Методическое пособие по курсу «Картография» для студентов специальностей география (012500) и геоэкология (013600)
Скачать 405.59 Kb.
|
6. Замена земного эллипсоида шаромЗемной эллипсоид в практической деятельности и случаях невысокой степени точности расчетов часто заменяют шаром, что особенно актуально при мелкомасштабном картографировании. В этой связи необходимо выбрать подходящий радиус шара (R) и перейти от геодезических широт (В) и долгот (L) земного эллипсоида к широтам (φ) и долготам (λ) на шаре. P.S. Нормали на поверхности шара совпадают с его радиусами. Часто сферические широты (φ) и долготы (λ) приравнивают к соответствующим широтам (В) и долготам (L) земного эллипсоида. φ = В и λ = L (24) При картографировании малых территорий радиус шара R3 приравнивают к среднему радиусу Rс центральной точки карты. При замене планеты шаром радиус последнего вычисляют как среднее из трех значений: 1 – радиус шара, равный среднему из трех полуосей эллипсоида (2α, 1в); 2 – радиус шара, площадь поверхности которого равна площади поверхности эллипсоида; 3 – радиус шара, объем которого равен объему эллипсоида. Среднее из этих трех значений составляет Rш = 6 371 110 м. Шар такого радиуса по размерам близок к земному эллипсоиду. При картографических и геодезических работах невысокой точности Землю часто принимают за шар с радиусом R3ш = 6 371,1 км. P.S. При линейных измерениях пользуются длиной метра, полученной по данным измерений Ж. Деламбра, равного 1/40 000 000 длины Парижского меридиана. 7. Географические координаты Для определения положения точек на Земном шаре широко применяется географическая система координат. Принцип определения географических координат ввел в употребление египетский астроном Гипарх (190 – 125 г.г. до н.э.). Для этой цели он изобрел первый угломерный инструмент астролябию. О том, что Земля – шар, впервые высказал мысль знаменитый Пифагор. Он говорил: «Все в природе должно быть гармонично и совершенно. Но совершеннейшее из геометрических тел есть шар. Стало быть Земля – шар»3. В географии и картографии довольно часто при решении практических задач Землю принимают за шар и предполагают, что отвесная линия в каждой точке совпадает с радиусом Земли. Координатными осями географической системы служат начальный меридиан и экватор (рис. 7). Меридианом точки называется дуга большого круга, проходящего через полюсы Земли и данную точку (рис. 7-а). Параллелью называется дуга малого круга, проходящая через точку параллельно экватору. Папскою буллою в 1493 году за начальный меридиан был принят меридиан острова Ферро (Канарские острова) (рис. 7-а). В 1884 году на Международной конференции в Вашингтоне за начальный меридиан был принят Гринвичский. Долготою точки (λ) называется двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. Долготы точек бывают восточные и западные, в зависимости от того, в каком полушарии находится точка. Долготы точек отсчитываются от 00 до 1800 к востоку и к западу4 (рис. 7-в). Широтой точки (φ) называется угол между радиусом Земли, проходящим через данную точку и плоскостью экватора5 (рис. 7-в). Широта бывает северная и южная. Широта отсчитывается от 00 до 900 к северному или южному полюсу. 8. Определение широты и долготы Сущность определения долгот заключается в следующем. Земля, вращаясь вокруг своей оси, совершает полный оборот в 3600 за 24 часа. Таким образом, любая точка Земли проходит путь в 150 за 1 час или 10 за 4 минуты. Для определения долготы нужно иметь на корабле часы, которые в любой точке океана показывали бы точное время того порта, откуда вышел корабль. Определив время в данной точке (по солнцу или звездам) и сличив его с показаниями часов, определяют разность часовых углов. Зная долготу порта по разности часовых углов, вычисляют долготу данной точки в градусах. Для решения этой задачи нужны были точные часы. Маятниковые часы обладали высокой точностью, но установить и на корабле было нельзя. Усилия всех часовых мастеров были направлены на то, чтобы создать часы высокой точности. Первые карманные часы были изобретены жителем г. Нюрнберга Петром Генлейном в 1510 году. На его часах была только одна часовая стрелка. В 1550 году появляются часы с минутной стрелкой, а в 1860 – с секундной стрелкой. Бурное развитие мореплавания и связанное с ним открытие новых земель требовали точных способов определения географических координат. Для решения этой задачи в 1714 году английский парламент учредил специальную комиссию долгот, куда вошли выдающиеся ученые того времени - Ньютон, Кларк и Уистон. В этом же году были назначены премии в сумме 10 000, 15 000 и 25 000 фунтов стерлингов ученым, решившим эту задачу. Кроме английского правительства премии были назначены Испанией – в 1000 экю и Голландией – 30 000 флоринов. В 1735 году английский механик Джон Гаррисон предложил часы, ошибка хода которых в месяц не превышала 1 секунды. В 1758 году, в возрасте 65 лет, Гаррисон создал четвертую модель часов, которые назвал хронометром. Три года парламентская комиссия решала вопрос о хронометре и вынесла решение проверить его в длительном плавании. В полдень 18 ноября 1761 года хронометр был установлен на корабле «Депфорд», державшем курс на о. Ямайку. Корабль вез на Ямайку нового губернатора Литльтона. На этом же корабле отправлялась комиссия, в состав которой входил и сын Гаррисона. Джон Гаррисон не мог участвовать в экспедиции по состоянию здоровья, ему тогда было 68 лет и он поручил наблюдать за хронометром своему сыну. Сразу же после выхода корабля из Портсмута в море начался шторм, который длился 18 суток. Когда шторм утих, штурман определил место корабля по своим часам и долгота его была равна 13050’ западной долготы, а по хронометру Гаррисона 15019’. Разница оказалась большой – в 1029’, что составляло примерно 170 км. По предположению капитана уже должен был виден остров Портланд. Капитан усомнился в показаниях хронометра, но сын Гаррисона заявил: «Если остров Портланд правильно показан на карте, то я уверен, что через день мы его увидим». Капитан колебался, но курс корабля не изменил. 7 декабря в 7 часов утра все увидели остров Портланд. Хронометр работал отлично, команда и люди были спасены. Если бы капитан не поверил хронометру Гаррисона и повел корабль по другому курсу, остров остался бы в стороне, и все остались бы без свежих продуктов. Когда корабль прибыл в Порт-Рояль (Кингстон) хронометр был проверен на суше. Долгота Порт-Рояля была определена еще в 1743 году по наблюдениям за прохождением планеты Меркурий. На этой долготе хронометр должен был показывать по портсмутскому времени 5 часов 2 минуты и 51 секунду, а показал 5 часов 2 минуты и 46 секунд. С момента отплытия из Портсмута прошел 81 день и за это время хронометр Гаррисона отстал только на 5 секунд. Через 161 день корабль «Депфорд» возвратился в Портсмут. Хронометр проверили в Гренвичской обсерватории и оказалось, что ошибка хода не превышала нескольких секунд. Затем, по решению комиссии, хронометр был проверен вторично. 28 марта 1764 года сын Гаррисона с хронометром отплыл в Америку. 13 мая, т.е. через 47 дней, корабль благополучно прибыл к острову Барбадос (Антильские острова). С помощью хронометра Гаррисона были определены географические координаты острова. 18 сентября, после 175 дней плавания, корабль возвратился в Англию. Комиссия единодушно отметила, что долгота острова Барбадос была определена точнее, чем требовалось по условиям конкурса. Для того времени хронометр Гаррисона был величайшим достижением техники. В 1767 году Гаррисон издал книгу об устройстве хронометра. Гениальность его изобретения состоит в том, что он создал компенсированный баланс, благодаря которому, точность хода хронометра не зависела от окружающей температуры. В два срока Гаррисону была выплачена премия в сумме 15 000 фунтов стерлингов, вместо обещенной – в сумме 25 000 фунтов стерлингов. Умер Джон Гаррисон в 1776 году в возрасте 83 лет. В настоящее время изготавливают хронометры, у которых ошибка хода в сутки не превышает 0,003 секунды. Для определения географической широты в северном полушарии чаще всего пользуются Полярной звездой. Полярная звезда входит в созвездие Малой Медведицы ( Ursae Minoris) (рис. 8). Полярная звезда расположена приблизительно в направлении оси вращения Земли и поэтому сохраняет на небе почти неизменное положение . Для практических целей можно считать, что она находится на оси вращения и по сравнению с размером Земли находится в бесконечности. Полярной звездой пользуются для ориентирования, для определения широты и азимута. В нашу эпоху Полярная звезда уклоняется от направления оси вращения Земли приблизительно на 10, чем практически пренебрегают. Принцип определения широты показан на рисунке 9. Из рисунка видно, что если на полюсе ρ1, установить угломерный инструмент и навести зрительную трубу на Полярную звезду, то угол возвышения звезды будет равен широте φ = 900. В точке А широта φ будет равна углу возвышения Полярной звезды над плоскостью горизонта. 9. Прямоугольные координаты Прямоугольные плоские координаты6 были предложены французским философом и математиком Декартом. Descartes латинизированное имя Картезий Рене (Cartesius). Родился в Лаэ на юге Франции 31 марта 1556 года, умер 11 ноября 1650 года. Учился в иезуитской коллегии Ла Флеш. В 1637 году в книге «Геометрия» изложил способ прямоугольных координат. Система координат состоит из двух взаимно перпендикулярных прямых (рис. 10): оси абсцисс «х» и оси ординат «у», делящих плоскость на четыре четверти. Направлениям осей от начала координат «0»- нульпункт приписываются знаки плюс «+» и минус «-» . Положение точки А на плоскости определяется двумя координатами: отрезком «х» и «у». В геодезических работах в России применяется в виде зональной системы координат.  +х IV четверть I четверть    Ах     - у + у 0 у III четверть II четверть - х Рисунок 10 Прямоугольные координаты 10. Зональная система прямоугольных координат (система Гаусса – Крюгера) В СССР7 с 1932 года была введена единая общесоюзная система зональных прямоугольных координат. Авторами этой системы являются немецкие ученые К. Гаусс и Ф. Крюгер. Проекция была предложена К. Гауссом в 30-х годах прошлого века и получила название поперечно-цилиндрической. Эта проекция является равноугольной или конформной. В этой проекции не искажаются углы, т.е. углы фигур на эллипсоиде и их изображение на плоскости равны. Подробно об этой проекции будет сказано ниже. В 1912 году геодезист Крюгер в своей работе «Konforme Abbildung der Erdellipsoids in der Erde» применил проекцию К. Гаусса для построения системы прямоугольных координат. С тех пор эту систему стали называть системой координат Гаусса-Крюгера. Сущность этой системы координат заключается в следующем:
Чтобы не иметь отрицательных ординат «у» в странах ННГ и России к началу ординат условно прибавляется 500 км. Тогда все точки в пределах зоны будут иметь положительные ординаты «у». Измененные таким образом ординаты называются преобразованными. Система координат в каждой точке получается одинаковая. Чтобы знать, в какой зоне находится данная точка, перед ее преобразованной координатой пишется номер зоны. Например, «у» = 5 741 315,64. Это означает, что точка находится в пятой зоне, а ее ордината от осевого меридиана будет равна 741 315,64 – 500,00 = [+241 315,64]. На каждой топографической карте наносится координатная сетка. Для удобства в работе расстояния между ближайшими линиями координатной сетки выбирают кратными определенному числу километров на местности. Координатная сетка на топографических картах называется километровой сеткой. Расстояния между линиями километровой сетки на картах России и стран ННГ даны в таблице 4. Таблица 4
| ||||||||
Похожие:
 | Методическое пособие для студентов геолого-географического факультета... Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко | | Учебно-методическое пособие по курсу «Ксенобиохимия» составлено в... Учебно-методическое пособие предназначено для студентов биологических и медико-биологических специальностей университетов |
| Учебно-методическое пособие по курсу «Антимонопольная политика и... Учебно-методическое пособие по курсу Антимонопольная политика и защита прав потребителей разработано для студентов вузов, обучающихся... | | Пояснительная записка Программа курса рассчитана на 80 часов. Из... Новохатин В. В. Глобальные системы позиционирования. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020500.... |
| Методическое пособие по курсу персональная электроника жидкокристаллические... Методическое пособие предназначено для изучения курса «Персональная электроника» студентами специальности 200800, а также может быть... | | Рабочая программа для студентов направления 020500. 62 «География и картография» Е. Ю. Ликутов. Геология и геоморфология. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020500. 62 «География... |
| Учебно-методический комплекс для студентов 4-5 курсов очной формы... Муравьев И. Б., Симонов С. А. История мировых религий: Учебно-методический комплекс для студентов 4-5 курсов очной и заочной формы... | | Учебно-методическое пособие по курсу «Рентгенографический анализ» Казань, 2010 Методическое пособие предназначено для студентов и аспирантов геологического факультета |
| Программа курса рассчитана на 400 часов. Из них: 106 ч лекций, 106ч... ... | | Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Н. Г. Осипова. Информатика: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления «География и картография».... |
 | Методическое пособие для разработки и оформления рефератов с использованием... Методическое пособие предназначено как для обучающихся с получением основного общего (полного) образования, так и для студентов всех... | | Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по курсу... Методическое пособие подготовлено доцентом кафедры разведения с Х. животных и зоотехнологий Хасановой С. А |
| Учебно-методическое пособие для студентов всех специальностей технического вуза Краткий курс лекций по философии: Учебно-методическое пособие / А. С. Балакшин, А. А. Владимиров. – Н. Новгород: Изд-во фгоу впо... | | Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по курсу... Методическое пособие подготовлено профессором кафедры разведения с Х. животных и зоотехнологий Щербатовым В. И. и доцентом Хасановой... |
| Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по курсу... Методическое пособие подготовлено профессором кафедры разведения с Х. животных и зоотехнологий доцентом Хасановой С. А. и ассистентом... | | Учебно-методическое пособие для студентов специальностей «История»... Шинаков Е. А., Поляков Г. П., Чубур А. А. Основы восточноевропейской археологии (учебно-методическое пособие). – Брянск, рио бгу,... |
