§ 4.9 Перспективные изображения рельефа. Блок-диаграммы

Картинный, перспективный рисунок рельефа на старинных картах был произволен. В значительной мере он основывался на воображении - ведь картограф не поднимался над Землей.

Рис. 4.15. Перспективные знаки для некоторых морфологических ландшафтов (по Э. Раису): 1 - ледники (глетчеры); 2 - высокогорье; 3 - высокогорья альпийские; 4 - среднегорья; 5 - холмистые области; 6 - омоложенные горы; 7 - остаточная равнина (пенеплен); 8 - остаточная равнина, подвергшаяся омоложению; 9 - лессовые области; 10 - моренный ландшафт; 11 - друмлины; 12 - фьорды; 13 - аллювиальная подгорно-веерная равнина; 14 - куэсты; 15 - плато, омоложенное в аридных условиях; 16 - вулканы

Рис. 4.16. Перспективное изображение рельефа на современных картах (по Э. Райсу)

Такое изображение не обеспечивало правильной передачи форм земной поверхности и вносило искажения в положение объектов, наносимых в плановых очертаниях. Как можно показать речную сеть, селения, дороги на противоположном склоне хребта, скрытом от воображаемого наблюдателя?

Однако в 20-м столетии перспективные изображения вновь вошли в употребление, но уже на вполне объективной основе. Во-первых, стали применять наглядные перспективные знаки, разрабатываемые для основных типов рельефа (рис. 4.15), размещаемые в границах распространения этих типов, подобно тому как на топографических картах вычерчивают знаки болот, солончаков и т. п., но с учетом действительной ориентировки форм (рис. 4.16).

Рис. 4.17. Перспективное изображение рельефа дна Атлантического океана, (фрагмент карты Национального географического общества США, 1968)

Теперь этот прием применяется на геоморфологических картах, а также на картах ложа океанов (рис. 4.17). В упрощенном виде он популярен на картах-иллюстрациях в газетах, журналах и вообще массовых изданиях.

Во-вторых, получили большое распространение перспективные изображения земного рельефа и статистических поверхностей, построенные по определенным геометрическим принципам как производные от традиционных карт. Они лишены точности и значения этих карт, но дают в плоском изображении наглядное представление о трехмерных поверхностях (а в геологии также о рудных телах). Графическим средством служит перспективный рисунок горизонталей или профилей рельефа; при разреженных сечениях этот рисунок дополняют штриховкой или отмывкой. Сочетания перспективных изображений земной поверхности с разрезами земной оболочки (атмосферы, земной коры, водных толщ океана) называют блок-диаграммами.

Для получения перспективного изображения, следуя правилам начертательной геометрии, из центра проекции (глаза наблюдателя) проводят лучи к характерным точкам поверхности. При этом должно быть определено положение центра проекции - его азимут, высота над горизонтом и удаленность (или конус зрения). Пересечение лучей с плоскостью проекции (картинной плоскостью) образует каркас искомого изображения.

Однако при ручной работе ради упрощения построения центр проекции предпочитают относить в бесконечность, т. е. переходят к проектированию параллельными лучами.

Рис. 4.18. Построение блок-диаграммы методом профилей по топографической карте: а - часть топографической карты (с километровой сеткой); б - трансформирование сетки в ромбическую и разметка пересечений сетки горизонталями; в - построение профилей на горизонтальных линиях сетки; г - оформление блок-диаграммы в виде «перспективного» рисунка местности

Простейший прием, не связанный с действительным учетом перспективы, состоит в преобразовании прямоугольного участка топографической карты (рис. 4.18, а) в ромб (рис. 4.18,6), на котором, руководствуясь горизонталями (их пересечениями с линиями ромбической сетки), строят систему профилей (рис. 4.18,в), образующих каркас для «перспективного» рисунка местности (рис. 4.18, г). Подобно рельефным моделям (см. § 4.10) вертикальный масштаб в подобных блок-диаграммах обычно преувеличен относительно горизонтального масштаба, но постоянен на всех профилях. Угол зрения (ориентировка ромбического основания) выбирается так, чтобы обеспечить наилучший обзор местности, в частности минимум закрытых пространств. Для этого азимут луча зрения должен быть перпендикулярен преобладающему скату местности (определяемому при построении с помощью ЭВМ наклонной плоскостью, аппроксимирующей реальную поверхность).

Известен ряд приборов и приемов для механизации построения блок-диаграмм при их проектировании параллельными лучами (См.: Гольдин И. Д. Механизация построения наглядных изображений при разведке и разработке недр. М, 1967. 184 с.). Они нашли признание и успешно применялись в горно-геологической практике, нуждающейся в наглядных изображениях строения месторождении и шахтных полей, но не привились в картографии где в наши дни блок-диаграммы выполняются посредством ЭВМ и автоматических графопостроителей по цифровым моделям местности и программам, специально разработанным для построения перспективных изображений.

Рис. 4.19. Автоматически построенные блок-диаграммы рельефа: 1 - юго-западная, 2 - юго-восточная, 3 - северо-восточная ориентировки

Стали возможны любое целесообразное сближение профилей, введение двух систем перпендикулярных профилей, взаимно компенсирующих маловыразительные участки каждой системы, а также изменения в положении центра проекции (его азимута, высоты и удаленности), что устранило надобность в дополнении рисунка штриховкой или отмывкой и, главное, позволило получать блок-диаграммы во многих вариантах, в любом ракурсе для поиска наиболее выразительных вариантов (рис. 4.19). Разумеется, программы должны предусматривать исключение участков профилей, невидимых из центра проекции, и выделять тем самым выступающие в перспективе возвышенности.

Заметим, что блок-диаграммы получают признание и в океанографии для передачи ложа океанов, течений и структуры водных масс, в частности как сопровождение морских тематических карт.