⛰️05. Изобразяване на релефа

Релефът е един от най-важните елементи, които присъстват на много видове геофграфски карти. Неговото изобразяване търпи големи промени в миналото, а днес чрез различни софтуерни инструменти можем да моделираме и визуализираме релефа чрез различни картографски техники.

Салищев (1976) определя задачата за изобразяване на релефа като трудна, защото създаването на триизмерен ефект, който да прави възприемането на обемите на релефните форми от хората, може да бъде дори непосилна задача. Той напомня обаче, че е важно да може да се извършват измервания по някои специализирани видове географски карти, т.е. релефът трябва така да бъде изобразен, че да може по него да се изчислява височина на точка или например наклон на склон. В исторически план до около XIX в. в различните картографски школи по света релефът се изобразява чрез перспективни рисунки. Този подход се използва и днес, например в туристически карти, изобразяващи планински курорти или ски писти (фиг. 5.1.).

Фиг. 5.1. Перспективно изобразяване на релефа

Релефът присъства на много видове карти, защото чрез него става много лесно ориентирането на потребителите на картата в изобразената територия. Той дава представа за външния ѝ вид и позволява да се придобие по-лесно идея за това коя част от планетата е изобразена. Освен това, когато се използват различни софтуерни инструменти, е възможно да се извършват анализи и изчисления, като например:

• Изчисляване на обеми при изкопни работи или в проектирането на сгради и съоръжения;

• Изчисляване на наклон на склон за целите на туризма, в пътното строителство и др.;

• Изчисляване на експозицията на склона – показател, който може да бъде от особена важност за земеделието;

• При моделиране на наводнения и генериране на симулации за приливни вълни в определена територия.

Този тип анализи могат да бъдат изключително важни, когато се проектират пътища, туристически пътеки, в земеделието, при изграждане на соларни електроцентрали и др.

В най-старите карти могат да бъдат открити примитивни начини за изобразяване на някои релефни форми – например планинските вериги често приличат на купчинки или хълмове, поставени на съответните места по картата (фиг. 4.2.).

Фиг. 5.2. Карта1 от 1688 г. на която се виждат р. Дунав, р. Искър и части от съвременните България и Румъния. По-високите форми на релефа, намиращи се според автора в тази част на света, са изобразени чрез хълмове, осветени от запад и засенчени от изток.

Изобразяване на релефа чрез щрихи

Картографът Йохан Леман (Johann Georg Lehmann) изобретява нов начин за изобразяване на релефа през 1799 г. (Чолеев, 1996; Пенев, 2013). Той се нарича метод на отвесното осветяване и изхожда от идеята, че при вертикално осветяване повърхностите, които имат наклон, ще получават по-малко светлина, отколкото ако тази повърхност е хоризонтална (фиг. 5.3).

Фиг. 5.3. Метод на отвесното осветяване

По този начин колкото по-стръмни склонове има в релефа, толкова по-тъмно се изобразяват те. Като средство за изобразяване Леман използва щрихи (фиг. 5.4.).

Фиг. 5.4. Изобразяване на релефа чрез щрихи по метода на Леман в района на днешните Разлог и Гоце Делчев. Карта в мащаб 1 : 750000, Plovdiv (Bulharsko: oblast). Publisher: K. k. militär-geographisches Institut

Изобразяване на релефа чрез техниката сенкорелеф

Изобразяването на релефните форми върху географските карти чрез сенкорелеф е една от най-често използваните техники. Ефектът се получава, като се генерира изображение, симулиращо осветяване на територията от северозапад или друга избрана посока. Така се постига много добра пластичност и лесно за възприемане от човека изображение (фиг. 5.5.).

Фиг. 5.5. Изобразяване на релефа чрез техниката сенкорелеф – част от планините Люлин, Витоша, долината на р. Искър, Лозенска планина и на север Софийската котловина.

Сенкорелефът може да се комбинира с една или повече картографски техники за изобразяване на релефа. Възможно е върху една карта да има три или повече начина за изобразяване на релефа, които успешно да се допълват.

Изобразяване на релефа чрез хипсометрично оцветяване

Хипсометричното оцветяване също е популярен сред картографите начин за визуализация на релефа. При него се използват различни нюанси на един и същи цвят или преливане между няколко цвята (фиг. 5.6. и Фиг. 5.7.).

Фиг. 5.6. Изобразяване на релефа в България чрез хипсометрично оцветяване – вляво в нюансите на кафявото, в дясно – на зеленото.

Фиг. 5.7. Изобразяване на релефа чрез хипсометрично оцветяване – с нюанси на кафявото.

Техниката за изобразяване на релефа чрез хипсометрично оцветяване може да се съчетае със сенкорелефа, като в ГИС се използват два слоя един върху друг. Разположеният отгоре може има зададена прозрачност (фиг. 5.8.). Така се постига още по-голяма пластичност на изобразяването.

Фиг. 5.8. Съчетаване на два слоя в ГИС – отгоре: хипсометрично оцветяване с преливане между зелено и червено, 40% прозрачност; отдолу – сенкорелеф.

На фиг. 5.9. може да се види пример за три начина на изобразяване на релефа, съчетани заедно:

• Най-отдолу е зареден слой със сенкорелеф

• Върху него е зареден слой с хипсометрично оцветяване – преливка между зелено и червено, с 40% прозрачност

• Отгоре е поставен слой с хоризонтали

Фиг. 5.9. Съчетание между сенкорелеф, хипсометрично оцветяване с 40% прозрачност и хоризонтали.

Изобразяване на релефа чрез хоризонтали. Релефът в топографските карти.

Хоризонталите представляват плавни, криви линии, които свързват точки с еднаква надморска височина (Фиг. 5.10.). Те са основният метод за изобразяване на релефа на топографските карти и се наричат изохипси. Когато се използват, за да обозначават дълбочините във водните обекти, се наричат изобати.

Разстоянието между два съседни хоризонтала на картата се нарича заложение, а разликата във височините между хоризонталите – основно сечение на релефа.

Фиг. 5.10. Изобразяване на релефа чрез хоризонтали.

Хоризонталите биват три вида: главни, основни и спомагателни. Основните хоризонтали са тези, които са изчертани по основното сечение на релефа. Спомагателните се изчертават през такова сечение, каквото е необходимо, за да се постигне целта на изобразяване във всеки конкретен случай. Ако е необходимо, между хоризонталите може да бъдат поставяни различни условни знаци, така че да бъде указано точното местоположение на някои релефни форми.

Колкото по-гъсто са разположени хоризонталите един от друг, толкова по-стръмни са склоновете, и обратно (Фиг. 5.11.).

Фиг. 5.11. На топографската карта в мащаб 1: 50 000 ясно се вижда разликата в наклоните на склоновете – А) стръмен, про който хоризонталите са гъсто един до друг и Б) по-полегат, при който хоризонталите са на по-голямо разстояние един от друг. Всеки пети хоризонтал е изобразен с по-дебела линия, защото е главен.

В българските топографски карти сечението на релефа е строго дефинирано (табл. 5.1.), (Чолеев, 1996).

Табл. 4.1. Мащаби и сечения на топографските карти

В примерите по-долу може да се видят някои релефни форми, изобразени чрез хоризонтали. Те имат характерни извивки в речните долини, седловините и др. (Фиг 5.12 – фиг. 5.15).

Фиг. 5.12. Речна долина на река в Лозенската планина, която тече на север (нагоре на снимката), картата е в мащаб 1: 50 000.

Фиг. 5.13.. Два върха в пл. Витоша с височини 2208.1 и 2195.8 m, между които има седловина, картата е в мащаб 1: 50 000.

Фиг. 5.14. Високият бряг се спуска стръмно към Черно море при гр. Балчик (картата е в мащаб 1: 50 000).

Фиг. 5.15. Шуменското плато и гр. Шумен, изобразени на топографска карта в мащаб 1: 50 000.

Изобразяване на релефа чрез коти

Височинните коти се използват, за да се опишат точните височини на определени важни точки от релефа (5.16.). Тези точки сами по себе си не са информативни, ако се използват самостоятелно, затова е добре да се съчетават с хоризонтали или други техники за изобразяване на релефа. Обикновено те са надписани с числото, което съответства на тяхната височина над морското равнище, но може да указват и относителната височина спрямо друга точка.

Фиг. 5.16. Коти, посочени с техните височини над морското равнище във високата част на планината Витоша.

Анализи с данни за релефа в ГИС среда

Изобразяването на релефа може да става чрез множество начини, които се подбират в зависимост от предназначението, мащаба, аудиторията на картата и други важни фактори. В ГИС обикновено моделирането на релефа се извършва чрез следните методи:

• Ако ще се използва картографският метод с хоризонтали, то те се моделират в ГИС като линии (линеен слой);

• Ако ще се използва непрекъсната повърхнина, например с хипсометрично оцветяване, то в ГИС се използват растери, в които всеки пиксел съдържа в себе си числото, отговарящо на неговата надморска височина;

• Ако ще се използват и коти, то те се моделират в ГИС чрез векторен точков слой, който се добавя към картата.

Допълнителни анализи в ГИС, които често се прилагат в практиката, са например изчислението на наклон на склон (Фиг. 5.17.), експозиция на слоновете (фиг. 5.18, 5.19) и др.

Фиг. 5.17.. Анализ на наклона на склона, извършен в ГИС.

Фиг. 5.18. Анализ на експозицията на склоновете, извършена в ГИС.

Фиг. 5.19. Анализ на експозицията на склоновете, извършена в ГИС, с 40% прозрачност и основа със сенкорелеф за по-добра пластичност на изображението.

Изобразяването на релефа е изклчително важно както за общогеографските, така и за тематичните карти. Той е този елемент от ландшафта, който дава най-добра представа за начина, по който изглежда картографираната територия и поради тази причина присъства на различни видове карти. Изобразяването му може да бъде осъществено чрез различни картографски методи и техники за изобразяване, които авторът на всяка карта може да подбира. Софтуерните възможности днес дават голямо разнообразие от инструменти за картографско оформление и дизайн (фиг. 5.20.), с които релефът може да бъде изобразяван.

Фиг. 5.20.. Детайл от геоложка карта на Мисури, САЩ, изработена с основа от 3D модел на релефа със специализиран софтуер2.

Най-важното от тази глава

• Релефът е основен елемент в географските карти и другите пространствени визуализации и затова е необходимо да бъде изобразяван с най-подходящите техники във всеки конкретен случай така, че да подпомага цялостния вид на произведението.

• Съвременните технологии позволяват използването на разнообразни софтуерни инструменти за моделиране на релефа в компютърна среда.

Уменията на картографите за боравене със софтуер, съчетани с познанията им за дизайн и оформление на картите, се явяват основен фактор за качествено изпълнение на задачите по изобразяване на релефа в картографските визуализации.