Бағдарламасы «Топография негіздері мен жергілікті жерді бағдарлау»

«Топография негіздері мен жергілікті жерді бағдарлау»

Семей

Құрастырушы__________ «02» __09__2014 г. Нурпейсова А.М.,

2.1 «Химия» кафедрасының отырысында

«___02_____» ______09________2014 г., №1 хаттама
Кафедра меңгерушісі__________ Д.Р.Онтагарова
Жаратылыс ғылымдар факультетінің оқу-әдістемелік бюросының отырысында
«____03____» _______09_______2014 г., №1 хаттама
Төрайымы _____________________З.В.Абдишева
3 БЕКІТІЛДІ
Университеттің Оқу -әдістемелік кеңесінің отырысында басып шығаруға мақұлданған және ұсынылған

«____11____» _____09_____2014 г., №1 хаттама

№ 1 дәріс. Топография негіздері мен жергілікті жерді бағдарлау пәні мен негізгі түсініктер.

1. 
   Кіріспе, пәннің маңыздылығы.
   
2. 
   Топография негіздері мен жергілікті жерді бағдарлау пәнін оқудағы мақсат, міндеттер, зерттеу объектісі.
   
3. 
   Географиялық ғылымдар саласындағы алатын орны.
   

Топография (грек тілінен topos – жерглікті жер, grapho - жазамын)- картографиялық деректерді және барлық географиялық карталардың бастауы болып саналатын ірі масштабты топографиялық карталар дайындап береді. География ғылымы өз тарапынан картадан кез келген табиғи, әлеуметтік құбылыстардың кеңістікте орналасуын, үйлесуін зерттеуге керекті құнды материалдар табады. Карталар далалық түсірулердің және олардың материалдарын өңдеудің негізінде немесе түрлі картографиялық, географиялық, экономика – статистикалық деректерді қорытындылау арқылы жасалады. Топографиялық карталарды жасауға қажетті далалық түсірулермен, оларды өңдеу әдістерімен топография және аэрофототопография ғылымы шұғылданады. Топографиялық карталарды жергілікті жерді бағдарлау үшін саяхатшылар, географтар, геологтар, туристтер және әскери жасақтар пайдаланылады. Өткен кездегі сияқты қазіргі кезде топографиялық карталар бөтен жерде жаяу , көлікпен жүрген кезде, самолетпен ұшқан кезде көмекші жол сілтеуіш болып табылады. Сонымен қатар топографиялық карталар жергілікті жерді далалық зертттеудекеңінен қолданылады. Далалық зерттеу процесінде топографиялық карталар бақыланып отырған объектілердің бұрышын, бағытын, ара қашықтығын өлшеуде, жергілікті заттардың сандық және сапалық сипатын, олардың байланысын анықтауда қолданылады. Далалық зерттеу үшін көбінесе ірі және орта масштабты топографиялық карталар қолданылады. Топография геодезия, картография географиялық ғылымдарымен тығыз байланысты. Геодезия картографияға жердің формасы мен мөлшері туралы өте дәл деректерді, топография, аэрофототопография оған негізгі картографиялық деректерді және барлық географиялық карталардың бастауы болып саналатын ірі масштабты топографиялық карталар дайындап береді.

Жергілікті жерді бағдарлау – бұл өзіңнің тұрған жеріңді горизонт тұстары, жергілікті заттар бойынша анықтау және дұрыс бағытты табу. Жергілікті жерді бағдарлау кезінде екі маңызды сұрақ туады: жоспарланған жеріңе жету үшін қай жерде тұрсың және қай бағытта жүруің керектігін білу. Орында тұрып бағдарлау жылдамдығы мен тиімділігі мен жолдың бағытын ұстау жергілікті жердегі бағдарлаушыны таңдау мен қолдануға байланысты. Кез келген жергілікті заттар мен рельефтің бөліктері бағдарлаушы бола алады, олардың ішінде жақсы көрінетін және нашар көрінетіндері болады. Жақсы көрінетін бағдарлаушыға алыстан көрінетін: мысалы, теледидарлық вишкалар,зауыт трубалары, шіркеудің қоңыраулары және т.б.

Бағдарлау – бұл жергілікті жерде жүргендегі үзіліссіз іске асатын процесс. Танымайтын, бөтен жерлерде бағдарлану өте қиынға соғады, ол жерлерде бағдарлану картамен, соның ішінде топографиялық картамен іске асады. Танымайтын, бөтен жерлерде бағдарлануда ең алдымен горизонт бағыттырын, содан кейін өзінің тұрған жерін анықтау керек.

Курстың мақсаты мен міндеті: шартты белгілер көмегімен жергілікті жердің бейнеленуінің математикалық негізі ретіндегі топографиялық карта туралы толық мәлімет алу; карта тілін меңгеру мен оның құрылымын оқу; географиялық және тікбұрышты координаттар жүйесі мен олардың картада бейнеленуін білу; жергілікті жердің географиялық ерекшелігі ретіндегі топографиялық түсірілімдер түрлерімен танысу.
Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтар:

1. Топография негіздері мен жергілікті жерді бағдарлау пәні нені оқытады?

2. Топография негіздері мен жергілікті жерді бағдарлау ғылымы қандай ғылымдармен байланысты?

Ұсынылатын әдебиеттер: 1,2,3,4
№ 2 дәріс. Топографиялық карталар (ТК) Топографиялық картаның математикалық негізі.

Мақсаты: Топографиялық картамен танысу және онымен жұмыс істеуді үйрену.

Жоспар:

1. 
   Топографиялық картаны безендіру мен құрылымы.
   
2. 
   Топографиялық картада сызықтарды бағдарлау. Топографиялық карта бойынша есептер шығару
   
3. 
   Картографиялық проекция түсінігі (түрлері, таңдау мен құру).
   
4. 
   Картадағы координаттар (географиялық координаттар – ендік пен бойлық, параллелдер мен меридиандар, картографиялық тор, тікбұрышты координаттар – километрлік тор, Х и У координаттар).
   

Картаға градус торынан басқа тікбұрышты зональды координаталар схемасының квадратты координаталар торы салынады. Осы торлардың квадратының қабырғасы әдетте километрлердің толық санымен белгіленеді, сондықтан да оны километрлік деп атайды.

Оңтүстіктен солтүстікке қарай жүргізілген километрлік тордың сызықтары зонаның осьтік меридианына параллель (яғни, Ох осіне), ал батыстан шығысқа қарай жүргізілген сызықтар экватордың жазықтықтағы проекциясының кескініне параллель (яғни, Оу осіне) болады. Горизонталь сызықтардың жазуы

экватордан километрмен берілген ара қашықтығына, ал верти­каль сызықтар олардың келтірілген ординаталарына (бірінші сан зонаның нөмірін көрсетеді, ал келесілері сызықтың ординатасына плюс 500 км-ге) сәйкес. Километрлік тордың көмегімен нүктелердің тікбұрышты координаталары (х, у) анықталады.

Карта бетінің градус рамкасының сыртында безендіру рам­касы сызылады. Осы рамканың сыртында орналасқан жазулар және графиктер шектік безендіруге жатады. Әрбір топографиялық картаның үстіңгі жағында беттің номенклатурасы көрсетіледі. Рамканың төменгі жағында мыналар орналасады: 1) осы карта бетіне тән магнит тілінің орташа бұрылуы және меридиандардың жақындасуы туралы мәліметтер; 2) сандық және сызықтық масштабтары; 3) жер бедері қимасының биіктігі туралы мәліметтер (тұтас горизонтальдардың қанша метр сайын жүргізілгендігі туралы); 4) табан графигі; 5) түсірілген және жаңартылған жылы; мұның өзі картадағы кескіннің дұрыстығы туралы тұжырым жасауға мүмкіндік береді.

Шектік безендіруге, тағы да көрші беттердің номенклатурасының жазуы жатады; олар градус және безендіру рамкаларының үзілген әр қабырғасының ортасында жазылады, сонымен қатар жиынтықтардағы беттердің орналасу схемасы мен басқа да түсіндірмелі жазулар кіреді.

Топографиялық карталар үлкен территорияларға жасалады, олар көптеген беттен тұрады. Картаның бетке бөлінуін жол-жол сызық, ал беттің белгісін картаның номенклатурасы деп атай­ды. Топографиялық картаның әрбір беті трапеция болып саналады, оған номенклатура беріледі. Карта бетінің иоменклатурасы рамканың солтүстік қабырғасының үстінде орналасқан. Номенклатураның жанында, одан басқа осы жерде, ең ірі болып саналатын елді мекеннің аты жазылады. Әрбір бетте тағы да қатар жатқан беттердің номенклатурасы көрсетіледі, мұның өзі карталарды жалғастырып жапсырған кезде оларды іріктеуді жеңілдетеді. Осы жазулар беттің рамкасының сыртындағы қабырғасының ортасында орналасады.

Карталардың номенклатурасы негізін 1:1000000 масштабтары карта құрады, оның рамкасының өлшемі бойлықта 6°, ал ендікте 4°.Осы масштаб бетінің номенклатурасы белдеуді білдіретін латын алфавитінің бас әрпінен және реттік нөмірін көрсететін цифрлардан тұрады.

Мысал ретінде М-41-60-Б-Г карта бетінің номенклатурасының 1:1000000 масштабтан бастап рет-ретімен құрастыруды қарастырамыз.

М-41 бет 1:100000 масштабтағы 144 бетке бөлінеді, олар 1, 2, 3, ..., 144 цифрларымен белгіленеді. Осы масштабтың 60-нөмірлі бетінің номенклатурасы М-41-60 болады.

1:100000 масштабтағы М-41-60 картасының бір беті 1:50000 масштабтағы картаның 4 бетіне сәйкес келеді: олар А, Б, В және Г әріптерімен белгіленеді. Осы масштабтың екінші бетінің но­менклатурасы М-41-60-Б болады.

Осы бетті 4-ке бөлуден 1:25000 масштабтағы картаның 4 бетін алады; бұл беттер а, б, в, г әріптерімен белгіленеді. Осы масштабтағы картаның ең соңғы бетінің номенклатурасы М-41--60-Б-г-4 болады.

1:5000 масштабтағы картаның номенклатурасының негізі болып 1:10000 масштабтағы картаның беті саналады, ал ол болса 1:5000 масштабтағы картаның 256 бетіне бөлінеді. 1:5000 масштабтағы картаның ең соңғы бетінің номенклатурасы М-41-60 (256) болады.

1:2000 масштабтағы картаның номенклатурасын алу үшін 1:5000 масштабтағы картаның беті 9 бөлікке бөлінеді; оларды орыс алфавитінің кіші әріптерімен белгілейді. Сонымен 1:2000 масштабтағы картаның ақырғы бетінің номенклатурасы М-41-60 (256-и) болады.

Топографиялык карталардың масштабына байланысты жеке беттерінің өлшемі туралы мәліметтер және номенклатура үлгілері 1-кестеде берілген.

1 - кесте

Геодезиялық барлау жұмыстарын атқарған кезеңде көбіне жүру маршрутын, яғни жер бетіндегі түсіру жұмыстарының бағытын бағдарлауға тура келеді. Жердегі сызықты бағдарлау дегеніміз оның бағытын бастапқы бағыт арқылы табу. Геодезияда бастапқы бағыт ретінде меридиан пайдаланылады.

Сызықтың бағытын анықтайтын бұрыштар ретінде шын ази­муттар, магниттік азимуттар және дирекциондық бұрыштар қызмет етеді. Осы бұрыштар бастапқы бағыттан бастап сағат тілінің бағыты бойымен 0°-тан З60°-қа дейін өлшенеді.

Шын азимут деп (1-сурет), сағат тілінің бағыты бойымен бастапқы (географиялық) меридианның солтүстік бағытынан осы белгілі бір алынған бағытқа дейінгі есептелетін горизон­таль бұрышты атайды. Қандай да бір АВ сызығынын А нүктесінде анықталатын азимут тура азимут деп, ал В нүктесінде анықталған азимут кері азимут деп аталады. Тура және кері азимуттар арасындағы байланыс мына формула мен өрнектеледі:

А_К=А_Т+180°+γ

мұндағы γ — меридиандардың жақындасуы, яғни меридиан мен абсцисса осіне немесе осьтік меридианға параллель сызық арасында берілген нүктедегі бұрыш. Бұл бұрыштың мәні берілген нүктедегі әр зонаның осьтік меридианынан қашықтауына байланысты болады, әрі 0°-тан ±3°-қа дейін ауытқуы мүмкін.


1 - сурет

Меридиандардың жақындасуын мына формула бойынша анықтауға болады:

γ = l sin φ

мұндағы l — нүктелер арқылы өтетін меридиандар бойлығының айырмашылығы; φ — сызықтың орташа геодезиялық ендігі.

Сызық азимут бойынша бағдарлау кезінде меридиандар жақындасуын есепке алу қажеттілігі даладағы өлшеулерді өңдеуді қиындатады, сондықтан азимуттар көбінесе жоғары геодезияда қолданылады.

Магниттік азимут деп, сағат тілінің бағыты бойымен магниттік меридианның солтүстік бағытынан (магнит тілінің солтүстік шетінен) белгілі бір алынған бағытқа дейін есептелетін горизонталь бұрышты атайды. Магниттік азимуттар компаспен немесе буссольмен өлшенеді.

Магниттік азимуттан шын азимутқа көшу үшін магнит тілінің бұрылуының шамасын және атын (шығыс немесе батыс) білу қажет. Магниттік азимутты А_м

(2-сурет) анықтап және магниттік бұрылуды δ, яғни шын және магниттік меридиандар арасындағы бұрышты біле отырып шын азимутты (А) мына формуланы пайдаланып табуға болады:

А=А_м+ δ _ш; А=А'_м- δ_б,

мұндағы δ _ш, δ_б - магнит тілінің сәйкесінше шығыс және батыс бұрылулары.

Егер шығыс бұрылуды оң деп, ал батыс бұрылуды теріс деп қабылдасақ, онда екі жағдайда да мынаны шығарып аламыз:

А =А_м+ δ

яғни шын азимут магниттік азимут пен магнит тілінің бұрылуының қосындысына тең.
2 - сурет

Жер бетінің әрбір нүктесінде магниттік бұрылудың шамасы әр түрлі және 500 жылға жуық кезең ішінде магнит тілі өзінің орнынан шамамен 22,5°-қа екі жаққа ауытқиды. Демек, сызықты магниттік меридиан бойынша бағдарлау тек қана жер бетінің шағын учаскелерінің пландарын жасаған кезде ғана қолданылады.

Карталар мен пландарды координаталардың зоналық жүйесінде жасаумен байланысты, геодезияда дирекциондык бұрыш жиі қолданылады. Егер М₂ нүктесінде (3-сурет) сызықтың бағыты А₂ азимутымен емес α горизонталь бұрышымен анықталса және ол азимут сияқты сағат тілінің бағыты бойымен, бірақ нақты бір М₂ нүкте меридианынан емес, дұрысында меридианға параллель бағыттан кез келген нүктеде, мәселен М1 нүктесінде есептелсе, онда мұндай бұрыш дирекциондық бұрыш деп аталады.

3 - сурет

Осыдан келіп, дирекциондық бұрыш (α) дегеніміз осьтік ме­ридианның солтүстік бағытынан немесе абсцисса осінің оң бағытынан сағат тілінің бағыты бойымен осы бағытқа дейін есептелетін горизонталь бұрыш екендігі шығады. Егер М1 нүктесіндегі С₁01 сызығын тең бұрышты көлденең цилиндрлі проекциясында осьтік меридиан десек, ал С₂0₂ сызығын М₂ нүктесіндегі шын меридиан, Ох сызығын километрлік тордың вертикаль сызығының бірі деп қабылдасқ, онда А₂ шын азимутты, ал α дегеніміз М₁М₂ сызығының М₂ нүктесіндегі дирекциондық бұрышты көрсетеді, оның үстіне

А₂ - α = γ,

яғни нақты бір нүктедегі кез келген сызықтың шын азимуты мен дирекциондық бұрышының арасындағы айырмашылық осы нүктедегі шын меридиан­ның зонаның осьтік меридианымен жақындасуына тең.

Мына формуладан шын азимут А2-ні табамыз:

А₂= α + γ.

Осьтік меридианнан батысқа қарай орналасқан нүктелер үшін меридиан-дардың жақындасуы теріс санмен көрсетіледі.

Әрбір сызықтың түрлі нүктелеріндегі дирекциондық бұрыш А азимутпен салыстырғанда тұрақты болып қалады. АВ бағытының α дирекциондық бұрышы тура, ал ВА бағытының дирекциондық бұрышы кері бұрыш деп аталады

(4-суреттен).

яғни кері дирекциондық бұрыш тура дирекциондық бұрыш пен 180° - тың қосындысына тең дирекциондық бұрышты мына анықтаған қолайлы

Мысалы, а =310°40^/ болса, онда α1 = 310^о40^/+180^о=490°40^/, немесе α1 = 490°40' -360°=130°40^/, себебі дирекциондық бұрыштың 360°-қа өзгеруі сызықтың бағытын өзгертпейді. Ал (12) формуланы пайдаланатын болсақ, онда да α1 = 310°40^/—180°= = 130°40' тең болатынын көреміз.

Геодезиялық өлшеулерді өңдеу кезінде сызықтардың бағытын сүйір бұрыш арқылы анықтауға тура келеді. Бұл жағдайда румбалар қолданылады. Осьтік меридианның жақын бағытынан екі жаққа қарай бір нақты сызыққа дейін есептелетін сүйір бұрыш румба деп аталады.

Румбалар 0°-тан 90°-қа дейін өзгереді және әрбір ширектегі шамасы бірдей болуы мүмкін. Бағытты бір мәнде анықтау үшін румбаның сандық мәнінің алдында ширектің аты көрсетіледі. Мысалы: СШ (солтүстік-шығыс), ОШ (оңтүстік-шығыс), ОБ (оңтүстік-батыс), СБ (солтүстік-батыс).

5-суреттен әрбір ширекте румбалар мен дирекциондық бұрыштар арасында мынадай байланыс болатынын көреміз:

I ширек (СШ) г= α1;

II ширек (ОШ) г₂=180°- α2;

III ширек (ОБ) r₃= α₃ - 180°;

IV ширек (СБ) r₄=360°— α₄.

5 - сурет

Мысалы, дирекциондық бұрыш α =230°10' делік. Алдымен осы бағыттың қай ширекте жатқанын анықтаймыз, яғни III ши­рек (ОБ). Содан кейін румбаны табамыз: г =230°10^/ - 180° = 50°10^/.

Егер 1—2 сызықтың дирекциондық бұрышы (α1-₂) белгілі және жүрістің сол жағында жатқан горизонталь бұрышы β_с өлшенген болса, онда теодолит жүрісінің келесі 2—3 қабырғасының α2-₃ дирекциондық бұрышы былай анықталады (6-суреттен). .

мұндағы φ = β_с - 180°. Ендеше

6 – сурет

Егер полигондағы жүрістің оң жағындағы жатқан горизон­таль бұрыш (β_о) белгілі болса, онда α2-₃ дирекциондық бұрышы былай табылады:

α2-₃ = α1-₂ + φ

мұндағы φ =180°- β_о. Енді φ мәнін тендікке қойып, мынаны табамыз:

Полигонның кез келген келесі қабырғасының дирекциондық бұрышын анықтау үшін табылған және формулаларын пайдаланып, былай жазуға болады:

Берілген сызықтың дирекциондық бұрышын (а) өлшеу үшін оның бастапқы нүктесі арқылы абсцисса осіне параллель түзу жүргізіледі. 0°-тан 180°-қа дейінгі дирекциондық бұрышты өлшегенде транспортирдің нөлдік градусы километрлік тордың солтүстік вертикаль бағытымен сәйкестендіріледі (7-сурет). Ал 180°-тан артық болса, онда оңтүстік бағытпен сәйкестендіріледі де, бұл кезде алынған санға 180°-ты қосады.

7 - сурет

Картада өлшенген дирекциондық бұрыштың мәнін біле отырып шын азимутты (А) есептеп шығару үшін мына формула пайдаланылады:

А ш = α + γ,

мұндағы α — бағыттың дирекциондық бұрышының табылған мәні, градус;

γ — берілген карта бетіне меридиандар жақындасуының орташа мәні, ол картаның оңтүстік рамкасының астында схема түрінде берірген, градус.

Сызықтың магниттік азимутын анықтау үшін магниттік бұрылу шамасын, яғни шын меридиан мен магниттік меридиан арасындағы бұрышты білу қажет.

Магнит тілінің бұрылуы шығыстық және батыстық болуы мүмкін. Магниттік азимут Ам = А_Ш - δ_ш немесе А_м=А_ш+δ₆ , .мұндағы δ — магнит тілінің бұрылуы, оның мәні картаның оңтүстік рамкасының астындағы схемада көрсетілген.

Топографиялык карталар мен пландар жоспарлармен, барлау және құрылыс жұмыстарымен байланысты бірсыпыра есептерді шешуге мүмкіндік береді. Оларға мына есептер жатады: 1) нүктелердің биіктігін анықтау; 2) беткейдің құлама тіктігін анықтау және сызықтың көлбеулігін анықтау; 3) карта бойынша жердің профилін жасау; 4) трассаны берілген еңістікпен жобалау; 5) су жиналу ауданының шегін анықтау; 6) су жайылу шегін анықтау; 7) нүктелер арасындағы көріну мүмкіндігін анықтау; 8) шартты белгілерді оқып-білу т. с. с.