемых изображений грубее результатов большинства других спутников, но охват позволяет получать ежедневную глобальную коллекцию снимков практически в режиме реального времени.

Мультиспектральные данные полезны для анализа земной поверхности, океана и атмосферы, позволяя в оперативном режиме (буквально за несколько часов) изучать изменения облаков, снега, льда, водных объектов, состояние растительности, отслеживать динамику наводнений, пожаров и т.д.

«Living Atlas of the World» — атлас, содержащий карты и данные, посвященные множеству тем: населению, бизнесу, ландшафту, климату, транспорту и др.

Геопортал Роскосмоса — бесплатный (частично) источник данных. Спутниковые снимки предоставлены Роскосмосом и NASA, картографические данные — OpenStreetMap и Росреестром, средства поиска — GeoNames и OpenStreetMap Nominatim.

Кроме спутников есть еще одно перспективное направление «вертикальной» съемки — получение данных с дронов. Так компания DroneMapper отправляет дроны (редко — квадрокоптеры) для съемок фермерских угодий — получается экономичнее, чем использовать спутник или самолет.

Спутники предоставляют огромное количество разнообразной информации и могут сфотографировать всю Землю, но компании заказывают данные только для нужной им территории. В связи с дороговизной спутниковой съемки, компании предпочитают детализировать территории крупных городов. Все, что считается малонаселенной местностью, обычно снимается в самых общих чертах. В регионах с постоянной облачностью спутники делают новые и новые снимки, добиваясь четкого изображения и повышая затраты. Впрочем, некоторые IT-компании могут позволить себе закупать снимки целыми странами. Например, Bing Maps.

На базе спутниковых снимков и замеров на местности создаются векторные карты. Обработанные векторные данные продают компаниям, печатающим бумажные карты и/или создающим картографические сервисы. Рисовать карты самостоятельно по спутниковым снимкам дорого, поэтому многие компании предпочитают купить готовое решение на базе Google Maps API или Mapbox SDK и доработать собственным штатом картографов.

Проблемы спутниковых карт

В простейшем случае, чтобы нарисовать современную карту, достаточно взять снимок со спутника или его фрагмент и перерисовать все объекты в редакторе или в каком-нибудь сервисе online interactive map creator. На первый взгляд в примере выше из OSM все отлично — дороги выглядят, как и должны выглядеть. Но это только на первый взгляд. На самом деле эти цифровые данные не соответствуют реальному миру, так как они искажены и сдвинуты относительно реального расположения объектов.

Спутник фотографирует под углом на большой скорости, время фотографирования ограничено, снимки склеиваются… Ошибки накладываются друг на друга, поэтому для создания карт стали использовать фото- и видеосъемку на местности, а также геотрекинг автомобилей, который является очевидным доказательством существования определенного маршрута.

Пример снимка, на котором возникла проблема из-за плохой орторектификации: у воды треки легли отлично, а на горе справа — съехали

Рельеф, условия съемки и тип камеры влияют на появление искажений в снимках. Процесс устранения искажений и преобразования исходного снимка в ортогональную проекцию, то есть такую, при которой каждая точка местности наблюдается строго вертикально, называют орторектификацией.

Перераспределение пикселей на изображении в результате ортокоррекции

Использовать спутник, который снимал бы только над заданной точкой, затратно, поэтому съемка ведется под углом, который может достигать 45 градусов. С высоты в сотни километров это приводит к значительным искажениям. Для создания точных карт качественная орторектификация жизненно необходима.

Карты быстро теряют актуальность. Открыли новую парковку? Построили объездную дорогу? Магазин переехал по другому адресу? Во всех этих случаях устаревшие снимки территории становятся бесполезны. Не говоря уже о том, что множество важных деталей, будь то брод на реке или тропа в лесу, не видны на снимках из космоса. Поэтому работа над картами — это процесс, в котором невозможно поставить финальную точку.

Как делают карты OpenStreetMap

Изображение

OpenStreetMap — некоммерческий картографический проект, в котором сообщество пользователей со всего мира создает открытую, бесплатную географическую карту. Для создания карт применяют данные с персональных GPS-трекеров, аэрофотографии, видеозаписи, спутниковые снимки, а также знания человека. Ближайший проект, с которым можно сравнить OSM — это Википедия. Аналогичным образом в OSM любой пользователь редактирует карту, а данные проекта распространяются на условиях свободной лицензии.

В OpenStreetMap используют в качестве основы для карт GPS-треки, записанные пользователями, и спутниковые снимки от компаний Bing, Mapbox, DigitalGlobe. Карты коммерческих компаний, например Google и Яндекса, нельзя использовать из-за юридических ограничений.

Снимки привязываются к местности автоматически на этапе получения. Сканы также можно привязать с помощью опорных точек с известными координатами, полученными из треков либо ассоциированными с пунктами геодезической сети.

При редактировании карт снимки со спутников в OSM всегда сдвигаются так, как показывают записанные на земле треки, компенсируя большинство ошибок. Есть масса приложений, позволяющих записывать GPS-треки и делиться ими, например, Geo Tracker, Strava (Android) и GPX Tracker (iOS).

Создатель карты на спутниковом снимке первым делом рисует дороги, используя данные треков. Поскольку треки описывают перемещение в географических координатах, по ним легко определить, где именно проходит дорога. Затем наносятся все остальные объекты. Недостающие и площадные объекты создаются по снимкам, а подписи, указывающие на принадлежность объектов либо дополняющие их справочной информацией, берутся из наблюдений или реестров.

Чтобы создать карту, наполненную различной информацией, используют географическую информационную систему (ГИС), предназначенную для работы с геоданными — для их анализа, преобразования, аналитики и печати. С ГИС можно создать свою собственную карту с визуализацией любых данных. В ГИС для карт можно добавить данные Росстата, муниципальных образований, министерств, ведомств — все так называемые геопространственные данные.

Откуда берутся геоданные

Итак, спутниковые снимки сдвинуты относительно реальности в несколько десятков метров. Чтобы сделать действительно точную карту, нужно вооружиться навигатором (GPS приемником) или обычным телефоном. А затем с помощью приемника или приложения в телефоне записать максимальное количество точек трека. Запись осуществляется вдоль линейных объектов, расположенных на земле — подойдут реки и каналы, тропинки, мосты, ж/д и трамвайные пути и т.д.

Одного трека никогда не бывает достаточно для любого участка — сами они тоже записываются с определенным уровнем погрешности. В дальнейшем спутниковая подложка выравнивается по множественным трекам, записанным в разное время. Любая другая информация берется из открытых источников (или дарится провайдером данных).

Трудно представить карты без информации о различных компаниях. Сбор локальных данных об организациях с привязкой к GPS-позиции делают Yelp, TripAdvisor, Foursquare, 2ГИС и другие. Сообщество (включая непосредственно представителей локального бизнеса) самостоятельно вносит данные на OpenStreetMap и Google Maps. Не все большие сети хотят сами заморачиваться с добавлением информации, поэтому обращаются к компаниям (Brandify, NavAds, Mobilosoft и другие), помогающим размещать филиалы на картах и следить за актуальностью данных.

Иногда информация об объектах реальной местности добавляется на карты через мобильные приложения — сразу, в полевых условиях человек имеет возможность точно актуализировать картографические данные. В MAPS.ME для этого есть встроенный редактор карт, через который уточненные данные поступают напрямую в базу OpenStreetMap. Достоверность информации проверяют другие участники OSM-сообщества. В «обратную сторону» данные из OSM поступают в MAPS.ME в «сыром» виде. Прежде чем оказаться на экране смартфона пользователя, они обрабатываются и упаковываются.

Будущее: нейросети-картографы

В Facebook рассказали, что они использовали алгоритмы машинного обучения, чтобы найти дороги на спутниковых снимках. Но фактчекинг уже делали люди, которые проверяли дороги и «склеивали» их с данными OSM.

Сервис для обмена фотографиями с геометками Mapillary в прошлом году добавил функцию, которая обеспечивает семантическую сегментацию изображений объектов. Фактически они смогли разделить изображения на отдельные группы пикселей, соответствующие одному объекту с одновременным определением типа объекта в каждой области. Люди делают подобное очень легко — например, большинство из нас могут идентифицировать и находить автомобили, пешеходов, дома на изображениях. Однако компьютерам тяжело было ориентироваться в огромном массиве данных.

Используя глубокое обучение на свёрточной нейронной сети, в Mapillary смогли в автоматическом режиме выявить 12 категорий объектов, которые чаще всего встречаются в дорожной сцене. Их метод позволяет добиться прогресса и по другим задачам машинного зрения. Игнорируя совпадения между движущимися объектами (например, облаками и транспортными средствами) можно значительно улучшить цепочку процессов преобразования исходных данных в двухмерную или стереоскопическую картинку. Семантическая сегментация Mapillary позволяет получить приблизительную оценку плотности растительности или наличия тротуаров на некоторых территориях городов.

Юго-Запад Москвы нейросеть поделила на зоны в зависимости от типа застройки

В проекте CityClass проводится анализ типов городской застройки при помощи нейросети. Делать карту функционального зонирования города долго и однообразно, но можно обучить компьютер отличать промышленную зону от жилой, а историческую застройку от микрорайона.

Группа ученых из Стэнфорда натренировала нейросеть предсказывать уровень бедности в Африке по дневным и ночным спутниковым снимкам. Сначала сетка находит крыши домов и дороги, а потом сопоставляет с данными об освещенности территорий в ночное время.

Сообщество продолжает следить за первыми шагами в области автоматического создания карт, и уже использует машинное зрение для рисования некоторых объектов. Трудно сомневаться в том, что будущее будет принадлежать картам, создаваемым не только людьми, но и машинами.

отдельных объектов содержания – речной сети, населенных пунктов, границ и других элементов (при необходимости).

После того, как редактор карты составит редакционный план, приступают к составлению карты.

Составление карты – процесс изготовления оригинала карты, который включает в себя содержание будущей карты и выполнен в установленных картографических знаках с необходимой точностью и генерализацией элементов содержания.

До начала составления техник-картограф должен тщательно изучить редакционный план карты. Составительские работы выполняются в определенной последовательности, которая зависит от принятой технологии. В общем виде порядок выполнения работ следующий:

1.Вычисление математической основы. Необходимо вычислить картографическую проекцию для определения координат точек пересечения меридианов и параллелей, а также координаты углов внутренней рамки карты. Для топографической карты вычисляются географические и прямоугольные координаты углов рамки трапеции.

2.Построение математической основы. Построение начинается с нанесения по координатам углов карты, построения картографической сетки – сети меридианов и параллелей, километровой сетки (для топографических карт) или обеих сеток вместе. Они служат основой для укладки элементов содержания карты, поэтому строятся с очень высокой точно-

стью. Точность всех графических построений и нанесения опорных пунктов должна быть

+

в пределах – 0,2 мм.

3. Подготовка картографических источников к составлению. Подготовка карто-

графических материалов к составлению (по традиционной технологии) связана в основном с подготовкой их к фотографированию и последующему монтажу синих фотокопий.

При компьютерном составлении географическую основу сканируют, получая растровое изображение. Затем растровое изображение привязывают к определенной системе координат и разбивают изображение на определенные слои. После чего приступают к составлению с одновременной генерализацией элементов содержания.

4. Составление элементов содержания карты. При составлении карты устанавлива-

ется определенная последовательность нанесения элементов содержания. Порядок составления может быть различным, но, как правило, общим для всех карт является начало составления с гидрографии, т. е. береговой линии морей, рек, каналов и озер. После этого составляют другие элементы содержания и заканчивают работу подписями объектов.

Топографические карты, как правило, составляются в следующей последовательности: элементы математической основы, гидрография и гидротехнические элементы; населенные пункты, промышленные, социально-культурные объекты, дороги и дорожные сооружения, рельеф, растительный покров и грунты, границы, прочие элементы содержания. Для остальных карт возможна другая последовательность составления элементов содержания карты.

При составлении каждого элемента соблюдают следующее правило: сначала составляют главные объекты, затем все остальные в порядке их значимости. Например, при составлении населенных пунктов сначала отрабатываются города, затем поселки городского типа и потом поселки сельского типа; при составлении дорог вначале составляют автомагистрали, затем автодороги с усовершенствованным покрытием, автодороги с покрытием и далее в порядке их значимости.

При составлении карты необходимо следить за тем, чтобы элементы содержания карты были увязаны и согласованы между собой. Например, населенные пункты всегда составляют перед дорогами, т. к. отбор дорог зависит от отбора населенных пунктов. Только согласуя элементы содержания между собой, можно правильно передать особенности картографируемой территории.

1.2.3. Методы создания топографической основы (планов и карт).

Топографические планы, полученные в результате геодезических изысканий, служат технической основой для отображения информации по всем другим специальным изысканиям. Существующая практика геодезических работ предусматривает использование следующих планов (карт):

Масштаб 1:500-1:2000 – для городских, поселковых, сельских территорий, кадастровых работ, а так же на площадке строительства.

Масштаб 1:5000 – на крупные населенные пункты и землевладения менее 1000 га. со сплошной ситуацией.

Масштаб 1:10000 – ДКК, землевладения в зоне интенсивного земледе-лия.

Масштаб 1:25000 – на землевладения площадью 10000-40000 га.

Масштаб 1:50000 – карты на землевладения более 40000 га .

1. Методы кадастровой съемки:

1. Аэрофототопографические и фототопографические съемки

При создании топографических карт и планов больших территорий в основном используют аэрофототопографические съемки, сущность которых сводится к фотографированию с самолета или другого носителя, включая и космические, участков местности. В зависимости от масштаба создаваемой карты используют специальные автоматизированные аэрофотоаппараты (АФА) с различным фокусным расстоянием и фотографирование выполняют с различных высот.

2.Теодолитная съемка, которая состоит из полевых угловых и линейных измерений, по которым в камеральных условиях определяют положение предметов местности относительно вершин и сторон теодолитного хода, т. е. создают контурный план местности, на котором изображают предметы местности (ситуацию) без рельефа.

2. Методы теодолитной съемки:

1) Метод обхода (по границе снимаемого объекта прокладывается теодолитный ход);

2) Метод перпендикуляров – применяется в случае, когда объекты съемки проходят вблизи линий хода.

Перпендикуляры из характерных точек контура опускают на линию хода и фиксируют расстояние от начала линии до каждого из перпендикуляров;

3) Полярный метод (метод полярных координат).

На точке хода или в створе линии устанавливается теодолит, нулём лимба ориентированный на другую точку. На каждую из поворотных точек контура ставят рейку, определяют по нитяному дальномеру расстояние и берут отсчет по лимбу. Результаты измерений записываются в абрис;

4) Метод засечек

а) Угловая засечка. Выбирается базис и с его концов измеряются горизонтальные углы между базисом и недоступной точкой.

б) Линейная засечка. С 2-х точек линии хода (фиксируется расстояние от начала линии до этих точек) измеряются расстояния до подлежащей измерению точки.

5) Способ створов (створом может быть линия, сочиняющая две твердые точки или два твердых контура, путем линейных измерений на линии створа получают точки, из которых линейной засечкой (или другим способом) получают снимаемую точку).

3. Тахеометрическая съемка — метод создания топографических планов местности по результатам угловых и линейных измерений на местности относительно вершин и сторон тахеометрического хода. При тахеометрической съемке плановое и высотное положение точек в основном определяют методом пространственных полярных координат, т. е. путем наведения перекрестия нитей на рейку, поставленную на определенную точку, и измерения горизонтальных углов с вершиной в точке тахеометрического хода относительно опорной линии (стороны тахеометрического хода), вертикальных углов относительно горизонтальной плоскости, проходящей через вершину угла, и расстояния до снимаемой точки.

4. Мензульная съемка — способ создания топографических карт и планов в полевых условиях на мензуле, состоящей из штатива, подставки и планшета, путем определения положения и высоты точки полярным методом. Измерения выполняют кипрегелем, состоящим из зрительной трубы, вертикального круга, смонтированных на колонке, которая закреплена на линейке, скошенный край которой параллелен визирной оси трубы. Перекрестие сетки нитей наводят на определяемую точку (рейку), при этом скошенный край линейки должен проходить через изображение на планшете точки стояния мензулы, нитяным дальномером измеряют расстояние, приводят его к горизонтальному проложению и откладывают в масштабе плана от точки-станции на планшете по направлению скошенного края линейки и таким образом получают определяемую точку на планшете. Высоты точек находят путем измерения вертикального угла, высоты прибора и высоты визирной цели.

5. Нивелирование поверхности — один из способов топографической съемки при котором, на местности по определенному правилу располагают точки, высоты которых определяют геометрическим нивелированием. Наибольшее практическое применение имеет метод квадратов и метод магистралей с поперечными профилями. Создание плана по результатам нивелирования по квадратам начинают с разбивки в заданном масштабе сетки квадратов, у каждой выписывают округленную до сантиметра высоту. Согласно абрису наносят и вычерчивают в условных знаках ситуацию, а затем путем интерполирования горизонталями изображают рельеф

Источник

Составление картографических материалов геодезия

Назначение и содержание топографических и обзорно-топографических карт, требования к ним, методика их составления и оформления определяются наставлениями (инструкциями), которые разрабатываются специальными междуведомственными редакционными комиссиями, утверждаются ГУГК Украины и являются обязательными для всех ведомств и учреждений Украины. Высокое качество наставлений — одна из основных предпосылок создания высококачественных карт. Однако, как бы совершенны ни были наставления, они не могут учесть всего многообразия случаев составления топографических карт. Создание карт основывается, как правило, на использовании картографических материалов, различных по геодезической и математической основам и содержанию. Изображение каждого географического ландшафта (района) требует индивидуального подхода и особой методики составления. Наконец, наставления служат в течение длительного времени, за которое в производственный процесс вносятся различные изменения и усовершенствования. Все это, естественно, не может быть заранее предусмотрено в наставлениях. Поэтому непосредственному составлению карты предшествуют редакционно-подготовительные работы, предусматривающие:

— изучение картографируемого района;

— сбор и изучение картографических материалов;

— разработку редакционных документов.

Изучение картографируемого района имеет целью выявить его типические черты и характерные особенности и дать правильную оценку картографическим материалам.

В итоге сбора и изучения картографических материалов устанавливаются обеспеченность района картографическими материалами, качество этих материалов, степень и порядок их использования. На основе проведенных исследований разрабатываются редакционные документы, в которых излагаются порядок и методика работ применительно к составлению данной конкретной карты.

Значение редакционно-подготовительных работ очень велико: от своевременного составления редакционных документов и качества их отработки в большой степени зависят успех и качество работы в целом.

После составления редакционных документов организуется их изучение картографами и проводится подготовка последних к выполнению работ по составлению карты и подготовке ее к изданию.

Картографические материалы, их сбор и классификация

Классификация картографических материалов

Картографические материалы классифицируют по содержанию и по степени их использования. По содержанию различают:

— материалы планового и высотного обоснования (каталоги и списки геодезических и астрономических пунктов);

— графические материалы (карты и планы различных масштабов — оттиски и оригиналы всех видов);

— аэрофотосъемочные материалы (аэроснимки, фотосхемы и фотопланы);

— литературно-справочные материалы (различные описания местности, справочники административно-территориального деления и т. п.).

По степени использования при составлении карт, которая устанавливается в результате их изучения, картографические материалы подразделяются на основные, дополнительные и справочные.

Основными называются материалы, с которых берется основное содержание составляемой карты; копии (оттиски, отпечатки) этих материалов обычно используются для монтажа при изготовлении составительского оригинала.

К основным материалам относятся каталоги геодезических пунктов, материалы топографических съемок, топографические и обзорно-топографические карты, планы, а также материалы аэрофотосъемки. Масштаб основных материалов, как правило, должен быть крупнее масштаба составляемой карты. Однако в отдельных случаях, когда материалы более крупного масштаба являются устаревшими и обновление их содержания по другим материалам связано с коренной его переработкой, в качестве основного материала принимают более современную карту, равною или даже более мелкого масштаба по сравнению с масштабом составляемой карты.

Дополнительными называются материалы, по которым производится исправление, уточнение или дополнение данных основного материала в части изображения отдельных элементов содержания карты.

К дополнительным материалам относятся аэроснимки, топографические и обзорно-топографические карты, планы, специальные и обзорные карты и литературно-справочные материалы, содержащие по тем или иным элементам местности более полные и современные сведения, чем основной материал.

Справочными называются материалы, служащие для получения различных справок по вопросам содержания карты, возникающим в процессе ее составления или в период редакционно-подготовительных работ.

К справочным материалам относятся главным образом обзорно-топографические карты, обзорные и специальные карты и литературно-справочные материалы.

Виды картографических материалов

Каталоги геодезических пунктов, используемые при составлении топографических и обзорно-топографических карт в качестве материалов планового и высотного обоснования, содержат координаты и абсолютные высоты пунктов, а также сведения о методах и точности определения координат и высот, о принятых для вычислений эллипсоиде и исходном уровне высот и т. д. В каталогах, кроме того, помещается схема расположения пунктов. Современные каталоги геодезических пунктов в зависимости от густоты геодезической сети издаются по районам, применительно к листам карт масштабов 1 : 200 000, 1 : 500 000 и 1:1 000 000.

Топографические и обзорно-топографические карты служат важнейшими материалами для составления карт. Топографические и обзорно-топографические карты, являются картами общегосударственного значения. Они характеризуются научно-обоснованным выбором масштабного ряда, согласованной системой разграфки и номенклатуры, общностью проекции (для карт масштабов 1:10000— 1:500000), богатством, согласованностью и преемственностью содержания (об изображаемых на топографических картах объектах и элементах ), наглядностью оформления.

Согласованность и преемственность содержания карт означают, что на данной карте показываются все объекты и элементы, имеющиеся на карте более мелкого масштаба, если их наличие подтверждается достоверными картографическими материалами.

Содержание топографических и обзорно-топографических карт поддерживается на уровне современности. Для этого через определенные промежутки времени в карты вносятся исправления, соответствующие происшедшим на местности изменениям. Этот процесс называется обновлением карт.

Обновление карт производится, как правило, на крупные районы главным образом камерально по материалам аэрофотосъемки с полным или частичным полевым обследованием исправленных участков карты. По точности и полноте содержания обновленная карта должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к карте данного масштаба. Обновленная карта в дальнейшем используется для исправления карт более мелких масштабов.

Карты масштабов 1:10000—1:200 000 печатаются в семь красот: элементы гидрографии (кроме заливки водных пространств) и болота — синей, заливка водных пространств — бирюзовой, рельеф — коричневой, леса, сады, кустарники и т. д. — зеленой, полотно шоссейных дорог и кварталы с преобладанием огнестойких построек — оранжевой, полотно улучшенных грунтовых дорог и кварталы с преобладанием не огнестойких построек — желтой, все остальные элементы — черной. На картах масштабов 1:500 000 и 1:1000 000 применяются, кроме того, дополнительные краски для отмывки рельефа, гипсометрической раскраски, оттенения государственных границ и т. д.

Содержание и оформление топографических и обзорно-топографических карт не остаются неизмененными, а непрерывно совершенствуются в связи с повышением к ним требований со стороны народного хозяйства и Вооруженных Сил Украины, а также в связи с общим ростом картографии.

Топографические и обзорно-топографические карты зарубежных стран во многом отличаются от карт Украины и довольно сильно различаются между собой. Почти каждая страна имеет свой масштабный ряд (таблица 6) и свои системы разграфки и обозначения листов карт, которые в большинстве случаев не связаны с разграфкой и номенклатурой листов международной миллионной карты. Нередко карты близких масштабов в одной и той же стране вообще не связаны между собой единой разграфкой и номенклатурой листов.

Масштабы топографических и обзорно-топографических карт Украины, США, Англии и Франции.

Заслуживает внимания система обозначения листов карт, разработанная в США в начале второй мировой войны. В этой системе обозначение листа карты слагается из указания географических координат вершины угла рамки листа, ближайшей к экватору и гринвичскому меридиану, и размеров сторон рамки, выраженных в градусах и минутах. Так, лист «Бостон» карты масштаба 1 : 62 500 имеет обозначение N4215—W7100/15. Это значит, что вершина юго-восточного угла рамки листа имеет координаты 42°15′ с. ш. (N) и 71º00′ з. д. (W), а размеры сторон рамки по широте и долготе равны 15′.

Проекции иностранных карт весьма разнообразны. Применяются многогранная (Мюфлинга), равновеликая псевдоконическая (Бонна), равноугольная коническая (Ламберта), простая поликоническая, равноугольная поперечно-цилиндрическая (Гаусса), стереографическая и другие проекции. С тридцатых годов этого столетия все большее распространение получает равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция, которую в Англии, США, Канаде и некоторых других странах называют поперечной проекцией Меркатора. Она используется также для геодезических вычислений и нанесения координатных сеток.

Счет долгот в прошлом столетии большинство стран вело от собственных начальных меридианов, поэтому на картах разных стран встречается счет долгот от Парижа, Рима, Осло, Копенгагена, Хельсинки, Ферро и т. д. Однако на картах новейших изданий большей частью применяется счет долгот от Гринвича.

Геодезической основой зарубежных карт служат геодезические пункты, вычисленные по размерам разных эллипсоидов, в различных системах координат л от разных исходных уровней высот. Сведения об исходных уровнях высот, принятых в некоторых европейских странах, приведены в таблице 7.

Высоты принятых исходных уровней некоторых европейских стран над нулем Кронштадтского футштока (Балтийская система высот), в метрах

Примечание. Для перехода к Балтийской системе высот в высоты, подписанные на топографических картах указанных здесь стран, следует алгебраически прибавлять поправки, помещенные в заголовке таблицы.

Следует отметить, что на большинстве иностранных карт не показываются многие характеристики, принятые на наших картах: высота, толщина и густота деревьев, скорость течения рек, глубина и грунт бродов и т. д. Вместе с тем подробно отображаются границы частных землевладений, разного рода ограждения, исторические памятники, места сражений, километраж по дорогам и т. д.

При использовании иностранных карт необходимо:

— отдавать предпочтение при всех прочих равных условиях материалам, изданным государственными картографическими учреждениями той страны, на территорию которой составляется карта;

— проводить тщательное и всестороннее изучение геодезической и математической основ карт, их содержания и оформления;

— шире привлекать дополнительные материалы для обновления содержания карт и нанесения недостающих характеристик, а также для перехода к условным обозначениям, принятым на наших картах.

Планы городов масштабов 1:10 000 и 1 : 15 000 издаются в условных знаках карты масштаба 1 : 10000, а масштабов 1 : 20000 и 1 : 25 000—в условных знаках карты масштаба 1 : 25 000. Печатаются планы городов в четыре — шесть красок. На планах изображаются те же элементы местности, что и на топографических картах. Особое внимание уделяется изображению самого города и подступов к нему: подробно показывается застройка кварталов с разделением построек на жилые и нежилые, огнестойкие и не огнестойких выделяются магистральные проезды; подписываются названия улиц и площадей; показываются железнодорожные станции, промышленные объекты, выдающиеся здания, растительность и т. д. На полях планов помещаются список важных объектов и выдающихся зданий, алфавитный указатель улиц, географическая справка, фотоснимки выдающихся зданий и условные обозначения. При составлении карт планы используются для уточнения изображения и характеристик населенных пунктов, а в отдельных случаях для полного изображения крупных городов.

Морские карты издаются в различных масштабах. Они, как уже указывалось, составляются в проекции Меркатора и ограничены прямоугольными рамками, сторонами которых являются линии меридианов и параллелей. Каждой карте присваиваются номер и заголовок, состоящий из названий двух крайних наиболее приметных пунктов (портов, бухт, мысов и т. д.), например: «От Одессы до Ялты». На всех морских картах наносятся: береговая линия, отметки глубин и изобаты, подводные и надводные камни, маяки, береговые отмели, буи, вехи, морские каналы и т. д. Многие из этих объектов и сведений подвергаются частым изменениям, поэтому всегда следует пользоваться исправленными морскими картами последнего издания. Суша показывается в виде узкой полоски вдоль берега с подробностью, принятой для топографической или обзорно-топографической карты соответствующего масштаба, и с выделением объектов, имеющих важное навигационное значение. Выбор нужных морских карт производится по каталогам карт, которые содержат перечни и схемы расположения всех изданных карт с указанием их номеров по каждому морскому бассейну. При составлении топографических и обзорно-топографических карт морские карты используются для нанесения изобат, отметок глубин, объектов, характеризующих условия судоходства (отмели, подводные и надводные камни и т. д.), а иногда и береговой линии.

Политические и политико-административные карты издаются преимущественно в масштабах мельче 1:500000. На них показываются государственные и административные границы, гидрография, населенные пункты и дорожная сеть. Наиболее тщательно и наглядно изображаются границы, административные центры, государственная и административная принадлежность территории, населенные пункты, классифицированные по административному значению и количеству жителей. При составлении топографических и обзорно-топографических карт эти карты используются для проверки административно-территориальной принадлежности картографируемых районов, административного значения населенных пунктов и т. п.

Карты путей сообщения издаются в виде отдельных карт или альбомов схем железных дорог, автомобильных дорог и водных путей сообщения.

Карты железных дорог издаются в мелких масштабах. На них, кроме дорог, показываются станции, государственные границы и т. п. Железные дороги подразделяются на ширококолейные и узкоколейные, а станции — на узловые, конечные и линейные. Подписываются названия всех станций и тарифные расстояния между узловыми станциями. Названия населенных пунктов, не совпадающие с названиями станций, даются в скобках.

На схемах автомобильных дорог, издаваемых на территорию Украины, показываются главнейшие автогужевые дороги, тип покрытия дорог и возможность проезда по ним в различное время года, а также узловые населенные пункты с указанием расстояний между ними в километрах.

В зарубежных странах издаются автомобильные карты масштабов 1:200 000 и мельче. В отличие от схем автомобильные карты содержат более подробное изображение местности и дают более детальную характеристику дорог.

В основу классификации дорог на иностранных автомобильных картах положены различные признаки. В одних странах дороги подразделяются по пропускной способности, в других — по экономическому признаку, в третьих — по совокупности нескольких признаков и т. д. Вследствие этого приравнивание иностранных классификаций дорог к классификации, принятой на наших картах, не может проводиться по единой схеме, и для правильного решения вопроса необходимо изучение по литературным материалам состояния дорожной сети данной страны, сопоставление классификаций дорог, принятых на разных картах, и т. п.

Схемы водных путей сообщения содержат изображение судоходных рек, озер и главнейших притоков. На реках показываются пристани, подписываются их названия и расстояния между ними.

При составлении топографических и обзорно-топографических карт карты путей сообщения используются для проверки наличия и характеристик железных и автогужевых дорог, судоходности рек, расположения станций, пристаней, правильности их названий и других сведений.

Обзорные карты издаются отдельными большими листами в прямоугольных рамках. При склейке листов этими картами можно пользоваться как настенными. Для каждой обзорной карты в отдельности устанавливаются назначение, масштаб, компоновка, проекция, содержание, условные знаки и оформление. На них показываются моря, важнейшие озера и реки, крупные населенные пункты, являющиеся политико-административными или экономическими центрами, и основная дорожная сеть. Рельеф и растительный покров изображаются не на всех обзорных картах.

При составлении топографических и обзорно-топографических карт обзорные карты используются для общего ознакомления с картографируемой территорией, установления ее географического положения и выявления важнейших географических характеристик.

Аэрофотосъемочные материалы (аэроснимки, фотосхемы и фотопланы) широко используются при составлении карт по устаревшим картографическим источникам и, как указывалось выше, при обновлении карт. Наиболее широкое применение находят аэроснимки. Достоинства аэроснимков как картографического материала заключаются:

— в полноте и достоверности изображения; — в хороших дешифровочных свойствах;

— в возможности съемки рельефа или значительных исправлений его изображения на площади карты, обеспеченной аэроснимками;

— в возможности быстрого получения аэроснимков на любую картографируемую территорию, в том числе и на труднодоступные районы.

Масштаб аэроснимков выбирается в зависимости от масштаба составляемой (исправляемой) карты. В целях проведения наиболее полного камерального дешифрирования желательно, чтобы масштаб аэроснимков был не мельче 1 : 20 000, так как в противном случае на них не будут опознаваться небольшие по размерам, но важные по значению объекты (мосты, отдельные строения и т. д.). Использование отдельных аэроснимков крупного масштаба имеет и свое неудобство: каждый такой аэроснимок охватывает небольшой участок территории, вследствие чего работа по исправлению значительных площадей карты должна проводиться с большим количеством аэроснимков. Указанное неудобство устраняется привлечением для работы фотосхем и фотопланов.

Литературно-справочные материалы используются для дополнения устаревших карт современными данными о местности, а также для изучения картографируемых районов. Важнейшими из них являются:

— географические и топографические описания;

— справочники административно-территориального деления Украины, содержащие данные об административно-территориальном устройстве, административном значении населенных пунктов, их официальном названии и т. д.;

— информационные бюллетени картографо-географических изменений на территорию Украины и зарубежных стран, содержащие сведения о важнейших изменениях в политическом и административном делении, названиях и количестве жителей в населенных пунктах, состоянии дорожной сети и т. п.; Источниками для составления бюллетеней служат Постановления Верховной РадыУкраины и Автономной Республики Крым, а также различные литературные материалы;

— материалы переписи населения, содержащие перечень названий населенных пунктов с указанием количества жителей в них;

— расписания движения поездов, пароходов, самолетов, содержащие сведения о железных дорогах, перечень названий станций,

Платформ, разъездов с указанием расстояний между ними, перечень названий пристаней на водных путях сообщения и т. д.

Сбор и систематизация картографических материалов

До начала составления карт производится тщательный сбор всех необходимых материалов, имеющихся на данную территорию.

Все топографические, геодезические и картографические работы, выполняемые на Украине, подвергаются учету и государственной приемке, имеющей назначение определить качество материалов и возможность их использования в целях государственного картографирования.

Сбор картографических материалов производится в Украине, как правило, централизованно. Картографические предприятия обычно получают материалы из центральных хранилищ, занимающихся их постоянным сбором и хранением. Сбор некоторых материалов производится самими картографическими предприятиями.

Одновременно со сбором картографических материалов ведется их систематизация. Она заключается в составлении основных учетных документов, содержащих сведения, необходимые для первичной оценки материалов. Прежде всего производится графический учет материалов на схемах; в качестве основы для составления схем используются сборные таблицы. На схемах или в легендах к ним указываются расположение материала, его масштаб, разграфка, номенклатура листов, время съемки (рекогносцировки, составления) и издания, место издания, вид материала, проекция, система координат, начальный меридиан, способы изображения отдельных элементов местности (например, высота сечения рельефа) и т. д.

Собранные материалы в зависимости от практической надобности группируются по территориям, государственной принадлежности, изданиям, масштабам, номенклатура листов и т. д. Затем на собранный картографический материал составляется описание, которое представляет собой систематизированную сводку сведений о материалах на данный район. Часто эти сведения позволяют наметить методику картографических работ, определить степень использования картографических материалов и дать ориентировочную оценку качества проектируемой карты. Поэтому описания картографических материалов являются ценными пособиями для редакторов и руководящих работников при планировании работ и составлении редакционных планов.

Для регистрации наиболее крупных изменений, происходящих на местности и подлежащих нанесению на топографические и обзорно-топографические карты, служат так называемые дежурные карты и справочники.

Дежурная карта представляет собой топографическую или обзорно-топографическую карту, на которой отмечаются происшедшие на местности изменения. В формуляре дежурной карты указываются источники и дата поступления сведений. Обычно на картографических предприятиях ведутся дежурные карты границ и дежурные справочники административно-территориального деления и наименований населенных пунктов. Реже ведутся дежурные карты дорог. Порядок ведения дежурных карт определяется специальным положением.

Источник