Mapy topograficzne

Są to wielkoskalowe mapy ogólnogeograficzne, których założony stopień szczegółowości i dokładności jest równoznaczny z dokładnością graficzną. Dają one najpełniejszy obraz powierzchni Ziemi przedstawiony w jednolitej konwencji umownych znaków i szczegółowych opisów.

Powstają na podstawie pomiarów geodezyjnych, zdjęć lotniczych i satelitarnych oraz fotointerpretacji.

Opracowywane już od połowy XVIII w. (Francja 1750–1793), co wiąże się z rozwojem w tym czasie odpowiednich metod i przyrządów pomiarowych.

Wykorzystanie map topograficznych (1)

Wykorzystanie map topograficznych (1)

— do prowadzenia działań bojowych – umożliwiają ocenę terenu, orientowanie się w nim, wybór odpowiednich kierunków działań, wybór dogodnych rubieży działań, planowanie rozmieszczenia wojsk, planowanie prac ziemnych, organizację obserwacji łączności, zaopatrzenia, ewakuacji a także nawigacji i przygotowania danych do strzelania;

— stanowią podstawę opracowania średnioskalowych map ogólnogeograficznych i tematycznych;

Wykorzystanie map topograficznych (2)

— do pomiarów powierzchni, długości i kątów w zastępstwie żmudnych i kosztownych pomiarów w terenie;

— jako źródło do badań zmian środowiska w ciągu ostatnich trzech wieków – ze względu na swoje cechy matematyczne, szczegółowość i dokładność oraz stosunkowo długi czas ich istnienia.

Podstawy matematyczne map topograficznych

Wymagania stawiane są mapom topograficznym powodują, że do ich opracowania stosowane są elipsoidy, które znacznie lepiej oddają rzeczywisty kształt Ziemi.

Obecnie na świecie coraz powszechniej używana jest elipsoida WGS-84 (World Geodetic System 1984), o tych samych parametrach co geoida GRS-80.

Stanowi ona standard na mapach wojskowych NATO.

Od 1999 r. elipsoida WGS-84 została przyjęta jako powierzchnia odniesienia do obliczeń geodezyjnych i odwzorowań kartograficznych na wszystkich polskich mapach wojskowych, wchodzi też do map cywilnych.

Elipsoida WGS-84

Parametry elipsoidy WGS-84 zostały wyznaczone na podstawie pomiarów grawimetrycznych i geodezyjnych prowadzonych przez sieć sztucznych satelitów ziemskich systemu GPS (Global Positioning System).

Elipsoida WGS-84 jest powierzchnią odniesienia dla pomiarów dokonywanych techniką GPS.

Elipsoida WGS-84 jest geocentryczna, co oznacza, że środek elipsoidy został wyznaczony w środku masy Ziemi, przyjętej włącznie z oceanami i atmosferą.

Odwzorowania map topograficznych

Każde odwzorowanie większego obszaru ma duże zniekształcenia, wzrastające wraz z oddalaniem się od miejsca styku powierzchni odwzorowawczej z elipsoidą. Zniekształcenia te można zminimalizować odwzorowując ten obszar w częściach.

Ponadto najmniejsze zniekształcenia w pobliżu miejsca styku elipsoidy z powierzchnią odwzorowawczą wykazują odwzorowania wiernokątne, za którymi dodatkowo przemawiają względy militarne.

1. Odwzorowanie quasi-stereograficzne

Odwzorowanie wiernokątne M. H. Roussilhe’a (1922 r.).

Różni się od stereograficznego tym, że obraz z elipsoidy rzutowany jest na powierzchnię sieczną.

Dzięki temu korzystniejszy jest rozkład zniekształceń: wierne odwzorowanie koła – almukantaratu siecznego, a nie tylko punktu.

2. Odwzorowanie Gaussa–Krügera

— zmodyfikowane odwzorowanie Merkatora — wiernokątne odwzorowanie elipsoidy obrotowej na pobocznicę walca w położeniu poprzecznym.

3. Odwzorowanie walcowe poprzeczne Merkatora (UTM)

— Universal Transverse Mercator – obecnie stosowane w wielu krajach na świecie, zwłaszcza należących do NATO. Różni się od Gaussa-Krügera tym, że elipsoida obrotowa odwzorowuje się na walec sieczny.

Ziemia w odwzorowaniu walcowym poprzecznym

Strefy odwzorowawcze

W odwzorowaniach Gaussa-Krügera i UTM, aby odwzorować całą powierzchnię Ziemi z jak najmniejszymi zniekształceniami, podzielono ją na strefy odwzorowawcze o rozmiarze Δλ = 6ş.

Południk środkowy (osiowy) dla danej strefy odwzorowawczej i równik są liniami prostymi, pozostałe południki i równoleżniki są liniami krzywymi.

Strefy odwzorowawcze są numerowane od 1 do 60, zaczynając od południka 180ş na wschód.

Współrzędne prostokątne płaskie (topograficzne)

Na mapach topograficznych pozycję punktu na powierzchni Ziemi można określać w układzie współrzędnych geograficznych lub współrzędnych prostokątnych. Z każdym odwzorowaniem map topograficznych związany jest odrębny układ współrzędnych prostokątnych płaskich.

– południk środkowy strefy odwzorowawczej przyjmuje się za oś X;

– równik – oś Y;

– punkt ich przecięcia – początek lokalnego układu współrzędnych;

– wartości x i y podawane są w metrach.

Układ współrzędnych prostokątnych płaskich — siatka kilometrowa

Współrzędne kartograficzne i topograficzne na mapie topograficznej

Skorowidze map topograficznych

Duża skala map topograficznych, wynikająca z ich funkcji (inwentaryzacja przestrzeni w jak najdokładniejszy sposób), powoduje, że mapy te mają wielką powierzchnię.

Mapa Polski w skali 1:100 000 w jednym arkuszu miałaby powierzchnię około 43 m².

W związku z tym mapy topograficzne są dzielone i cięte na arkusze.

Podział na arkusze

Podział na arkusze może być dwojakiego rodzaju:

— zgodny z siatką kartograficzną, czyli podział wzdłuż południków i równoleżników, wówczas arkusze mają kształt trapezów, których boki są liniami krzywymi. Podział ten jest najpowszechniej używany;

— niezgodny z siatką kartograficzną — wówczas arkusze dzielone są zgodnie z siatką kilometrową i mają kształt prostokątów.

Aby móc w łatwy sposób znaleźć odpowiedni arkusz danej mapy topograficznej, obejmujący badany obszar, sporządzany jest skorowidz arkuszy. Jest to schematyczna jednoarkuszowa mapa całego obszaru, objętego mapą topograficzną, np. terytorium Polski, przedstawiająca położenie poszczególnych arkuszy.

Systemy numeracji arkuszy

– według pasów i słupów — stosowany w większości krajów. Oparty na tej samej zasadzie, co pola szachownicy. Dany arkusz znajduje się na przecięciu pasa i słupa, które ograniczone są równoleżnikami i południkami.

Podział na arkusze Międzynarodowej Mapy Świata 1:1 000000

Godła arkuszy mapy
1:1 000 000 składają się
z oznaczenia pasa i słupa.

Pasy równoleżnikowe
co 4ş oznaczone od równika od A do V i Z.

Słupy południkowe co 6ş.

Zgodnie z numeracją stref odwzorowawczych.

Podział arkusza MMŚ 1:1 000 000