14 Картографирование рельефа. Понятие о цмр

Рельеф земной поверхности образует сплошное, непрерывное и в целом плавно изменяющееся поле высот. Имеются и резкие изменения высот: обрывы, овраги, уступы куэст и т.п. Для изображения рельефа целесообразнее всего применять изолинии и способ значков, а на геоморфологических картах — способы качественного фона и ареалов. Вместе с тем есть специфические требования, которым всегда подчиняется изображение рельефа на гипсометрических картах: • метричность изображения, обеспечивающая возможность получения по карте абсолютных высот и превышений, характеристик углов наклона, расчленения и др; • пластичность изображения, т.е. наглядная передача неровностей рельефа, формирующая у читателя зрительный образ местности; • морфологическое соответствие изображения, что проявляется в стремлении подчеркнуть типологические особенности форм рельефа, его структурность.

Перспективные изображения

передать общее расположение водоразделов, направление основных гряд и хребтов Способы штрихов

Принцип построения таких шкал прост: чем круче склон, тем толще и плотнее штриховка, что отвечает изменению освещенности, при которой крутые склоны как бы покрыты глубокой тенью, а пологие — максимально освещены. Иной принцип использовался при изображении рельефа с помощью теневых штрихов, которые наносили по принципу бокового (косого) освещения. Обычно предполагалось, что источник света размещен в северо-западном углу карты. Штрихи черного или коричневого цвета накладывали так, чтобы выделить освещенные и затененные склоны, подчеркнуть основные формы рельефа, перегибы склонов, расчленение поверхности. Способы штрихов очень хорошо передают пластику рельефа, его морфологию, но они не позволяют определять абсолютные и относительные высоты рельефа.

Горизонтали

Горизонтали (изогипсы) — линии равных высот.

Гипсометрические шкалы

Зрительное восприятие положительных и отрицательных форм рельефа достигается применением цветовой пластики. Она использует для построения шкал сочетания цветов, выбор которых основан на законах цветового зрения. Шкалы гипсометрической окраски могут быть одноцветными и многоцветными с изменением цвета, его светлоты и насыщенности. Существует несколько принципов построения цветовых рядов таких шкал. Затемняющиеся шкалы, построенные по принципу «чем выше, тем темнее», в которых насыщенность послойной окраски возрастает с высотой от бледно-зеленого до темно-зеленого цвета для низменностей и от желто-коричневого до темно-коричневого цвета — для горных районов. Осветляющиеся шкалы, построенные по принципу «чем выше, тем светлее», когда происходит переход от серых и темно-оливковых тонов низменностей к светло-желтым высокогорьям и почти белым вершинам. Шкалы возрастающей насыщенности и теплоты тона, в которых применяется следующая последовательность цвета: серо-зеленый, зеленый, желтый, желто-оранжевый, оранжевый, красный.

Условные обозначения рельефа

Для показа элементов и форм рельефа, не выражающихся горизонталями, применяют условные знаки. Обычно это связано с нарушением плавности поверхности. Таковы обрывы, скалистые гребни, глубокие ущелья, обрывистые стенки оврагов, узкие промоины и другие формы естественного рельефа. В этих случаях используют стандартные знаки коричневого цвета, которые хорошо соче-таются с горизонталями. Светотеневая пластика. Отмывка рельефа

Наибольшую выразительность изображению придают способы теневой пластики, когда формы рельефа как бы покрываются тенями. Позднее на смену ему пришел более простой способ отмывки, т.е. создание полутонового изображения при заданном освещении местности. Наибольшую выразительность и объемность дают способы светотеневой пластики, которая обеспечивает плавный переход от светлого к темному. Черная (серая) или коричневая акварельная краска наносится на затененные склоны и размывается кистью так, чтобы на крутых склонах тени лежали гуще, а пологие — выглядели светлее. В картографии используются три варианта отмывки: • отмывка при боковом (косом) освещении, чаще всего при северо-западном, когда свет падает как бы из левого верхнего угла карты, освещая западные и северо-западные и затеняя восточные и юго-восточные склоны (рис. 6.8); • отмывка при отвесном (зенитальном) освещении, при котором свет падает сверху и освещенными оказываются вершины гор, а понижения — затененными; • отмывка при комбинированном освещении, сочетающая э ф фекты бокового и отвесного освещения, она пригодна для нанесения теней на склоны любой ориентировки, этот художественный прием дает наилучший пластический эффект. Отмывка используется как основной способ изображения рельефа на некоторых мелкомасштабных общегеографических кар-тах, но чаще легкую серую отмывку наносят в дополнение к горизонталям и многоцветной гипсометрической окраске. Этим обеспечиваются максимальная пластичность и высокие эстетические качества изображения.

Освещенные горизонтали

Как было сказано выше, изображение рельефа горизонталями обладает наибольшей метричностью, но проигрывает другим способам в отношении пластичности. Поэтому картографы всегда стремились усилить пластичность горизонталей, вводя дополнительное боковое «освещение». Один из приемов заключается в утолщении горизонталей на затененных склонах и утончении их на освещенных склонах, что воспроизводит эффект распределения света и тени.

Блок-диаграммы

Блок-диаграммы рельефа — это трехмерные плоские рисунки, передающие пластику земной поверхности. Обычно они совмещаются с продольными и поперечными разрезами, которые показывают внутреннее геолого-геоморфологическое строение территории (см. раздел 1.7). Блок-диаграммы строят по особым законам геометрической перспективы, сопровождая рисунок послойной раскраской или отмывкой для достижения наибольшей выразительности. Современные компьютерные технологии позволяют сравнительно легко получать трехмерные блок-диаграммные изображения на дисплее и проводить с ними различные преобразования.

Высотные отметки

Высотные отметки — это цифры, помещаемые на картах возле высотных точек и указывающие их абсолютную или относительную высоту или глубину. С помощью высотных отметок показывают особо важные (командные) или характерные высоты, например вершины гор, холмов, высоты перевалов, обрывов и уступов, насыпей и курганов. Они облегчают чтение карты и понимание характера рельефа. На морских навигационных картах отметки глубин часто составляют главный способ изображения подводного рельефа. Их проставляют точно в местах промеров, тем самым подчеркивая плотность промеров и детальность изученности морского дна. При достаточно детальной сети промеров на навигационные карты наносят еще и изобаты.

Цифровые модели рельефа

Автоматизация картографирования привела к созданию и повсеместному использованию цифровых моделей рельефа (ЦМР) — совокупностей (массивов, файлов) высотных отметок Z, взятых в узлах некоторой сети точек с координатами X и У и закодированных в числовой форме.

Цифровая модель рельефа, ЦМР - это информация о высотах на изучаемой территории, представленная в том или ином цифровом виде..

Наиб распространенными способами цифрового представления рельефа явл растровое представление и особая модель простр-ых данных, основанная на сети TIN и аппроксимирующая рельеф многогранной поверхностью с высотными отметками (отметками глубин) в узлах треугольной сети. Процесс цифрового моделирования рельефа включает создание ЦМР, их обработку и исп-ие. Источниками исходных данных для создания ЦМР суши служат топо карты, аэрофотоснимки, косм снимки и др ддз, данные альтиметрической съемки, систем спутникового позиционирования, нивелирования и других методов геодезии.Источниками исходных данных для создания ЦМР подводного рельефа акваторий (батиметрии) являются морские навигационные карты, данные промерных работ, эхолотирования, в том числе с использованием гидролокатора бокового обзора; для создания ЦМР рельефа поверхности и ложа ледников - аэросъемка, материалы фототеодолитной и радиолокационной съемки.

Обработка ЦМР предоставляет возможность получения производных морфометрических или иных данных, включая вычисление углов наклона и экспозиции склонов; анализ видимости/невидимости; построение 3-мерных изоб-й, в том числе блок-диаграмм; профилей поперечного сечения; оценку формы склонов через кривизну их поперечного и продольного сечения, измеряемую радиусом кривизны главного нормального сечения или ее знаком, т.е. выпуклостью/вогнутостью; вычисление положительных и отрицательных объемов; генерацию линий сети тальвегов и водоразделов, образующих каркасную сеть рельефа, его структурных линий, или сепаратрисе и иных особых точек и линий рельефа: локальных минимумов, или впадин и локальных максимумов, или вершин, седловин, бровок, линий обрывов и иных нарушений «гладкости» поверхности, плоских поверхностей с нулевой крутизной; интерполяцию высот; построение изолиний по множеству значений высот; автоматизацию аналитической отмывки рельефа путем расчета относит-ых освещенностей склонов при вертикальном, боковом или комбинированном освещении от одного или более источников; цифровое ортотрансформирование при цифровой обработке изображений и другие вычислительные операции и графо-аналитические построения. Методы и алгоритмы создания и обработки ЦМР применимы к иным физическим или статистическим рельефам и полям: погребенному рельефу, барическому рельефу и т.п.