Введение

Кривая, вдоль которой трёхмерная поверхность имеет одинаковую высоту, или линии равных значений на картах и диаграммах.

Контурная линия (также изолина, изоплета, изокванта или изоарифм) функции двух переменных – это кривая, вдоль которой функция принимает постоянное значение, соединяя таким образом точки с одинаковым значением. Это плостное сечение трёхмерного графика функции, параллельное плоскости. В более общем смысле, контурная линия для функции двух переменных – это кривая, соединяющая точки, в которых функция имеет одно и то же конкретное значение. Контурная карта – это карта, иллюстрированная контурными линиями, например, топографическая карта, которая показывает долины и холмы, а также крутизну или пологисть склонов. Контурный интервал на карте – это разница в высоте между соседними контурными линиями. Градиент функции всегда перпендикулярен контурным линиям. Когда линии расположены близко друг к другу, величина градиента велика: изменение резкое. Уровень – это обобщение контурной линии для функций любого числа переменных. Контурные линии могут быть изогнутыми, прямыми или представлять собой сочетание обоих типов линий на карте, описывающих пересечение реальной или гипотетической поверхности с одной или несколькими горизонтальными плоскостями. Конфигурация этих контуров позволяет читателям карт судить об относительном градиенте параметра и оценивать его значение в конкретных местах. Контурные линии могут быть прочерчены на видимой трёхмерной модели поверхности, например, когда фотограмметрист, рассматривая стереомодель, наносит линии высоты, или интерполированы на основе оценочных высот поверхности, например, когда компьютерная программа проводит контуры через сеть точек наблюдения, представляющих центроиды площадей. В последнем случае метод интерполяции влияет на достоверность отдельных изолин и их отображение наклонов, впадин и вершин.

История

Идея линий, соединяющих точки равного значения, была открыта заново несколько раз. Самый старый известный изобат (контурная линия постоянной глубины) встречается на карте реки Спаарне, расположенной недалеко от Харлема, датированной 1584 годом и созданной голландцем Питером Брюинцем. В 1701 году Эдмонд Галлей использовал подобные линии (изогоны) на карте магнитных склонений. Голландский инженер Николас Крукиус изобразил русло реки Мерведе линиями равной глубины (изобатами) с шагом в 1 локоть в 1727 году, а Филипп Буаше использовал их с шагом в 10 локтей на карте Ла-Манша, подготовленной в 1737 году и опубликованной в 1752 году. Такие линии применялись для изображения рельефа местности (контурные линии) на карте герцогств Модены и Реджо, созданной Доменико Ванделли в 1746 году, они были теоретически изучены Дюкарла в 1771 году, а Чарльз Хаттон использовал их в эксперименте на горе Шихаллион. В 1791 году на карте Франции, составленной Ж. Л. Дюпеном Триелем, использовались контурные линии с интервалом в 20 метров, штриховка, отметки высот и профиль. В 1801 году начальник французского инженерного корпуса, Аксо, использовал контурные линии в более крупном масштабе 1:500 на плане своих проектов для Рокка-д’Анфо, расположенной в современной северной Италии, во времена Наполеона. К 1843 году, когда Ордонанс-сюрвей начал регулярно наносить контурные линии на карты Великобритании и Ирландии, они уже широко применялись в европейских странах. Изобаты не стали регулярно использоваться на морских картах до появления русских карт 1834 года и британских карт 1838 года. Поскольку различные способы применения этой техники были изобретены независимо, картографы стали осознавать общую концепцию и обсуждали, как в целом называть эти "линии равного значения". В 1889 году Фрэнсис Гальтон предложил термин "изограмма" для линий, указывающих на равенство какого-либо физического состояния или величины, хотя "изограмма" также может означать слово без повторяющихся букв. Вплоть до 1944 года Джон К. Райт все еще отдавал предпочтение термину "изограмма", но он не получил широкого распространения. В начале XX века термин "изоплет" (πλῆθος) использовался в США к 1911 году, а "изоарифм" (ἀριθμός) стал распространенным в Европе. Появились и другие альтернативы, включая греко-английский гибрид "изолина" и "изометрическая линия" (μέτρον). Несмотря на попытки установить единый стандарт, все эти термины сохранились и по сей день. С распространением карт с контурными линиями эта идея нашла применение и в других областях. Одной из последних разработок стали карты контуров загрязнения воздуха и шума, которые впервые появились в США примерно в 1970 году, во многом благодаря национальному законодательству, требующему пространственного отображения этих параметров.

Вид плана против профиля

Чаще всего контурные линии изображаются в плане, то есть так, как наблюдатель в космосе видит поверхность Земли – в привычном виде карты. Однако некоторые параметры часто отображаются в профильном виде, показывая вертикальный профиль отображаемого параметра. К наиболее распространенным параметрам, отображаемым в профиле, относятся концентрации загрязняющих веществ в воздухе и уровни звука. В каждом из этих случаев может быть важно анализировать (концентрации загрязняющих веществ в воздухе или уровни звука) на разных высотах, чтобы оценить качество воздуха или влияние шума на здоровье людей, находящихся на разной высоте, например, проживающих на разных этажах городской многоэтажки. Фактически, как планы, так и профили используются при изучении загрязнения воздуха и шумового загрязнения.

Маркировка контурных карт

Этикетки — важнейший элемент карт высот. Правильно размеченные горизонтали помогают читателю быстро понять форму рельефа. Если числа расположены близко друг к другу, это указывает на крутой склон. Этикетки следует располагать вдоль слегка изогнутой линии, "указывающей" на вершину или низину, по возможности с нескольких направлений, чтобы облегчить визуальное определение вершины или низины. Горизонтали можно ориентировать так, чтобы при чтении этикетки взгляд читателя был направлен вверх по склону. Ручная разметка карт горизонталей — трудоемкий процесс, однако существуют программные системы, способные выполнять эту работу автоматически в соответствии с картографическими правилами, что называется автоматическим размещением надписей.