Топографические карты: детальное изображение рельефа местности.

Введение

Карта среднего и крупного масштаба, отображающая детальное изображение местности.

В современном картографировании топографическая карта или топографический лист – это тип карты, характеризующийся высокой детализацией и количественным отображением рельефа, обычно с использованием горизонталей (соединяющих точки одинаковой высоты), но исторически – различными методами. Традиционные определения требуют, чтобы топографическая карта отображала как естественные, так и искусственные объекты. Топографическая съемка обычно основана на систематических наблюдениях и публикуется в виде серии карт, состоящей из двух или более листов, которые вместе образуют полную карту. Серия топографических карт использует единые спецификации, включающие диапазон применяемых картографических условных знаков, а также стандартную геодезическую основу, определяющую картографическую проекцию, систему координат, эллипсоид и геодезическую датум. Официальные топографические карты также используют национальную систему координат. Natural Resources Canada дает следующее описание топографических карт: другие авторы определяют топографические карты, противопоставляя их другим типам карт; они отличаются от "хорографических карт" меньшего масштаба, охватывающих обширные территории, "планиметрических карт", не отображающих высоты, и "тематических карт", фокусирующихся на конкретных темах. Однако в обиходе и повседневной практике отображение рельефа (горизонтали) часто принимается за определяющую характеристику этого жанра, поэтому даже карты небольшого масштаба, показывающие рельеф, обычно (и ошибочно, в техническом смысле) называют "топографическими".

История

Топографические карты основаны на топографических съемках. Эти съемки, выполняемые в крупных масштабах, называются топографическими в традиционном понимании топографии, отображая разнообразие высот и форм рельефа. Это отличается от более ранних кадастровых съемок, которые в основном показывали границы собственности и государственные границы. Первая серия многолистных топографических карт всей страны, Carte géométrique de la France, была завершена в 1789 году. Великий тригонометрический съемка Индии, начатая Ост-Индской компанией в 1802 году, а затем переданная британскому Раджу после 1857 года, была примечательна как успешная попытка в большем масштабе и для точного определения высот гималайских вершин с наблюдательных пунктов на расстоянии более ста миль. Топографические съемки готовились военными для помощи в планировании сражений и обустройстве оборонительных позиций (отсюда название и история Ordnance Survey Великобритании). Таким образом, информация о высотах имела жизненно важное значение. По мере развития серии топографических карт стали национальным ресурсом в современных государствах при планировании инфраструктуры и освоении ресурсов. В Соединенных Штатах национальная картографическая функция, которая ранее разделялась между Инженерным корпусом армии и Министерством внутренних дел, перешла в новообразованную Геологическую службу США в 1879 году, где она находится и по сей день. В 1913 году началась инициатива «Международная карта мира», целью которой было картографирование всех значительных сухопутных территорий Земли в масштабе 1:1 миллиона, на примерно тысяче листов, каждый из которых охватывал четыре градуса широты и шесть или более градусов долготы. Без учета границ, каждый лист имел высоту 44 см и (в зависимости от широты) до 66 см в ширину. Хотя проект в конечном итоге не был завершен, он оставил систему индексации, которая до сих пор используется. К 1980-м годам централизованная печать стандартизированных топографических карт начала заменяться базами данных координат, которые могли использоваться на компьютерах пользователями с умеренной квалификацией для просмотра или печати карт с произвольным содержанием, охватом и масштабом. Например, инициатива TIGER федерального правительства США собрала взаимосвязанные базы данных федеральных, штатных и местных политических границ и округов переписи населения, а также дорог, железных дорог и водных объектов с поддержкой определения адресов улиц в пределах участков улиц. TIGER был разработан в 1980-х годах и использовался в переписях 1990-х годов и последующих десятилетних переписях. Также были составлены цифровые модели рельефа (DEM), первоначально на основе топографических карт и стереографической интерпретации аэрофотоснимков, а затем на основе спутниковых снимков и радиолокационных данных. Поскольку все эти проекты финансировались за счет налогов и не были засекречены по соображениям национальной безопасности, наборы данных находились в общественном достоянии и могли свободно использоваться без оплаты или лицензирования. Наборы данных TIGER и DEM значительно упростили работу географических информационных систем и сделали глобальную систему позиционирования гораздо более полезной, предоставляя контекст для местоположений, определяемых технологией в виде координат. Первоначальные приложения были в основном профессиональными, такими как инновационные инструменты для геодезии и ведомственные ГИС-системы, обслуживаемые экспертами. К середине 1990-х годов появились все более удобные для пользователя ресурсы, такие как онлайн-карты в двух и трех измерениях, интеграция GPS с мобильными телефонами и автомобильными навигационными системами. По состоянию на 2011 год будущее стандартизированных, централизованно печатаемых топографических карт остается неопределенным.

Topographic maps are based on topographical surveys. Performed at large scales, these surveys are called topographical in the old sense of topography, showing a variety of elevations and landforms. This is in contrast to older cadastral surveys, which primarily show property and governmental boundaries. The first multi sheet topographic map series of an entire country, the Carte géométrique de la France, was completed in 1789. The Great Trigonometric Survey of India, started by the East India Company in 1802, then taken over by the British Raj after 1857 was notable as a successful effort on a larger scale and for accurately determining heights of Himalayan peaks from viewpoints over one hundred miles distant. Topographic surveys were prepared by the military to assist in planning for battle and for defensive emplacements (thus the name and history of the United Kingdom's Ordnance Survey). As such, elevation information was of vital importance. As they evolved, topographic map series became a national resource in modern nations in planning infrastructure and resource exploitation. In the United States, the national map making function which had been shared by both the Army Corps of Engineers and the Department of the Interior migrated to the newly created United States Geological Survey in 1879, where it has remained since. 1913 saw the beginning of the International Map of the World initiative, which set out to map all of Earth's significant land areas at a scale of 1:1 million, on about one thousand sheets, each covering four degrees latitude by six or more degrees longitude. Excluding borders, each sheet was 44 cm high and (depending on latitude) up to 66 cm wide. Although the project eventually foundered, it left an indexing system that remains in use. By the 1980s, centralized printing of standardized topographic maps began to be superseded by databases of coordinates that could be used on computers by moderately skilled end users to view or print maps with arbitrary contents, coverage and scale. For example, the federal government of the United States' TIGER initiative compiled interlinked databases of federal, state and local political borders and census enumeration areas, and of roadways, railroads, and water features with support for locating street addresses within street segments. TIGER was developed in the 1980s and used in the 1990 and subsequent decennial censuses. Digital elevation models (DEM) were also compiled, initially from topographic maps and stereographic interpretation of aerial photographs and then from satellite photography and radar data. Since all these were government projects funded with taxes and not classified for national security reasons, the datasets were in the public domain and freely usable without fees or licensing. TIGER and DEM datasets greatly facilitated geographic information systems and made the Global Positioning System much more useful by providing context around locations given by the technology as coordinates. Initial applications were mostly professionalized forms such as innovative surveying instruments and agency level GIS systems tended by experts. By the mid 1990s, increasingly user friendly resources such as online mapping in two and three dimensions, integration of GPS with mobile phones and automotive navigation systems appeared. As of 2011, the future of standardized, centrally printed topographical maps is left somewhat in doubt.

Применение

Топографические карты имеют множество применений в наши дни: для любого вида географического планирования или масштабного строительства, наук о Земле и других географических дисциплин, горнодобывающей промышленности и других работ, связанных с землей, гражданского строительства, а также для отдыха, такого как походы и спортивное ориентирование. Для чтения и интерпретации топографической карты необходима практика и умение. Это включает в себя не только умение распознавать элементы карты, но и интерпретацию горизонталей для определения форм рельефа, таких как обрывы, хребты, овраги и т.п. Обучение чтению карт часто проводится в спортивном ориентировании, скаутинге и в вооруженных силах.

Конвенции

Различные элементы, изображенные на карте, представлены условными знаками или символами. Например, цвета могут использоваться для обозначения классификации дорог. Обычно значения этих знаков объясняются в легенде на карте или в отдельном описании характеристик. Топографические карты также часто называют картами рельефа или топокартами. В Соединенных Штатах, где основная национальная серия организована по строгой 7,5-минутной сетке, их часто называют квадратами или квадранглами. Топографические карты традиционно отображают рельеф местности с помощью горизонталей. Горизонтали – это кривые, соединяющие точки с одинаковой абсолютной высотой (изогипсы). Иными словами, каждая точка на линии отметки высоты 100 м находится на высоте 100 м над уровнем моря. Эти карты обычно показывают не только горизонтали, но и значительные ручьи или другие водоемы, лесную растительность, населенные пункты или отдельные здания (в зависимости от масштаба), а также другие объекты и достопримечательности, например, направление течения этих ручьев. Большинство топографических карт создавались на основе фотограмметрической обработки аэрофотоснимков с использованием стереоплоттера. Современная картография также использует лидар и другие методы дистанционного зондирования. Более старые топографические карты составлялись с применением традиционных геодезических инструментов. Картографический стиль (содержание и оформление) топографических карт значительно различается у национальных картографических служб. Эстетические традиции и условности сохраняются в символике топографических карт, особенно среди европейских стран при средних масштабах карт.

Издатели национальных серий топографических карт

Хотя практически вся суша Земли картографирована в масштабе 1:1 000 000, средне- и крупномасштабное картографирование проводилось интенсивно в одних странах и значительно менее интенсивно в других. Ряд коммерческих поставщиков предлагают международные серии топографических карт. В соответствии с европейской директивой 2007/2/EC, национальные картографические агентства стран Европейского Союза обязаны предоставлять общедоступные сервисы для поиска, просмотра и скачивания своих официальных серий карт. Топографические карты, выпускаемые некоторыми из них, доступны под свободной лицензией, допускающей повторное использование, например, лицензией Creative Commons.