Стереоскопические способы

Стериоскопические способы основаны на стериоскопических (объемных) особенностях нашего зрения. Если рассматривать точки П и П₁ двумя глазами, то эти две точки сольются в точке N, которая будет лежать вне плоскости . Это явление и называется стериоскопическим эффектом.

Если взять два одинаковых фотоснимка рельефа (стериопара) и рассматривать их через стериоскоп, мы получим объемное изображение местности, парные плоские рисунки сольются в едином восприятии и дадут ощущение глубины.

Кроме раздельного способа существует и совместный способ (анаглифический) изображения рельефа, суть которого заключается в совместном печатании на одном и том же листе карты двух систем горизонталей – красным и зеленым (синим) цветом. Смещение их устанавливается по специальным формулам. При рассматривании горизонталей их через очки-светофильтры тех же самых цветов видны черные горизонтали, располагающиеся одна под другой.

Блок-диаграммы, рельефные модели, рельефные карты, цифровые модели рельефа (ЦМР)

Блок-диаграммы – трехмерные плоские рисунки с разрезами (профилями) земной коры. Блок-диаграммы строят на основе топокарт или тематических карт, например геологических с рельефом в горизонталях. Часто на блок-диаграммах в дополнение к рисунку рельеф показывается послойной раскраской или отмывкой, чем достигается хорошая наглядность. При автоматическом построении блок-диаграммы используют цифровые модели карт. В настоящее время компьютерные технологии позволяют быстро строить блок-диаграммы и проводить с ними различные преобразования.

Рельеф может быть изображен на рельефных моделях, рельефных картах. В прошлом рельефные модели изготавливались так: из листов картона вырезали фигуры, ограниченные на топокарте горизонталями, затем эти листы-фигуры последовательно наклеивались друг на друга и получалась ступенчатая рельефная модель. В настоящее время автоматически изготавливаются рельефные модели по картам, переведенным в цифровую форму.

Рельефные карты тоже объемные трехмерные модели местности. При их изготовлении трудным является выбор соответствий между горизонтальным и вертикальным масштабом. Обычно вертикальный масштаб берется преувеличенным по отношению к горизонтальному (для мелкомасштабных карт в 10-15 раз).

В настоящее время широкое использование в картографии получили цифровые модели рельефа (ЦМР), по которым можно проводить различные расчеты и построения (блок-диаграмм, панорам и т. п.).

Каждый из рассмотренных способов изображения рельефа имеет свои недостатки. Пластические способы не дают количественной характеристики рельефа. Способы горизонталей и гипсометрический не выражают пластической формы рельефа. Поэтому на обзорных общегеографических картах применяют не один, а одновременно несколько способов, чтобы получить наглядное изображение рельефа и вместе с тем геометрически точное.

43. Пластические способы

К пластическим способам изображения рельефа относятся способ штрихов крутизны, теневых штрихов, способ отмывки и фоторельеф. Способ штрихов крутизны бал разработан саксонским картографом Иоганном Леманом в 1799г. В основу своего метода Леман положил принцип отвесного освещения. Исходя из этого, плоскость, на которую падают отвесно идущие лучи, будет получать тем меньше света, чем больше угол наклона этой плоскости к горизонту. Поэтому склоны с большим углом наклона будут получать меньше света и будут более затемненными. Изображение затемненности склонов Леман производил при помощи штрихов (гашюр), идущих по направлению ската, чередующихся с белами просветами.

Соотношение белого промежутка к ширине штриха соответствует соотношению света к тени и определяется посредством косинуса угла наклона ската к местности. Получалось, что скаты малой величины плохо выражались, тогда Леман произвел двойное усиление тени и равномерное нарастание тени, пропорционально увеличению угла наклона. Отношение света, т. е. промежутка между штрихами С, к тени, т. е. к толщине штриха Т, выражается пропорцией:

С/Т=45-ά/ ά,

где ά – угол наклона склоны. Леманом была составлена специальная шкала, получившая название шкалы Лемана. Она состояла из десяти ступеней (рис.). Для склонов с углами 0 -5 ^о отношение ширины штриха к ширине просвета составляло 0:9, 5 -10^о – 1:8 ... 40-45^о – 8:1, а склоны с крутизной более 45^о покрывались сплошным цветом.

Позже было разработано много других шкал для изображения равнинного и горного рельефа. Для горных районов применялась Боварская шкала, позволявшая изображать рельеф штрихами до 60 ^о крутизны склонов, австрийская - до 80 ^о и др. На русских картах применялись другие шкалы, которые позволяли более детально отображать равнинную местность (уклоны менее 15^о), на них изменена толщина штрихов и ширина просветов между ними, увеличено количество градаций: шкала А. П. Болотова, шкала Генерального штаба. Прекрасными образцами изображения рельефа способом штрихов крутизны являются русские топографические карты XIX в.: одно-, трех-, десятиверстная Европейской России и стоверстная Азиатской России.

При изображении рельефа способом теневых штрихов применяется косое освещение (обычно северо-западное). При помещении источника света сбоку образуются светотени, так как часть склонов освещается, а часть остается темной. Распределение светотеней показывается штрихами, получившими название теневых штрихов.

Способы штрихов обеспечивают большую наглядность показа рельефа, но не позволяют определять высоты местности. При отображении рельефа штрихами крутизны плохо выражаются пологие склоны и затемняются крутые склоны, требуется много времени и мастерства для вычерчивания штрихов, порой трудно определить по толщине штрихов к какой ступени он относится (начали применять фигурные штрихи – штрихи Мюфлинга, но из-за трудности их вычерчивания они не получили распространения). При изображении рельефа теневыми штрихами невозможно оценивать крутизны склонов и , в зависимости от того с какой стороны освещается рельеф, получаются различные представления о формах рельефа.

Теневые штрихи более применимы для карт среднего и мелкого масштабов, тогда как штрихи крутизны – для крупномасштабных карт.

К пластическим способам изображения рельефа относится и способ отмывки. Сущность этого способа заключается в том же, что и способа штрихов (крутизны и теневых), с той только разницей, что вместо штрихов при показе степени затемненности ската, производится накладывание тени при помощи красок различных оттенков. Коричневая или черная (серая) краска наносится кистью на затененные склоны так, чтобы на крутых склонах тени лежали гуще, а пологие – выглядели светлее. Отмывка может производится при косом (боковом), отвесном освещении и при комбинированном освещении, сочетающем эффекты бокового и отвесного освещения (рис.6.4.).

Метод отмывки дает наглядное пластическое изображение рельефа, как бы фотографию рельефной модели местности, но не дает возможности определения по карте крутизны склонов и высот точек. Поэтому его широко применяют для карт мелкого масштаба и для отдельных карт, где требуется передать лишь общее представление о рельефе местности, но чаще всего как дополнение к горизонталям и многоцветной гипсометрической карте. В картографии используется и вариант сплошной отмывки, когда применяют несколько красок (например, для низменностей – зеленую, для средневысотных участков – желтую и т. д.) и их оттенками передают различные по высоте участки. Затемненность склонов показывается обычным способом отмывки, но с применением различных цветов для разных по высоте участков. Этим способом изображен рельеф на общегеографических картах в Географическом атласе материков.

В настоящее время применяется аналитическая (автоматическая) отмывка, выполняющаяся на основе подробной цифровой модели рельефа. Она широко используется при компьютерном картографировании.

К пластическим способам изображении рельефа суши на картах относится также фоторельеф. Фоторельеф получают фотографированием объемных моделей рельефа местности при боковом их освещении. Иногда фоторельеф применяется в атласах в дополнение к основе на тематических картах.

Принцип косого или отвесного освещения применяется и при точечном способе, предложенном Эккертом. Различия в крутизне склонов при этом способе выражались: 1) или точками различного диаметра для разной крутизны склонов (диаметр точек зависит от косинуса угла наклона местности; 2) или количеством точек на 1 см² . Этот способ не нашел широкого применения, так как точки сливаются с другими элементами карт, затемняют остальное содержание карт, особенно точки разных диаметров.