Земной шар на плоскости

Л. РИХТЕР

С высокого крутого обрыва открывается замечательный вид. Перед нами лежит живописная долина. Ее берега густо заросли крупным лиственным лесом. По дну долины извивается и петляет маленькая речка. На противоположном берегу ее раскинулась небольшая деревенька. Крайние домики один за другим стремительно сбегают с высокого берега к самой воде. За рядом огородов густой вечнозеленой стеной стоит сосновый бор. Вдоль длинной гряды холмов, ограничивающих горизонт, расстилаются полотна колхозных пашен...

Мы никогда не были в местности, которую только что описали, не видели ее изображения и не читали про нее ни в какой книге. Мы просто держим перед собой топографическую карту крупного масштаба (1 см = 500 м) и, пользуясь лаконичным языком условных обозначений, «читаем» обстановку с легкостью и точностью, недоступной никаким литературным описаниям.

Наша картография отмечает славную дату. Вышел в свет первый том Большого советского атласа мира. Этот замечательный труд — результат трех с половиной лет работы целого института того же названия — не имеет примеров в мировой практике составления атласов.

Географическое положение всех стран мира, их политические взаимоотношения, экономика, история, политический, культурный и хозяйственный облик многочисленных народов земного шара — все это находит свое отображение в картах этого атласа.

Для составления отдельных карт используются целые библиотеки подсобного материала. Но с помощью условных знаков и цветных обозначений составители атласа располагают весь этот огромный материал на небольшом листе бумаги.

В основе любой географической карты лежит топографическая съемка, произведенная в крупном масштабе.

Крупномасштабная топографическая карта (1 см = 500 м)

Каждый год вместе с весенним солнцем во все районы Советского Союза направляются десятки топографических экспедиций для детального изучения и съемок местности. Наши экспедиции планомерно наступают на необжитые еще районы советского Севера и Востока.

Лагерь топографической экспедиции в горах Таджикистана. На верблюдах имущество экспедиции — геодезические инструменты.

Вместе со своим ценным и тяжелым грузом — точнейшими геодезическими инструментами — эти мастера по выводке «белых пятен» летят на самолетах, плывут на кораблях, передвигаются на автомобилях, лошадях. верблюдах и ослах... Они переходят реки, вязнут в болотах, пробираются через лесные дебри и карабкаются на неприступные горные кручи...

Первый шаг человека в неизвестной местности — это определение точки своего стояния. Известно, что, какую бы точку земной поверхности мы ни выбрали, она всегда явится пересечением условных географических координат — меридиана с параллелью. По как определить это пересечение? Только знание законов «небесной механики» дает ответ на этот вопрос.

Ориентируясь с помощью специального прибора — «универсала» — по солнцу или звездам, наблюдатель определяет координаты своего местонахождения.

Определяя свои координаты, наблюдатель «ловит» звезду, проходящую через его меридиан.

Хронометр, при помощи которого «засекается» точное время прохода звезды через плоскость меридиана; с помощью этого хронометра вычисляют долготу пункта.

«123°12'10" восточной долготы. 60°28'5" северной широты», записывает наблюдатель полученные координаты.

Затем он определяет высоту точки своего стояния над уровнем моря. Для этого служит оптическая труба — нивелир. Устанавливая нивелир в строго горизонтальном положении, наблюдатель определяет превышение одной точки местности относительно другой. «Хода» нивелира могут тянуться на тысячи километров, пока не придут до контрольной точки, высота которой над уровнем моря, уже известна.

Направляя оптическую трубу нивелира на выставленную рейку, наблюдатель определяет высоту этой точки относительно той, на которой он стоит сам.

Астроном-наблюдатель, определивший координаты своей точки стояния где-нибудь около Владивостока, может высчитать расстояние до Москвы с ошибкой... в 16 м. Такую погрешность дают его приборы и методы астрономических наблюдений. Ясно, что определять с такой погрешностью местонахождение какой-либо другой точки, расположенной в нескольких километрах от первой, астрономическим путем не имеет смысла, так как расчеты могут опять дать погрешность в 16 м. Поэтому при определении многочисленных опорных пунктов, которые необходимы для съемки выбранного района, пользуются тригонометрическим способом — разбивкой триангуляций.

Схема разбивки триангуляций на местности и сети опорных пунктов.

Прибор для измерения с большой точностью горизонтальных углов.

Сущность этого метода состоит в том, что местность разбивается на целую систему треугольников, близких к равносторонним. Длины их сторон выбираются в зависимости от заданного класса точности и могут иметь от 3 до 40 км. Измерив углы — специальным прибором — и одну из сторон — мерной проволокой — первого треугольника, наблюдатель имеет возможность с помощью тригонометрических вычислений весьма точно определить координаты вершин всей сети.

Проволока, с помощью которой топографы измеряют расстояние; сделана она из особого сплава инвара. Эта проволока обладает очень низким коэффициентом расширения и потому обеспечивает большую точность промера.

Во время прогулок по лесным пересеченным местностям читателю, наверное, приходилось встречать громадные деревянные вышки, с которых легко обозревается район на расстоянии в 25—30 км. Эти вышки и представляют собой опорные пункты в триангуляционной сети. С такой вышки в подзорную трубу специального оптического прибора, измеряющего горизонтальные углы, наблюдатель хорошо видит две другие вершины своего треугольника.

Получив сеть опорных пунктов, координаты которых известны с большой точностью, топографы разбивают взятую местность на ряд треугольников, меньших по площади. С их вершин должны быть хорошо видны весь окружающий рельеф и те предметы, которые подлежат нанесению на карту. Теперь начинается топографическая съемка.

Вот под большим зонтом, защищающим от солнца и ветра, расположился топограф. Перед ним тренога, на которой в строго горизонтальном положении укреплена доска с белым листом бумаги. Прямоугольная рамка на этом листе ограничивает съемочный район. Это топографический планшет — основа будущей карты. На него наблюдатель наносит всю видимую «ситуацию»: складки местности, дороги, леса, селения, реки, озера и пр. Результатом такого способа съемки является вполне готовый, вычерченный в карандаше планшет. Доска с треногой, которой пользуется топограф, называется мензулой, отсюда и название этого способа — мензульная съемка.

Вид сверху на планшет и линейку кипрегеля, по которой отмечается направление на визируемую точку.

Топограф на мензульной съемке. На планшетной доске установлен специальный оптический прибор, называемый кипрегелем. Направо: рейка, на которую наводится этот инструмент. Ее деления дают возможность высчитать расстояние до точки, которая наносится на планшет.

Существует еще и другой способ — тахеометрический. Он более быстр и состоит в том, что наблюдатель на месте ничего не вычерчивает, а только намечает точки, нумерует их и записывает измеренные между ними при помощи теодолита горизонтальные и вертикальные углы, а также расстояния до этих точек. В этом случае вычерчивание планшета производится уже позднее.

Пространства нашей родины очень велики. Их не скоро пройдешь такими медленными и кропотливыми способами топографической съемки. Поэтому все большее распространение у нас приобретает фотосъемка местности с самолета. Скорость и точность характеризуют современную аэрофотосъемку.

Фотоаппарат, укрепленный в полу фюзеляжа самолета; его затвор работает автоматически через заданное число секунд. Такие аппараты имеют до девяти объективов, работающих одновременно.

«Накидной монтаж» — черновая подборка снимков, сделанных с самолета.

При аэрофотосъемке самолет летает по специально выработанным маршрутам так, чтобы снимки, сделанные с отдельных участков местности, обязательно находили бы друг на друга своими краями. Полученные снимки подкладываются в последовательном порядке и прикалываются кнопками на вертикальном щите. Получается так называемый «накидной монтаж». Его назначение — проверить, весь ли район покрыт съемкой, не получилось ли пробелов и «окон».

Схема, показывающая маршрут самолета, производящего фотосъемку.

Из этого монтажа выбираются отдельные участки, по которым составляется фотографический план данного района. Как при наземной топографической съемке конечным результатом полевых работ является планшет, так при аэрофотосъемке конечным результатом будет фото-план.

Трансформированные и приведенные к одному масштабу снимки монтируются в фотоплан. Нанесенные нами белые линии показывают, как обрезались отдельные снимки для полного совпадения всех линий местности. В верхнем углу: отдельный фотоснимок, сделанный с самолета.

С помощью этого аппарата, называемого трансформатором, отдельные фотоснимки, сделанные с самолета, приводятся к одному масштабу.

На фотоплане тушью наносятся горизонтали, определяющие рельеф местности, и контуры тех предметов, которые должны быть перенесены на карту. Затем химическим путем с плана удаляют эмульсионный фотослой, и на бумаге остается обычная штриховая карта.

Съемкой крупномасштабных топографических планшетов заканчивается подготовительная часть работы и начинается новая, не менее сложная, точная и кропотливая — составление карты.

Так выглядят горы с самолета. Рассматривая два снимка в стереоскоп, можно путем сравнения отдельных вершин уже известной высоты наметить точки, через которые пройдут будущие горизонтали, указывающие рельеф местности.

Этот прибор называется пантографом. Им пользуются при составлении карт. Пером пантографа обводят все контуры крупномасштабного планшета. В то же время второе перо пантографа копирует рисунок в заданном ему уменьшении.

Топографов, имеющих дело с небольшими отрезками земли в пределах градуса (111 км), не беспокоит кривизна земного шара. Но картографы, сводящие крупномасштабные планшеты в карты, на которых изображены огромные земные площади, обязаны считаться с этим обстоятельством. Они должны разрешить трудную задачу — спроектировать шар на плоскость. Построенная ими географическая сетка меридианов и параллелей должна не только правильно определять положение любой точки земной поверхности, но и давать минимальное искажение всех её контуров.

Проекций, принятых в картографии, очень много, и многообразие это объясняется именно тем, что ни одна из них не разрешает своей задачи полностью.

Вот, например, коническая и цилиндрическая проекции. Для стран, расположенных вблизи полюса и в северных широтах, коническая проекция дает наименьшие искажения. Поэтому тектоническая карта СССР в Большом атласе мира была спроектирована именно таким способом. Но в карте мирового распространения важнейших животных картографы не считались с искажениями земной поверхности и потому выбрали для нее прямоугольную цилиндрическую проекцию. Эта проекция удовлетворительно передает строение земли у экватора, но значительно искажает ее контуры в направлении к полюсам.

Вверху: карга мирового распространения важнейших животных, сделанная в цилиндрической проекции. Внизу: тектоническая карта СССР, сделанная в конической проекции.

Готовый оригинал карты поступает в редакционную обработку. Работу картографа проверяют корректора, проделывая заново весь процесс ее составления. Потом карту проверяют специальные кураторы — узкие специалисты по отдельным областям. Затем ее проверяет контрольный отдел, привлекающий для сверки множество других материалов, которыми еще не пользовались составители. Дальше карту смотрят несколько редакторов, разрешая наконец ее выпуск. Но и это еще не все. Составление окончательного, «оформительского» оригинала требует от редакции многочисленных операций, только после которых карта поступает наконец в руки полиграфистов, выпускающих ее ярким красочным тиражом для многочисленного читателя.

Так делаются карты для Большого советского атласа мира.