ІІ Тарау. Топографиялық карталардың геодезиялық негіздері

2.1 Топографиялық пландар мен карталар, көлденең қима-сызбалар және ірі масштабты карталарда қолданылатын масштабтың түрлері

Жергілікті жердің шағын аумағындағы табиғи және әлеуметтік-экономикалық нысандардың орналасу ерекшеліктері мен негізгі қасиеттерін айқындауға мүмкіндік беретін ірі және орта масштабты жалпы географиялық карталар топографиялық карталар деп аталады.

1:25 000 дейінгі ірі масштабты топографиялық карталар жергілікті жерде стеорофотограмметриялық приборлардың көмегімен жүргізілген аэрофототүсіру жұмыстарының нәтижесінде алынған деректер мен бұрын құрылған біршама ірі масштабты карталарды камералық өңдеу негізінде құрылады.

Құрлықтың топографиялық карталарын құрумен Қазақстан Республикасының жер қорларын басқару жөніндегі агенттігінің «Картография» мемлекеттік қазыналық кәсіпорны, республикалық геодезия және картография комитеті, қарулы күштердің Бас штабының әскери-топографиялық қызметі айналысады. Жоғарыда аталған барлық құрылымдар картаны кұру барысында мазмұнын, дәлдігін, қызметі мен құру жұмыстарының ережелерін айқындайтын «Топографиялық карталарды құру жөніндегі негізгі ережені» басшылыққа алады.

Топографиялық карталарда үлкен аумақ ірі масштабты көп бетті карталарда кескінделеді. Картаның әр беті шағын аумақты қамтитындықтан жер элипсоиды бұрмаланбай немесе шамалы ғана ауытқып түсіріледі. Картографиялық жинақтау жеке нысандардың бұрмалануынан сақтайды. Масштабы кішірейген сайын картада қамтылған нысандар кескінінің дәлдігі кеми бастайды.

Топографиялық карта мазмұнының негізгі құрамдас бөліктеріне жер бедері, өсімдіктер жамылғысы, су торлары сияқты табиғи нысандар, өндіріс орындары, елдімекендер, қатынас жолдары, электр және байланыс желілері тәрізді әлеуметтік-экономикалық нысандар жатады. Олар картаның масштабына сай іріктеліп алынып, кеңістік-бейнелі шартты белгілермен кескінделеді.

1:10 000 нан 1:100 000-ға дейінгі ірі масштабты карталарда қамтылған барлық нысандар алты түсті бояумен, ал 1:200 000 мыңдық масштабты карта сегіз түсті бояумен кескінделеді. Олардың алтауы алдыңғы, ал екеуі артқы бетінде беріледі. Картографиялық кескіндеу геометриялық дәлдік пен географиялық сәйкестік сияқты екі қасиетті сақтауы тиіс.

Топографиялық картаның көрнекілігін, сандық және сапалық сипаттарын айқындайтын мазмұнының әрбір құрамдас бөліктері аудандық және сызықтық масштабты, масштабтан тыс, түсіндірмелі шартты белгілермен кескінделіп атаулардың меншікті немесе түсіндірмелі жазулары әр түрлі бояулармен беріледі. Топографиялық карталардың әр беті шартты белгілермен берілетін картографиялық кескіндеуді, математикалық негізде құруды, сонымен қатар, қосымша жабдықтауды қамтиды.

Картаның құрамдас бөліктерінің кешені әртүрлі мас­штабты карталарға арналған нұсқаулар мен ережелерге, сонымен қатар, шартты белгілер кестесіне негізделеді. Картаның математикалық негіздері геометриялық қасиеттерін, картографиялық кескіндерді өлшеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Картаның жабдықтаушы құрамдас бөліктеріне шартты белгілердің кестесі, координаттар торы, сызықтық масштаб, горизонталь аралық ұзындықтың кестелік кескіні, магнитік ауытқу бұрышының сызбанұсқасы тағы басқалар жатады.

Топографиялық карталар ғылыми-зерттеу, әскери, өндірістік және оқу мақсатында қолданылатын жергілікті жердің ерекшеліктері жөніндегі маңызды ақпараттар сақталатын дерек көзі болып табылады. Олар жергілікті жерде бағдарлауға мүмкіндік беретін сенімді жолбасшы қызметін атқарумен қатар, қатынас жолдары мен ірі өндіріс орындарының құрылыстарын жобалағанда, ауыл шаруашылық жерлері мен орман алқаптарын пайдалану және тағы басқа мақсаттарда колданылады.

Ірі масштабты сұлбалар (пландар). 1:25000 және оданда ірі масштабты топографиялық карталар аэрофототүсіру материалдарының негізінде құрылады. Біршама ұсак мас­штабты карталар ірімасштабты карталарды камералық өңдеу арқылы жасалады. Далалық кескіндеу жұмыстарының нәтижелеріне сүйеніп құрылған топографиялық карталарды алғашқы, ал оларды камералық өндеу арқылы құрылған карта­ларды өңделген карталар деп атайды.

Элипсоид жазықтық ретінде қабылданатын көлденең (ортогональды) проекциямен құрылған жер бетінің шектеулі шағын бөлігінің кескіні сұлба деп аталады.

Масштабты өзгермелі болып келетін біршама ірі аумақты қамтылған карталардан айырмашылығы барлық нүктелерінде масштаб бірдей болатындықтан сұлбада (планда) жергілікті жердің ерекшеліктері жан-жақты әрі нақты бейнеленеді.

Элипсоидтың бетін жазықтыққа ауыстыру барысында картада кескінделетін аумақтың мөлшері мен пішініне байланысты жергілікті жердегі сызықтардың үзындығы мен биіктігінде қателіктер кетеді.

Арақашықтық 10 шақырым болғанда ұзындықтан кететін қателік небәрі 0,01 метрді құраса, 50 шақырымда ол көрсеткіш 1,02 метрге дейін артады. Ірі масштабты карта­лар мен сұлбаларды құру мақсатында жүргізілетін өлшеу жұмыстарының дәлдігі жазықтық ретінде қабылданған жердің бөлігінің мөлшеріне тікелей байланысты. Мысалы, егер 50 шақырым арақашықтықта ұзындықтан кететін қателік 1 метрді құраса, ол 1:50000 масштабты картаның талаптарын қанағаттандырғаны мен жергілікті жердегі 50 шақырымға дейінгі арақашықтықта тек диаметрінде ғана кескіндеу мүмкін болады.

Ұзындықтан кететін қателіктер аз болғанымен нүктенің биіктігінен кететін қателіктер өте үлкен болғандықтан өлшенген биіктіктерге түзету енгізіледі немесе жергілікті жердің кескіндік сұлбасын ғана тұрғызады.

Топографиялық сұлбалар (пландар) 1:2000 және оданда ірі масштабта құрылады. Олар техникалық жобалар мен инженерлік қала шаруашылығында қолданылады. 1:10000 нан 1:200000-ға дейінгі карталар тығыз карталар деп аталады.

Топографиялық пландарда жергілікті жердегі пландар мен жер бедерінің элементтері кескінделеді. Ұсақ масштабты карталардан айырмашылығы жергілікті жердегі нысандардың кескіні айқын болуы.

Көлденең қима-сызбалар. Жергілікті жердің белгілі бір масштабпен кішірейтіліп алған тік бағыттағы қимасын көлденең қима-сызба деп аталады. Ол жергілікті жерде жүргізілеті биіктіктік кескіндеу нәтижелерінде жинақталған деректерді камералық өңдеуден өткізу арқылы құрылады. Арнайы шартты белгілермен кескінделген аумақтың геологиялық құрылысын, өсімдіктер мен топырақ жамылғысын, сонымен қатар табиғаттың құрамдас бөліктерінің арасындгғы өзара байланыстарды ашып көрсетуге болады. Көлденең қима-сызба жер бетінің белгілі бір бөлігінің жер бедерінің ерекшеліктерін көрнекі түрде жан-жағты ашып көрсетуге мүмкіндік беретіндіктен көптеген ғылыми-тәжірибелік міндеттерді шешуде кеңінен қолданылады.

Оны құру үшін картаның бетіндегі екі нүктенің арасына түзу сызық жүргізіп, көршілес жатқан екі горизонтальдың аракашықтықтағы (d) мен олардың абсолют биіктіктеріне (h) негізделіп құрылады. Көлденең қима-сызбалар тұрғызу үшін картаның масштабына сәйкес келетін немесе одан біршама ірі көлденең масштаб пен одан 5, 10, 15 есе ірі болатын тік масш­таб алынады.

Көлденең қима-сызбаның тік масштабы. Көлденең қима-сызба тұрғызылатын карта бетіндегі сызық көлденең қима-сызбаның сызығы деп аталады. Ол түзу немесе бірнеше бұрылыстан тұратын нүктелері бар сынық сызықты болуы мүмкін. Көп жағдайда көлденең қима-сызба негізінің бастапқы биіктік белгісі нөлге тең деп алынады. Биіктік белгісінің айырмасы өте жоғары болғанда негіздің биіктік белгісі метрдің дөңгелектенген сандармен алынады.

Тік масштабтың негізі ретінде көршілес жатқан горизонтальдардың қима биіктігі h, көлденең масштабқа горизонталь аралық ұзындық d алынады. Көлденең қима-сызба тұрғызу үшін өзара перпендикуляр координаттық білік тұрғызады да тік білігіне арақашықтығы 1 см шкала тұрғызылып, оған тік мас­штабқа сәйкес келетін горизонтальдардың арақашықтықтары бірдей қима биіктіктері жазылады. Көлденең білігіне қима-сызба жүргізілетін сызықтар қилысатын горизонталь аралық қашықтықтар d түсіріледі.

Көлденең қима-сызбаның көлденең масштабы. Ірі мас­штабты карталардағы горизонталь аралық ұзындықка сәйкес келетін көлденең масштаб картаның масштабына сәйкес келеді немесе одан бірнеше есе ірі болып келуімен ерекшеленеді. Жергілікті жер бедерінің ерекшеліктерін айқындайтын горизонтальдармен кескінделетін шыңдар, суайрықтар, жыралар мен кемерлер, сияқты қима-сызба негізінің бойындағы сызықпен түйілісетін барлық нүктелер белгіленіп, олардың ара қашыктықтары өлшенеді де, көлденең масштабқа сәйкес олар бір-бірімен қосылады. Көлденең қима-сызба тұрғызылып болғанда, оның пішіні 10.1 - суретте көрсетілгендей горизон­тальдардың биіктігіне сай бір-бірімен біртіндеп төмендеп не­месе көтерілетін толғын тәрізді болуымен ерекшеленеді. Оны тұрғызу көлденең қима-сызбаның АВС сызығы қилысатын картадағы горизонтальдар, жыралар мен жарлар белгіленіп А нүктесінен В нүктесіне дейін, содан соң, В бұрылу нүктесінен С нүктесіне дейін жүргізіледі. Келесі кезекте қағаз бетіне көлденең қима-сызбаның негізі кызметін атқаратын түзу сызық жүргізіледі (Сурет 2.1). 2.1-суретте көлденең қима-сызбаның биіктік белгісінің негізі ретінде 202 метр алынған.

Сурет 2.13

Көлденең қима-сызбаға АВ және ВС сызықтарының әрбір бұрылыс нүктелеріне олардың азимуттарын анықтап бағдар сызықпен көрсетіп жазады. Әр нүктенің абсолют биіктігі анықталып, олар көлденең қима-сызба негізінің тік масштабына сәйкес белгіленеді. Әрбір биіктік белгісінен топографияльқ беттің сызықтарының кескінделу ерекшеліктерін айқындайтын нүктелерді қосатын сызық жүргізіледі. Барлық нүктелер бір-бірімен қосылып болғанда, көлденең қима-сызбаны рәсімдеуге көшуге болады.

Көлденең қима-сызбалардың көмегімен бакылайтын қосыннан көрінбейтін жергілікті жердің бөліктерін көруге бо­лады. Әрбір қима-сызбадан бақылау нүктесінен бақылайтын нүктеге дейін түзу сызық жүргізіледі.

Топографиялық картадан көзге көрінбейтін алаңды анықтау. Қандайда бір бақылау нүктесінде тұрған бақылаушының көзіне көрінбейтін жер бетінің телімін көрінбейтін алаң дейміз. Бақылау нүктелеріне таралатын көздің бақылау сәулелерінің астында орналасатьн бағыттың көінбейтін аймағы үстірттің, орман алқаптарының көтеріңкі беткейлердің немесе салынған биік ғимараттардың ар жағында орналасады.

Көзге көрінбейтін алаңды анықтау әскери құрамалардың қорғаныс әрекетінің барысында әскери техникалар мен сарбаздардың жергілікті жерде көрінбей шоғырлану міндетін шешуде маңызы зор (Сурет 2.2).

Сурет 2.14

Көзге көрібейтін алаңдардың бағыты түсірілген картаның телімдері (а) мен олардың көлденең қима-сызбалары кескіні (ә)

Картадан көзге көрінбейтін алаңды анықтау бақылау нүкте­сінен таралатын жергілікті жердің жекелеген бағыттарында көрінбейтін аймақтарын анықтап, олардың шекарасын сызудан басталады (7.2 а, ә-суреттер).

Көрінбейтін аймақтар бақылау нүктесінен таралатын көру сәулесінің кандайда бір бөлігіндегі бағытының бойынан анықталады. Бағыттың арасындағы бұрыштар көп жағдайда тең болады. Бағыттар картада сызылып реттік саны белгіленеді.

Одан кейін көлденең масштабы әр қашан картаның масштабымен сәйкес келетін, ал, тік масштабы шартты түрде алынатын әр бағыттың көлденең қима-сызбасы тұрғызылады (Сурет 2.15 а). Көлденең қима-сызба аралық құжат болғандықтан ол әр қашан миллиметрлі қағазға тұрғызылады. Онда көрінбейтін аймақтар анықталып тұрғызылған көлденең қима-сызбаның негізінде жобалау көзделеді.

Көрінбейтін аймақтың бағытын анықтап болған соң көзге көрінбейтін алаңның шекарасын картада белгілейді. Содан кейін көрінбейтін аймақтардың барлық бағытын шектейтін нүктелер арқылы жер бедерінің ерекшеліктіерін ескере отырып, көрінбейтін алаңдардың шекарасын түгел түсіреді.

Ірі масштабты карталарда қолданылатын масштабтың түрлері. Картаның бетіндегі сызықтардың ұзындығының жергілікті жердің көлденең проекциясындағы ұзындығына сәйкес келуі топографиялық картаның масштабы деп аталады.

Топографиялық карталарда масштабтың бес түрі қолданылады. Олар: сандық, атау, сызықтық, сыналы және көлбеу масштабтар. Жер бетінің жазықтықта неше есе кішірейтілген сантиметр есебімен көрсетілген сандық шаманы сандық масштаб дейміз.

Масштабтың кішірейту дәрежесі М =1/m көрсетіледі. Мұндағы М- сандық масштаб алымындағы 1 жазыктықтағы 1 сантиметр; m— жазықтықтағы 1 сантиметрде жер бетінің неше есе кішірейтілгенін сантиметр есебімен көрсететін сандық шама. Мысалы, картадағы 1:100 000 жер бетіндегі ұзындықтар көлденең проекциясымен салыстырғанда 100 000 есе кішірейтілгенін көрсетеді.

Картадагы сантиметр есебімен алынған сандық масштабты метрге немесе шақырымға айналдырып жау атау масштаб деп аталады. Сандық масштаб М = 1:100000 болғанда оның атау мас­штабы 1см = 1шақырым тең болады.

Картадағы атау масштабты сызық түрде кескіндеуді сызықтық масштаб дейміз. Сызықтық масштаб картадағы сызықтардың ұзындығын нақты өлшеу үшін қажет. Сызықтық масштабтың нольдік керсеткішінің оң жағындағы ара қашықтықтары бірдей тең бөліктерге бөлінген а негізін сызықтық масштабтың толық негізі деп аталады. Әрбір толық негізге сәйкес келетін жергілікті жердегі қашықтық сызықтық масштабтың шамасы деп аталады. Қажетті нүктелердің арақашықтығын дәл өлшеу үшін сызықтық масштабтың нольдік керсеткішінің сол жағындағы бес немесе он бөліктерге бөлінген b негізін сызықтық масштабтың дәлдік негізі деп атайды.

Дәлдік негіздің әр бір бөлігіне сәйкес келетін жергілікті жердегі арақашықтық сызықтық масштабтың дәлдігі деп аталады.

Қағаз бетіндегі кестелік дәлдіктің шегі 0,2 мм саналады. Қалыпты көздің ажырата алатын шегі 0,1 мм картаның 0,1мм -ге сәйкес келетін жергілікті жердегі сызықтардың арақашықтығы картаның масштабының дәлдігінің шегі деп аталады (Сурет 2.3).

Сурет 2.15

Ірі масштабты топографиялық картада масштабтың белгіленуі

Сызықтық масштаб а - сызықтық масштабтың толық негіздері, b-сызықтық масштабтың дәлдік негізі

2.3 суретте көрсетілгендей сызықтық масштабтың 1 см бөлінген бір негізі 1 шақырым ал оның дәлдігі 100 метрге, ал дәлдіктің шегі 10 метрге тең болады.

Сыналы масштаб. Ірі масштабты карталарда арақашықтықты дәл өлшеу үшін сыналы және көлбеу масштабтар қолданылады.

Сыналы масштаб теңдей он бөлікке бөлінген ABC тік бұрышты үш бұрыштан тұрады. ВО киындысына бүтін саннан тұратын метр есебімен алынған арақашықтықтар жазылады. АО қимасына әр негіздің әріптік белгілері жазылады. Мысалы, 1:25000 масштаб­ты картаның ара қашықтығы 1 шақырым болатын нүктелердің сыналы масштабын тұрғызу үшін 4 сантиметр болатын АВ түзуін сызып аламызда ұзындығы 6 сантиметр болатын ВО тік сызығын жүргізіп, АО нүктесімен қосамыз. Содан соң АВО нүктелерінің аралығын теңдей он бөлікке бөліп, көлденең түзу жургізеді.

Әр түзудің оң жағына картаның масштабына сәйкес келетін метр есебімен алынған ұзындықтары, ал сол жағына әріптік көрсеткіштерін жазады. Сыналы масштаб құрылып болған соң картаның бетіндегі АВ нүктелерінің арақашықтығын штангенциркульдің көмегімен өлшеп алып, оң жақ аяғының инесін ВО, сол жақ аяғының инесін АО сызығына койып нольдік көрсеткіштен бастап штангенциркульдің екі ұшы сыналы масштабтың тік және көлбеу сызықтарымен қиылысқанша біртіндеп жылжытады.

Циркульдің екі ұшының сыналы масштабтың тік және көлденең сызықтарымен түйіліскен жеріндегі сандық көрсеткішекі нүктенің ара қашықтығы болып табылады.

Ірі және орта масштабты карталарда қолданылатын көлбеу масштаб. Ірі масштабты карталарда арақашықтықты дәл өлшеу үшін көлбеу масштаб қолданылады.

Сызьқтық және сьналы масштабтардың жиынтығын көлбеу масштаб дейміз. Көлбеу масштаб АВ түзуінің бойына 2 сантиметрден тұратын сызықтық масштабтың бірнеше толық және бір дәлдік негізін сызу арқылы құрылады. А және В нүктелерінен биіктігі сантиметрлік перпендикуляр тұрғызып, оның екі шетінен 2 мм теңдей он бөлікке бөліп параллель сызықтар жүргізеді. Содан кейін көлбеу масштабтық нольдік көрсеткішінің сол жағындағы дәлдік негіздің астымен үстінен 2 мм 10 бөлікке бөлінген көлбеу сызықтар жургізеді. Көлбеу сызықты жургізуді о нүктесімен r нүктесін қосудан бастау қажет. Көлбеу масштабтың нольдік көрсеткішінің сол жағындағы rd қиындысьндағы көлбеу сызықтар 2см бөлінген толық негіздің 1/10 бөлігіне, о d қиындысындағы әрбір түзу сызықтар1/100 бөлігіне сәйкес келеді (Сурет 2.15).

Көлбеу масштабының нольдік көрсеткішінің сол жағындағы көлбеу сызықтарды дәлдік негіздің оннан бір бөлігі, АВ түзуіне бағыттас жүргізілген түзу сызықтарды дәлдігі негіздің жүзден бір бөлігі деп аталады.Ол толық негіздің жүзден бір бөлігіне тең болады. Ал дәлдік негіздің оннан бір бөлігі толық негіздің оннан бір бөлігіне сәйкес келеді.

Көлбеу масштабтың көмегімен арақашықтықты есептеу үшін ірі масштабты картадағы АВ нүктелерінің ара қашықтығын штангенциркульдің көмегімен өлшеп, бір ұшын көлбеу масштаб­тың нольдік көрсеткішінің он жағындағы толық негізінің тік сызығына, ал екінші ұшын нольдік көрсеткішінің сол жағындағы дәлдік негізге қойып көлбеу сызықпен түйіскенше төменнен жоғары қарай жылжытамыз. Содан кейін нөлдік көрсеткіштің сол жағындағы түзу және көлбеу сызықтарды санаймыз да масштабына сай АВ нүктелерінің арақашықтықтығын есептеп шығарамыз.

Мысалы, 1:25 000 масштабты картадағы АВ нүктелерінің арақашықтығы көлбеу масштабтық торы толық негізіне, нольдік көрсеткішінің сол жағындағы дәлдік негіздің 5 1/00бөлігіне 4 1/10 бөлігіне сәйкес келсе оны төмендеп кестенің көмегімен жылдам есептеуге болады. Осы әдісті пайдаланып 0,1 мм дейінгі дәлдікпен ірі және орта масштабты топографиялық картадан кез келген нүктелердің арақашықтығын есептеп шығаруға болады.

Топографиялық карталарды масштабына қарай жіктеу. Топографиялық карталар масштабына қарай екі үлкен топқа бөлінеді. Олар 1:200 000 дейінгі ірі және 1:200 000 нан 1:1 000 000 дейінгі орта масштабты карталар. 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000 және 1:5000 ірі масштабты топографиялық пландар құрылыс-монтаж жұмыстарын жүзеге қолданылса, 1:25 000,1:50 000,1:100 000 масштабты кар­талар жергілікті жерде бағдарлау, әскери, оқу, геологиялық барлау басқа өлшеу жұмыстарын жүргізу барысында қолданады.

Масштабтық дәлдігі топографиялық сұлбалар (пландар) мен карталарда кескінделген нысандардың қайсысын алып тастау кажеттілігін анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, 1:10000 масштаб­ты картада мөлшері 1 метрден кем нысандар кескінделмейді немесе масштабтан тыс шартты белгімен көрсетіледі.

2.1 кесте

Топографиялық карталардың масштабтары

Сандық Масштаб	Картаның аты	Картадағы 1 сантиметрге сәйкес келетін жергілікті жердегі арақашықтық	Картаның 1 см2 сәйкес келетін жергілікті жердің ауданы
1:5000	бес мыңдық	50 метр	0,25 га
1:10000	он мыңдық	100 метр	1 га
1:25000	жиырма бес мыңдық	250 метр	6,25 га
1:50000	елу мыңдық	500 метр	25 га
1:100000	жүз мыңдық	1 шақырым	1 шақырым 2
1:200000	екі жүз мыңдық	2 шақырым	4 шақырым 2
1:500000	бес жүз мыңдық	5 шақырым	25 шақырым 2
1:1000000	Миллиондық	10 шақырым	100 шақырым 2

Топографиялық картаның масштабы онда кескінделген нысандардың іріктелуі мен дәлдігіне тығыз байланысты. Масштабы іріленген сайын оның алымы да артады. Халық шаруашылығьның салаларында, ғылым мен қорғаныстың қажеттілігін өтеу үшін әртүрлі масштаб­ты стандартты топографиялық карталар қажет.

Қазақстан Республикасының мемлекеттік топографиялық карталары метрлік ондык жүйеге негізделген бірқатар стандарт­ты масштабта құралған.

1:5000-1:200000 масштабтылар нағыз топографиялық, 1:500 000-1:1 000 000 масштабтылар топографиялық шолу карталары деп аталады. Соңғыларының дәлдігі мен нақтылығы нағыз топографиялық карталарға қарағанда төмен болғанымен жеке беттері кең көлемді аумақты қамтиды. Аталған карталар жергілікті жермен жалпы танысып бағдарлау мақсатында қолданылады (Кесте 2.1).