Азимутальные проекции

Азимутальные проекции получаются путем переноса по опреде­ленному закону земной поверхности на плоскость, касательную к земному шару. Название азимутальных проекции получили благо­даря основному их свойству сохранять без искажений азимуты ли­ний, выходящих из точки касания картинной плоскости. Так называется плоскость, на ко­торую проектируется зе­мная поверхность. Точ­ка, из которой ведется проектирование, называ­ется точкой зрения. Точ­ка касания картинной плоскости к поверхности Земли называется цент­ральной точкой карты.

В зависимости от положения картинной плоскости относитель­но Земли азимутальные проекции бывают:

1) полярные (нормальные)—картинная плоскость касается поверхности земного шара в точке полюса;

2) экваториальные (поперечные)—картинная плоскость ка­сается земного шара в точке экватора;

3) горизонтальные (косые) — картинная плоскость касается земного шара в точке с широтой более 0 и менее 90°.

В зависимости от положения точки зрения азимутальные про­екции бывают (рис. 2.9):

1) центральные — точка зрения расположена в центре земно­го шара;

2) стереографические — точка зрения удалена от точки каса­ния картинной плоскости на расстояние, равное диаметру Земли;

3) ортографические — точка зрения удалена от картинной плос­кости в бесконечность;

4) внешние — точка зрения находится вне глобуса на некото­ром конечном расстоянии.

Из всех азимутальных проекций в авиации применяют равно-промежуточные азимутальные и так называемые перспективные проекции, которые являются частным случаем азимутальных про­екций. Перспективными называются такие проекции, которые строятся путем проектирования земной поверхности из какой-либо точки на плоскость.

Равнопромежуточная азимутальная проекция.Наиболее прос­той равнопромежуточной азимутальной проекцией является поляр­ная проекция. Она получается путем выпрямления меридианов на плоскость, касательную в точке полюса (рис. 2.10). Карты в равнопромежуточной азимутальной полярной проекции имеют сле­дующие свойства:

1) меридианы изобража­ются прямыми линиями, исхо­дящими из точки полюса, а параллели — концентриче­скими окружностями, распо­ложенными на одинаковом расстоянии друг от друга;

2) без искажений изобра­жаются расстояния по меридианам, так как проекция равнопромежуточна по меридианам и равноугольна в точке касания. Поэтому на таких картах без ис­кажений можно измерять расстояния и направления от точки ка­сания до любой другой точки. В других направлениях расстояния и направления изображаются с искажениями, и выполнять изме­рения в этих произвольных направлениях нельзя;

3) ортодромия, проходящая через точку касания, изображается прямой линией.

Обычно за точку касания картинной плоскости берут крупный административный или авиационный центр (Владивосток, Мур­манск, Внуково). Тогда по такой карте можно точно измерять ортодромическое расстояние и направление от центральной точки карты до любой другой точки. В этой проекции издаются справоч­ные карты масштаба 1:40000000.

Центральная полярная проекция.Эта проекция применяется для составления карт полярных районов, т. е. тех районов, кото­рые на картах других проекций изображаются с большими иска­жениями или совершенно не могут быть изображены. Получается она путем проектирования земной поверхности из центра Земли на картинную плоскость, касательную к шару в точке географиче­ского полюса (рис. 2.11).

Карты в центральной полярной проекции имеют следующие свойства:

1) меридианы изображаются в виде прямых линий, расходя­щихся от полюса под углом, равным разности долгот;

2) параллели изображаются концентрическими окружностями, расстояния между которыми увеличиваются по мере уменьшения широты;

3) углы, расстояния и площади искажаются, так как проекция по характеру искажений относится к произвольной. Поэтому изме­рять расстояния на этих картах в одном и том же масштабе и измерять направления при помощи обычного транспортира мож­но только вблизи полюса (на широтах больше 80°). В этом, случае ошибки в измерении расстояний не будут превышать 3%, а ошиб­ки в измерении направлений — 0,5°;

4) ортодромия изображается прямой линией, что является ос­новным свойством этих карт.

Центральная полярная проекция применяется для построения специальных сеток, которые используются для нанесения ортодро-мического пути на картах, составленных в других проекциях. В этой проекции ранее составлялись карты Арктики масштаба 1:2000000, которые сейчас заменяются картами в стереографи­ческой проекции.

Стереографическая полярная проекция.Эта проекция получает­ся в результате переноса глобуса на картинную плоскость, касаю­щуюся его в точке полюса. Проектирование ведется из точки, рас­положенной на противоположном полюсе (рис. 2.12).

Карты в стереографической полярной проекции имеют следую­щие свойства:

1) меридианы изображаются прямыми линиями, расходящи­мися от полюса под углом, равным разности долгот;

2) параллели изображаются в виде концентрических окружно­стей, расстояния между которыми увеличиваются по мере умень­шения широты, но медленнее, чем в центральной полярной проек­ции;

3) нет искажения углов, а в районе полюсов искажения длин незначительные, которые с уменьшением широты возрастают мед­леннее, чем на картах в центральной полярной проекции. Напри­мер, на широте 80° они меньше 1%, а на широте 75° меньше 2%;

4) ортодромия незначительно изгибается в сторону экватора и практически на расстоянии до 1 000 км прокладывается в виде прямой линии;

5) локсодромия представляет собой кривую и прокладывается так же, как на картах конической проекции.

На картах в стереографической проекции нанесены условные меридианы, параллельные меридиану Гринвича (красным цветом) и меридиану 90° восточной долготы (синим цветом). В этой про­екции издаются полетные и бортовые карты Арктики и Антарктики масштабов 1:2000000, 1:3000000 и 1:4000000.

Некоторая часть карт стереографической полярной проекции строится так, что картинная плоскость сечет глобус по параллели 70°. На таких картах искажения длин вблизи параллели 70° незна­чительные. Для точного измерения расстояний на рамках каждого листа и на одном из меридианов нанесена шкала в переменном масштабе.

Содержание карт

Издаваемые карты отражают различные сведения о местности, т. е. каждая карта имеет определенное содержание. Содержанием (нагрузкой) карты называется степень отражения топографических элементов местности на ней. При составлении карт учитывают их масштаб и назначение и изображают на них лишь те элементы, которые необходимы при пользовании данными картами.

На авиационные карты наносятся гидрографические объекты (моря, озера, водохранилища, болота, реки и каналы). Эти эле­менты местности на полетных картах представлены на первом пла­не, поскольку они являются надежными ориентирами. На карты наносятся также крупные населенные пункты, дорожная сеть, рель­еф, растительность и почвенный покров (лесные массивы, луга, бо­лота, пески). Они дают возможность вести в полете визуальную ориентировку или ориентировку с помощью самолетного радиоло­катора и получать данные для самолетовождения и обеспечения безопасности полетов. Кроме того, на авиационных картах изобра­жаются изогоны и магнитные аномалии. На маршрутные и некото­рые полимаршрутные карты, помимо топографических элементов наносится специальная нагрузка, которая включает воздушные трассы с навигационной разметкой, границы РДС и другие данные, необходимые для полетов по установленным трассам.

Элементы местности изображаются на картах условными зна­ками,которые делятся на контурные (масштабные), внемасштабные, линейные, пояснительные и знаки, изображающие рельеф.

Контурные (масштабные) условные знаки применяются для изображения элементов местности, которые по своим разме­рам могут быть выражены в масштабе карты. Поэтому такие зна­ки носят и другое название — масштабные. Ими изображаются моря, озера, болота, леса, крупные города и т. п.

Внемасштабные условные знаки применяются для изобра­жения элементов местности, которые не могут быть выражены в масштабе карты. Эти условные знаки применяются для изображе­ния мостов, километровых столбов, заводских труб, мачт РВС, аэродромов и т. п.

Некоторые объекты, изображенные на карте крупного масштаба контурными условными знаками, на карте мелкого масштаба показываются внемасштабными условными знаками. Например, небольшие населенные пункты на картах крупного масштаба изо­бражаются со всеми подробностями, т. е. масштабными условными знаками. На картах мелкого масштаба эти же пункты изобража­ются в обобщенном виде, т. е. внемасштабными условными зна­ками.

Линейными условными знаками изображают реки, каналы, железные, шоссейные и грунтовые дороги, нефте- и газопроводы и т. п. На карты они наносятся обычно вне масштаба. Пояснения некоторым линейным условным знакам обычно даются под нижней рамкой листа карты. Линейные условные знаки позволяют опреде­лять, как правило, лишь длину ориентиров.

Пояснительные условные знаки применяются для допол­нительной характеристики элементов местности, изображенных на карте. Эта группа знаков включает различные надписи и цифры. На карте указываются названия населенных пунктов, рек и озер, высоты отдельных точек рельефа, значения широт и долгот и т. п.

Изображение рельефа местности на картах.Решение многих задач самолетовождения требует знания рельефа местности. На картах он может изображаться горизонталями, отметками высот, отмывкой и гипсометрическим способом. Изображение рельефа горизонталями является наиболее точным.

Горизонталями называются замкнутые кривые линии, сое­диняющие на карте точки с одинаковой высотой относительно уровня моря. За начало отсчета высот у нас в стране принят уро­вень Балтийского моря (нуль Кронштадтского футштока). Гори­зонтали обозначаются соответственно высотам, причем основание цифр направлено в сторону понижения ската. Проводятся они че­рез определенное целое число метров по высоте. Разность высот между двумя смежными горизонталями называют высотой се­чения горизонталей, которая зависит от масштаба карты и рель­ефа местности. Чем мельче масштаб карты, тем больше высота сечения и наоборот. В горных районах во избежание затемнения карты высоты сечения горизонталей больше, а в равнинной мест­ности для наглядности изображения рельефа — меньше. Высота сечения горизонталей указывается на нижнем обрезе карты. По взаимному расположению горизонталей можно судить о крутизне местности. Чем ближе одна горизонталь к другой, тем скат круче. Расстояние между соседними горизонталями на карте называется заложением. Кроме высот горизонталей, на картах обозначаются высоты отдельных точек рельефа местности.

Отметки высот указываются на основании точных измере­ний и обозначают высоту данной точки над уровнем моря. Высот­ные отметки хотя и не дают полного представления о характере рельефа местности, но имеют весьма важное значение для опреде­ления наибольших превышений на каждом участке трассы и для изображения профиля рельефа по трассе полета.

Способ отмывки применяется для изображения рельефа в горных районах посредством оттенения неровностей местности. Тени накладываются темно-серой краской на юго-восточных ска­тах, предполагая, что источник освещения находится в северо-за­падной части карты. Чем местность выше и крутизна ската боль­ше, тем окраска темнее и наоборот. При отмывке изображение рельефа на карте получается более отчетливым и наглядным, что позволяет быстро определять общий характер местности и взаим­ное расположение неровностей. Улучшая наглядность изображения рельефа, отмывка не дает возможности определить точно ни нап­равления, ни крутизну скатов. Этот способ при всей его простоте и наглядности дает лишь общее представление о рельефе и не поз­воляет определять высоты отдельных точек местности.

Изображение рельефа гипсометрическим способом заключается в том, что изображаемый рельеф раскрашивается по­слойно красками различного тона от бледно-желтого до темно-ко­ричневого. Тон окраски зависит от высоты рельефа. Чем выше рель­еф, тем темнее тон и наоборот. Гипсометрическая окраска высот создает впечатление рельефности и наглядно дает представление об общем изменении рельефа. Установленная шкала тонов наносит­ся на нижнем обрезе карты. При помощи этой шкалы и тона рас­краски можно определить общую высоту рельефа в данном месте карты.

Каждый из рассмотренных способов изображения рельефа име­ет определенные преимущества и недостатки. Поэтому на некото­рых картах рельеф изображают путем сочетания основного и наи­более точного способа горизонталей со способом отмывки или с гипсометрическим способом.

Определение высот и взаимного превышения точек местности по карте. Абсолютные высоты точек местности определяют на карте по высотным отметкам или по горизонталям. Если точка расположена на горизонтали, то ее высота равна отметке горизон­тали. Если точка расположена между горизонталями, то ее высота равна отметке нижней горизонтали плюс превышение точки над этой горизонталью, которое определяется на глаз путем интерпо­лирования. Взаимное превышение точек местности равно разности их аб­солютных высот.

Расцветка и оформление листов карт. Авиационные карты пе­чатаются многокрасочными, что повышает их наглядность. Печата­ние условных знаков различными красками придает карте вырази­тельность и обеспечивает выделение на первый план тех элемен­тов местности, которые более всего важны и необходимы летному составу как при подготовке к полету, так и особенно при его вы­полнении. Многие цвета условных знаков соответствуют окраске изображаемых ими элементов местности и тем самым облегчают чтение карты. Водные пространства закрашены на картах синей или голубой краской, леса— зеленой, рельеф — коричневой, желез­ные дороги — черной, шоссейные дороги и автострады — крас­ной. Каждый цвет на карте выступает при этом в роли ус­ловного обозначения и тем самым облегчает пользование кар­той.

Карты издаются отдельными листами. Каждый лист в зависи­мости от масштаба имеет определенные размеры. По краям лист карты ограничен рамкой, на внутренней части которой указано значение долготы меридианов и широты параллелей, а также на­несены деления частей дуги меридиана и параллели. В верхней части листа карты дается название главного населенного пункта, изображенного на данном листе, и номенклатура этого листа. В нижней части листа карты указываются численный и линейный масштабы карты, ее проекция, год издания, использованный для составления данной карты материал, год, которому соответствуют значения изогон, шкала высот сечения горизонталей, гипсометрическая шкала, схема расположения прилегающих листов и некото­рые условные знаки с объясняющим их текстом. Для грамотного пользования картой рекомендуется предварительно ознакомиться со сведениями, указанными в зарамочном оформлении карты.