Спортивная топография

Технология создания карт для ориентирования с "белого листа"

Автор: М. К. Гизатулин

Уфа, 1997 г.

Содержание

Введение
Спортивная карта
Карта - изображение местности
Условные знаки
Измерения на местности
Снаряжение для работы на местности
Работа на местности. Первые шаги
Тотальная корректировка карты
Ориентиры на рельефе
Подготовка карт к изданию

"Картография наиболее научна среди искусств
и наиболее художественна среди наук" (Paul Theroux)

Человечество изобрело три наиболее значительных
способа обмена информацией: язык, музыка, отображение.
Но наиболее древний из трех - отображение"
(передовица в "The Times", 14 октября 1992 г.)

Введение

Людям всегда интересно открывать для себя новые места. Обычно так и происходит на соревнованиях по спортивному ориентированию. Чаще всего они проходят на незнакомой для участников местности. При этом спортсмены - ориентировщики имеют удивительную возможность. Передвигаясь по поверхности Земли в лесу, они могут смотреть на эту же местность как бы с большой высоты и видеть то, что их окружает на километры в разные стороны. Такую чудесную возможность участникам соревнований дает спортивная карта.

Карта для спортивного ориентирования должна быть очень подробной, точной и достоверной. Подготовка такой карты ведется специально и отличается от создания карт общего назначения.

Существует технология подготовки ориентировочных карт с использованием аэрофотоснимков, карт другого назначения на данную местность и т.п. Все эти материалы можно назвать картами-основами.

Хорошо, если это доступно и по карману. Однако, чаще складывается ситуация, когда нужны карты, но не хотелось бы нести лишние затраты или желательно обойтись только собственным трудом. Особенно это касается съемки малых участков местности, идеально подходящих для проведения тренировок и небольших соревнований.

В СССР карты, пригодные для использования в качестве карты-основы, долгое время были практически недоступны для спортивных топографов. Поэтому мы были вынуждены разрабатывать свои методы, позволяющие быстро делать хорошие карты без всяких основ. Этот уникальный опыт описывается в предлагаемой книге.

Тренер по ориентированию, спортсмен или любой заинтересованный человек сможет сделать карту хорошего качества, изучив и применив предлагаемую технологию.

Создавать карты на небольшие участки особенно полезно спортсменам в качестве специальной тренировки. Занимаясь съемкой местности, спортсмены вынуждены глубоко изучать принципы изображения ее на карте, содержание условных знаков.

У составителей карт вырабатывается навык перевода объектов местности в условные знаки. Во время соревнований это помогает легко представлять местность при предварительном чтении карты и свободно находить свое местнонахождение при последующем чтении.

Все это резко улучшает спортивные результаты. Попутно может получиться спортивная карта, которую можно использовать для тренировок и соревнований.

Спортивная карта

В правилах соревнований по ориентированию говорится:

"Спортивная карта - это крупномасштабная специальная (тематическая) карта, отражающая подробные характерные черты местности...".

Спортивная карта - карта для скоростного ориентирования на местности. Она служит для выбора оптимального пути от одной точки до другой и для его уверенного преодоления. Ни один спортсмен не должен потерять время по вине карты. Карты для спорта создаются специально, так как они должны быть очень подробны точны и достоверны на каждом участке местности. Готовых карт с качеством, пригодным для спортивного ориентирования, не существует.

На спортивных картах показывают все опознаваемые объекты местности с применением специальных условных знаков спортивного ориентирования. На таких картах скрупулезно показывают все формы рельефа, обрывы , скалы, большие камни. Особенно тщательно должна быть отражена проходимость растительности, гидрография, дорожная сеть.

Из правил соревнований:

2.2.3. Спортивная карта должна объективно отображать различные характеристики и элементы местности: рельеф, гидрографию, проходимость, дорожную сеть (для лыжного ориентирования - сеть лыжных ходов), линии коммуникации, населенные пункты, отдельные строения, а также детали местности (микрообъекты), однозначно опознаваемые спортсменом на соревновательной скорости.

2.2.4. Спортивная карта должна объективно отражать картографируемую местность. В пределах листа карты должна быть выдержана одна и та же степень генерализации так, чтобы спортсмен мог в соревновательных условиях свободно читать карту при дневном освещении без помощи лупы. Градация качественных и количественных характеристик объектов (рельеф, гидрография, растительность, дорожная сеть и т.п.) должны быть одинаковыми. Для обозначения /одинаковых/¹ особых микрообъектов должно применяться единое обозначение, а все микрообъекты с одинаковыми характеристиками должны быть нанесены на карту".

В настоящее время для спортивных карт применяются масштабы 1 : 15000 или 1: 10000 . Для изображения рельефа горизонталями применяются условные сечения, проводимые через 5 м, а для равнинной местности с невысокими склонами допускается сечения проводить через 2.5 м..

¹ - добавление автора

Карта - изображение местности

Любая реальная местность очень сложна. Ее размеры намного больше листа карты. Когда картографы изображают местность на карте, им приходится уменьшать реальные объекты и показывать их упрощенно, пользуясь для этого условными знаками и некоторыми специальными способами для показа рельефа.

Специальные способы при изображении рельефа применяются потому, что объемный рельеф приходится показывать на плоской карте.

Все огромное количество и разнообразие объектов местности показать невозможно (например, невозможно изобразить траву, ветки, камешки и т.п.). Поэтому спортивные картографы отбирают для показа на карте только те объекты, которые имеют значение для целей ориентирования на местности.

Карта не может быть точным уменьшенным отображением местности, она является его абстрагированным упрощенным отображением.

Карту можно рассматривать как уменьшенную проекцию местности на плоскость, выполненную по определенным правилам .

Карта - множество точек

На любой местности имеется множество объектов.

Объекты , пригодные для быстрого распознавания и ориентирования на местности наносят на карты для спортивного ориентирования, применяя для этого условные знаки. Например: дороги, тропы, поляны, заросли, болота, бугры, ямы, лощины, ручьи, озера и т.д.

В дальнейшем будем в качестве синонима понятия "объект местности для ориентирования" использовать слово "ориентир".

Любой ориентир можно изобразить на карте, пропорционально уменьшив его размеры и увязав его положение со всеми другими объектами местности.

У начинающего картографа может вызвать затруднение нанесение на карту достаточно сложных реальных объектов. На самом деле задача упрощается, если ее решать по частям.

Для того чтобы правильно расположить ориентир на карте, на нем условно выбирается одна или более точек (количество зависит от вида ориентира). Положение точки (или нескольких точек) тщательно измеряется и откладывается на карте.

Сам ориентир при помощи условных знаков рисуется или вычерчивается с привязкой к измеренной точке (точкам).

Таким образом, чтобы сделать карту, необходимо:

• выбрать ориентир на местности;
• выбрать точки на ориентире для определения его положения относительно других;
• определить положение этих точек на местности
• нанести их на карту;
• изобразить ориентир, соответствующий этим точкам;
• повторить эти действия для всех ориентиров, входящих в пространство создаваемой карты.

И карта готова. Очень просто?

На самом деле последовательность работы несколько отличается от приведенной выше, так как для ее облегчения необходимо предварительно сделать "каркас" карты из точек. Эти точки в общем случае могут и не принадлежать каким- либо ориентирам или быть избыточными (например, находятся на прямом участке линейного объекта). В местность они будут внесены искусственно и на завершенной карте их не будет.

В зависимости от того, сколько точек приходится выделять на объекте, все ориентиры можно разделить на следующие группы:

• точечные ориентиры - положение определяется одной точкой;
• линейные (одномерные) ориентиры - положение определяется двумя или более точками;
• площадные (двумерные) ориентиры - положение определяется тремя или более точками;
• объемные (трехмерные) ориентиры - положение определяется четырьмя или более точками.

Рассмотрим их особенности.

Точечные ориентиры

Это такие объекты местности, собственные размеры которых не имеют значения для определения расстояний до других объектов.

Можно считать точечными ориентиры, если их размеры в масштабе карты не превышают 1 мм. Для карт масштаба 1:15000 это объекты размерами меньше 15 метров в плане.

Чтобы изобразить точечный ориентир, достаточно измерить положение одной точки (обычно центра) в пространстве и показать его в нужном месте карты соответствующим символом.

Линейные ориентиры

Это такие объекты местности, ширина которых не существенна для показа в масштабе карты и может быть отображена условно, за счет толщины соответствующего символа, а длина намного больше ширины и превышает 1 мм на карте. К линейным ориентирам относятся дороги, канавы, ограды, тальвеги лощин, границы полян или растительности и т.п.

Любой линейный ориентир можно представить как прямую или кривую линию. Положение прямой линии определяется через две точки, расположенные на ее концах. Любую кривую линию можно приблизительно представить в виде нескольких прямых участков, каждый из которых показывается через точки на концах.

Поэтому на линейном ориентире всегда можно выбрать две или более точек, которые позволят достаточно точно изобразить этот объект после соединения выбранных точек отрезками линий с использованием подходящего условного знака.

Таким образом, определение положения линейного ориентира сводится к определению положения двух или более точек.

Площадные ориентиры

Это такие объекты местности, для показа которых существенны размеры и длины и ширины; то есть в каких-либо двух взаимно перпендикулярных направлениях каждый из двух размеров ориентира по отдельности превышает 1 мм на карте.

Любой площадной ориентир изображают ограничивающими его по периметру линиями, которые в свою очередь могут быть показаны как линейные ориентиры (см. выше).

В простейшем случае площадной ориентир - треугольник, который может быть изображен через определение положения трех точек.

Объемные ориентиры

Это такие объекты местности, для которых должны быть показаны не только площадь, занимаемая в проекции на местности, но также высота и форма. Обычно они определяют рельеф местности.

При подготовке карт спортивного ориентирования используется распространенный метод показа рельефа - условными линиями одного уровня высоты - горизонталями. Хотя в реальности горизонталей на местности не существует, упрощая проблему, можно сказать, что горизонталь допускается рассматривать, как линейный ориентир и наносить ее на карту по правилам линейных ориентиров, определяя положение двух или более точек одинаковой высоты.

В итоге измерение объектов рельефа тоже сводится к определению координат конечного числа точек. Рельефный простейший объект - лощина, определяется через измерение положения 4-х точек.

Подробно съемку рельефа рассмотрим ниже.

Условные знаки

Рельеф

В настоящее время для спортивных карт используются международные условные знаки (УЗ), принятые IOF в 1990 году. Эти знаки созданы в итоге длительной работы по их оптимизации на основе критерия, включающего в себя читаемость, очевидность, удобство использования , полноту передачи характеристик местности и т.п.

Большинство УЗ отображают в уменьшенном и абстрагированном виде реальные объекты местности с учетом их характеристик. Однако, первым в таблице расположен необычный УЗ. Это линия горизонтали. На местности нет таких линий, которым бы непосредственно соответствовала горизонталям. Этот условный знак показывает, где на местности был бы след пересечения условной горизонтальной поверхности с реальной земной поверхностью.

Представить такие следы легко, если вообразить, что после всемирного потопа уровень воды понижался ступенчато, по 5 метров за каждый раз. Береговые линии на каждой ступени очень точно отразили бы положение горизонтали соответствующего уровня.

Природа образования горизонталей определяет некоторые их свойства, зная которые легко заметить, были ли допущены грубые ошибки при изображении рельефа. Так, например, горизонтали не должны пересекаться друг с другом и не прерываются на всей площади карты. Исключение представляют лишь места, занятые знаками обрывов. Однако, ясно, что от обрыва должно продолжаться столько же горизонталей, сколько к нему подходит.

Важной характеристикой рельефа, изображенного горизонталями является расстояние между двумя соседними горизонталями, которое называется заложением. Заложение однозначно зависит от крутизны склона - прямо пропорционально разнице высот между двумя соседними сечениями (что для данной карты постоянно, обычно 5 м) и обратно пропорционально арктангенсу угла наклона склона. Значит, чем склон круче, тем заложение меньше. Поэтому важно тщательно контролировать расстояние между двумя соседними горизонталями при вычерчивании карты. Дрогнувшая рука картограф может создать мнимый участок с крутым склоном.

Так как все горизонтали вместе предназначены не только для передачи формы земной поверхности, но и для измерений вертикальных размеров на карте, то для облегчения этого процесса принято каждую пятую горизонталь проводить утолщенной линией и она называется индексной.

Как правило. на местности встречаются участки. где рельефные формы хорошо заметны. но по высоте не попадают ни под одно из основных сечений. Чтобы показать такие формы, локально вводятся вспомогательные сечения. На данном участке может быть одно вспомогательное сечение примерно посередине между парой основных. Условный след таких вспомогательных сечений показывают вспомогательными штриховыми горизонталями (линиями формы).

Предлагается следующее правило для проведения вспомогательных горизонталей:

Вспомогательные горизонтали проводятся там и только там, где их положение будет отличаться от среднего между двумя основными. При этом они должны начинаться и заканчиваться посередине между основными, то есть должна исключаться неопределенность возможного продолжения.

Когда все горизонтали проведены, создается наглядное изображение рельефа.

Однако, бывают случаи, когда не ясно направление склона или, например, при замкнутой горизонтали непонятно, что показано бугор или яма.

Если из общей картины рельефа в совокупности с гидрографией не понятно направление понижения склона, его показывают при помощи берг-штриха - отрезка коричневой линии, присоединяемого к горизонтали и проводимого в направлении понижения склона. В сухих ямах берг-штрих проводить необходимо.

На больших склонах берг-штрих лучше проводить в более информативных местах, т.е. там. где горизонтали меняют направление.

Природа обычных грунтов такова, что при крутизне более 45 ⁰ склон осыпается и обнажается от растительности. Такие склоны показывают УЗ грунтовый обрыв . Штрихи знака напоминают часто расположенные берг-штрихи и должны занимать площадь, соответствующую проекции обрыва.

Иногда на берегах рек или в искусственных карьерах могут встретиться грунтовые обрывы круче 45 , которые опасны для спортсменов. Их лучше показывать черным цветом.

Знаком промоина показывают: одним штрихом преодолимые и раздвоением штриха непреодолимые участки промоин с обрывистыми стенками.

Внемасштабными знаками рельефа показывают объекты, которые нельзя показать при помощи горизонталей без существенного утрирования размеров. Если внемасштабных объектов слишком много на данном участке, он может быть показан площадью, хаотично заполняемой коричневыми точками - УЗ поверхность с микронеровностями.

Знаком особый объект рельефа пользуются для внемасштабных объектов, которые нельзя однозначно отнести ни к ямам. ни к холмикам. Такой знак рекомендуются подробно пояснять на полях карты.

Остальные УЗ рельефа очевидны и в пояснениях не нуждаются.

Скалы и камни

Скалы и камни очень хорошо заметны на местности и играют важную роль на спортивных картах. Во-первых они представляют значительную опасность для спортсменов, во-вторых являются прекрасными объектами для чтения карты и планирования дистанций.

Скальные непреодолимые и преодолимые обрывы отличаются шириной линии , показывающей их расположение. Штрихи знака должны занимать площадь, соответствующую проекции обрыва. Если обрыв не имеет проекции (вертикальный или с обратным наклоном) штрихи делают минимальной длины. Если из общего рисунка рельефа ясно, где верх и низ обрыва - применяется знак без штрихов.

Скалы, недоступные со всех сторон, показываются черным цветом по всей проекции.

Градации размеров камней , как правило, необходимо единообразно выдерживать по всей площади карты. Однако, если насыщенность местности камнями резко отличается на разных участках карты, можно незначительно сдвигать размеры камней, которые считаются небольшими, большими или показываются площадным знаком каменистая почва.

Кучей камней нужно показывать те нагромождения , в которых камни перекрывают друг друга. В случаях, когда камни лежат отдельно и окружающая поверхность свободна от камней, их можно показать отдельными объектами, слегка увеличив локальный масштаб.

Если камней достаточно много и увеличение масштаба приведет к заметному искажению окружающей ситуации , то необходимо использовать площадной знак поле камней.

Знак песчаная почва используется как площадной для участков с открытым не заросшим травой песком.

Знак каменная поверхность используется как площадной для участков с открытым камнем.

Гидрография

Знаки гидрографии достаточно очевидны и в дополнительных пояснениях не нуждаются. Можно пояснить только отличие широкого ручья от узкого. УЗ широкий ручей следует использовать, когда ручей нельзя перепрыгнуть и для его преодоления спортсмен вынужден входить в воду. Если спортсмену для пересечения водного объекта возможно придется плыть, то границы такой водной поверхности обязательно показывать черной линией, как непреодолимые, так как соревнования по ориентированию не являются соревнованиями по плаванию с картой и компасом.

Количество воды на местности может меняться в течение сезона весьма существенно. Предпочтительно иметь карту с гидрографией, соответствующей времени проведения соревнований. Если это сложно и влечет значительные дополнительные расходы, карта обычно готовится по соответствию гидрографии на самое сухое время года. При этом в информации для участников соревнований обязательно указывается имеющееся отличие по состоянию на данный момент.

Дорожная сеть

УЗ дороги с твердым покрытием используются для асфальтированных, бетонированных дорог, а также для дорог. посыпанных щебнем или гравием, включая пешеходные тротуары.

УЗ улучшенная грунтовая дорога показывают дороги. которые имеют следы вмешательства дорожной техники, возможно оборудованы канавами и хорошо накатаны.

Хорошо накатанные стихийно сложившиеся дороги по грунту показывают штриховой линией - грунтовая дорога.

Если колея не накатана, но хорошо заметна или встречается очень хорошо натоптанная пешеходная тропа, то используется знак тропа или плохая дорога. Основной критерий для использования этого знака - невозможность пробежать поперек не заметив.

Знаком тропинка показывают пути движения, которые менее заметны, но при движении по которым ориентировщики не могут сбиться с пути.

Если встречается заросшая колея, не пригодная для быстрого бега, или тропинка, которая может быть потеряна даже при движении по ней, то используется УЗ исчезающая тропинка.

Знаком просека показывают узкие просеки по которым нет троп или дорог и растительность на которых не отличается от той, что в примыкающем лесу.

Если просека открытая, то поверх знака проводится желтая линия, а если заросшая, то зеленая. Широкие просеки показывают как длинные узкие поляны в соответствии с их размерами.

Растительность

Объективное отражение растительности очень важно для спортивных карт, так как это напрямую влияет на результат спортсменов.

Любое пространство, заросшее лесом, который не снижает скорость передвижения показывается белым фоном (белый лес).

Знак - открытое пространство используется для открытых (без деревьев и кустарника) площадей с возможностью для быстрого передвижения. Если открытое пространство заросло травой и мелким кустарником, используется знак - грубое открытое пространство.

УЗ лес со снижением скорости передвижения - зеленый фон 3-х градаций используется, если кроме снижения скорости передвижения ухудшается и видимость.

Если видимость по сравнению с белым лесом не меняется, но скорость передвижения снижается. то используется вертикальная зеленая штриховка 2-х градаций.

Знак- лес, трудно передвигаться в одном направлении используется для посаженного леса, который растет рядами, если эти ряды нельзя показать в масштабе карты.

Все возделываемые земли, которые нельзя пересекать на момент соревнований, должны быть показаны знаком возделываемые земли с указанием границ сплошной черной линией.

Знак четкие границы растительности используется только для четких границ, которые можно определить с точностью до 3-х метров. Во всех остальных случаях границы показываются только изменением фона.

Зеленый кружок обычно используется для отдельно стоящих деревьев или кустов.

Зеленый крест используется для указания больших вывороченных корней упавших деревьев. Если упало большое дерево и его ветки представляют препятствие для передвижения или могут служить объектом чтения карты, то их следует показать зеленым пятном в соответствующем масштабе.

Искусственные объекты

К этой группе относятся ориентиры (кроме дорог и некоторых форм рельефа) созданные на местности человеком.

Их применение достаточно очевидно.

Для ЛЭП необходимо пояснить, что поперечные черточки по расположению должны соответствовать столбам, или опорам линий электропередачи.

Измерения на местности

Определение положения точки

Определение положения какой-либо точки на местности производится при помощи измерений от одной или двух уже известных. Самая первая точка задается произвольно.

Картограф наносит точки на карту, соблюдая подобие их расположения и уменьшая все линейные размеры. Степень уменьшения отличается от окончательного масштаба издания карты в 2 - 3 раза. Поэтому картографу легче рисовать символы, так как он изображает их более крупно.

Любую точку на местности можно определить через три измерения от какой-либо другой известной точки.

Для этого нужно:

- установить азимутальное направление от известной точки до новой;

- измерить расстояние между этими точками

- определить высоту новой точки.

Чтобы сделать спортивную карту для ориентирования на местности, нужно определить положение множества точек, условно задавая их на объектах местности для установления формы и взаимного положения этих объектов, и нанести на карту эти точки и объекты, на которых они заданы.

Положение первой точки в проекции определяется произвольно. Ограничение накладывает проведение линий магнитного меридиана на чистом листе, предназначенном для создания карты. Тогда уже необходимо учесть, в какой части местности выбрана первая точка и нанести ее так, чтобы и остальные поместились на листе.

Высота первой точки тоже задается произвольно. Удобно, чтобы на местности не было точек с отрицательной высотой, поэтому высоту первой точки надо назначить с некоторым запасом, если она заведомо не самая низкая на данном участке местности.

Погрешности измерений при использовании карты

Любые измерения на местности, как и отображения их на карте делаются с определенными и неизбежными ошибками.

Использование спортивной карты предполагает считывание с нее определенной информации о положении объектов на местности, об их свойствах, форме. При этом инструментом спортсмена является компас с миллиметровой шкалой для измерения расстояний и 2-х градусной шкалой для измерения направлений.

Ошибки при определения положения точки на карте складываются из ошибок определения направлений и ошибок определения расстояний.

Известно, что погрешность измерения равна половине цены деления инструмента, то есть в данном случае 0.5 мм для расстояний и 1 градус для направлений. Значит на карте масштаба 1:15000 спортсмен определяет расстояние с погрешностью 7.5 м. Поэтому можно считать, что точность карты, где ошибки в расстоянии не превышают такую величину - отличная.

При этом нельзя забывать о правильной передаче качественного подобия расположения объектов. Например, если точечный объект - камень, расположен севернее тропы, он не может быть изображен южнее, если даже при этом погрешность не превысит 7.5 м.

На больших расстояниях начинает превалировать доля ошибки измерения направлений. Спортсмен определяет их с погрешностью 1^о. Эта погрешность в переводе на отклонение по расстоянию дает разброс порядка 2%. Значит, при увеличении расстояния свыше 400 метров можно считать незамечаемой ошибку до 2%.

Высоты на спортивной карте определяются по горизонталям с точностью до половины высоты сечения рельефа. Однако важно правильно отражать соотношение высот соседних форм, которые спортсмены могут сравнивать по критерию "больше или меньше".

Погрешности измерений при создании карты

Сравнительно мягкие требования к точности спортивной карты позволяют использовать при ее создании некоторые упрощенные способы измерений, используя при этом различные методы разгонки ошибок.

Это позволяет обходиться простыми (самодельными) приборами и, после приобретения некоторого навыка, работать высокопроизводительно и с качеством, достаточным для целей спорта.

Погрешности при создании карты могут быть плановые и высотные. Плановыми называются погрешности определения положения точки на проекции. Они складываются из ошибок измерения расстояний и ошибок измерения направлений, а также неточностей графического изображения положения точки на карте.

Если расстояния измерять мерным проводом, то погрешность для этих измерений составит доли процента и ею можно пренебречь. Ошибки графики можно снизить увеличением масштаба съемки карты. Основная доля ошибки вносится при измерениях направлений, так как для этой цели в качестве базы используется магнитный меридиан, который сам не очень стабилен.

Точность измерения направлений зависит от применения дополнительных приспособлений, облегчающих прицеливание и фиксацию ориентированного положения планшета с картой. В пределе она равна точности применяемого компаса.

Однако, нельзя забывать об изменениях положения реального магнитного меридиана в течение суток (до десятков минут), а также достаточно хаотичного его колебания (до нескольких градусов) во время магнитных бурь.

Ошибка измерения превышений и определения высот самодельными приборами примерно равна ошибке при обычном прицеливании и, естественно, накапливается при последовательном определении высот ряда точек. Можно пользоваться приборами, работающими по принципу измерения атмосферного давления, тогда ошибка определения высоты будет зависеть от изменения погоды.

Простые способы незаметного равномерного распределения ошибок (разгонки) будут даны ниже.

Сеть базовых точек

Начиная работу, не стоит сразу детально и подробно заполнять весь лист карты . Весьма полезно, для улучшения качества карты и облегчения всей работы, предварительно создать на местности и нанести на карту сеть базовых точек (БТ), определяя их положение с повышенной точностью.

Такую сеть точек иногда называют съемочным обоснованием.

БТ выбирают на линейных ориентирах и часто вносят в местность искусственно, каким-либо образом отмечая на местности (пятно краски на дереве, листочек бумаги с номером на веточке, колышек с номером и т.п.). Также в качестве БТ обязательно используются различные перекрестки и другие четкие точечные ориентиры местности.

Если БТ создаются искусственно, расстояние между ними делается одинаковым и обычно принимается 60 метров. На местности для измерения этих расстояний удобно использовать тонкий и прочный провод соответствующей длины.

Измерение направлений

Направления на местности в спортивной топографии измеряют относительно магнитного меридиана, то есть направления на север, которое указывает магнитная стрелка компаса.

На листе пластика, предназначенного для рисовки карты, наносят ряд параллельных линий со стрелками в одну сторону и считают их линиями магнитного меридиана.

Каждый магнитный меридиан отстоит от соседних на 500 метров.

При измерении на местности лист, закрепленный на планшете, ориентируют на север по компасу как можно точнее. Сохраняя ориентированное положение, прицеливаются на следующую точку и при помощи линейки наносят на листе линию, соответствующую ходу к этой точке. Линия на карте должна начинаться от точки местонахождения.

Таким образом можно сказать, что результатом измерения направлений является не число, а линия, отложенная на плане.

Измерение расстояний

После определения направления, измеряют расстояние до наносимой точки и, откладывая его в масштабе, отмечают соответствующую точку на карте. Если точка искусственная, то отмечают и на местности.

Расстояния на местности измеряют различными способами.

Наиболее точное измерение - мерным проводом длиной 60 м - применяют при подготовке сети базовых точек. Это измерение необходимо делать вдвоем, так как кто-то должен придерживать конец провода на предыдущей точке при определении положения очередной. Точность такого измерения может быть очень высокой, и погрешность в основном зависит от качества графического нанесения точки на карту.

При измерении небольших расстояний (до 300м), которые начинаются и заканчиваются на базовых точках, обычно используют способ измерения расстояний шагами. Шаги считают парами под одну и ту же ногу. Для удобства пересчета в миллиметры, наносимые на карту, применяют коэффициент или заранее заполненную табличку.

Например, если длина пары шагов 1.5 м, то для М 1:5000 коэф.= 0.3, а табличка будет следующей:

Можно также наклеить на линейку шкалу, размеченную в парах шагов, применительно к масштабу рисуемой карты.

После приобретения достаточного опыта, короткие расстояния (до 50 метров) можно определять глазомерно. При этом при любой возможности необходимо проверять правильность такого определения.

Измерение высот

Высоты точек на спортивной карте имеют значение для определения перепадов высот различных участков местности и изображения форм рельефа. Все измерения делаются относительно уже известных точек и пересчитываются от какой-либо единой, произвольно назначенной для данной карты, базы. Причем не имеет значения, совпадает ли она с уровнем моря или нет. Желательно базу для определения высот (нулевую отметку) выбрать ниже самой низкой точки местности. Тогда не придется иметь дело с точками, имеющими отрицательное значение высоты.

Гравитационное определение высоты

Проще всего высоты любых точек определять через разницу высоты от известных ближайших точек. Для этого можно использовать простейший прибор, основанный на принципе отвеса. Отвес всегда занимает положение, совпадающее с вектором гравитации. Линия, перпендикулярная отвесу, считается горизонтальной и на расстоянии до 1 км можно считать, что все ее точки лежат на одной высоте. Дальше уже заметно искажение, вносимое шарообразной формой Земли.

Используя прибор с отвесом обычно прицеливаются от точки до точки параллельно поверхности земли. При этом шкала отклоняется так, что отвес, сохраняя вертикальное положение, показывает на ней угол, соответствующий наклону местности от точки до точки.

Простой прибор для измерения параметров рельефа ( иногда такой прибор называют "скломер", что означает "склон мерить") можно изготовить очень быстро, используя миллиметровку или другую бумагу с нанесенными клетками. На приборе нужно подготовить следующие шкалы:

• превышение между точками в зависимости от расстояния и угла склона;
• заложение (расстояние между соседними горизонталями в проекции) в зависимости от угла склона

Пример шкалы для измерения превышений в зависимости от расстояния.

Барометрическое определение высоты

Существуют приборы, позволяющие определять высоту точки по принципу изменения атмосферного давления. Эти приборы имеют точность, вполне достаточную для целей спортивного ориентирования. На каждой точке, нанесенной на карту можно остановиться и сделать замер высоты прибором.

Однако, атмосферное давление имеет свойство постепенно меняться не только от высоты местонахождения, но и просто в зависимости от погоды. Эти изменения плавные и в течение 2 часов их можно считать линейными, а на расстоянии до 40 км. одинаковыми. Поэтому, необходимо каждые два часа возвращаться на заранее известную высоту и вести график временного изменения давления.

Если пользоваться таким прибором, то не нужно строить профиль хода в зависимости от пройденного расстояния. График высот строится в зависимости от времени, что можно сделать позже в кабинетных условиях, а в лесу заполнять первые три столбца таблички:

номер точки	высота точки измеренная	время замера	поправка	высота точки реальная

. . . . .

Снаряжение для работы на местности

Прежде чем приступить к работам на местности (полевым работам) необходимо подготовить простейшее снаряжение.

Это планшет, линейка, компас и прибор для измерения параметров рельефа (скломер), который обычно делается как одно целое с планшетом. Также необходимы твердые карандаши и картографический пластик Карандаши лучше использовать механические с диаметром стержня 0.5 мм и, если доступно, со цветными стержнями. Карандаши лучше привязать на толстую и прочную нить и повесить на шею, как ожерелье. Существует правило: "Все, что не привязано рано или поздно теряется".

В самом простом варианте планшет представляет собой легкую прямоугольную пластину размерами примерно 250 на 250 мм.

На одной стороне планшета клейкой лентой прикрепляется пластик с нанесенными линиями магнитного меридиана и компас.

На другой стороне на прочной тонкой нити крепится груз-отвес и прикрепляется шкала для измерения параметров рельефа.

Для высокопроизводительной и высококачественной работы можно изготовить более сложный планшет, который позволяет точно определять направления и без всяких искажений, быстро и четко наносить их на план.

Планшет состоит из корпуса 1, вращающейся части 2 и визирной линейки 3. На линейке закреплены зеркало 4. компас 5, кронштейн 6 и штырь 7. К передней кромке корпуса крепится направляющая 8. Кронштейн 6 поджимается к направляющей 8 резиной 9.

Колба компаса крепится на линейке таким образом. чтобы сквозь нее был виден пластик с магнитными меридианами, закрепленный на вращающейся части 2.

Расстояние между магнитными меридианами принимается не более 20 мм, независимо от масштаба съемки карты.

Работа на местности. Первые шаги

Прежде чем приступить к подготовке карты, полезно немного походить по местности, чтобы получить о ней представление и спланировать первые ходы.

Начало первого хода обычно выбирается на перекрестке дорог, просек или других линейных ориентиров. Первая точка задается произвольно, но так, чтобы предполагаемый первый ход поместился на листе.

После выбора на местности и задания на листе положения БТ № 1, при помощи компаса определяется направление на БТ № 2 и это направление откладывается на листе. Затем в соответствующем масштабе (удобнее всего 1:5000 или даже крупнее) откладывается расстояние и помечается БТ №2. От второй точки определяется положение третей, от третей - четвертой и т.д.

При помощи простого высотомера, показанного на рисунке определяется разница высот 1-ой и 2-ой БТ и откладывается на специальном графике, где по горизонтальной оси (абсцисс) откладывается расстояние в масштабе 1:5000, а по вертикальной оси (ординат) откладывается высота в масштабе 1:500 или 1:250.

Если расстояние измеряют на крутом склоне, необходимо учитывать его уменьшение на проекции.

Последовательность точек, измеренных друг от друга и отложенных на листе, называется съемочным ходом. Считается оптимальным, если отдельный ход включает в себя от 30 до 50 БТ. Все ходы должны начинаться и заканчиваться на известных точках для выявления ошибок измерений. Поэтому первый ход - замкнутый, то есть начинается и заканчивается в одной и той же точке.

Во время выполнения съемки хода в общем случае создаются два графических документа:

• плановое положение точек хода
• профиль хода

Разгонка ошибок

Почти неизбежно съемочный ход выполняется с некоторой ошибкой. Несовпадение точки конца хода на карте с ее заранее известным положением (для первого хода с первой точкой) определяется суммарной ошибкой многих измерений (погрешность до 2% и более) и, поэтому рассогласование обычно устраняется за счет равномерного распределения на все участки хода одним из известных способов.

Чаще всего ошибку разгоняют пропорционально расстоянию.

После разгонки ошибки все точки очередного хода считаются достоверными и могут использоваться как исходные для последующих ходов.

Ошибки определения планового положения точки и ошибки определения высоты точек имеют различную природу и разбираться с ними надо по отдельности..

Метод параллельного переноса

Для плановых ошибок существует очень простой способ разгонки, который называется методом "параллельного переноса". При этом способе каждая точка сдвигается на карте вдоль линии параллельной линии ошибки. Последняя точка сдвигается на полную величину ошибки, а остальные на часть, пропорциональную расстоянию от начала хода до данной точки.

Метод "косых сечений"

Применяется для разгонки высотных ошибок на профиле хода.

Каждый ход должен начинаться и заканчиваться на точке с известной высотой. На графике, отражающем профиль хода (как бы его вертикальный разрез) обычно не удается добиться совпадения высоты последней точки с ее заранее известным значением. Так как первая точка нанесена на оси высот правильно, то эту ось в первой точке профиля хода сохраняем неизменной и наносим на ней точки пересечения воображаемых плоскостей сечения рельефа.

В последней точке профиля хода ось высот размечаем заново, привязывая ее положение к значению получившейся высоты последней точки профиля хода. Тем самым ось сдвигается вертикально на величину ошибки. На этой оси также наносим точки пересечения воображаемых плоскостей сечения рельефа.

Соединяя одинаковые по обозначенной высоте точки осей высот начала и конца профиля хода, получим ряд косых параллельных линий, которые условно будем считать горизонтальными. Высоты всех точек хода, отложенные на профиле определяются по вертикальной оси от этих линий.

Таким образом, мы поворачиваем только ось абсцисс и оставляем неизменным положение оси ординат. Это связано с тем, что из-за большой разницы масштабов по осям, угол поворота оси ординат пренебрежимо мал.

Если часть съемочного хода проходит по участку с заведомо горизонтальной поверхностью, эта часть исключается из разгонки ошибки и остается горизонтальной, как это показано на рисунке.

После того, как ошибки разогнаны и проведены линии, соответствующие сечениям рельефа, из графиков профилей съемочных ходов определяют высоты всех точек с точностью до десятых долей сечения и подписывают на плане возле соответствующей точки, заключая в скобки, как показано на рисунке:

Тотальная корректировка карты

После подготовки сети БТ (съемочного обоснования) получается множество точек с известным положением по высоте и в плане. Причем оптимальные размеры ячеек сети в среднем составляют 0.1 км ². Сплошное заполнение площади карты начинают с границ ячеек.

На первой БТ проводят зарисовку окружающей ситуации, измеряя направления и расстояния до ближайших точечных ориентиров и зарисовывая их, а также наносят на план части линейных ориентиров, проходящих вблизи БТ, для чего выходят на них в любой точке, измеряя расстояние и направление до точки выхода, откладывают направление линейного объекта и проводят в пределах видимости. Все условные знаки необходимо использовать примерно в соответствии с их размерами, чтобы не иметь проблем позже, при вычерчивании или при вводе в компьютер.

Соответствующим условным знаком зарисовывают линейный ориентир на котором находится БТ. В связи с неисчерпаемым разнообразием реальной местности невозможно дать точный алгоритм действий вблизи БТ. Каждый раз будет возникать новая ситуация и составителю надо будет решать новую задачу по оптимизации своих действий вокруг БТ.

Основной принцип: как можно больше информации получать при каждой остановке и стараться, чтобы длина съемочного хода была минимальной.

От базовых точек делают ходы внутрь участков, при этом зарисовывают окружающую местность перекрывающимися кругами с диаметром около 80 метров от точек отмечаемых на этих ходах.. Длина таких ходов не должен превышать 300 м . причем начинать и заканчивать их нужно на известных точках.

Рассмотрим несколько вариантов оптимального движения при тотальной корректировке местности.

Наиболее простой вариант, когда местность легко проходима, а базовые точки отмечены на прямом линейном ориентире типа просеки изображен на рисунке:

Если базовые точки расположены по краю предполагаемой карты оптимальным является маршрут, показанный на рисунке:

Так же производится съемка, если с одной стороны хода крутой склон, непреодолимое препятствие и т.п.

На крутых склонах со сложными рельефными формами ходы обоснования обычно прокладываются вдоль склона близко друг к другу, чтобы вся площадь между ходами просматривалась от базовых точек.

Последовательность съемки участка можно спланировать заранее. Для этого вся площадь участка, предназначенного для корректировки, заполняется на плане окружностями с диаметром, соответствующим 80 метрам местности. В первую очередь окружности описываются вокруг базовых точек, а остальная площадь заполняется с минимальным перекрытием. После этого все центры окружностей соединяются линией хода так, чтобы суммарное расстояние было наименьшим. При этом не реже, чем через 3 точки центров окружностей, не являющиеся базовыми, ход проходил через БТ.

Конечно, идеальный план не всегда выдерживается, но его составление позволяет минимизировать работу в лесу.

Съемка рельефа местности

Высота точки, заданной на земной поверхности очень важна для ориентирования на местности. Вертикальные размеры объектов (к ним относятся и формы рельефа) гораздо более информативны для спортсменов, чем горизонтальные. Это связано с тем, что угол зрения на вертикальный объект намного больше, чем на горизонтальный объект с теми же размерами. Кроме того, преодоление вертикальных расстояний для человека примерно в 15 раз труднее, чем горизонтальных.

Ясно, что на плоской карте можно легко и просто отображать только два измерения объемной местности (расстояние и направление относительно магнитного меридиана). Сложнее решается вопрос с показом третьего измерения - высоты.

Вертикальные размеры на карте отображаются при помощи воображаемых линий, все точки которых лежат на одной высоте. Обычно эти линии называют горизонталями.

Так как соседние горизонтали отличаются по высоте на одинаковую величину, называемую высотой сечения рельефа, то в совокупности они представляют собой как бы измерительную шкалу, наложенную на карту. Это позволяет определить высоту любой точки с точностью до половины высоты сечения и условно передать форму рельефа местности.

При съемке рельефа необходимо учитывать, что ориентирами являются формы земной поверхности, а не горизонтали. Поэтому, горизонтали в спортивной топографии проводят так, чтобы они как можно полнее отражали рельефные ориентиры.

Для этого разрешается сдвигать горизонтали на четверть сечения по высоте, если это улучшает читаемость карты. Для показа форм рельефа, не попадающих в основное сечение, допускается пользоваться вспомогательными сечениями. которые проводятся примерно посередине по высоте между основными. Эти формы показываются прерывистыми горизонталями. Между двумя основными может быть только одно вспомогательное сечение, которое для улучшения читаемости тоже разрешается сдвигать по высоте до четверти от основного.

Правило для проведения вспомогательных горизонталей следующее:

• Вспомогательные горизонтали проводятся только там, где их положение на плане существенно отличается от среднего между двумя основными.
• Вспомогательные горизонтали начинаются и заканчиваются там, где их положение на плане совпадает с серединой между двумя основными.

Чтобы нарисовать формы земной поверхности (рельеф) нужно постоянно знать высоту точки в которой вы находитесь. Это позволяет легко определять расстояние в проекции до ближайших горизонталей при помощи скломера по шкале заложений и рисовать их в пределах видимости, стараясь правильно изобразить формы рельефа. При съемке рельефа не обязательно ходить вдоль горизонталей. Намечая очередной ход через рельефный участок нужно учитывать следующие условия:

• Ход должен начинаться и заканчиваться на известных точках и быть по возможности короче
• Видимость по ходу должна быть лучшей из возможного
• Ход должен пролегать через точечные и линейные ориентиры рельефа.

Начиная съемку рельефа, в первой точке хода делают измерения скломером во все стороны, где наблюдается разная крутизна склона и определяют расстояния от точки до ближайших верхней и нижней горизонталей в проекции. Намечают их на карте и, если склон монотонный, намечают следующие горизонтали глазомерно в пределах видимости.

Пример:

Высота точки 11,3 сечения. Это означает, что ближайшая нижняя горизонталь - 11-ая и до нее 0,3 сечения, а ближайшая верхняя 12-ая и до нее 0,7 сечения.

Замеряют направление перпендикулярное склону ( наибольшей крутизны) вверх и определяют величину заложения S. Например S=5мм. Это означает, что горизонталь 12 пройдет на расстоянии 3,5 мм от точки местонахождения. Если склон не меняет крутизны на большом расстоянии вверх, намечают горизонталь 13 и, возможно, горизонталь 14 на расстоянии 5 мм одна от другой.

Замеряют направление наибольшей крутизны вниз и определяют величину заложения S. Например S=4мм. Это означает, что горизонталь 11 пройдет на расстоянии 1,2 мм от точки местонахождения. Если склон не меняет крутизны на большом расстоянии вниз, намечают горизонталь 10 и, возможно, горизонталь 9 на расстоянии 4 мм одна от другой.

Те же действия повторяют для других точек хода и постепенно получают полную картину рельефа примыкающего к ходу. в горизонталях, Если ходы проходят достаточно часто, получается сплошная рельефная съемка.

Пример съемки ямы на склоне.

Ориентиры на рельефе

Точечные объекты рельефа

Эти ориентиры наиболее удобны для установки контрольных пунктов (КП), поэтому к их съемке нужно относиться особенно ответственно.

Вершина - точка, в любую сторону от которой спуск.

Находится внутри последней замкнутой горизонтали бугра или сходящейся горизонтали выступа.

Дно - точка, в любую сторону от которой подъем.

Находится внутри последней замкнутой горизонтали ямы или сходящейся горизонтали ступени.

Седловина - точка, в две стороны от которой спуск, а в две - подъем.

Обычно находится между двух накладывающихся друг на друга бугров или ям.

Точечными ориентирами рельефа являются также концы, крутые изгибы, слияния, развилки, пересечения линейных ориентиров рельефа.

При съемке точечных объектов рельефа необходимо делать замеры скломером, находясь непосредственно на них.

Линейные объекты рельефа

ребро(водораздел) -линия, от любой точки которой в три стороны спуск, а одну подъем;

тальвег (водослив) -линия, от любой точки которой в три стороны подъем, а одну спуск;

гребень -горизонтальная линия, от любой точки которой в две стороны спуск;

проход --горизонтальная линия, от любой точки которой в две стороны подъем;

бровка -линия, ограничивающая горизонтальную поверхность, от любой точки которой в одну строну начинается спуск;

подошва -линия, ограничивающая горизонтальную поверхность, от любой точки которой в одну строну начинается подъем;

линия перегиба -линия, от любой точки которой в две стороны высота не меняется , и на которой склон заметно меняет крутизну.

Там, где позволяет проходимость местности, целесообразно съемочные ходы прокладывать по линейным ориентирам рельефа.

Площадные объекты рельефа

• склон - наклонная поверхность, ограниченная какими либо линейными ориентирами рельефа;
• бугор - замкнутый склон, имеющий вершину и ограниченный подошвой;
• яма - замкнутый склон, имеющий дно и ограниченный бровкой;
• плато -, со всех сторон ограниченная подошвой или бровкой;
• терраса - горизонтальная поверхность, с одной стороны ограниченная подошвой, а с другой бровкой;
• лощина - тальвег с примыкающими склонами;
• промоина - лощина с обрывистыми склонами;
• овраг - большая промоина сложной формы;
• хребет - гребень с прилегающими склонами.

Отдельно съемку площадных ориентиров рельефа не проводят. Они получаются на плане, после съемки линейных и точечных ориентиров и заполнения горизонталями склонов в соответствии с их крутизной, формой и размерами.

Для правильной передачи высотных размеров рельефа необходимо помнить, что одна горизонталь - основная или вспомогательная не дает информации о высоте. Только сочетание двух или более горизонталей позволяет передать высоту соответствующей формы рельефа.

Хорошо читается рельеф, когда горизонтали проводятся по подошвенной линии или по бровке. Поэтому по этим линиям горизонтали ( основные или вспомогательные) нужно проводить, при необходимости смещая их по высоте на допустимую (см. выше) величину.

Горизонталями показывают склоны крутизной до 45^о. Если склон круче, он, как правило не задернован и показывается знаком грунтового обрыва. Длина штрихов такого обрыва должна соответствовать проекции склона, но быть не менее 0.5 мм в масштабе карты.

Примеры изображения рельефа на спортивных картах

Гидрография и болота

Открытая вода, болта, торфяники существенно влияют на проходимость местности. Важным в их классификации является степень опасности для спортсменов и значение, как ориентиров для чтения карты. Принципом классификации является снижение скорости спортсмена, по сравнению с обычной скоростью в лесу.

Границы болот и сухих участков среди болот снимаются как обычные линейные ориентиры. Если болота имеют четкие берега, то их следует показывать ближайшей основной или вспомогательной горизонталью. Нечеткие граници передаются концами штрихов болот.

Состояние гидрографии зависит от сезона. Если карта готовится для конкретных крупных соревнования, то гидрография должна быть показана по состоянию на время проведения соревнований. В остальных случаях гидрографию показывают по состоянию на самое сухое время года.

Подготовка карт к изданию

Широкое применение современных компьютеров в начале 90-х годов произвело революцию в "большой" картографии благодаря разработке ГИС - Географических Информационных Систем. Своего рода ГИС - программный комплекс "OCAD" создан и для спортивного ориентирования швейцарцем Гансом Штейнегером

Его адреса и телефоны:

Hans Steinegger Software
Chriesimatt 23
CH-6340 Baar
Switzerland
Tel +41 41 763 18 60
Fax +41 41 763 18 64
E-Mail: hs@ocad.com
Web-site: http://www.ocad.com

В настоящее время уже выпущена версия Ocad 6.02 для Windows 95. Демонстрационная версия, ограниченная на 500 объектов, распространяется по Интернет бесплатно. Цена полной версии около 500 USD , но если ранее приобретались предыдущие версии, то платить надо только половину. Для приобретения достаточно сообщить по электронной почте номер своей кредитной карточки и вам по Интернет будет выслан небольшой файл - ключ, снимающий указанное ограничение.

Для использования Ocad 6.02 необходим сканер, при помощи которого вводятся в память компьютера полевые оригиналы. Эти изображения обводятся на экране компьютера при помощи обычного манипулятора- мыши.

В итоге получается файл векторной графики, хранящий всю информацию о карте, экспортируемый в формат DXF (стандартный формат для векторной графики) или формат BMP (стандартный растровый формат).

Из этого файла можно получить либо всю карту целиком, либо какой-нибудь ее фрагмент, необходимый для конкретного использования.

Маленький тираж карт можно напечатать на цветном струйном принтере, а для большого тиража напечатать отдельно раскладки по цветам в любом масштабе и передать в типографию.

Если Ocad 6.02 или какой-либо другой недоступен, карту придется вычерчивать по старинке - ручным способом.