Третье измерение

Из всех элементов местности рельефу принадлежит главная роль, так как он в значительной мере опреде­ляет характер всех остальных элементов. Рельеф ока­зывает влияние на климат, водный режим, распределе­ние растительности и т. д. Без знания его невозможно понять взаимосвязь между отдельными элементами ландшафта и, следовательно, невозможно рациональное использование их человеком. Рельеф труднее всего изо­бразить на карте. Трудность заключается в том, что необходимо показать его пространственные формы на плоской поверхности карты.

Плоскость, как известно, имеет только два измере­ния: длину и ширину, что позволяет изображать плано­вые очертания объектов. Третье же измерение - высота, являющаяся характерным элементом рельефа, не укла­дывается на плоскость. В отличие от других элементов местности рельеф имеет неповторимое разнообразие объемных форм. Это обстоятельство также усложняет передачу его на плоскости.

Наиболее наглядно он может быть выражен на рельефных картах. Их изготавливают в настоящее время из белого пластика, на котором рельеф выдавлен по изготов­ленной форме под специальным прессом. Такие карты часто используют на выставках. Они наглядно переда­ют местность и широко применяются в процессе обу­чения.

Для изображения рельефа на карте нужно было раз­работать особые способы с тем, чтобы она давала трех­мерное представление о местности, позволяла не только производить измерения в горизонтальной плоскости, но и определять положение различных точек местности по высоте. Следует учесть и еще одно условие: рельеф не должен заслонять собой другие элементы карты.

На протяжении нескольких столетий было предложе­но и практически испытано много различных способов показа рельефа на картах. Первые изображения пред­ставляли собой примитивные рисунки гор. Горы изобра­жались схематически: или в виде бугров, зубцов, или в виде пятен, или же отдельными рисунками. Такой при­ем изображения рельефа был широко распространен в XV-XVIII вв.

В конце XVIII в. был разработан способ штрихового изображения рельефа, который основан на следующем явлении. При вертикальном падении света наклонная поверхность освещается слабее горизонтальной. Если считать, что белые промежутки между штрихами соот­ветствуют количеству света, а толщина штрихов - по­тере света на склоне, то такие штрихи могут естественно выражать рельеф. Чем круче скат, тем толще штрихи и меньше расстояния между ними.

Штрихи отображают все неровности местности: хол­мы и лощины, хребты и овраги, подъемы и спуски. Чем ровнее поверхность земли, тем тоньше и тем дальше друг от друга наносят изображающие ее штрихи. И наобо­рот, как только появляется уклон, штрихи теснятся бли­же и чертятся гуще. Штрихи очень наглядно передают рельеф местности на карте. Стоит только немного при­щурить глаза, и становятся видны выпуклости рельефа.

Рис. 25. Штриховой способ изображения рельефа

Картографическая штриховка - это результат боль­шого и кропотливого труда чертежника высокой художественной техники. В этом легко убедиться, рассматривая рис. 25. Многие штриховые карты остаются до сих пор непревзойденными образцами картографического искусства. Они дают выразительное и наглядное пред­ставление о формах земной поверхности и позволяют оценивать крутизну скатов. Сами штрихи не указыва­ют, в каком направлении идет подъем или спуск, но это легко определяется по расположению оврагов, речной сети и высотным отметкам.

Штриховой способ изображения рельефа имеет и ряд недостатков. Он не позволяет судить о высотах точек земной поверхности, так как подписанных отметок явно недостает для определения высоты любой точки. Кроме того, штрихи закрывают другие элементы карты, а сам способ очень трудоемок.

Для наглядного представления результатов каких-либо многолетних наблюдений в XVIII в. стали приме­нять на картах так называемые изолинии. Сперва полу­чили большое распространение изогоны - линии одина­ковых магнитных склонений, изотермы - линии равных температур и изобары - линии равных давлений атмосферы. Подобная система оказалась пригодной для изо­бражения рельефа. Изогипсы - линии равных высот - имеют явное преимущество перед штрихами. Этим спо­собом математически точно передаются плановое очертание и высоты отдельных форм рельефа.

Рис. 26. Изображение горизонталями конуса (а) и холма (б)

В качестве самостоятельного способа изогипсы (го­ризонтали) начали применять одновременно во Фран­ции и в России в середине прошлого столетия. Но упо­минание о них появилось еще в конце XVIII в. Горизонтали были известны и одному из создателей шкалы штрихов - русскому ученому А. П. Болотову, который в своих трудах разбирает этот способ изображения рельефа. Сущность его можно легко усвоить по чертежу, на котором показан конус, рассеченный горизонтальными плоскостями через одинаковые интервалы, например че­рез 5 м (рис.26,а). Проекции линий сечения на плоскость представляют концентрические окружности с равными расстояниями между ними. Это и есть горизонтали, ко­торые позволяют определить не только вид конуса, но и высоту любой точки его поверхности. Например, высота точки А над основанием конуса равна 5 м.

А теперь обратимся к рис. 26, б, на котором изобра­жен холм, также рассеченный горизонтальными плоско­стями. Вид холма сверху представляет ряд кривых замкнутых линий, каждая из которых обозначает опре­деленную высоту над начальной плоскостью. Здесь го­ризонтали отображают не только форму и высоту хол­ма, но и крутизну склонов. Чем круче склон, тем меньше расстояние между горизонталями. Еще одна особен­ность. Если горизонтали сближаются от вершины к по­дошве, то они указывают на выпуклый склон, а если расширяются, то характеризуют вогнутую поверхность.

На топографических картах горизонтали проводят через определенные интервалы, которые называются высотой сечения рельефа. Величина высоты сечения за­висит от масштаба карты: чем мельче масштаб, тем больше высота сечения.

На обзорных общегеографических картах горизонта­ли называют изогипсами, и их проводят не через равные промежутки по высоте, а в соответствии со специальной шкалой. Как правило, с увеличением абсолютных высот увеличивается высотный интервал следующего слоя. Например, изогипсы проводят на следующих высотах от уровня моря: 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000 и 5000 м и более. Пространства между изогипсами покрывают по­слойной окраской. Возвышенные места принято окраши­вать на карте коричневой краской различных тонов по принципу: чем выше, тем темнее. Равнинные и низмен­ные места обычно закрашивают зеленой краской в об­ратном порядке: чем ниже, тем темнее. Этот так назы­ваемый гипсометрический способ изображения рельефа позволяет определить степень его пересеченности и вы­соты различных районов.

Неровности дна озер, морей и океанов, так же как и неровности суши, изображают послойной окраской, но оттенками синего цвета. Слои ограничены линиями си­него цвета, которые соединяют точки с одинаковыми глубинами. Такие линии в отличие от изогипс называют изобатами. Дополнительно в некоторых местах подпи­саны глубины. Обычно под нижней рамкой вместе со шкалой высот помещают шкалу глубин, пользуясь ко­торой, можно на глаз определить глубину моря в любом месте.

В качестве вспомогательного способа изображения рельефа применяют отмывку, или тушевку. При отмывке (тушевке), так же как и при штриховке, более крутые суслоны покрывают густой тенью, и чем положе склон, тем тень светлее. Отмывка проводится с таким услови­ем, чтобы тени от возвышенных форм рельефа падали с северо-запада на юго-восток. Переход от густой тени к более светлой постепенный, в результате чего изобра­жение рельефа получается выразительным и пластиче­ским.