Гипсометрические карты

Гипсометрические карты — это один из наиболее ранних типов карт природы. В советское время был создан совершенно новый тип гипсометрической карты. Он выгодно отличается не только от карт XIX в., но и от аналогичных произведений, выходящих и ныне за рубежом. Новое в советских гипсометрических картах заключалось в следующем: они давали представление не только о высотных поясах рельефа земной поверхности, что вообще свойственно картам подобного типа и соответствует понятию «классической гипсометрии», но и давали наглядное изображение основных форм рельефа земной поверхности, связанных общностью происхождения и развития. Это наиболее ценное качество гипсометрических карт позволяет рассматривать их как глубоко научные произведения. Поэтому советские гипсометрические карты по своему содержанию шире их названия: они совмещают в себе как свойства собственно гипсометрических, т. е. высотно-измерительных карт, так и элементы геоморфологических карт.

Исходными материалами для создания гипсометрических карт являются топографические карты и географические описания территории, прежде всего рельефа и гидрографической сети. Топографические карты дают точные сведения о высотных соотношениях территории, плановом положении форм рельефа, рисунке гидрографической сети, а географические описания — о морфологическом строении рельефа, его внешних формах, о характере строения речных долин и т. д. Получение этих материалов — дело непростое. Оно связано с проведением трудоемких полевых (экспедиционных) работ. И даже сорокалетний опыт широкого использования материалов аэрофотосъемки для создания топографических карт, научные поиски внедрения в этот процесс современных космических методов показывают, что полевые экспедиционные работы не теряют своего значения.

Очень часто первопроходцами называют геологов. Но это не совсем так. Ступая на незнакомую землю, геолог уже имеет в руках топографическую карту, пусть, может быть, не очень точную и совершенную, но все же карту. Без нее ему не на что было бы наносить добытые им геологические сведения об изучаемой территории.

Предшественниками гипсометрических карт следует считать две карты, помещенные в Подробном атласе Российской империи, составленном Н. Зуевым в 1863 г. Хотя основное содержание атласа составляют политико-административные карты губерний, открывается он Гидрографической и орографической картой Европейской России (1857 г.) и Гидрографической и орографической картой Азиатской России или Сибири и Российских северо-американских владений (1859 г.). Даже по современным оценкам — это подлинные карты рельефа. На них подробно показаны речная сеть, озера, каналы; все эти элементы имеют собственные названия, количество которых лимитировано лишь масштабом карт. Гидрографическая сеть подразделена на речные бассейны с указанием их принадлежности к морям.

Рельеф на картах изображен хорошо исполненной штриховкой. Все положительные типы и формы рельефа подписаны собственными названиями. На картах впервые встречаются. Но экономическая жизнь России все более нуждалась в таких картах, при помощи которых можно было бы легко и быстро определять высоты местности, крутизну склонов, а также строить профили. Легко предположить, как не хватало карты с рельефом при проектировании железной дороги Петербург — Москва, построенной в 1843—1851 гг. Ведь этой дороге предстояло преодолеть такие крупные препятствия в рельефе, как северные отроги Валдайской возвышенности, Клинско-Дмитровскую гряду, которые возвышаются над уровнем Петербурга более чем на 200 м. А на картах их не было.

Обзорные карты с изображением рельефа горизонталями нужны были и в научных целях. Очень не хватало сводной карты рельефа; специалисту важно было знать, как устроены поверхность Европейской России, ее рельеф и речная сеть, в каких соотношениях находится распространение почвенного покрова с основными формами рельефа, как взаимодействуют рельеф и характер размещения растительности. Наконец, для объяснения целого ряда явлений, происходящих в атмосфере, например распространения температур воздуха па уровне земной поверхности или осадков, также нужны были карты, наглядно показывающие крупные неровности земной поверхности.

Первый опыт составления такой карты масштаба 1 : 2 100 000 осуществил в 1863 г. И. Ф. Бларамберг, начальник Депо военных карт. Карта называлась «Опыт гипсометрической карты части Европейской России и Кавказа» Она охватывала территорию от Польши до Аральского моря и от Петербурга до границ с Персией. Рельеф показан изогипсами в футах тремя поясными шкалами: 1) до высоты 1000, 2) от 1000 до 10 000; 3) выше 2000. Однако, будучи составленной по разнородным, неполным и несовершенным исходным материалам, карта, естественно, могла дать лишь приближенную высотную характеристику рельефа.

Карта Бларамберга была изготовлена по случаю 50-летнего юбилея картографического заведения Юстуса Пертеса в Готе и передана в рукописном виде известному немецкому географу А. Петерману в 1866 г., однако дальнейшего распространения она не получила. Тем не менее Л. Петерман заинтересовался подарком из России. Он хорошо изучил гипсометрическую карту Бларамберга и на основе этого выдвинул идею о том, что в рельефе Европейской России большую территорию занимает так называемое Центральное русское плато. Эта идея опровергала гипотезу Э. Сидова, высказанную им еще в 30-е годы XIX в., согласно которой в рельефе Русской равнины имеются две широтно простирающиеся гряды: Урало-Балтийская и Урало-Карпатская.

К концу XIX в. количество съемочных топографические материалов на европейскую часть России возросло. Был издан ряд генеральных общегеографических карт, и также накопились материалы по плановой и высотной характеристике территории (данные нивелировок и триангуляции). И Географическое общество поручает одному из крупнейших своих деятелей А. А. Тилло — военному геодезисту и картографу обработать и обобщить все новые сведения о рельефе Европейской России и составить соответствующую карту. Через 15 лет, в 1889 г., А. А. Тилло издает гипсометрическую карту Европейской России масштаба 60 верст в дюйме (1:2 520 000). Она охватывала территорию от северной 60-й параллели до Предкавказья и от западной границы России до Урала включительно, т. е. практически всю земледельческую, наиболее продуктивную зону страны того времени. Основой для построения гипсометрического изображения рельефа потужили высотные отметки, число которых превышало 51 000, а также другие материалы.

Но как только эта карта была опубликована, А. А. Тилло в том же 1889 г. приступил к разработке новой гипсометрической карты, в более крупном масштабе. Он считал, что, для того чтобы иметь возможность обозреть в совокупности связь всей Карпатской горной системы с рельефом Европейской России, она должна включать на западной стороне прилегающие соседние части Германии, Австро-Венгрии и Румынии. Эта карта была опубликована в 1896 г. под названием «Гипсометрическая карта запад ной части Европейской России в связи с прилегающими частями Германии, Австро-Венгрии и Румынии» масштаба 1 : 1 680 000. Карты А. А. Тилло, как и карта И. Ф. Бларамберга, имеют три поясные шкалы сечения рельефа: 1) до 60 саж., 2) от 60 до 200 саж. и 3) выше 200 саж., но орографическое строение Европейской России выглядит совсем иначе.

Гипсометрические карты А. А. Тилло сыграли огромную роль в дальнейшем развитии русской картографии. Они наметили пути развития русской мелкомасштабной картографии в части изображения рельефа — необходимость использования поясных гипсометрических шкал и знание основных особенностей орографического строения территории. Карты А. А. Тилло опровергли прежние представления об орографическом строении Русской равнины и дали более верное, на уровне географических и геодезических знаний того времени, его толкование. Отчетливо выявились крупные возвышенности меридионального простирания, которым были даны названия: Средне-Русская и Приволжская, сохранившиеся на картах и поныне.

Таким образом, можно видеть, как стремительно в XIX в. шло познание строения поверхности России. Всего лишь за какие-нибудь 50—60 лет гипотеза Э. Сидова о наличии в рельефе России Урало-Балтийской и Урало-Карпатской гряд уступила место научной идее А. Петермана, сформулированной на основе карты И. Ф. Бларамберга об огромном Центральном русском плато. В свою очередь, карты А. А. Тилло показали несостоятельность идеи А. Петермана и утвердили в рельефе Европейской России наличие крупных меридионально простирающихся возвышенностей. Карты А. А. Тилло явились настоящим географическим открытием. Они позволили геологам впервые сформулировать основные научные представления о геоморфологии равнин, почвоведам — обнаружить интересные зависимости между распределением разных типов почв и «принтером рельефа, а геоботаникам найти аналогичные закономерности в распространении растительного покрова.

Значительными работами начала XX в. стали гипсометрические карты масштабов 1 : 15 000 000 и 1 : 12 600 000, которые впервые охватывали территорию всей России. Создание этих карт тесно связано с именем Ю. М. Шокальского. Первая из них была составлена им дни Атласа просвещения (1911 г.), а вторая, явившаяся, но существу, повторением первой, — для Атласа Азиатской России Переселенческого управления (1914 г.).

С именем Ю. М. Шокальского связана целая эпоха в развитии русской и советской картографии, и в частности в картографировании природы. После смерти А. А. Тилло и 1899 г. Ю. М. Шокальский как помощник и продолжатель его дела принял на себя все заботы по дальнейшему развитию работ, начатых А. А. Тилло.

Научная деятельность Ю. М. Шокальского не ограничивалась только разработкой мелкомасштабных гипсометрических карт. Он был прекрасным полевым исследоватилем. Ю. М. Шокальский провел подробное изучение рельефа в Московской, Харьковской и Воронежской губерниях, где им впервые в мире на подлинно научной основе были поставлены работы по барометрическому нивелированию. Он детально изучил рельеф района Самарской Луки, на основе чего в 1909 году была издана подробная карта. В 1929 г. по поручению Днепростроя Ю. М. Шокальский составил гипсометрическую карту района работ, которая была использована при проектировании новой сети подъездных дорог на территории строительства.

Ю. М. Шокальским была исчислена площадь поверхности Азиатской России по карте масштаба 100 верст в дюйме. Кто знаком с картометрическими работами, может метко представить, какой это кропотливый труд. Это исследование было отмечено премиями Российской и Парижской академий наук соответственно в 1909 и 1911 гг.

Карта рельефа Азиатской России 1913 г., составленная Ю. М. Шокальским, была в 1931 г. существенно им исправлена по новым обширным данным и издана в качество географической основы для Климатологического атласа СССР.

Работа «Длины главнейших рек азиатской части Советского Союза и способ измерения рек на картах», опубликованная в 1926 г., явилась продолжением картометрических исследований Ю. М. Шокальского, Она также была отмечена премией Парижской академии наук в 1930 г.

Использование карты в географических исследованиях Ю, М. Шокальским — образец популяризации ее роли и науке и практике. Это ему принадлежат слова: «Карта есть главнейшее орудие для географа… Положительно не существует в географии такого вопроса, который не нуждался бы в карте как необходимейшем пособии, и потому географу надо владеть картой в безукоризненности».

В советское время изображение рельефа горизонталями становится единственным в крупномасштабной картографии. Новые съемки обеспечили создание топографических карт на огромные пространства страны. Это способствовало появлению в течение нескольких лет ряда региональных гипсометрических карт разных масштабом.

В 1929 г. была выпущена крупная сводная работа Географическая основа карты азиатской части СССР масштаба 1 : 5 000 000, составленная Н. Г. Ермонским под редакцией А. А. Борзова. Это первый опыт гипсометрического изображения рельефа в советское время. Карта широко использовалась в качестве географической основы для составления тематических карт, а также исходного материала для разработки других карт более мелкого масштаба.

Широкое развитие топографо-геодезических работ и стране способствовало быстрому накоплению крупномасштабных топографических карт и материалов нивелировок. В свою очередь, исследования научных учреждений (например, Московского университета) по геолого-геоморфологическому изучению территории позволили собрать важные сведения о строении рельефа крупных районов страны. По заданию Главного геодезического управления географы МГУ подготовили научно-методологические рекомендации по обогащению содержания общегеографических карт. С начала 20-х годов и Академия наук подключилась к широким географическим исследованиям территории страны. Все это создало необходимые предпосылки для составления новой сводной Гипсометрической карты европейской части СССР в масштабе 1 : 1 500 000. Ее разработка была начата в начале 30-х годов под редакцией Т. П. Гунбиной, а в 1941 г. эта карта вышла в свет.

Придя как бы на смену картам рельефа А. А. Тилло, новая гипсометрическая карта европейской части СССР масштаба 1 : 1 500 000 была создана «для решения целого ряда практических вопросов народнохозяйственного значении, связанных с большой территорией, для целей обороны, для разных исследовательских соображений и инженерных расчетов приближенного значения, служить в качеств гипсометрической основы для составления специальных карт и карт более мелких масштабов, в качестве учебного пособия для старших классов средней школы и высшей школы».

При составлении этой карты были широко использованы, и научно обоснованы картографические и геолого-геоморфологические материалы для гипсометрического изображения рельефа. В создании карты принимали участие видные географы, картографы и геоморфологи. Главное отличие Гипсометрической карты европейской части России масштаба 1 : 1 500 000 от всех предыдущих произведении подобного типа заключается в принципах построении рисунка рельефа. На основе изучения сведений о геолого-геоморфологическом строении территории были установлены закономерности в рисунке горизонталей, изображающих различные формы рельефа: поймы рек в соответствии со степенью разработанности и характером их продольных профилей; отражение рисунком горизонтами результатов действия боковой эрозии рек, характерных пологих прогибов на недренированных склонах, обусловленных плоскостным смывом в рыхлых породах, и т. д. Изучение рельефообразующих процессов позволило выявить, специфические черты форм, свойственные различным типам рельефа, и разработать методы их картографической интерпретации.

На Гипсометрической карте европейской части СССР исключительно удачно разработаны шкала сечения рельефе и его раскраски по ступеням высот. Широкое использование наряду с картографическими источниками также гелого-геоморфологических материалов позволило применить достаточно подробную шкалу изогипс из четырех высотных поясов: 1) до высоты 200 метров, 2) от 200 до 500 метров, 3) от 500 до 1000 метров, 4) выше 1000 метров. В согласии с принципами, предложенными А. А. Тилло, на карте в качестве рубежных линий выделены 175 и 500 метровая изогипсы (что близко соответствует высотам в 80 и 250 саженей, принятым на картах А. А. Тилло), на которых первая является границей между возвышенностями и низменностями в пределах равнин, а вторая отделяет равнины от горных стран. Анализируя крупные морфоструктурные элементы Русской равнины и их орографическое выражение в рельефе, Ю. А. Мещеряков в свое время заметил, что «проведение границ крупных возвышенностей и низменностей в средней части Русской равнины по 175-метровой изогипсе имеет, несомненно, палеогеографическое обоснование».

Новый метод изображения рельефа, основанный на сочетании принципов картографической верности и географического правдоподобия, практически осуществленный при составлении Гипсометрической карты европейском части СССР масштаба 1 : 1 500 ООО, прочно вошел в практику советской картографии. В результате возникло особое направление в изображении рельефа, получившее название советской гипсометрической школы, которая с 40-х годов становится общепризнанной. Основоположниками школы являются Ю. М. Шокальский, А. А. Борзон, Ф. Н. Красовский и Т. И. Гунбина. Дальнейшее совершенствование принципов советской гипсометрической школы проявилось при подготовке гипсометрической карма всей страны в масштабе 1 : 2 500 000 (1949 г.).

Была поставлена задача создать единую картину форм рельефа Советского Союза и рельефа дна омывающих его морей, по которой читались бы все основные типы рельефа и давалась бы возможность сравнения различных территорий. Но решение этой задачи могло быть выполнено лишь при новом подходе к изображению также и рельефа морского дна.

Новый метод изображения подводного рельефа был предложен В. П. Зенковичем. Он основывается на всестороннем использовании при оценке отметок глубин материалов по геологии и геоморфологии моря, данных об углах наклона морского дна, строения побережий, сведений о грунтах и т. п. Картографическая интерпретация материалов промера опиралась на общие концепции развития форм подводного рельефа с учетом конкретного проявлении рельефообразующих процессов в том или ином бассейне. В результате оказалось возможным подойти к изображению рельефа суши и морского дна с одинаковыми требованиями и обеспечить сравнимость его форм. Эта карта явилась новой по принципам составления тематической картой рельефа.

Гипсометрическая карта СССР масштаба 1 : 2 500 000 предназначалась для предварительного изучения обширных территорий при разработке планов их освоения; например, при развитии путей сообщения, строительстве крупных гидротехнических сооружений, размещении сельского хозяйства и т. п.

Карта эта вышла в свет спустя более 80 лет после первой гипсометрической карты Европейской России. Но и она, как и первые гипсометрические карты, содержала подлинное научное открытие. При анализе ее выявляется возможность сопоставления целого ряда форм рельефа суши с соответствующими формами, продолжающимися в рельефе морского дна.

Таким образом, начиная с времен А. А. Тилло, содержание гипсометрических карт находилось в постоянном и непрерывном развитии и совершенствовании. В конце XIX в. в период появления первых гипсометрических карт России изображение рельефа основывалось главным образом на использовании высотных отметок, а положение изогипс определялось методом линейной интерполяции их значений. В 30-х годах XX в. значение отметок высот полностью сохраняется, но изогипсы проводятся уже с учетом морфологического строения поверхности, отображаются формы склонов, типизируется рисунок элементов эрозии, денудации и других скульптурных элементов.

Дальнейшие успехи в развитии геоморфологии и геологии в 50-х годах позволили наряду с изображением на гипсометрических картах элементов морфоскульптуры рельефа показать методом изогипс также основные типы рельефа с учетом их генезиса и морфологии. Впервые на научной основе решается проблема изображения единой картины рельефа суши и дна морей, омывающих нашу страну. Метод линейной интерполяции отметок высот и глубин утрачивает свое первоначальное значение. В результате гипсометрические карты из типично высотно-измерительных превращаются в карты, раскрывающие также морфологические особенности рельефа, обусловленные его генезисом. В этом и состояла суть советской гипсометрической школы.

Гипсометрические карты сегодня

Ныне разработка гипсометрических карт представляет собой один из интересных видов картографических работ. Картограф, который их выполняет, — это специалист широкого научного кругозора. Чтобы сделать хорошую гипсометрическую карту, теперь недостаточно производить лишь высотно-измерительные операции с картами-источниками, по которым создается карта. Надо еще уметь «читать» рельеф, «высмотреть», каковы его формы и характер склонов, морфологические особенности речных долин и водоразделов, а также представить себе природные процессы, которые формировали этот рельеф. Понять все это помогают картографу данные геологии, геоморфологии, четвертичной геологии, климатологии и других наук. Современные гипсометрические карты образуют прочную научно-техническую основу для развития тематической картографии вообще и карт природы в особенности.