§ 4.7 Совместное применение различных способов изображения рельефа

Каждому из рассмотренных способов изображения рельефа свойственны свои преимущества и недостатки. Одни способы, основанные на восприятии теней и цветных полей, создают иллюзию выпуклости и глубины рельефа, но лишены метрических свойств, другие, напротив, позволяют измерять по карте формы земной поверхности, но проигрывают в наглядности. Соединение на одной карте нескольких способов имеет целью получить изображение рельефа одновременно пластичное и измеримое.

Важнейшее требование, обращенное к топографическим картам, - возможность измерения по ним высот и крутизны склонов - наилучшим образом удовлетворяется горизонталями, которые всегда дополняются высотными отметками и разнообразными знаками элементов рельефа, не выражающихся горизонталями. Но горизонтали не всегда дают наглядную картину рельефа, в особенности при общем обзоре карты читателем, недостаточно тренированным в чтении карт. Поэтому на некоторых зарубежных топографических картах горизонтали сопровождаются одним из пластических способов. Обычно они дополняются отмывкой - средством выразительным и не скрадывающим горизонтали. Для отмывки часто используют вертикальное освещение. Оно предпочтиТельно для равнинных стран, но менее эффективно при горном расчлененном рельефе, особенное обзорно-топографических карт.

Особенно нуждаются в наглядности обзорные карты, охватывающие значительные пространства с разнообразным рельефом, а среди них стенные. Одни горизонтали оказываются невыразительными. Дополнение горизонталей послойной окраской расчленяет рельеф на высотные зоны и при удачном подборе цветов приводит к иллюзии выпуклого изображения. Эти иллюзии усиливаются при введении отмывки, которая не только подчеркивает основные формы рельефа, но и показывает его расчлененность, различия и характерные детали внутри каждой высотной зоны (см. рис. 6.2). Это обстоятельство очень выигрышно для изображения рельефа плоскогорий и возвышенных равнин. Автоматизированное изготовление оригиналов отмывки допускает изменение ее интенсивности по высотным зонам по принципу «чем выше, тем светлее», что усиливает эффект послойной окраски.

Вообще сочетание отмывки с послойной окраской требует искусства и осмотрительности, поскольку интенсивная отмывка изменяет послойную окраску и затрудяет чтение других элементов общегеографической карты. Поэтому отмывку как дополнение послойной окраски избегают на детальных, богатых содержанием картах, например в справочных атласах, с успехом используя для обобщенных стенных карт (см. рис. 6.2). Послойную окраску, дополненную отмывкой, иногда воспроизводят без горизонталей.

Современная практика знает самые разнообразные сочетания различных способов изображения рельефа. Например, в Большом атласе мира Хаака (1968) карты рельефа соединяют гипсометрическую расцветку высотных зон с полуперспективным рисунком типа рельефа. Наш обзор ограничен наиболее распространенными сочетаниями.

§ 4.8 Стереоскопические способы изображении рельефа. Анаглифы

Описанные выше способы изображения рельефа воссоздают лишь мысленную картину трехмерного пространства. Между тем из геометрической оптики известно, что объемное ощущение возникает в результате стереоэффекта при рассматривании двух плоских перспективных изображений - стереопары. Если каждый глаз видит только один из компонентов стереопары, она воспринимается в едином, совмещенном образе как пространственное изображение.

Обычно стереопары готовят посредством фотографирования натуральных объектов с двух точек зрения, например путем аэросъемки земной поверхности или фотографирования рельефных моделей местности (см. § 4.9) - последнее для стереоэффекта отмывки. Глубинное ощущение горизонталей получается, когда одним рисунком служит сама карта, другим - ее копия, выполняемая с последовательным смещением горизонталей и контуров.

Расчет смещений прост. Когда точки т и тХ) обозначенные на листе бумаги Б, расположены в одной плоскости с главными точками левого л и правого п глаз и видимы (точка т правым глазом, а точка т₁ левым), они сливаются в одно изображение, ощущаемое в точке Т вне плоскости Б на высоте в (рис. 4.12). Полагая, что длина лп, обозначаемая далее буквой б, является базисом зрения (расстояние между главными точками глаз, равное в среднем 65 мм), а удаление Р глаз от бумаги соответствует расстоянию наилучшего зрения

Рис. 4.12

Рис. 4.13

(250 мм), легко найти зависимость между удалением в точки Т от плоскости Б и расстоянием mm₁ точек между собой. Из подобия треугольников Тлп и Tmm₁ следует, что

(4.4)

откуда

(4.5)

Таким образом, ощущаемая зрительно высота в зависит от расстояния mm₁ т. е. от взаимного удаления точек в плоскости базиса зрения, и может быть задана по желанию, а неодинаковые смещения параллельно базису зрения нескольких пар точек (рис. 4.13) создают впечатление различной высоты этих точек, т. е. эффект глубинного зрения.

Полагая, что в равно высоте сечения рельефа (переведенной в масштаб карты), легко подсчитать смещение mm₁при переходе к следующей по высоте горизонтали. Для большего эффекта, особенно на картах мелких масштабов, вертикальный масштаб преувеличивается по сравнению с горизонтальным.

Получение второго стереоскопического рисунка горизонталей, мешкотное при ручной работе, легко выполняется на графопостроителе после цифрования горизонталей основной карты.

Однако для пользования такими стереопарами необходим стереоскоп. Чтение карты упрощается при совмещении стереоскопических изображений, напечатанных в дополнительных цветах. Их называют анаглифами (от греческого «анаглифос» - рельефный).

Пусть точки m и m₁ (рис. 4.14) нанесены на белой бумаге: первая - красной, вторая - сине-зеленой тушью. Предположим, что эти точки рассматриваются через очки-светофильтры, причем перед левым глазом помещен красный, а перед правым - сине-зеленый светофильтр.

Так как красный светофильтр поглощает все лучи, за исключением красных, то фон бумаги представится левому глазу окрашенным в красный цвет. Красная точка т сольется с фоном бумаги и станет невидимой, а точка т₁ зеленый луч от которой задерживается светофильтром, будет казаться серой. Равным образом правый глаз увидит через сине-зеленый светофильтр лишь точку т в виде серой точки на сине-зеленом фоне. В результате точки т и т₁ сольются в одно серое изображение, воспринимаемое в точке Т, а красный и сине-зеленый фоны бумаги, видимые одним левым, а другой- правым глазом, дополняя один другой, будут восприняты как белые поверхности. При анаглифическом способе две системы горизонталей печатают совместно в дополнительных цветах. При их рассматривании через очки-светофильтры зритель видит на белом фоне серые, располагающиеся одна над другой горизонтали, которые могут сопровождаться обозначениями всех других элементов общегеографической карты. Большая пластичность изображения, отсутствие необходимости в каких-либо приборах, за исключением очков-светофильтров и возможность чтения рельефа без тренировки - достоинство анагли-фического способа. Однако анаглифические карты не заменяют обычных топографических карт. Они непригодны для измерения, расчетов и проектирования. Два разной силы штриховых рисунка, перекрывающих один другой, создают при рассмотрении их без светофильтра пестроту, в которой слабо ориентируется даже опытный глаз.

Стереоэффект возникает также при рассмотрении невооруженным глазом плоской стереопары, сдвоенной чередованием весьма узких полосок (0,2 - 0,4 мм) обоих изображений с наложенной на них линзовой растровой пленкой такой же линиатуры. Этот способ теперь хорошо известен по объемным видовым открыткам.

Объемное картографическое изображение может быть получено посредством голографии (Подробнее об объемном картографическом изображении рельефа см.: Смирнов Л. Е. Трехмерное картографирование. Л., 1982. 101 с.).

Наконец отметим, что рассмотренные выше стереоскопические способы в равной мере применимы для объемного картографирования любых поверхностей, в частности статистических.

Рис. 4.14