Характеристика и классификация авиационных карт
Карты в цилиндрических проекциях
Карты в цилиндрических проекциях получаются при проецировании поверхности сферы на поверхность касательного или секущего цилиндра с последующей его разверткой на плоскости. В зависимости от взаимного расположения оси цилиндра и оси вращения сферы получают нормальную, поперечную и косую цилиндрические проекции (рис. 1.17).
Нормальная цилиндрическая проекция образуется путем переноса поверхности сферы на боковую поверхность цилиндра, ось которого совпадает с ее осью вращения. В этой проекции издат ются карты в простой и равноугольной проекциях, которые в авиации используются лишь в качестве специальных и справочных карт (карта часовых поясов, графики для определения моментов естественного освещения и др.).
В армейской авиации широкое применение имеют карты в равноугольной поперечно-цилиндрической проекции — проекции Гаусса и в равноугольной косой цилиндрической проекции. Свойства карт независимо от положения оси цилиндра остаются одинаковыми.
Косая равноугольная цилиндрическая проекция применяется для создания так называемых маршрутно-полетных карт масштабов 1:1 000 000, 1:2000 000 и 1:4000000 для дальних полетов и перелетов и для целей вертолетовождения не применяется.
Поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция (проекция Гаусса) получается перенесением поверхности эллипсоида на боковую поверхность эллиптического цилиндра, касающегося его по заданному геодезическому меридиану. Для составления карт в этой проекции поверхность всей Земли разбита на 60 зон, каждая из которых занимает 6° по долготе. Каждая зона изображается на боковой поверхности одного цилиндра. Цилиндр касается эллипсоида по среднему меридиану зоны. Если спроецировать смежные зоны каждую на свой цилиндр, а затем развернуть их на плоскости, то получится картина, показанная на рис. 1.18.
Рис. 1.18. Схема зон проекции Гаусса: 1, 2, 3, 4 — номера зон |
Средний меридиан в каждой зоне изображается без искажений в виде прямой линии, экватор — также в виде прямой линии, но несколько вытянутый по сравнению с действительными размерами. Все остальные меридианы и параллели изображаются кривыми с незначительной кривизной. Их вид показан на рис. 1.18, зона 1.
Направления и углы в этой проекции передаются без искажений, а искажения длин невелики и отсутствуют вдоль среднего меридиана зоны. Искажения длин возрастают по мере удаления от среднего меридиана и достигают максимальной величины на границах зоны. Наибольшие искажения на экваторе составляют 137 м на 100 км.
При решении задач вертолетовождения такими искажениями можно пренебречь и считать карту не только равноугольной, но и равпопромежуточной и равновеликой. Такие высокие качества карты в этой проекции получены путем уменьшения размеров изображаемого участка земной поверхности.
В поперечно-цилиндрической проекции Гаусса составлено большинство крупномасштабных карт начиная от 1:500 000 и крупнее. Карты масштаба 1:500 000 имеют сетку геодезических координат, т. е. на рабочем поле карты нанесены меридианы и параллели. На картах масштаба 1 :200 000 и крупнее геодезические координаты (меридианы и параллели) нанесены только на рамках листа, а внутри листа нанесена километровая сетка координат Гаусса. Вид этой сетки показан на рис. 1.18, зона 2. Она представляет собой пересечение взаимно перпендикулярных прямых линий, оцифровка которых вынесена на рамку. Следовательно, эти линии изображают на карте сетку условных координат х и у каждой зоны. За ось X прямоугольной системы координат принимается средний меридиан каждой зоны, за ось У — экватор.
Оцифровка горизонтальных линий (координата х) указывает расстояние от экватора до данной линии по среднему меридиану зоны в километрах. Оцифровка вертикальных линий (координата у) указывает номер зоны и расстояние от среднего меридиана зоны, увеличенное на 500 км. Например, точка М имеет координаты х=6250 и у = 2580, а М’—л: = 6250 и г/ = 2420. Это означает, что обе точки удалены к северу от экватора на 6250 км, точка М находится во второй зоне восточнее среднего меридиана зоны на 80 км (580—500=+80 км), а точка М’ расположена на 80 км западнее среднего меридиана этой же зоны (420—500=—80 км).
Счет номеров зон в проекции Гаусса ведется от Гринвичского меридиана, который является западной границей первой зоны. Средний меридиан этой зоны имеет восточную долготу 3°, второй зоны — 9° и т. д. Долгота среднего меридиана любой зоны определяется по формуле
Lcp = yV6°—3°, (1.5)
где N — номер зоны.
В прямоугольных координатах сетки Гаусса выполняются геодезическая привязка позиций наземных радионавигационных
средств, целеуказание, определение взаимного положения объектов на местности и другие специальные задачи.
Если необходимо перевести прямоугольные координаты в ГЄОт дезические, то это можно сделать с помощью крупномасштабной карты. Для этого надо по значениям х и у на карту нанести точку, вынести ее на рамки и отсчитать широту и долготу.
Координатная сетка, нанесенная на карты, позволяет быстро- определять координаты любого объекта или наносить его на карту по известным координатам.
Все линии координатной сетки подписываются числами, обозначающими их координаты. Порядок надписей показан на рис. 1.19: 53°50′
и 6°00′ — соответственно широта и долгота юго-западного угла карты; 5976 — расстояние от экватора до горизонтальной линии (на остальных горизонтальных линиях число 59‘ не указывается, а имеется в виду); 2304 — удаление вертикальной линии к западу от осевого меридиана второй зоны, равное 196 км (304— —500=—196 км).
Для указания приближенного положения объекта на карте необходимо назвать квадрат сетки, в котором он расположен, строго соблюдая установленное правило. Сначала называют оцифровку горизонтальной километровой линии, а затем вертикальной. Например, тригонометрический пункт с отметкой 40 м нужно отыскивать на карте в квадрате 8004. Для точного определения положения объекта внутри квадрата необходимо отдельно найти значения координат хну. Например, определить полные прямоугольные координаты завода в квадрате 8404. При этом сначала записывают оцифровку нижней линии квадрата, т. е. 5984, а затем линейкой замеряют расстояние по перпендикуляру от километровой линии до завода (1100 м) и добавляют к координате линии, в результате чего получают полную координату х, равную 5 985 100 м.
Для определения координаты у необходимо записать оцифровку линии левой стороны квадрата (2304) и измерить расстояние по перпендикуляру от завода до вертикальной линии (1200 м). В результате получаем координату у, равную 2 305 200 м. Если определения полных координат не требуется, а необходимо найти
их значение только в пределах данного листа, то первые две цифры при указании координат опускаются, т. е. координаты завода будут иметь вид: х=85 100 м и у=05 200 м.
В связи с тем что на крупномасштабных картах геодезические меридианы нанесены только на боковых рамках, то направления и углы на них измеряются от северного направления вертикальной километровой линии. Такой угол называется дирекци- онным углом и обозначается ДУ (рис. 1.20). Для определения
С С Рис. 1.20. Определение углов и направлений на картах проекции Гаусса |
азимута (от геодезического меридиана) необходимо учитывать поправку на сближение меридианов у, т. е.
А = ДУ+у. (1-6)
Значение поправки у рассчитывается по формуле
y=ALsinB, (1.7)
где AL — разность долгот данной точки и среднего меридиана зоны;
В— широта данной точки.
Прокладка линий положения и линий пути на картах равноугольной поперечно-цилиндрической проекции не вызывает затруднений. Ортодромия на них прокладывается в виде прямой. Локсодромия принимается за дугу логарифмической спирали, ее уклонение от прямой незначительно. Линия равных азимутов является окружностью, при замене ее прямой (для небольших расстояний) учитывается угол схождения меридианов 6:
6= (Lp—LB)sin£Cp, (1-8)
где Вср — средняя широта листа карты или блока листов;
Lp и LB — соответственно долгота радиостанции и долгота вертолета.
Линия равных расстояний на этих картах принимается за плоскую окружность.