Контур наложенного сечения на чертеже изображают: Недопустимое название — Викитека

Содержание

Сечения

СЕЧЕНИЯ. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ НАЛОЖЕННЫХ И ВЫНЕСЕННЫХ СЕЧЕНИЙ. ВИДЫ ОБОЗНАЧЕНИЙ СЕЧЕНИЙ НА ЧЕРТЕЖЕ

Чтобы показать поперечную форму деталей, пользу­ются изображениями, называемыми сечениями (рис. 13). Для того, чтобы получить сечение, деталь мысленно рас­секают воображаемой секущей плоскостью в том месте, где нужно выявить её форму. Фигура, полученная в ре­зультате рассечения детали секущей плоскостью, изображается на чертеже. Следовательно сечением называ­ется изображение фигуры, получающейся при мыс­ленном рассечении предмета плоскостью или не­сколькими плоскостями.

На сечении показывается только то, что получается непосредственно в секущей плоскости.

Для ясности чертежа сечения выделяют штрихов­кой. Наклонные параллельные линии штриховки прово­дят под углом 45° к линиям рамки чертежа, а если они совпадают по направлению с линиями контура или осе­выми линиями, то под углом 30° или 60°.

 

Расположение сечений

В зависимости от расположения сечения подразделяются на вынесенные и  наложенные. Вынесенными  сечениями называются такие, которые располагаются вне контура изображений (рис. 13).

Наложенными сечениями называются такие, ко­торые располагаются непосредственно на видах чертежа (рис 14.)

Вынесенным сечениям следует отдавать предпоч­тение перед наложенными, так как последние затемняют чертеж и неудобны для нанесения размеров.

Контур вынесенного сечения обводится сплошной основной линией такой же толщины S, как видимый контур изображения. Контур наложенного сечения обво­дят сплошной тонкой линией (от S/3 до S/2).

Наложенное сечение располагают в том месте, где проходила секущая плоскость, непосредственно на самом виде, к которому оно относится, то есть как бы на­кладывают на изображение.

Вынесенное сечение можно располагать на любом месте поля чертежа. Оно может быть помещено непо­средственно на продолжении линии сечения (рис. 15).

Или в стороне от этой линии. Вынесенное сечение может быть размещено на месте, предназначенном для одного из видов (см. рис. 13), а также в разрыве между частями одного и того же вида (рис. 16) Для несиммет­ричных наложенных сечений линию сечения проводят со стрелками, но буквами не обозначают (рис. 14).

 

Обозначение сечений

Положение секущей плоскости указывают на чер­теже линией сечения - разомкнутой линией, которая проводится в виде отдельных штрихов, не пересекающих контур соответствующего изображения. Толщина штри­хов берётся в пределах от $ до 1

1/2S, а длина их от 8 до 20 мм. На начальном и конечном штрихах перпендикулярно им, на расстоянии 2-3 мм от конца штриха, ставят стрелки, указывающие направление взгляда. У начала и конца линии сечения ставят одну и ту же прописную бу­кву русского алфавита. Буквы наносят около стрелок, указывающих направление взгляда с внешней стороны, рис. 12. Над сечением делают надпись по типу А-А. Если сечение находится в разрыве между частями одного и того же вида, то при симметричной фигуре линию сече­ния не проврдяЯ4. Сечение можно располагать с поворо­том, тогда к надписи А-А должен быть добавлен символ

повёрнуто О , то есть А-АО.

Некоторые правила построения сечений

На чертеже одной детали может быть столько раз­личных сечений, сколько нужно для полного выявления её формы. Дня нескольких одинаковых сечений, относя­щихся к одному и тому же предмету, следует линии се­чения обозначать одной и той же буквой и вычерчивать одно сечение (рис. 17).

 

Если секущая плоскость проходит через ось по­верхности вращения, ограничивающей отверстие или углубление, то контур отверстия или углубления показы­вают полностью (рис. 18).

Однако можно заметить, что это относится к изо­бражениям отверстий и углублений цилиндрической, конической и шарообразной формы и не распространя­ется на изображение в сечении шпоночного паза.

Сечение на чертеже

Сечение, это воображаемый срез части предмета, образованный пересечением его с плоскостью. Профиль сечения указывается на чертеже с целью детального отображения геометрических особенностей и размеров отдельного участка детали. Сечение отличается от разреза тем, что отображает только контур грани расположенный на секущей плоскости, а все остальные сегменты, расположенные за ней, не изображаются.

Технические чертежи содержат разнохарактерные типы изображений, это могут быть виды, разрезы, сечения и прочее. Вспомогательные графические элементы, такие как, сечения играют важную роль в передаче геометрической информации, которая показывает скрытые части детали необходимые для её изготовления.

 

Сечения подразделяются на виды отображения. К одному из таких подразделов относится, наложенное сечение, которое непосредственно располагается на изображении исходного предмета. Причём если наложенное сечение позиционировано симметрично, на опорном элементе чертежа, то положение секущей плоскости не указывается.

 

Вынесенное симметричное сечение ещё один способ визуализации среза предмета, который в виду своей практичности, является более предпочтительным. Такой вид зрительного воспроизведения может компоноваться в непосредственной близости от основного изображения, причём ось симметрии должна совпадать с местоположением секущей плоскости и пересекать внешнее очертание предмета.

 

Сечение помещённое в разрыве

В случаях, когда секущая плоскость проходит сквозь отверстия некруглой формы, в результате чего получается сечение, состоящее из отдельных частей, его нужно заменить разрезом, для правильного отражения особенностей предмета.

 

При выполнении одинаковых по форме сечений указываемых на однородном предмете, выносной профиль среза показывается в одном исполнении для всех одинаковых частей, а линии служащие обозначением мест их расположения обозначаются одной и той же буквой. Для более удобного позиционирования, сечения при необходимости допускается поворачивать, добавляя при этом над ними надписи и знаки, – «повёрнуто». Когда секущие плоскости не параллельны друг другу, то знак «повернуто» не наносится.

 

Вместо плоскостей отсекающих необходимые части объекта разрешается применять секущие цилиндрические поверхности, которые затем можно развернуть в плоскость. У некоторых деталей представление такого детального разреза обеспечивает наглядную характеристику его конструктивных индивидуальных черт. Над развернутым сечением наносится надпись с буквами того же формата но с добавлением знака, – «развернуто».

 

 

 

Графическое изображение материалов в сечении

 

Рис. 2.7.Особенность штриховки сечения

 

Сечения в зависимости от их расположения на чертеже делятся на вынесенные и наложенные. Вынесенные сечения можно располагать на свободном поле чертежа. Контур такого сечения выполняют сплошной основной линией (рис. 2.8, а). Наложенные сечения располагают на виде, а их контуры выполняют сплошной тонкой линией (рис. 2.8, б).

 

а б

 

Рис.2.8. Вынесенные и наложенные сечения

 

Положение секущей плоскости указывают на чертеже линией сечения, представляющую собой разомкнутую линию толщиной от s до 1,5 s с указанием направления взгляда стрелками. Линию сечения помечают одинаковыми буквами русского алфавита, которые наносят около стрелок со стороны короткой части штриха. Номер шрифта букв должен быть больше шрифта размерных чисел на чертеже. Над сечением делают надпись по типу А-А, которую всегда располагают горизонтально.

При выполнении симметричных вынесенных сечений (рис. 2.9, а), а также симметричных наложенных сечений (рис. 2.9,

б) положение секущей плоскости не указывается. Если ось симметрии вынесенного или наложенного сечения совпадает со следом секущей плоскости, то линию сечения изображают штрихпунктирной тонкой линией без обозначения.

 

 

а б

 

Рис. 2.9.Симметричные вынесенные и наложенные сечения

 

Когда наложенное сечение (см. рис. 2.8, б) или сечение, расположенное в разрыве (рис.2.10), не симметричны относительно линии сечения, то разомкнутую линию со стрелками проводят, но буквами ее не обозначают.

Рис. 2.10. Изображение вынесенного сечения в разрыве

Если секущая плоскость проходит через ось отверстия или углубления, имеющего форму поверхности вращения (цилиндрическую, коническую, сферическую), то сечение изображают по типу разреза, т.е. наряду с контуром сечения изображают контур этого отверстия или углубления, расположенный за секущей плоскостью (рис. 2.11, сечение А-А), в других случаях изображают только контур сечения (сечение Б-Б).

Рис. 2.11. Особенности выполнения сечений

 

Разрешается выполнять сечение в повернутом положении, если такое расположение не ухудшает чтение чертежа. В этом случае к надписи Б-Б добавляют знак поворота (рис. 2.12), а буквы, обозначающие сечение, пишут без учета наклона секущей плоскости.

Рис. 2.12. Изображение сечения с поворотом

 

Разрезы

Разрезом называется изображение предмета, полученное при мысленном рассечении предмета одной или несколькими секущими плоскостями. При этом часть предмета, расположенную между наблюдателем и секущей плоскостью, мысленно отбрасывают, а на плоскости проекций изображают то, что находится в секущей плоскости и то, что расположено за ней (видимую часть). Выполняются разрезы и сечения одинаково, но они различаются по своему содержанию. На рис. 2.13, а, б показаны соответственно сечение и разрез, полученные при рассечении предмета одной и той же плоскостью. При сравнении изображений становится очевидно, что сечение является составной частью разреза.

 

а б

Рис. 2.13. Сравнительное изображение сечения и разреза

Все сечения и разрезы являются условными изображениями, так как в действительности предмет остается целым, а все удаления его частей совершаются мысленно.

В зависимости от количества секущих плоскостей разрезы бывают простые и сложные.

Простым называется разрез, выполненный одной секущей плоскостью. Простые разрезы бывают горизонтальными и вертикальными. Плоскость горизонтального разреза параллельна горизонтальной плоскости проекций, этот разрез изображают на виде сверху (рис. 2.14).

Рис. 2.14.Горизонтальный разрез

Если плоскость вертикального разреза параллельна фронтальной плоскости проекций, разрез называется фронтальным и изображается на главном виде спереди (рис. 2.15).

 

 

Рис. 2.15. Фронтальный разрез

Разрез на виде слева называется профильным. Этот разрез выполняется профильной плоскостью (рис. 2.16).

 

Рис. 2.16.Профильный разрез

Если секущая плоскость расположена под острым углом к горизонтальной плоскости проекций, то разрез называют

наклонным (рис. 2.17).

 

 

Рис. 2.17.Наклонный разрез

 

Простой разрез не обозначают, если секущая плоскость совпадает с плоскостью симметрии детали (см. рис. 2.15 и 2.16).

Для выявления внутренних форм ограниченной части предмета используют местные разрезы, в которых секущая плоскость проходит только в том месте предмета, в котором требуется показать его внутреннюю форму. Границы местного разреза показывают тонкой сплошной волнистой линией (рис. 2.18).

 

Рис. 2.18.Местные разрезы

Сложным называется разрез, выполненный двумя или более секущими плоскостями. Если секущие плоскости между собой параллельны, разрез называется ступенчатым (рис. 2.19).

 

Рис. 2.19. Сложный ступенчатый разрез

 

Если плоскости пересекаются – разрез называется ломаным (рис. 2.20).

 

Рис. 2.20.Сложный ломаный разрез

 

При выполнении сложных разрезов секущие плоскости с находящимися в них изображениями условно поворачивают (в ломаных разрезах) или параллельно перемещают (в ступенчатых разрезах) до их совмещения в одну плоскость. Элементы предмета, находящиеся за секущей плоскостью, не поворачивают, т.е. они вычерчиваются так, как проецировались на соответствующую плоскость до совмещения (рис. 2.21).

 

Рис. 2.21.Построение ломаного разреза

 

Граница секущих плоскостей в сложных разрезах не изображается. Сложные разрезы обозначаются всегда положением секущей плоскости и направлением взгляда. Само изображение разреза обозначают по типу А-А.

 

Выносные элементы

Если какая-либо часть предмета изображена на чертеже мелко и невозможно выявить ее графические формы и нанести необходимые разрезы, выполняю дополнительно ее увеличенное изображение, называемое выносным элементом.

Место, изображаемое на выносном элементе, отмечают тонкой линией в виде окружности и обозначают прописной буквой русского алфавита на полке линии-выноски. Изображение выносного элемента подписывают той же буквой и в скобках указывают масштаб увеличения. Располагают выносные элементы возможно ближе к соответствующему месту на изображаемом предмете и часто используют при наличии у предмета проточек под выход инструмента резца при нарезании резьбы (рис. 2.22, а) и шлифовального круга (рис. 2.22, б).

 

а б

Рис. 2.22.Выносные элементы

 


Узнать еще:

Контур - вынесенное сечение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Контур - вынесенное сечение

Cтраница 2

Контур вынесенного сечения, а также сечения, входящего в состав разреза, изображают сплошными основными линиями, а контур наложенного сечения - сплошными тонкими линиями, причем контур изображения в месте расположения наложенного сечения не прерывают ( черт.  [16]

Контур вынесенного сечения изображают сплошными основными линиями.  [17]

Контур вынесенного сечения, а также сечения, входящего в состав разреза, изображают сплошными основными линиями, а контур наложенного сечения ( рис. 12.22, б) - сплошными тонкими линиями, причем контур изображения в месте расположения наложенного сечения не прерывают.  [18]

Линию контура вынесенного сечения обводят сплошной основной линией, а наложенного - сплошной тонкой линией.  [20]

В первом случае сечения располагаются на любом месте чертежа, а во втором - на самой проекции детали. Контур вынесенного сечения выполняют основной сплошной линией, а контур наложенного сечения - сплошной тонкой, причем контур изображения в месте расположения наложенного сечения не прерывается.  [21]

Фигура сечения совмещается с плоскостью чертежа так же, как и в первом примере. Контур вынесенного сечения выполняется обычно основными линиями. Изображение с обрывом применено для экономии бумаги-уменьшается формат чертежа.  [22]

Сечения разделяются на вынесенные и наложенные. Контур вынесенных сечений выполняется сплошной основной линией ( фиг. Предпочтение следует отдавать вынесенным сечениям.  [23]

Как разделяются сечения, не входящие в состав разреза и какие сечения предпочтительно строить. Как изображают контур вынесенного сечения, а также сечения, ходящего в состав разреза.  [24]

Сечения, не входящие в состав разреза, разделяются на вынесенные и наложенные. Вынесенным сечениям следует отдавать предпочтение перед наложенными. Вынесенные сечения допускается располагать в разрыве между частями одного и того же вида. Контур вынесенного сечения, а также сечения, входящего в состав разреза, выполняется сплошной основной линией одинаковой толщины, а контур наложенного сечения - сплошной тонкой линией, причем контур изображения в месте расположения наложенного сечения не прерывается.  [25]

Шатун удлинен, усложнена форма поперечного сечения продольного элемента. Здесь применено вынесенное сечение, расположенное в разрыве между частями одного и того же изображения. Фигура сечения совмещается с плоскостью чертежа так же, как и в первом примере. Контур вынесенного сечения выполняется обычно основными линиями. Изображение с обрывом применено для экономии бумаги - уменьшается формат чертежа.  [26]

Страницы:      1    2

Разрезы и сечения | Блог архитектора

Многие предметы и изделия имеют внутренние полости, которые должны быть отражены на чертеже. Их можно построить на видах предмета с помощью невидимых штриховых линий.

Но большое их количество значительно затрудняет чтение чертежа, поэтому для выявления внутренних форм предметов применяют разрезы и сечения.

Разрезом называется изображение предмета, мысленно рассечённого плоскостью или несколькими  плоскостями.  На  разрезе  показывается  то,  что  получается  непосредственно  в секущей плоскости и что расположено за ней (рис. 83).

Рис. 83

При  этом  часть  детали,  находящуюся  между  наблюдателем  и  секущей  плоскостью, мысленно удаляют.

Мысленное рассечение предмета относится только к данному разрезу и не влечёт за собой изменения других изображений этого предмета.

На чертежах положение секущей плоскости отмечается разомкнутой линией (рис. 84).

Её толщина равна толщине основной линии или толще в 1,5 раза. Линия сечения не должна пересекать контур изображения. Длина штриха – 8-10 мм. Перпендикулярно линии сечения на 2-3 мм от наружного края штриха чертят стрелки, указывающие направление взгляда. С наружной стороны каждой стрелки пишут одну и ту же заглавную букву русского алфавита.

Рис. 84

Разрезы на чертеже отмечают надписью по типу А-А, которую помещают над разрезом.  Тело  детали,  которое  попало  в  секущую  плоскость,  условно  обозначают  штриховкой.

Штриховка выполняется в виде параллельных сплошных тонких линий под углом 45° к основной надписи чертежа.

Линии штриховки могут иметь наклон влево и вправо, но в одну сторону на всех разрезах  и  сечениях,  относящихся  к  данной  детали.  Расстояние  между  линиями  штриховки должно быть 2 — 8 мм с  учетом площади штриховки и необходимости разнообразия штриховки смежных деталей. Принятое расстояние между линиями штриховки для данной детали должно быть одинаковым на всех сечениях и разрезах этой детали. Если на чертеже имеются узкие площади сечений (шириной 2 мм и менее), их допускается показывать зачернёнными.

В зависимости от числа секущих плоскостей разрезы делят на простые и сложные.

Простые разрезы

В зависимости от положения секущей плоскости разрезы делятся на горизонтальные, вертикальные и наклонные.

Горизонтальным называется разрез,  который образован  секущей  плоскостью,  параллельной горизонтальной плоскости проекций (рис. 85а).

Вертикальным называют разрез, образованный секущей плоскостью, перпендикулярной плоскости П 1 . Если такая плоскость параллельна плоскости П2 или П3, то такой вертикальный  разрез  называют  соответственно  фронтальным  (рис.  85б)  или  профильным  (рис. 85в).

Перечисленные разрезы, как правило, располагаются на месте основных видов: фронтальный — на месте вида спереди, профильный — на месте вида слева, горизонтальный — на месте вида сверху.

В случае, когда секущая плоскость совпадает с плоскостью симметрии предмета (рис. 85), допускается для горизонтальных, фронтальных и профильных разрезов не отмечать положение секущей плоскости и не сопровождать разрез надписью.

Рис. 85

Наклонным  называется  разрез,  образованный  секущей  плоскостью,  составляющей  с горизонтальной плоскостью угол, отличный от прямого (рис. 86).

Рис. 86

Для показа устройства детали в отдельном ограниченном месте, применяют местный разрез (рис. 87).

Рис. 87

Местный разрез выделяют на чертеже сплошной волнистой линией (толщина от S/2 до S/3), которую проводят от руки и на глаз. Она не должна совпадать с другими линиями на изображении.

Соединение на чертеже части вида и части разреза

Существует немало предметов, форма которых не может быть выявлена только видом или только разрезом. Поэтому иногда прибегают к соединению двух изображений: части вида и части соответствующего разреза (рис. 88а). Оба эти изображения разделяют сплошной волнистой линией толщиной S/2, как на местном разрезе.

Если деталь проецируется в симметричную фигуру, на чертеже соединяют половину вида с половиной разреза. Линией их раздела служит ось симметрии (рис. 88б).

Рис. 88

На виде отсутствуют линии невидимого контура (штриховые), показывать их нецелесообразно, т.к. они повторяют очертания внутреннего контура.

Если на чертеже с осью симметрии детали совпадает проекция линии контура, соединять  половину  вида  с  половиной  разреза  нельзя.  В  этом  случае  показывают  часть  вида  и часть разреза, разделяя их сплошной волнистой линией.

Если  линия  контура,  совпадающая  с  осью  симметрии,  расположена  в  отверстии,  на чертеже показывают больше половины разреза (рис. 89а). Если линия контура расположена на наружной поверхности детали, показывают большую часть вида (рис. 89б).

Рис. 89

При совмещении вида с разрезом размеры внешних форм детали наносят со стороны вида, а внутренних – со стороны разреза (рис. 90).

Рис. 90

Когда симметричные относительно оси детали отверстия при совмещении оказываются видимыми не полностью, чтобы показать их размер, размерную линию проводят несколько дальше оси симметрии и ограничивают стрелкой только с одной стороны. При этом наносят полный размер отверстия.

Сложные разрезы

Некоторые изделия имеют внутреннее устройство, которое нельзя выявить на разрезе только  одной  секущей  плоскостью.  В  таких случаях  в  соответствии  с  ГОСТом  применяют несколько секущих плоскостей. Такие разрезы называются сложными.

В  зависимости  от  положения  секущих  плоскостей  сложные разрезы  делятся  на  ступенчатые и ломаные.

Ступенчатым называют разрез, образованный параллельными секущими плоскостями (рис. 91а). При изображении ступенчатого разреза все секущие плоскости совмещают в одну и на разрезе их не разграничивают. При обозначении такого разреза линию сечения показывают не только у начала и конца разреза, но и в местах перехода от одной секущей плоскости к другой. Буквы же ставят в начале и в конце разреза.

Разрез  называется  ломаным,  если  секущие  плоскости  пересекаются  (рис.  91б).  При изображении ломаного разреза секущие плоскости условно поворачиваются до совмещения их в одну плоскость. Положение секущей плоскости показывают, кроме того, в местах перегибов.

Рис. 91

Особые случаи разрезов

Если при выполнении разреза секущая плоскость проходит по оси непустотелых деталей, имеющих цилиндрическую форму (штифты, заклёпки, валы и т.п.), а также вдоль длинных рёбер или тонких стенок, то на чертеже такие детали или элементы деталей не заштриховываются (рис. 92). Здесь разрезано, но не заштриховано ребро детали, т.к. вертикальная секущая плоскость проходит вдоль него.

Некоторые  элементы  детали  могут  оказаться  наклонёнными  относительно  той  или иной плоскости проекций, как, например, два ребра А и Б на рис. 93.

Если  на  разрезе  показать  всё,  что  расположено  за  секущей  плоскостью,  то  ребро  А окажется искажённым. Допускается изображать не всё, что расположено за секущей плоскостью, если этого не требуется для понимания конструкции детали.

рис. 92-93

При  изображении  квадратного  стержня  (рис.  94а)  или  отверстия  (рис.  94б)  в  одной проекции рекомендуется  для  обозначения  плоскости  проводить  на  ней  диагонали  тонкими сплошными линиями.

Рис. 94

Сечения

Сечением  называется  изображение  фигуры,  получающейся  при  мысленном  рассечении предмета плоскостью (или несколькими плоскостями). На сечении показывается только то, что получается непосредственно в секущей плоскости.

На рис. 97 показаны сечение (а) и разрез (б), полученные при помощи одной и той же секущей плоскости. Мы видим, что сечение является составной частью разреза и может являться самостоятельным изображением.

Рис. 97

Сечения разделяют на два вида: вынесенные и наложенные. При выполнении чертежа всегда следует отдавать предпочтение вынесенным сечениям. На чертежах для вынесенного сечения приняты те же обозначения и надписи, что и для разрезов, а контур вынесенного сечения изображается сплошными основными линиями.

Если вынесенное сечение имеет симметричную форму и расположено на продолжении линии сечения, то сечение стрелками и буквами не обозначают. Линией сечения в этом случае служит осевая линия (рис. 98а,б).

Рис. 98

Иногда  вынесенное  сечение  располагают  на  чертеже  с  поворотом.  В  этом  случае  к надписи «А-А» добавляют слово «повернуто», как на рис. 99.

Рис. 99

Для  контура  наложенного  сечения  (рис.  100а)  применяется  сплошная  тонкая  линия, причём линии, изображающие контур детали, в месте расположения сечения не прерываются. Наложенные сечения на чертежах не обозначают, но если сечение имеет не симметричную форму, то проводят линию сечения и стрелками указывают направление взгляда (рис. 100б).

Рис. 100

При  построении  сечений  секущие  плоскости  следует  выбирать  так,  чтобы  получить нормальное, т.е. перпендикулярное к осям, рёбрам и т.п. поперечное сечение (рис. 101).

Рис. 101

Как правило, фигуру сечения чертят в том же масштабе, что и вид, к которому отнесено сечение. Если это необходимо, на сечении могут быть нанесены размеры (рис. 102а,б).

Рис. 102

Черчение. 9 класс (стр. 3 из 5)

7. ВИДЫ ЧЕРТЕЖА И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ИМ ПРОЕКЦИИ

В черчении изображение обращённой к наблюда­телю видимой части поверхности предмета называет­ся видом. Названия видов зависят от того, с какой сторо­ны рассматривают предмет при проецировании (рис. 12).

Исходным на чертеже является вид спереди, кото­рый называют также главным видом. Если смотреть на предмет слева, под прямым углом к профильной плоско­сти проекций получают вид слева. Когда смотрят на предмет сверху, перпендикулярно горизонтальной плос­кости проекций получают вид сверху.

Направления, по которым смотрят на деталь, полу­чая тот или иной вид, указаны на рис.11 стрелками с надписями. Каждый вид занимает на чертеже строго оп­ределённое место по отношению к главному виду. Вид слева располагают справа от главного вида и на одном уровне с ним, вид сверху - под главным видом. Нельзя нарушать это правило, располагая виды на произвольных местах без особого обозначения.

Зная правило расположения видов можно предста­вить форму предмета по его плоским изображениям. Для этого нужно сопоставить все виды, данные на чертеже и воссоздать в воображении объёмную форму предмета. Наряду с видами спереди, сверху и слева для изображе­ния предмета могут применяться виды справа, снизу, сзади - все они называются основными. Однако количе­ство видов на чертеже должно быть наименьшим, но достаточным для полного выявления формы и размеров предмета.

8. ТЕХНИЧЕСКИЙ РИСУНОК, ЕГО ОТЛИЧИЕ ОТ АКСОНОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Для упрощения работы по выполнению наглядных изображений часто пользуются техническими рисунка­ми. Технический, рисунок - это изображение, выполненное от руки, по правилам аксонометрии с соблюдением пропорций на глаз. При этом придерживаются тех же правил, что /и при построении аксонометрических про­екций: под теми же углами располагают оси, размеры откладывают вдоль осей или параллельно осям.

Часто на технических рисунках для большего ото­бражения объёмности предмета наносят штриховку.

Технический рисунок детали со штриховкой

9. СЕЧЕНИЯ. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ НАЛОЖЕННЫХ И ВЫНЕСЕННЫХ СЕЧЕНИЙ. ВИДЫ ОБОЗНАЧЕНИЙ СЕЧЕНИЙ НА ЧЕРТЕЖЕ

Чтобы показать поперечную форму деталей, пользу­ются изображениями, называемыми сечениями (рис. 13). Для того, чтобы получить сечение, деталь мысленно рас­секают воображаемой секущей плоскостью в том месте, где нужно выявить её форму. Фигура, полученная в ре­зультате рассечения детали секущей плоскостью, изображается на чертеже. Следовательно сечением называ­ется изображение фигуры, получающейся при мыс­ленном рассечении предмета плоскостью или не­сколькими плоскостями.

На сечении показывается только то, что получается непосредственно в секущей плоскости.

Для ясности чертежа сечения выделяют штрихов­кой. Наклонные параллельные линии штриховки прово­дят под углом 45° к линиям рамки чертежа, а если они совпадают по направлению с линиями контура или осе­выми линиями, то под углом 30° или 60°.

В зависимости от расположения сечения подразделяются на вынесенные и наложенные. Вынесенными сечениями называются такие, которые располагаются вне контура изображений (рис. 13).

Наложенными сечениями называются такие, ко­торые располагаются непосредственно на видах чертежа (рис 14.)

Вынесенным сечениям следует отдавать предпоч­тение перед наложенными, так как последние затемняют чертеж и неудобны для нанесения размеров.

Контур вынесенного сечения обводится сплошной основной линией такой же толщины S, как видимый контур изображения. Контур наложенного сечения обво­дят сплошной тонкой линией (от S/3 до S/2).

Наложенное сечение располагают в том месте, где проходила секущая плоскость, непосредственно на самом виде, к которому оно относится, то есть как бы на­кладывают на изображение.

Вынесенное сечение можно располагать на любом месте поля чертежа. Оно может быть помещено непо­средственно на продолжении линии сечения (рис. 15).

Или в стороне от этой линии. Вынесенное сечение может быть размещено на месте, предназначенном для одного из видов (см. рис. 13), а также в разрыве между частями одного и того же вида (рис. 16) Для несиммет­ричных наложенных сечений линию сечения проводят со стрелками, но буквами не обозначают (рис. 14).

Положение секущей плоскости указывают на чер­теже линией сечения - разомкнутой линией, которая проводится в виде отдельных штрихов, не пересекающих контур соответствующего изображения. Толщина штри­хов берётся в пределах от $ до 11/2S, а длина их от 8 до 20 мм. На начальном и конечном штрихах перпендикулярно им, на расстоянии 2-3 мм от конца штриха, ставят стрелки, указывающие направление взгляда. У начала и конца линии сечения ставят одну и ту же прописную бу­кву русского алфавита. Буквы наносят около стрелок, указывающих направление взгляда с внешней стороны, рис. 12. Над сечением делают надпись по типу А-А. Если сечение находится в разрыве между частями одного и того же вида, то при симметричной фигуре линию сече­ния не проврдяЯ4. Сечение можно располагать с поворо­том, тогда к надписи А-А должен быть добавлен символ

повёрнуто О , то есть А-АО.

Некоторые правила построения сечений

На чертеже одной детали может быть столько раз­личных сечений, сколько нужно для полного выявления её формы. Дня нескольких одинаковых сечений, относя­щихся к одному и тому же предмету, следует линии се­чения обозначать одной и той же буквой и вычерчивать одно сечение (рис. 17).

Если секущая плоскость проходит через ось по­верхности вращения, ограничивающей отверстие или углубление, то контур отверстия или углубления показы­вают полностью (рис. 18).

Однако можно заметить, что это относится к изо­бражениям отверстий и углублений цилиндрической, конической и шарообразной формы и не распространя­ется на изображение в сечении шпоночного паза.

10. МЕСТНЫЙ ВИД, ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ

В некоторых случаях на чертеже вместо полного вида можно применить его часть. Это упрощает по­строение изображения предмета.

Изображение отдельного, ограниченного места поверхности предмета называется местным видом.

Его применяют в том случае, когда требуется показать форму и размеры отдельных элементов детали (фланца, шпоночной канавки и прочее).

Местный вид может быть ограничен линией обры­ва, осью симметрии и прочее. Располагают местный вид на свободном поле чертежа или в проекционной связи с другими изображениями. Применение местного вида позволяет уменьшить объём графической работы, сэко­номить место на поле чертежа.

11. РАЗРЕЗЫ, ИХ ОТЛИЧИЕ ОТ СЕЧЕНИЙ, ВИДЫ РАЗРЕЗОВ

Внутреннее очертание полых предметов на черте­жах можно показать штриховыми линиями, но форма деталей часто требует значительного количества таких линий, которые пересекаясь с контурными и между собой, затрудняют понимание чертежа. Чтобы избежать этого яснее показать внутреннее устройство детали, применяют изображения, называемые разрезом. Разре­зом называется изображение предмета, мысленно рассечённого плоскостью или несколькими плоско­стями.

На разрезе показывается то, что получается в секу­щей плоскости я за ней. Иными словами, разрез состоит из сечения и изображения того, что расположено за се­кущей плоскостью.

Между разрезом и сечением существует различие. Его видно в рис. 20.

Разрез отличается от сечения тем, что на нём пока­зывают не только то, что находится в секущей плоско­сти, но и то, что наводится за ней.

При выполнении разрезов на чертежах:

1 Невидимые внутренние очертания, изображае­мые штриховыми линиями, обводят сплошными основ­ными линиями.

2. Сплошные основные линии, изображающие эле­менты детали, находящиеся на части детали, располо­женной перед секущей плоскостью, не проводят.

3. Фигура сечения, входящая в разрез, заштриховы­вается.

4. Мысленное рассечение предмета должно отно­сится только к данному разрезу и не влечёт за собой из­менения других изображений того же предмета.

Виды разрезов

В зависимости от числа секущих плоскостей разре­зы разделяются на простые и сложные.

Простым называется разрез при одной секущей плоскости.

Сложным называется разрез при двух и более се­кущих плоскостях.

В зависимости от положения секущей плоскости относительно горизонтальной плоскости проекций, раз­резы подразделяют на вертикальные, горизонтальные и наклонные.

Вертикальным называется разрез при секущей плоскости, перпендикулярной горизонтальной плос­кости проекции.

Горизонтальным называется разрез при секущей плоскости, параллельной горизонтальной плоскости проекции.

Руководство для студентов-художников

Последнее обновление 12 января 2018 г.

Когда мы впервые взяли ручку или карандаш и начали делать пометки на бумаге, мы начали с линии. Самоучки, методом проб и ошибок или под руководством других, мы узнали, как линия определяет форму, создает структуру, разделяет рамку, отслеживает контур, создает тональные вариации (например, штриховку) и ведет взгляд с одной части. работы к другому. Первоначально это был механизм для нанесения контуров на бумагу - определения краев - мы начинаем аплодировать линиям за их собственные достоинства: отмечать их присутствие… будь то тихое движение угля по бумаге или полоса графита.


Эта статья содержит упражнения для студентов-художников, которые хотят рисовать контурные линии, поперечные контурные рисунки, слепые рисунки и другие типы линейных рисунков. Это учебное пособие для старшеклассников, изучающих искусство, и включает в себя занятия в классе, бесплатно загружаемый рабочий лист в формате PDF и вдохновляющие рисунки художников.

Чертеж слепого контура

Определение : слепой контурный рисунок содержит линии, которые нарисованы без взгляда на лист бумаги.Это заставляет вас внимательно изучать сцену, наблюдая глазами за каждой формой и краем, как ваша рука имитирует их на бумаге. Цель состоит не в том, чтобы создать реалистичное произведение искусства, а в том, чтобы укрепить связь между глазами, рукой и мозгом: напоминание о том, что, рисуя, вы должны сначала научиться видеть.

Упражнения по рисованию вслепую : Рисование вслепую - отличный способ начать обучение по программе изящного искусства в средней школе. Рисование шатких линий, мало напоминающих выбранный объект, расслабляет и снимает стресс.Часто аудитория смеется над неожиданными результатами. Слепой рисунок протягивает руки и душу; облегчает вам рисование при наблюдении без страха.

Разминка, в которой учащихся попросили создать слепые контурные линии ракушки (учебный образец из Руководства по искусству для студентов). Эти слепые рисунки были включены в первые подготовительные листы, представленные студентами CIE IGCSE Art and Design.

Рисование жестами / Рисование по времени / Рисование движения

Определение : Рисование жестом выполняется быстро - часто за короткие промежутки времени, например 20, 30, 60 или 90 секунд - с использованием быстрых выразительных линий.Рисунки жестов отражают основные формы и пропорции - эмоции и суть объекта - без акцента на деталях. Благодаря быстрому выполнению, они являются отличным способом записывать движения и действия, а также повышают скорость рисования, уверенность и интуитивное умение делать отметки. Для рисования жестов лучше всего использовать гладкие, легко наносимые средства (например, толстые графитовые карандаши, угольные палочки, пастель, мягкие кисти, смоченные тушью) без использования ластика. Они часто выполняются на больших недорогих листах бумаги, где вы можете плавно двигать рукой, смело делать отметки и не беспокоиться об ошибках.Как и рисование вслепую, рисование жестами - идеальное занятие для разминки.

Упражнения по рисованию жестами : Когда вы начинаете изучать свой предмет на начальном этапе школьной художественной программы, может быть полезно нарисовать несколько жестов из первых рук. Лучшие из них можно выбрать для окончательного портфолио (при необходимости можно использовать копировальный аппарат или цифровую камеру для уменьшения размера). Небольшой натюрморт можно изобразить так же легко, как и большую движущуюся фигуру.

Жестовой рисунок Рембрандта Харменса ван Рейна:

Этот жестикулярный рисунок Рембрандта выполнен красным мелом на грубой фактурной бумаге. С помощью всего нескольких выразительных линий мы сразу узнаем сцену: две женщины учат ребенка ходить.

Рисунок жестикуляции, сделанный Челси Стебар:

Этот рисунок жестом, выполненный во время изучения анимации, запечатлел одетую фигуру. Обратите внимание на разницу в толщине линий: светлые линии нанесены изначально, а более темные линии и детализация - все, что необходимо.

Рисование непрерывной линии

Определение : Рисование непрерывной линии создается без отрыва инструмента рисования от страницы. Это означает, что, помимо контуров и внутренних форм, карандаш должен двигаться вперед и назад по поверхности бумаги, при этом линии дублируются друг на друга, так что рисунок представляет собой одну плавную, непрерывную линию. Чтобы избежать соблазна стереть линии, может быть полезно завершить рисование непрерывной линии чернильной ручкой, при необходимости изменяя толщину линии, чтобы обозначить перспективу и области света и тени.Подобно методам рисования, описанным выше, этот метод рисования развивает уверенность и скорость рисования, а также побуждает ваши глаза, руки и мозг работать вместе. Рисование непрерывными линиями лучше всего работает при более глубоком наблюдении за объектом без вмешательства вашего мыслящего ума. По данным Smithsonian Studio Arts:

… рисование непрерывных линий на самом деле является очень мощным способом создать произведение, которое одновременно является резким и плавным, репрезентативным и абстрактным, рациональным и эмоциональным.

Упражнения по непрерывному рисованию линий : Этот метод рисования отлично подходит для альбомов и рисования с натуры. Это может быть отличным начальным занятием, когда рисунки создаются на большой недорогой бумаге, которую можно сканировать / редактировать / обрезать и использовать в других целях в ваших проектах.

Страница альбомов A Level Art Люси Фенг из колледжа шестого класса Херефорда, Херефордшир, Великобритания:

Эта красивая страница из альбома для рисования содержит несколько непрерывных линейных рисунков, сделанных из первых рук.

Чертеж контура

Определение: контурный рисунок показывает контуры, формы и края сцены, но опускает мелкие детали, текстуру поверхности, цвет и тон («контур» по-французски означает «контур»). Согласно Википедии:

Цель контурного рисования - подчеркнуть массу и объем объекта, а не детали; акцент делается на очерченной форме объекта, а не на мелких деталях.

Иллюзия трехмерной формы, пространства и расстояния может быть передана в контурном рисунке за счет использования различной толщины линий (более темные линии на переднем плане / более светлые линии на расстоянии) и перспективы.

Упражнения по рисованию контура : Использование одной только линии устраняет проблему применения тона, цвета и материалов; вместо этого фокусирует внимание исключительно на форме и пропорциях. После завершения разминки, например, слепых и жестовых рисунков, более медленные, более формальные контурные рисунки могут стать отличным способом начать более реалистичное представление вашего предмета. Контурные рисунки, которые периодически используются в проектах, могут быть полезны учащимся, которым нужно работать быстрее.

Контурный рисунок Ultima Thule :

Современные линейные рисунки от Ultima Thule: на этом рисунке есть четкий контраст между резкими черными линиями и капающим зеленым. Применение цвета к одной области создает драматический фокус.

Поперечный чертеж

Определение : Рисунок поперечного контура содержит параллельные линии, которые проходят по поверхности объекта (или исходят из центральной точки), например, те, которые появляются на топографической карте или цифровом каркасе.Линии могут проходить под любым подходящим углом (иногда под разными углами) и могут продолжаться через объекты и в фон. Поперечные контурные рисунки обычно следуют правилам перспективы: линии рисуются ближе друг к другу на расстоянии и дальше друг от друга на переднем плане. В этом типе рисунка иллюзия трехмерного объема создается полностью с помощью линии.

Упражнения по рисованию поперечных контуров : Это отличный способ познакомиться с объемами и трехмерными формами в вашем проекте, создавая аналитические чертежи поперечных контуров, которые подходят для альбомов или первых подготовительных листов.

Поперечный контур снаряда Мэтта Лушера:

Этот тонкий поперечный контур помогает передать ухабистую поверхность ракушки. Обратите внимание на то, что наиболее удаленные от зрителя части раковины тонкие и светлые, а самые близкие - темнее и толще. Обратите также внимание на то, как направление контурных линий соотносится с формой нарисованного объекта, при этом линии выходят наружу из центра оболочки.

Поперечные контурные рисунки руки (слева) Мэтью Янга, Райана Экса и Леа Даллаглио во время учебы в Государственном университете Сан-Хосе, факультет искусства и истории искусств:

Руки - отличный объект для упражнения по рисованию линий поперечного контура.Руки могут создавать интересные, сложные, изогнутые формы, как в примерах выше, и легко доступны для непосредственного наблюдения. Обратите внимание, как плотность и вес линии также помогают передать области света и тени.

Поперечные контурные рисунки Даниэля Сервина (слева) и Альфреда Манзано, выполненные во время изучения AP Studio Art в средней школе Mt Eden в Хейворде, Калифорния, США:

Эти поперечные контурные рисунки были выполнены в рамках заданий по ширине для AP Studio Art.Эти рисунки демонстрируют умное использование толщины линий с изменением веса линий, чтобы создать иллюзию тона и показать трехмерную форму.

Упражнение по рисованию контура в виде каркаса, выполненное учеником 9 класса Сонмин Ли из ACG Parnell College, Окленд, Новая Зеландия:

Контурные линии также могут быть отличным способом для учащихся создавать трехмерные формы. Эти рисунки были выполнены в рамках проекта скульптуры из папье-маше, где контурные линии представляют опорную структуру тростника.

Чертеж плоского анализа

Определение : плоский расчетный чертеж упрощает сложные криволинейные поверхности до плоских плоскостей с использованием прямых линий. Этот процесс помогает учащимся подумать о базовой структуре объектов и приводит к аналитическому рисунку, который выглядит довольно механически.

Планарный анализ. Упражнение по рисованию : Это может быть отличным вводным упражнением по рисованию, особенно если вы двигаетесь в сторону кубизма или абстрагируете сцены в геометрической форме.

Портрет плоского анализа, выполненный учеником Кота Нормойла:

Симметрия и знакомое человеческое лицо делает портретную фотографию отличным предметом для плоского анализа; задача преобразования сложной трехмерной формы в плоские поверхности. Обратите внимание на то внимание, которое в этом примере уделяется носу и губам.

Чертежи скульптур из проволоки

Определение : Проволоку можно разрезать и сгибать плоскогубцами для создания трехмерных «чертежей», часто приводящих к работе, заполненной плавными изогнутыми линиями.Эти проволочные скульптуры можно прикрепить к двухмерной раме или плоской поверхности, повесить в воздухе или оставить отдельно стоящими, изменяя внешний вид при перемещении зрителя по комнате. Из-за своей гибкости проволочные скульптуры часто слегка двигаются на ветру, добавляя дополнительный интерактивный элемент работе.

Упражнение по рисованию линий «Скульптура из проволоки» : Это отличное занятие для учеников средней школы и для старшеклассников, если оно имеет непосредственное отношение к вашему проекту (и не противоречит требованиям к почтовым отправлениям, для тех, кому нужно отправить работу для оценки. ).Небольшие эксперименты с проволокой с использованием легкой проволоки также можно прикрепить к страницам альбомов.

Скульптуры из проволоки, выполненные учениками Эми Боннер Оливери из Колумбийской школы Аллендейл, Рочестер, Нью-Йорк, США:

Это упражнение по рисованию проволоки «Использование линии для создания пространства» выполняется учениками класса 3D Art, работая над фотографическими портретами. Наличие базового изображения для работы (это также может быть более ранний наблюдательный рисунок) значительно упрощает процесс перехода от двухмерного к трехмерному.

Штриховка, перекрестная штриховка и другие методы штриховки

Линия не только представляет контуры, но и может использоваться для придания рисунку тона (света и тени). Это можно сделать, изменив:

  • Промежуток между строками
  • Светлота / темнота линии
  • Толщина лески

Для создания тона можно использовать множество линейных техник, как показано в таблице ниже. Общие методы включают:

  • Мелкие черточки
  • Штриховка (длинные параллельные линии под углом)
  • Штриховка (параллельные линии под прямым углом)
  • Штриховка (точки)
  • Каракули
  • Крестовины малые
  • Кружки маленькие

Угол, применяемый этими методами, может оставаться постоянным на чертеже или может изменяться в зависимости от угла и направления форм.Например, штриховка может обтекать поверхность объекта в том же направлении, что и поперечные контурные линии. Эти техники также являются отличным способом создать иллюзию текстуры (см. Нашу статью о наблюдательных рисунках).

Рабочий лист по технике линий : Рабочий лист, приведенный ниже, был предоставлен Руководством по искусству для учащихся только для использования в классе и может быть бесплатно выдан учащимся (зачислен на studentartguide.com), а также может быть опубликован через кнопки социальных сетей в нижней части страницы. эта страница.Его нельзя публиковать в Интернете, публиковать или распространять каким-либо иным образом в соответствии с нашими условиями. Полноразмерный рабочий лист для печати можно получить, щелкнув ссылку PDF ниже. Этот рабочий лист подходит для учащихся средних школ или старших классов, у которых не было опыта работы с линейной техникой.

Этот рабочий лист знакомит с рядом методов рисования линий и побуждает студентов изобретать свои собственные (например, использовать первую букву своего имени). Это позволяет студентам практиковаться в использовании этих техник и применять тон к ряду простых геометрических объектов.

Щелкните здесь, чтобы открыть рабочий лист в полном размере в формате PDF для печати.

Натюрморт, выполненный Кираной Интрарун индийскими чернилами, выполненный в 10-м классе в ACG Strathallan College, Окленд, Новая Зеландия:

В этом рисунке тушью небольшая сетка, в которой экспериментируют с различными техниками рисования линий, была включена в левый верхний угол работы. Некоторые из них были выбраны, чтобы придать работе тон, точно воспроизводя отражение и тень. Это изображение было завершено с помощью заостренной бамбуковой палочки, смоченной черными чернилами.

Страница из альбома для набросков A * GCSE Art от Саманты Ли :

На этой странице блокнота Саманта имитирует и анализирует рисунок Винсента Ван Гога, обсуждая пригодность и уместность каждой техники. Обратите внимание, что при обучении у художников редко бывает необходимо рабски копировать всю работу; репликации небольших частей (как в этом примере) часто все, что требуется.

Художественная работа Ханны Армстронг для выпускных экзаменов GCSE:

Размер этого огромного рисунка пером динозавра Baryonyx составляет 1.2 x 2,1 метра, и на его выполнение ушло более 70 часов. Это было драматическое завершение художественного проекта для 11-х классов средней школы.

Художественные линейные рисунки

Здесь представлена ​​коллекция штриховых рисунков известных и менее известных художников, которые вдохновят учеников и учителей художественных школ старших классов. Этот раздел постоянно обновляется. Наслаждаться!

Пабло Пикассо:

Штриховые рисунки Пикассо: серия рисунков, показывающих переход от реалистичной формы к нескольким кривым линиям.Тон и детали были устранены: бык вернулся к своей сути.

Энди Уорхол:

Поп-художник Энди Уорхол известен своими яркими работами шелкографии; однако он также был безудержным рисовальщиком - часто заполняя альбомы для рисования. Он получил множество призов за рисунки, которые он делал в средней школе. На приведенных выше иллюстрациях, состоящих из слегка размытых и пятнистых черных линий, отражен типичный нестандартный стиль Уорхола. Они были выполнены с использованием базовой техники гравюры: вдавливание листов бумаги в рисунок мокрой тушью, перенос изображения на второй лист.

Дэвид Хокни:

Известный художник Дэвид Хоккей создал множество штриховых рисунков - часто портретов. Он рисует молча, точно и осторожно, быстро перемещая черную ручку по бумаге. Этот портрет - снимок из жизни Хокни - называется «Юджин и Генри».

Винсент Ван Гог:

Винсент Ван Гог, наиболее известный своими постимпрессионистскими картинами, также создал более тысячи рисунков. На этом рисунке, нарисованном пером и карандашом, «Коттеджи с женщиной, работающей на переднем плане», мы видим стилистические завихрения линий на деревьях и облаках, которые так характерны для его известных картин.Ван Гог запечатлел вихри деревьев и движение облаков и представляет свет, падающий на текстурированный ландшафт, с быстрой и уверенной маркировкой.

Леонардо да Винчи:

Эти точные анатомические рисунки известного художника Леонардо да Винчи показывают внутреннюю структуру черепа, черепа и глаза человека. Пропорции лица тщательно обозначены и задокументированы на изображении справа; рисунки с аннотациями и увеличенными деталями.

Аарон Эрли:

Поперечные контурные линии от Аарона Эрли: графитовые линии разной плотности пересекают контуры лица, четко передают эмоции, несмотря на отсутствие тона и деталей.

Питер Рут:

Современные линейные рисунки Питера Рута: серия прямых графитовых линий используется для создания изогнутой плавной абстрактной формы.

Маурицио Анзери

Современные линейные рисунки Маурицио Анзери: портрет, наложенный массой радиальных линий, скрывающих изображение внутри.

Торнвинг:

Поперечные контурные линии от Tornwing: черные линии разной толщины обтекают трехмерные формы. Сильный контраст этого рисунка создает поразительное графическое изображение.

Каролина Каммингс:

Жестовые рисунки Каролины Каммингс: драматические и яркие, захватывающие формы в быстро нацарапанных, плавных линиях.

Дэниел Мазерс

Нацарапанные линейные рисунки Дэниела Мазерса: взрыв безумия черной ручкой.

Роз МакКиллан:

Чуткие линейные рисунки от Роз МакКиллан: контраст между визуализированной сиамской кошкой и сформированной белой кошкой (сформированной из нескольких светлых линий) привлекает вас в эти тихие объятия.

Ван Цзы-Тин:

Карандашные рисунки Ван Цзы-Тина: перекрывающаяся последовательность рисунков с использованием линий, приближенных к тональным границам, нанесенных на струю акрила. Потрясающий образ.

Нина Смарт:

Живописные линейные рисунки Нины Смарт: то, что кажется абстрактным произведением из нечетких и беспорядочных линий краски, при ближайшем рассмотрении оказывается точной и пропорциональной лошадью. Эта работа была создана с помощью большой пипетки, пищевой пленки и шпателя.

Энди Мерсер:

Выразительные линейные рисунки Энди Мерсера: этот рисунок в смешанной технике содержит массу линий, которые создают иллюзию оживленной городской сцены - клубок архитектурных форм.

Vital Photography:

Штриховые рисунки от Vital Photography: это изображение было сокращено до самого основного - линий, представляющих края формы. Без какой-либо предыстории, этого набора знаков достаточно, чтобы с легкостью передать сообщение.

Дуг Белл

Нацарапанные рисунки Дуга Белла: портрет, красиво созданный из путаницы линий.

Мэтью Данн:

Штриховые рисунки Мэтью Данна: графические по своей природе, эта обезьяна, кажется, вырезана из деревянной доски или вырезана из линолеума. Белые каракули на черном фоне; открытый рот от ужаса.

Род Макларен:

Штриховые рисунки Рода Макларена: Я почти не взглянул на этот рисунок еще раз, но по какой-то причине я был потрясен этой черной каракулей, особенно когда я увидел, что это называется «рисунок поезда метро». В этом есть чудо. И ничего.Бесконечные водовороты ничего.

Андреас Фишер:

Штриховые рисунки Андреаса Фишера: Земля вращается: толстые, красочные, шарообразные живописные линии.

Николай Велтык:

Слепые линейные рисунки Николаса Велтика: шаткая, но контролируемая непрерывная линия определяет форму на этом эмоциональном рисунке.

Обморок:

Уличное искусство от Swoon: плотно сплетенная сетка линий, вырезанных из бумаги.

Лилиана Портер:

Экспериментальные линейные рисунки Лилианы Портер: возможно, этот человек царапает по небу; возможно, они держатся за гигантские каракули, как за дикий воздушный шар.В любом случае, этот рисунок типичен для работ Лилианы Портер. Весело, увлекательно и круто.

Хун Чун Чжан:

Штриховые рисунки Хун Чун Чжана: этот огромный рисунок с волосами свисает со стены и драпируется по полу. Этот впечатляющий по масштабу рисунок представляет собой идеальное изображение длинной тугой плетеной лески.

Брюс Поллок:

Штриховые рисунки Брюса Поллока: тонко переплетенная сетка линий создает замысловатый и завораживающий узор.

Давид Эскенази

Штриховые рисунки Дэвида Эскенази: границы пространства и все, что между ними.

Мэтт Нибур:

Штриховые рисунки Мэтта Нибура: мерцание плотно переплетенных размытых и стертых графитовых линий.

Альбрехт Дюрер:

Штриховые рисунки Альбрехта Дюрера: морж

Иль Ли:

Штриховые рисунки Иль Ли: тот, кто знал каракули синей ручкой biro, мог привести к такой магии.

Victoria Haven:

Геометрические линейные рисунки Виктории Хейвен: аккуратные, упорядоченные линии синих акварельных цветов (заголовок: «все в целом верно») создают иллюзию архитектурной формы; скручивание, поворот пространства.

Карне Гриффитс:

Штриховые рисунки Карна Гриффитса: эта работа сплетена с линиями - тонким карандашным слоем, который выделяется из-под цвета; зазубренные вертикальные капли, стекающие к полу; тщательно протравленные брови, ресницы и волосы.

Уильям Анастази:

Штриховые рисунки Уильяма Анастази: Анастаси с завязанными глазами рисовала на стене графитом в течение часа.

Чарльз Эйвери

Штриховые рисунки Чарльза Эйвери: иллюзорное сочетание волос с исчезающими к горизонту линиями перспективы создают эффектный образ.

Вам понравилась эта статья? Вы можете прочитать 11 советов по созданию отличных наблюдательных рисунков.

Амирия в течение семи лет работала учителем искусства и дизайна и координатором учебных программ, отвечая за разработку курсов и оценку работы учащихся в двух школах Окленда с высокими показателями. У нее есть степень бакалавра архитектуры, бакалавра архитектуры (диплом с отличием) и диплом о высшем образовании. Амирия - аккредитованный CIE оценщик курсовых работ по искусству и дизайну.

Установите пользовательское содержимое вкладки HTML для автора на странице своего профиля

Чтение: Карты | Геология

Карты - важный инструмент в геологии. Карты так же важны в геологии, как письменные тексты при изучении литературы. Изучая карты, геолог может увидеть форму и геологию земной поверхности и определить геологические структуры, скрытые под поверхностью. Геологов обучают чтению и составлению карт. Многие геологи имеют опыт картирования некоторых частей земной поверхности.

Для умелого чтения карт требуется некоторое обучение. От вас не ожидается, что вы станете экспертом-геологом в чтении карт. Однако ожидается, что вы разовьете свои навыки чтения карт, когда будете использовать карты для изучения геологии.

Топографические карты

Рисунок 1. Карта Йеллоустона.

Топографическая карта (как на рисунке 1) - это один из типов карт, используемых геологами. Топографические карты показывают трехмерную форму земли и особенности ее поверхности.Топографические карты также используются путешественниками, проектировщиками, принимающими решения о зонировании и разрешениях на строительство, государственными учреждениями, участвующими в планировании землепользования и оценками опасностей, а также инженерами-строителями. Топографические карты, составленные и опубликованные Геологической службой США, изображают сетки, которые используются в документах для определения местоположения недвижимости, поэтому домовладельцы и владельцы недвижимости иногда считают полезным использовать топографические карты своего района.

Большинство топографических карт используют контурные линии для обозначения высоты над уровнем моря.Контурные линии показывают форму земли в вертикальном направлении, позволяя изобразить трехмерную форму земли на двухмерном листе бумаги или экране компьютера. Когда вы знаете, как читать контурные линии, вы можете смотреть на них на топографической карте и визуализировать горы, равнины, хребты или долины, которые они изображают.

Топографические карты важны в геологии, потому что они детально изображают поверхность земли. Этот вид поверхности показывает образцы, которые предоставляют информацию о геологии под поверхностью.

Формы рельефа земли являются результатом поверхностных процессов, таких как эрозия или седиментация, в сочетании с внутренними геологическими процессами, такими как подъем магмы с образованием вулкана или гребня коренных пород, вытесненных вверх вдоль разлома. Изучая форму земной поверхности с помощью топографических карт, геологи могут понять природу поверхностных процессов в данной области, включая зоны, подверженные оползням, места, подвергающиеся эрозии, и места, где накапливаются наносы. Они также могут найти ключи к разгадке геологической структуры и геологической истории местности.

В дополнение к топографической карте для полного понимания основной геологической структуры и истории области требуется заполнение геологической карты и разрезов. Топографическая карта представляет собой систему координат, на которой строится большинство геологических карт.

Чтение топографической карты

Чтение топографической карты требует знания того, как она отображает трехмерную форму земли, чтобы, глядя на топографическую карту, вы могли визуализировать форму земли.Чтобы читать топографическую карту, нужно понимать правила контурных линий.

Правила для контурных линий

  • Контурная линия соединяет все точки области карты, которые находятся на определенной высоте. Например, каждая точка на контурной линии длиной 600 футов представляет собой точку на Земле, которая находится на высоте 600 футов над уровнем моря. Вы можете визуализировать контурную линию как береговую линию, которая существовала бы, если бы океан покрыл землю до этой отметки.
  • Интервал изолиний - это расстояние по вертикали, , также известное как перепад высот, между соседними горизонтальными линиями.На карте с 40-футовым интервалом изолиний вертикальное расстояние между двумя горизонтальными линиями, которые находятся рядом друг с другом, составляет 40 футов, независимо от горизонтального расстояния между двумя линиями на карте.
  • Изолинии не пересекаются друг с другом, потому что точка на поверхности земли не может находиться на двух разных отметках. (Однако в редких случаях, когда на топографической карте появляется вертикальный обрыв, контурные линии вдоль обрыва могут соединяться в одну линию.)
  • Круги, которые представляют собой замкнутые контуры, обычно обозначают холмы.
  • Углубления, не имеющие выхода, обозначаются замкнутыми контурами с короткими линиями, выходящими из них и направленными к центру. (Короткие линии, выходящие из контурных линий, называются штрихами, штриховками или делениями.)
  • Контурные линии на стандартных топографических картах Геологической службы США имеют коричневый цвет - e xcept на поверхности ледников, где контурные линии синие.
  • Отметка точки на карте, которая не находится на горизонтальной линии, должна оцениваться как больше, чем отметка ближайшей горизонтальной линии под ней, и меньше, чем отметка ближайшей горизонтальной линии над ней. Например, точка, расположенная на полпути между контурами 5440 футов и 5480 футов, будет находиться на высоте примерно 5460 футов.
  • Изолинии изгибаются вверх по течению, когда пересекают долину. Это приводит к «Правилу V». : Там, где они пересекают потоки, изолинии образуют V, указывающие вверх по потоку.
  • Если контуры близки друг к другу, рельеф крутой; там, где контурные линии далеко друг от друга, уклон будет пологим или пологим.
  • Рельеф на ландшафте - это разница высот между двумя заданными точками. Максимальный рельеф на топографической карте - это разница высот между самой высокой и самой низкой точками на карте.

Карта четырехугольника, широты и долготы

Стандартные топографические карты Геологической службы США покрывают четырехугольник. Четырехугольник карты охватывает долю градуса долготы с востока на запад и такую ​​же долю градуса широты с севера на юг. Поскольку линии градусов долготы (также называемые меридианами) в Северном полушарии приближаются все ближе и ближе друг к другу, чем ближе они подходят к Северному полюсу, тогда как линии градусов широты остаются на том же расстоянии друг от друга, когда они окружают Землю, карты четырехугольника охватывают меньшее расстояние на восток. -на запад, чем с севера на юг.

Широта - это то, насколько далеко к северу или югу от экватора находится точка на Земле, измеряемая в градусах, от 0 ° на экваторе до 90 ° на полюсах. При указании широты всегда указывайте, находится ли она в северном полушарии (N) или в южном полушарии (S).

Долгота - это то, насколько далеко на восток или запад, максимум до 180 °, находится точка на Земле от нулевого меридиана. Главный меридиан (0 ° долготы) - это линия с севера на юг, проходящая через Гринвич, Англия. При указании долготы укажите, находится ли она в западном полушарии (W) или в восточном полушарии (E).

Меридианы, линии долготы, проходят от Южного полюса до Северного полюса, сходясь (сходясь) на полюсах. Поскольку меридианы сходятся на полюсах, градусы долготы становятся все меньше и меньше около каждого полюса. Напротив, градус широты остается примерно 69 миль в поперечнике, независимо от того, насколько близко или далеко он находится от полюсов или экватора.

Градусы широты и долготы делятся на угловые минуты и угловые секунды. В этом контексте их обычно называют просто минутами и секундами, но следует иметь в виду, что эти минуты и секунды представляют собой единицы углов, а не единиц времени.Эти устройства, которые делят углы на более мелкие части, работают следующим образом:

  1. В 1 градусе 60 угловых минут.
  2. Минуты обозначаются одним апострофом: ‘.
  3. В символах 60 '= 1 ° означает, что в 1 градусе 60 минут.
  4. В 1 угловой минуте 60 угловых секунд.
  5. Чтобы преобразовать угловые минуты в десятичную дробь градуса, умножьте количество угловых минут на 1 ° / 60 ′. Например, чтобы преобразовать 15 ′ в десятичную дробь градуса, 15 ′ x 1 ° / 60 ′ = 0.25 °. Проще говоря, просто разделите количество угловых минут на 60, чтобы преобразовать их в десятичные градусы.
  6. Символ угловой секунды - двойной апостроф или кавычка: «.
  7. В символах 60 ″ = 1 ′ означает, что в 1 минуте 60 секунд.

Два обычных размера четырехугольника: 7,5 минут (1/8 градуса) и 15 минут (1/4 градуса).

Название, размер и широта-долгота четырехугольника топографической карты

На изображении выше показан северо-восточный угол топографической карты четырехугольника можжевельника, который пересекает границу штатов Орегон и Вашингтон.Название четырехугольника происходит от названия места на карте. Найдите в этом углу карты следующую информацию:

  1. Название четырехугольника
  2. Состояние (а), в котором находится четырехугольник
  3. Размер четырехугольника
  4. Название и дробный масштаб карты четырехугольника, расположенной рядом с северо-востоком от углового угла
  5. Долгота восточной границы карты
  6. Широта северной границы карты
Показать ответ
  1. Можжевельник
  2. Орегон и Вашингтон
  3. 7.5 минут
  4. Валлула, 1: 125 000
  5. 119 ° 00 ′
  6. 46 ° 00 ′

Масштаб карты, интервал изолиний и магнитное склонение

Важная информация отображается внизу карты четырехугольника USGS, включая масштаб карты, интервал изолиний и магнитное склонение. Изображение вверху получено из нижней части 7,5-минутного четырехугольника Juniper. В нем, среди прочего, указано:

  1. Масштаб карты. Масштаб карты указан в дробном масштабе 1: 24 000.Это означает, что 1 дюйм на карте соответствует 24 000 дюймов в реальном мире, представленном на карте, или 1 см равен 24 000 см; Другими словами, расстояния на карте были уменьшены в 24 000 раз по сравнению с их реальными размерами. Под дробным масштабом масштаб карты также отображается по-другому, в виде столбиков с использованием трех различных единиц. Одна из шкал - в милях, одна - в тысячах футов и одна - в километрах.
  2. Интервал изолиний, разность высот между соседними горизонтальными линиями на карте, указан под масштабом карты как 20 футов.
  3. Также есть напоминание о том, что отметки, показанные на карте, - это отметки над средним (средним) уровнем моря на Земле.
  4. (Вы можете заметить, что эта карта делает что-то необычное для топографической карты. Она показывает глубины реки Колумбия в футах ниже поверхности реки, когда река подпирается в своем резервуаре за плотиной до нормального уровня поверхности бассейна 340 футов над уровнем моря.)
  5. Слева от линейчатой ​​шкалы магнитное склонение показано стрелкой, расходящейся от линии, ориентированной на истинный север.Истинный север - это направление к географическому Северному полюсу. Географический Северный полюс - это то место, где находится северный конец оси вращения Земли. Северный магнитный полюс находится на северо-востоке Канады. В 1962 году магнитный Северный полюс, измеренный от четырехугольника можжевельника, находился в 20,5 ° к востоку от истинного севера. Если вы взяли магнитный компас в четырехугольник Можжевельника в 1962 году, его стрелка на север указала бы на 20,5 ° к востоку от истинного севера, поэтому вам пришлось бы настроить магнитный компас для компенсации склонения.Северный магнитный полюс отклоняется на несколько миль каждый год, а в 1962 году было определено магнитное склонение 20,5 ° к востоку от истинного севера; сейчас может быть немного иначе.

Построение топографического профиля

Одним из важных инструментов, которые можно использовать для извлечения вертикальной информации с топографической карты и более четкого просмотра формы земной поверхности, которую она представляет, является топографический профиль.

Построение топографического профиля позволяет визуализировать вертикальную составляющую ландшафта.Топографический профиль похож на вид на пейзаж, который вы видите, когда стоите на земле, глядя на холмы и долины сбоку, а не сверху.

Используя топографическую карту, подобную приведенной ниже, вот как построить топографический профиль.

Шаг 1

Определите линию профиля, линию через ту часть карты, которую вы хотите видеть в виде профиля или поперечного сечения. В зависимости от того, какую часть карты вы хотите видеть в профиле, вы можете провести линию профиля в любом направлении по вашему выбору, через любую часть карты по вашему выбору.Для карты, используемой в этом примере, мы решили нарисовать профиль от A до A ’, как показано на схеме ниже, чтобы увидеть всю длину холма в профиле.

Шаг 2

Нарисуйте сетку, которая будет содержать профиль. Ширина сетки должна быть такой же, как длина линии профиля. Чтобы нарисовать профиль, сетка должна быть пересечена равномерно расположенными горизонтальными линиями, которые представляют отметки изолиний. Сетка должна простираться достаточно высоко, чтобы охватить диапазон высот горизонтальных линий, пересекаемых линией профиля.Вы можете видеть, что сетка, показанная ниже, включает диапазон высот, которые линия профиля пересекает на карте. Кроме того, сетка должна иметь дополнительную горизонтальную линию внизу и вверху для размещения частей профиля, которые проходят выше самой высокой отметки контура и ниже самой низкой отметки контура. Вот почему сетка в приведенном ниже примере идет ниже 400 футов и выше 500 футов по высоте.

Шаг 3

Перенести отметки изолиний с топографической карты в сетку профиля.Точка, в которой каждая горизонтальная линия пересекает линию профиля на топографической карте, определяет горизонтальную координату каждой соответствующей точки на сетке топографического профиля. Высота каждой изолинии соответствует вертикальной координате каждой соответствующей точки на профильной сетке, как показано на диаграмме ниже.

Шаг 4

Теперь, когда вы отметили точки высот на сетке профиля, нарисуйте плавную линию, соединяющую точки данных, как показано ниже.Обратите внимание, что концы этого профиля проходят ниже отметки контура 400 футов, но не доходят до отметки 380 футов, потому что на карте линия профиля не достигла отметки контура 380 футов. Также обратите внимание, что вершина профиля достигает пика выше 520 футов, но менее 540 футов, потому что линия профиля не пересекает контурную линию 540 футов.

Шаг 5

Завершенный топографический профиль и карта, с которой он был составлен, показаны ниже. Топографические профили обычно строятся без нанесения каких-либо линий на карту.Вместо этого край листа бумаги укладывается вдоль линии профиля, и данные контурной линии переносятся на край листа бумаги. С края листа данные переносятся в профильную сетку, которая находится на отдельном листе бумаги.

Примечание на топографическом профиле, построенном выше, о том, что вершина холма находится выше 520 футов, но ниже 540 футов. Точно так же концы профиля ниже 400 футов, но выше 380. Это согласуется с отметками этих частей линия профиля на карте.

Обратите внимание, что вертикальный масштаб на профиле сильно отличается от горизонтального масштаба на карте. В этом примере карта покрывает 0,25 мили по горизонтали на меньшее расстояние, чем профиль покрывает 100 футов по вертикали. В результате топографический профиль сильно преувеличен по вертикали. При реальном взгляде на холм, если смотреть на него сбоку, он не выглядел бы таким крутым, как на построенном нами топографическом профиле.

Если вертикальный масштаб на топографическом профиле отличается от масштаба карты, как в этом случае, то профиль будет иметь вертикальное преувеличение .Можно рассчитать вертикальное преувеличение топографического профиля. Это дробный масштаб вертикальной оси топографического профиля, деленный на дробный масштаб карты. Например, если вертикальный масштаб профиля составляет 1: 200, а масштаб карты - 1:24 000, вертикальное увеличение будет [латекс] \ displaystyle \ frac {\ left (\ frac {1} {200} \ right)} {\ left (\ frac {1} {24,000} \ right)} [/ латекс]. Чтобы разделить на дробь, вы можете инвертировать и умножить, так что это становится [latex] \ displaystyle \ left (\ frac {1} {200} \ right) \ times \ left (\ frac {24,000} {1} \ right) = \ frac {24,000} {200} = 120 [/ латекс].Топографический профиль с VE 120 был бы очень преувеличенным топографическим профилем. Это было бы так, как если бы резиновую модель ландшафта тянули в вертикальном направлении, пока она не стала в 120 раз выше, чем она есть на самом деле.

Если вертикальный масштаб топографического профиля отличается от масштаба карты, вертикальное преувеличение должно быть указано рядом с профилем, например, VE = 10 или VE 10x, если вертикальное преувеличение составляет 10.

Сравните профиль с топографической картой.Вы увидите, что холм круче на западной (левой) стороне, чем на восточной (правой) стороне. Это согласуется с тем, что контурные линии расположены более близко на западной стороне холма и дальше друг от друга на восточной стороне холма. Это согласуется с правилами контурных линий, которые гласят, что уклоны круче там, где контурные линии расположены ближе друг к другу, а уклоны менее крутые, где контурные линии более широко разнесены.

Если вы начертите профиль с севера на юг через вершину холма, как вы думаете, будет ли профиль симметричным или асимметричным?

Контрольный список для полного топографического профиля

Правильно нарисованный топографический профиль будет иметь следующие атрибуты:

  • Топографический профиль нанесен на прямолинейный график с равномерно распределенными линиями сетки.(Вертикальные линии сетки не требуются.)
  • Линии высот нанесены вдоль левой вертикальной оси.
  • Профиль - это плавная кривая, градиент которой изменяется, а не прямые отрезки, соединяющие точки и только изгибающиеся в точках.
  • Если вертикальный масштаб профиля отличается от масштаба карты, отображается результирующая величина вертикального преувеличения.
  • Концы и любые высокие или низкие точки топографического профиля должны находиться выше или ниже линий высот, а не на них, за исключением случаев, когда конец, высокая или низкая точка линии профиля падает прямо на контурная линия.

Узнайте больше: топографические карты

Используйте этот ресурс, чтобы ответить на следующие вопросы. Вы можете прекратить просмотр на отметке 4:04.


  1. Что делают топографические карты и как они это делают?
  2. Каковы значения терминов топографическая карта, контурная линия, горизонтальный интервал и указательный контур?
  3. Если бы вы прошли по контурной линии, что бы произошло с вашим возвышением?
  4. Если вы идете перпендикулярно контурным линиям, что вы делаете?
  5. Что обозначают замкнутые контурные линии?

Батиметрические карты

Рисунок 3.Вулкан Лоихи, растущий на склоне вулкана Килауэа на Гавайях. Черные линии на вставке показывают поверхность суши над уровнем моря, а синие линии показывают топографию ниже уровня моря. Щелкните изображение, чтобы просмотреть его в увеличенном виде.

Батиметрическая карта похожа на топографическую карту с контурными линиями, представляющими глубину ниже уровня моря, а не высоту выше. Числа низкие вблизи уровня моря и становятся выше с увеличением глубины.

Килауэа - самый молодой вулкан, обнаруженный над уровнем моря на Гавайях.На склоне Килауэа находится еще более молодой вулкан под названием Лоихи. Батиметрическая карта, изображенная на рисунке 3, показывает форму Лоихи.

Геологические карты

Геологическая карта показывает геологические особенности региона (см. Пример на рисунке 4). Камни имеют цветовую кодировку и обозначены ключом. Разломы и складки также показаны на геологических картах. Геология накладывается на топографическую карту, чтобы дать более полное представление о геологии региона.

На геологической карте показаны отображаемые горные породы, отображаемые осадочные образования, покрывающие горные породы, и геологические структуры, такие как разломы и складки.Картографируемая единица породы или отложений - это единица, которую геолог может последовательно распознать, проследить по ландшафту и описать, чтобы другие люди могли распознать ее и проверить ее присутствие и идентичность. Отображаемые единицы показаны разными цветами или узорами на базовой карте географической области.

Рис. 4. Геологическая карта региона вокруг Old Faithful, Йеллоустонский национальный парк.

Геологические карты важны по двум причинам. Во-первых, когда геологи составляют геологические карты и связанные с ними объяснения и разрезы, они развивают теоретическое понимание геологии и геологической истории данной области.

Во-вторых, геологические карты являются важным инструментом для практических приложений, таких как зонирование, гражданское строительство и оценка опасностей. Геологические карты также имеют жизненно важное значение для поиска и разработки геологических ресурсов, таких как гравий для прокладки дороги, по которой вы едете, масло для привода автомобиля, в котором вы путешествуете, или алюминий для создания более экономичного двигателя в вашем следующем автомобиле. Еще один ресурс, который разрабатывается на основе геологических карт, - это подземные воды, от которых многие города, фермы и фабрики используют воду.

Основные компоненты геологических карт

Полная геологическая карта имеет как минимум две особенности:

  • сама карта
  • легенда карты или ключ, объясняющий все символы на карте.

Профессиональные геологические карты обычно также включают два других компонента:

  • сопутствующее объяснение горных пород или отложений
  • геологических разрезов области карты.

Легенда или ключ к геологической карте обычно печатается на той же странице, что и карта, в обычном формате.Символ для каждой породы или осадочной единицы показан в рамке рядом с ее названием и кратким описанием. Эти символы расположены в возрастной последовательности от самого старого внизу к самому младшему вверху. Геологическая эра, или период, или эпоха - геологический возраст - указаны для каждой горной единицы в ключе. Сложив блоки в возрастной последовательности от самых молодых вверху до самых старых внизу, и определив, к какому интервалу геологического времени принадлежит каждая единица, устройство чтения карт может быстро увидеть возраст каждой породы или толщи отложений.Ключ карты также содержит список и объяснение символов, показанных на карте, таких как символы для различных типов разломов и складок. См. Таблицу символов геологической карты для получения изображений и обзора символов карты, включая простирания и падения, разломы, складки и обзор.

Таблица обозначений на геологической карте

Знаки удара и погружения
Удар и падение - это способ представления трехмерной ориентации плоской поверхности на двухмерной карте.Удар - это компасное направление горизонтальной линии на плоскости. Все горизонтальные линии на плоскости параллельны, поэтому все они имеют одинаковое характерное направление по компасу. Падение - это угол, под которым плоскость спускается вниз от горизонтали, при максимальном наклоне, который находится под прямым углом (90º) от простирания.
Символ карты Определение Расшифровка символа
простирания и падения пластов, кроме горизонтальных или вертикальных
  • простирание (длинная линия) - горизонтальная линия на плоскости напластования
  • параллели простирания близлежащие контакты между слоистыми породами
  • Угол наклона
  • показывает направление спуска грядки
  • Угол падения, число в конце символа падения, показывает, насколько пласты наклонены вниз от горизонтали
горизонтальные кровати
  • , поскольку пласт горизонтальный, удары ударяются во всех направлениях
  • , поскольку пласт горизонтальный, падение составляет 0%
простирания и падения вертикальных пластов
  • простирание (длинная линия) - горизонтальная линия на плоскости напластования
  • , поскольку пласт опускается вертикально (имеет уклон 90%), он опускается одинаково в любом направлении под прямым углом к ​​прорыву, поэтому линия наклона показана простирающейся в обоих направлениях

Объяснения горных пород часто даются в отдельной брошюре, прилагаемой к карте.Объяснения включают достаточно подробные описания, чтобы любой геолог мог распознать единицы и узнать, как был определен их возраст.

Если включено, разрезы обычно печатаются на той же странице, что и геологическая карта. Они являются важным дополнением к геологическим картам, особенно если карта фокусируется на геологии коренных пород под почвой и рыхлых отложений.

Геологические разрезы

Геологический разрез - это вид сбоку кусочка земли.Он показывает, как различные типы горных пород слоистые или иначе конфигурируются, а также изображает геологические структуры под поверхностью земли, такие как разломы и складки. Геологические разрезы строятся на основе геологии, нанесенной на карту на поверхности, в сочетании с пониманием горных пород с точки зрения физического поведения и трехмерных структур.

Сводка

  • Ученые-геологи регулярно используют топографические, батиметрические и геологические карты.
  • Топографические карты показывают форму ландшафта.Отметки указывают высоту над уровнем моря.
  • Батиметрические карты похожи на топографические карты объектов, обнаруженных под водой. Отметки указывают на глубину ниже уровня моря.
  • Геологические карты показывают горные породы и геологические особенности, такие как разломы и складки.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

6 Карт | ggplot2

Построение геопространственных данных - это обычная задача визуализации, для которой требуются специальные инструменты.Обычно проблему можно разделить на две проблемы: использование одного источника данных для построения карты и добавление на карту метаданных из другого источника информации. Эта глава поможет вам решить обе проблемы. Я структурировал эту главу следующим образом: Раздел 6.1 описывает простой способ рисования карт с использованием geom_polygon () , за которым в Разделе 6.2 следует современный подход «простых функций» (sf) с использованием geom_sf () . Далее в разделах 6.3 и 6.4 обсуждается, как работать с картографическими проекциями и лежащей в основе структурой данных SF.Наконец, в Разделе 6.5 обсуждается, как рисовать карты на основе растровых данных.

Карты полигонов

Возможно, самый простой подход к рисованию карт - использовать geom_polygon () для рисования границ различных регионов. В этом примере мы берем данные из пакета карт, используя ggplot2 :: map_data () . Пакет карт не очень точен и не актуален, но он встроен в R, поэтому с него легко начать. Вот набор данных, определяющих границы округов Мичиган:

  mi_counties <- map_data ("округ", "Мичиган")%>%
  select (lon = long, lat, group, id = subregion)
голова (mi_counties)
#> lon lat group id
#> 1 -83.9 44,9 1 алкона
#> 2 -83,4 44,9 1 алкона
#> 3 -83,4 44,9 1 алкона
#> 4 -83,3 44,8 1 алкона
#> 5 -83,3 44,8 1 алкона
#> 6 -83,3 44,8 1 алкона  

В этом наборе данных у нас есть четыре переменные: lat и long определяют широту и долготу вершины (т.е. угол многоугольника), id указывает имя региона, а группа предоставляет уникальный идентификатор смежных областей в пределах региона (например,грамм. если регион состоял из нескольких островов). Чтобы лучше понять, что содержат данные, мы можем построить mi_counties , используя geom_point () , как показано на левой панели ниже. На этом графике каждая строка во фрейме данных нанесена как одна точка, создавая диаграмму рассеяния, которая показывает углы каждого округа. Чтобы превратить эту диаграмму рассеяния в карту, мы используем вместо нее geom_polygon () , которая рисует каждый округ как отдельный многоугольник. Это показано на правой панели ниже.

На обоих графиках я использую corre_quickmap () для настройки осей, чтобы долгота и широта отображались в одном масштабе. В главе 16 системы координат в ggplot2 обсуждаются в более общем плане, но, как мы увидим ниже, геопространственные данные часто требуют более точного подхода. По этой причине ggplot2 предоставляет geom_sf () и corre_sf () для обработки пространственных данных, заданных в формате простых объектов.

Простые функции карты

У описанного выше подхода есть несколько ограничений, не в последнюю очередь из-за того, что простой формат данных «долгота-широта» обычно не используется в картографировании реального мира.Векторные данные для карт обычно кодируются с использованием стандарта «простых функций», разработанного Open Geospatial Consortium. Пакет sf, разработанный Edzer Pebesma https://github.com/r-spatial/sf, предоставляет отличный набор инструментов для работы с такими данными, а функции geom_sf () и corre_sf () в ggplot2 предназначены для работы вместе с пакетом SF.

Чтобы представить эти функции, мы полагаемся на пакет ozmaps Майкла Самнера https://github.com/mdsumner/ozmaps/, который предоставляет карты границ штатов Австралии, территорий местного самоуправления, границ избирательных участков и т. Д.Чтобы проиллюстрировать, как выглядит набор данных SF, мы импортируем набор данных, изображающий границы штатов и территорий Австралии:

 Библиотека  (ozmaps)
библиотека (sf)
#> Связывание с GEOS 3.8.1, GDAL 3.2.1, PROJ 7.2.1

oz_states <- ozmaps :: ozmap_states
oz_states
#> Простая коллекция функций с 9 функциями и 1 полем
#> Тип геометрии: МУЛЬТИПОЛИГОН
#> Размер: XY
#> Ограничивающая рамка: xmin: 106 ymin: -43,6 xmax: 168 ymax: -9,23
#> Геодезическая CRS: GDA94
#> # Стол: 9 × 2
#> НАЗВАНИЕ геометрии
#> *  <МУЛЬТИПОЛИГОН [°]>
#> 1 Новый Южный Уэльс (((151-35.1, 151-35,1, 151-35,1, 151-35,1, 151-35,2, 1…
#> 2 Виктория (((147-38,7, 147-38,7, 147-38,7, 147-38,7, 147-38,7)),…
#> 3 Квинсленд (((149-20,3, 149-20,4, 149-20,4, 149-20,3)), ((149-20.…
#> 4 Южная Австралия (((137-34,5, 137-34,5, 137-34,5, 137-34,5, 137-34,5, 1…
#> 5 Западная Австралия (((126-14, 126-14, 126-14, 126-14, 126-14)), ((124-16…
#> 6 Тасмания (((148-40,3, 148-40,3, 148-40,3, 148-40,3)), ((147-39.…
#> #… С еще 3 строками  

Эти выходные данные показывают некоторые метаданные, связанные с данными (обсуждаемые на мгновение), и говорят нам, что данные, по сути, представляют собой тиббл с 9 строками и 2 столбцами.Одно преимущество SF-данных очевидно: мы легко можем увидеть общую структуру данных: Австралия состоит из шести штатов и некоторых территорий. Существует 9 различных географических единиц, поэтому в этой таблице 9 строк (ср. mi_counties data , где одна строка на вершину многоугольника).

Самый важный столбец - geometry , который определяет пространственную геометрию для каждого из штатов и территорий. Каждый элемент в столбце геометрии является многополигональным объектом, который, как следует из названия, содержит данные, определяющие вершины одного или нескольких многоугольников, которые размечают границу области.Учитывая данные в этом формате, мы можем использовать geom_sf () и corre_sf () , чтобы нарисовать пригодную для использования карту без указания каких-либо параметров или даже явного объявления какой-либо эстетики:

Чтобы понять, почему это работает, обратите внимание, что geom_sf () полагается на эстетику geometry , которая больше нигде в ggplot2 не используется. Эту эстетику можно указать одним из трех способов:

  • В простейшем случае (проиллюстрированном выше), когда пользователь ничего не делает, geom_sf () попытается сопоставить его со столбцом с именем geometry .

  • Если аргумент data является sf-объектом, то geom_sf () может автоматически обнаруживать столбец геометрии, даже если он не называется geometry .

  • Вы можете указать отображение вручную обычным способом с помощью aes (geometry = my_column) . Это полезно, если у вас несколько геометрических фигур. столбцы.

Функция corre_sf () управляет проекцией карты, обсуждаемой в Разделе 6.3.

Многослойные карты

В некоторых случаях вы можете захотеть наложить одну карту поверх другой. Пакет ggplot2 поддерживает это, позволяя добавлять к графику несколько слоев geom_sf () . В качестве примера я воспользуюсь данными oz_states , чтобы нарисовать штаты Австралии разными цветами, и наложу этот график на границы избирательных регионов Австралии. Для этого необходимо выполнить два этапа предварительной обработки. Сначала я воспользуюсь dplyr :: filter () , чтобы удалить «Другие территории» из границ штата.

Приведенный ниже код рисует график с двумя слоями карты: первый использует oz_states для заливки штатов разными цветами, а второй использует oz_votes для рисования границ избирательных участков. Во-вторых, я извлечу границы избирательных участков в упрощенной форме с помощью функции ms_simplify () из пакета rmapshaper. Обычно это хорошая идея, если исходный набор данных (в данном случае ozmaps :: abs_ced ) хранится с более высоким разрешением, чем требуется для вашего графика, чтобы сократить время, необходимое для визуализации графика.

  oz_states <- ozmaps :: ozmap_states%>% фильтр (NAME! = "Другие территории")
oz_votes <- rmapshaper :: ms_simplify (ozmaps :: abs_ced)
#> Зарегистрированный метод S3 перезаписан geojsonlint:
#> метод из
#> print.location dplyr  

Теперь, когда у меня есть наборы данных oz_states и oz_votes для представления государственных и избирательных границ соответственно, желаемый график можно построить, добавив к графику два слоя geom_sf () :

Стоит отметить, что первый слой этого графика отображает эстетику заливки на переменную в данных.В этом случае переменная NAME является категориальной переменной и не передает никакой дополнительной информации, но тот же подход может использоваться для визуализации других видов метаданных области. Например, если oz_states имеет дополнительный столбец, определяющий уровень безработицы в каждом штате, мы могли бы сопоставить эстетику fill с этой переменной.

Маркированные карты

Добавление надписей к картам является примером аннотирования графиков (Глава 8) и поддерживается geom_sf_label () и geom_sf_text () .Например, хотя можно было бы разумно ожидать, что австралийская аудитория знает названия австралийских штатов (и они не помечены на графике выше), немногие австралийцы будут знать имена различных электоратов в столичном регионе Сиднея. Итак, чтобы нарисовать электоральную карту Сиднея, нам сначала нужно извлечь сопоставьте данные для соответствующих электоратов, а затем добавьте метку. На приведенном ниже графике увеличен масштаб Сиднейского региона путем указания xlim и ylim в corre_sf () , а затем используется geom_sf_label () для наложения каждого электората меткой:

  # фильтрация электората в столичном регионе Сиднея
sydney_map <- ozmaps :: abs_ced%>% filter (NAME% в% c (
  «Сидней», «Вентворт», «Уорринга», «Кингсфорд Смит», «Грейндлер», «Лоу»,
  «Северный Сидней», «Бартон», «Брэдфилд», «Бэнкс», «Блэксленд», «Рид»,
  "Уотсон", "Фаулер", "Веррива", "Проспект", "Парраматта", "Беннелонг",
  «Маккеллар», «Гринуэй», «Митчелл», «Чифли», «МакМахон»
))

# рисуем электоральную карту Сиднея
ggplot (sydney_map) +
  geom_sf (aes (fill = NAME), показать.легенда = ЛОЖЬ) +
  Coord_sf (xlim = c (150,97, 151,3), ylim = c (-33,98, -33,79)) +
  geom_sf_label (aes (label = NAME), label.padding = unit (1, "мм"))
#> Предупреждение в st_point_on_surface.sfc (sf :: st_zm (x)): st_point_on_surface не может
#> дать правильные результаты для данных долготы / широты  

Это предупреждающее сообщение заслуживает внимания. Внутренне geom_sf_label () использует функцию st_point_on_surface () из пакета sf для размещения меток и предупреждающего сообщения происходит потому, что большинство алгоритмов, используемых SF для вычисления геометрических величин (например,г., центроиды, внутренние точки) основаны на предположении, что точки лежат на плоской двумерной поверхность и параметризована декартовыми координатами. Это предположение не совсем обоснованы, а в некоторых случаях (например, в регионах вблизи полюсов) расчеты, относящиеся к долгота и широта таким образом дадут ошибочные ответы. По этой причине SF package выдает предупреждающие сообщения, когда полагается на это приближение.

Добавление других геометрий

Хотя geom_sf () является в некотором роде особенным, тем не менее, он ведет себя во многом так же, как и любой другой geom, позволяя наносить дополнительные данные на карту со стандартными geom.Например, мы можем захотеть нанести на карту местоположения столиц Австралии с помощью функции geom_point () . В приведенном ниже коде показано, как это делается:

  oz_capitals <- tibble :: tribble (
  ~ город, ~ широта, ~ долг,
  «Сидней», -33.8688, 151.2093,
  "Мельбурн", -37.8136, 144.9631,
  «Брисбен», -27.4698, 153.0251,
  "Аделаида", -34.9285, 138.6007,
  «Перт», -31.9505, 115.8605,
  "Хобарт", -42.8821, 147.3272,
  «Канберра», -35.2809, 149.1300, г.
  «Дарвин», -12.4634, 130.8456,
)

ggplot () +
  geom_sf (данные = oz_votes) +
  geom_sf (data = oz_states, color = "black", fill = NA) +
  geom_point (data = oz_capitals, mapping = aes (x = lon, y = lat), color = "red") +
  Coord_sf ()  

В этом примере geom_point используется только для указания местоположения столиц, но основная идея может быть расширена для более общей обработки метаданных точек. Например, если бы данные oz_capitals включали дополнительную переменную, определяющую количество электоратов в каждой городской зоне, мы могли бы закодировать эти данные, используя эстетику размера .

Картографические проекции

В начале главы я нарисовал карты, нанеся долготу и широту на декартовую плоскость, как если бы геопространственные данные ничем не отличались от других видов данных, которые можно было бы построить. В первом приближении это нормально, но этого недостаточно, если вы заботитесь о точности. Этот подход связан с двумя фундаментальными проблемами.

Первый вопрос - форма планеты. Земля не является ни плоской плоскостью, ни идеальной сферой.Как следствие, чтобы сопоставить значение координаты (долготу и широту) с местоположением, нам нужно делать предположения обо всех вещах. Насколько эллипсоидна Земля? Где находится центр планеты? Где начальная точка долготы и широты? Где уровень моря? Как движутся тектонические плиты? Все эти вещи имеют отношение к делу, и в зависимости от того, какие предположения вы делаете, одна и та же координата может быть нанесена на карту для местоположений, находящихся на расстоянии многих метров друг от друга. Набор предположений о форме Земли упоминается как геодезическая система координат , и хотя это может не иметь значения для некоторых визуализаций данных, для других это критично.Есть несколько различных вариантов, которые можно рассмотреть: если вы ориентируетесь на Северную Америку, то «Североамериканский датум» (NAD83) - хороший выбор, тогда как если ваша точка зрения глобальна, «Мировая геодезическая система» (WGS84), вероятно, лучше.

Вторая проблема - это форма вашей карты. Земля имеет приблизительно эллипсоидальную форму, но в большинстве случаев ваши пространственные данные должны быть нарисованы на двухмерной плоскости. Невозможно отобразить поверхность эллипсоида на плоскость без каких-либо искажений или разрезов, и вам придется выбирать, какие искажения вы готовы принять при рисовании карты.Это работа картографической проекции .

Картографические проекции часто классифицируются по геометрическим свойствам, которые они сохраняют, например

  • Проекции, сохраняющие площадь, гарантируют, что области равной площади на земном шаре нарисованные с равной площадью на карте.

  • Сохраняющие форму (или конформные) выступы обеспечивают локальную форму регионов сохраняется.

И, к сожалению, ни одна проекция не может сохранять форму и площадь.Это немного выходит за рамки данной книги, чтобы подробно обсудить картографические проекции, за исключением того, что нужно отметить, что спецификация простых функций позволяет вам указать, какую картографическую проекцию вы хотите использовать. Для получения дополнительной информации о картографических проекциях см. Геокомпутация с R https://geocompr.robinlovelace.net/.

В совокупности геодезическая система координат (например, WGS84), тип проекции карты (например, Меркатор) и параметры проекции (например, местоположение начала координат) определяют систему координат или CRS, полную набор допущений, используемых для преобразования информации о широте и долготе в двумерную карту.Объект sf часто включает CRS по умолчанию, как показано ниже:

  st_crs (oz_votes)
#> Система координат:
#> Пользовательский ввод: EPSG: 4283
#> wkt:
#> GEOGCRS ["GDA94",
#> DATUM ["Геоцентрические данные Австралии 1994",
#> ЭЛЛИПСОИД ["GRS 1980", 6378137,298.257222101,
#> LENGTHUNIT ["метр", 1]]],
#> PRIMEM ["Гринвич", 0,
#> ANGLEUNIT ["градус", 0,0174532925199433]],
#> CS [эллипсоидальный, 2],
#> AXIS ["геодезическая широта (широта)", север,
#> ЗАКАЗ [1],
#> ANGLEUNIT ["градус", 0.0174532925199433]],
#> AXIS ["геодезическая долгота (долгота)", восток,
#> ЗАКАЗ [2],
#> ANGLEUNIT ["градус", 0,0174532925199433]],
#> ИСПОЛЬЗОВАНИЕ [
#> SCOPE ["Горизонтальный компонент трехмерной системы."],
#> ОБЛАСТЬ [«Австралия, включая остров Лорд-Хау, острова Маккуори, острова Эшмор и Картье, остров Рождества, Кокосовые острова (Килинг), остров Норфолк. Все на суше и на море».],
#> BBOX [-60,56,93,41, -8,47,173,35]],
#> ID ["EPSG", 4283]]  

Большая часть этого вывода соответствует строке хорошо известного текста (WKT), которая однозначно описывает CRS.Это подробное представление WKT используется sf внутри, но есть несколько способов предоставить пользовательский ввод, который понимает sf. Одним из таких методов является ввод числовых значений в виде кода EPSG (см. Http://www.epsg.org/). CRS по умолчанию в данных oz_votes соответствует коду EPSG 4283:

В ggplot2 CRS управляется функцией corre_sf () , которая гарантирует, что каждый слой графика использует одну и ту же проекцию. По умолчанию corre_sf () использует CRS, связанный с геометрическим столбцом данных.Поскольку sf-данные обычно предоставляют разумный выбор CRS, этот процесс обычно разворачивается незаметно, не требуя вмешательства со стороны пользователя. Однако, если вам нужно установить CRS самостоятельно, вы можете указать параметр crs , передав действительный пользовательский ввод в st_crs () . В приведенном ниже примере показано, как переключиться с CRS по умолчанию на код EPSG 3112:

.

Работа с sf data

Как отмечалось ранее, карты, созданные с использованием geom_sf () и ordin_sf () , в значительной степени зависят от инструментов предоставляется пакетом sf, и действительно, пакет sf содержит еще много полезных инструментов для манипулирование данными простых функций.В этом разделе я познакомлю вас с некоторыми такие инструменты; более подробное описание можно найти на сайте пакета SF https://r-spatial.github.io/sf/.

Для начала вспомним, что одно преимущество простых функций перед другими представлениями пространственных данных заключается в том, что географические единицы могут иметь сложную структуру. Хороший пример из этого на данных австралийских карт - это избирательный округ Эден-Монаро, нанесенный ниже:

Как видно из этого, Иден-Монаро определяется в терминах двух различных многоугольников: большого на материковой части Австралии и небольшого острова.Однако в большом регионе есть дыра посередине (дыра существует, потому что Австралийская столичная территория - это отдельная политическая единица, полностью содержащаяся в Иден-Монаро, и, как показано выше, избирательные границы в Австралии не пересекают границы штатов). В терминологии SF это пример геометрии MULTIPOLYGON . В этом разделе я расскажу о структуре этих объектов и о том, как с ними работать.

Во-первых, давайте воспользуемся dplyr, чтобы захватить только геометрический объект:

  edenmonaro <- edenmonaro%>% тяги (геометрия)  

К метаданным объекта edenmonaro можно получить доступ с помощью вспомогательных функций.Например, st_geometry_type () извлекает тип геометрии (например, MULTIPOLYGON ), st_dimension () извлекает количество измерений (2 для данных XY, 3 для XYZ), st_bbox () извлекает ограничивающую рамку как числовой вектор, а st_crs () извлекает CRS как список с двумя компонентами, один для кода EPSG, а другой для proj4string. Например:

  st_bbox (Эденмонаро)
#> xmin ymin xmax ymax
#> 147,7 -37.5 150,2 -34,5  

Обычно, когда мы печатаем объект edenmonaro , на выходе будет отображаться вся дополнительная информация (размер, ограничивающая рамка, геодезические данные и т. Д.), Но в оставшейся части этого раздела я буду показывать только соответствующие строки вывода. В этом случае edenmonaro определяется геометрией MULTIPOLYGON, содержащей одну особенность:

  Эденмонаро
#> Геометрия установлена ​​для 1 объекта
#> Тип геометрии: МУЛЬТИПОЛИГОН
#> МУЛЬТИПОЛИГОН (((150 -36.2, 150 -36,2, 150 -36,3 ...  

Однако мы можем «отлить» МУЛЬТИПОЛИГОН в две различные геометрии ПОЛИГОНА, из которых он построен, используя st_cast () :

  st_cast (Эденмонаро, «ПОЛИГОН»)
#> Набор геометрии для 2 элементов
#> Тип геометрии: ПОЛИГОН
#> ПОЛИГОН ((150 -36,2, 150 -36,2, 150 -36,3, 150 ...
#> ПОЛИГОН ((148-36,7, 148-36,7, 148-36,7, 148 ...  

Чтобы проиллюстрировать, когда это может быть полезно, рассмотрим электорат Доусона, который состоит из 69 островов в дополнение к прибрежному региону на материковой части Австралии.

  доусон <- ozmaps :: abs_ced%>%
  фильтр (ИМЯ == "Доусон")%>%
  тянуть (геометрия)
Доусон
#> Геометрия установлена ​​для 1 объекта
#> Тип геометрии: МУЛЬТИПОЛИГОН
#> МУЛЬТИПОЛИГОН (((148-19,9, 148-19,8, 148-19,8 ...

ggplot (Доусон) +
  geom_sf () +
  Coord_sf ()  

Предположим, однако, что нас интересует только нанесение на карту островов. Если это так, мы можем сначала использовать функцию st_cast () , чтобы разбить электорат Доусона на составляющие многоугольники. После этого мы можем использовать st_area (), , чтобы вычислить площадь каждого многоугольника, и , который.max () , чтобы найти многоугольник с максимальной площадью:

Большой материковый регион соответствует 69-му многоугольнику в Доусоне. Вооружившись этими знаниями, мы можем нарисовать карту, показывающую только острова:

Карты растровые

Второй способ предоставления геопространственной информации для картирования - полагаться на растровые данные . В отличие от простого формата пространственных объектов, в котором географические объекты задаются в виде набора линий, точек и многоугольников, растры имеют форму изображений.В простейшем случае растровые данные могут быть не чем иным, как файлом растрового изображения, но существует множество различных форматов изображений. В частности, в геопространственном контексте существуют форматы изображений, которые включают в себя метаданные (например, геодезические данные, систему координат), которые можно использовать для сопоставления информации изображения с поверхностью Земли. Например, одним из распространенных форматов является GeoTIFF, который представляет собой обычный файл TIFF с дополнительными метаданными. К счастью, большинство форматов можно легко прочитать в R с помощью GDAL (Библиотека абстракции геопространственных данных, https: // gdal.org /). Например, пакет sf содержит функцию sf :: gdal_read () , которая обеспечивает доступ к растровым драйверам GDAL из R.Однако вам редко нужно вызывать эту функцию напрямую, поскольку есть другие функции высокого уровня, которые заботятся об этом. для тебя.

В качестве иллюстрации предположим, что мы хотим разместить спутниковые изображения, опубликованные Австралийским бюро метрологии (BOM), на их FTP-сервере. Пакет bomrang предоставляет удобный интерфейс для сервера, включая функцию get_available_imagery () , которая возвращает вектор имен файлов, и функцию get_s satellite_imagery () , которая загружает файл и импортирует его непосредственно в R.Однако в пояснительных целях я буду использовать более гибкий метод, который можно адаптировать к любому FTP-серверу, и использовать функцию download.file () :

  # список всех имен файлов с отметкой времени 2020-01-07 21:00 GMT
# (Изображения спецификации хранятся в течение 24 часов, поэтому будет возвращен
# пустой вектор, если вы запустите этот код без редактирования отметки времени)
файлы <- bomrang :: get_available_imagery ()%>%
  stringr :: str_subset ("202001072100")

# использовать curl_download () для получения одного файла и мурлыкать, чтобы
# векторизуйте эту операцию
мурлыкать :: walk2 (
  .x = paste0 ("ftp://ftp.bom.gov.au/anon/gen/gms/", файлы),
  .y = file.path ("растр", файлы),
  .f = ~ файл загрузки (url = .x, destfile = .y)
)  

Обратите внимание, что если вы хотите запустить этот код самостоятельно, вам нужно будет изменить строку отметки времени с «202001072100» на один день до текущей даты, и вам нужно будет убедиться, что существует папка с именем «растр». в вашем рабочем каталоге, в который будут загружены файлы. После кэширования файлов локально (что обычно является хорошей идеей) мы можем проверить список файлов, которые мы загрузили:

  dir («растр»)
#> [1] "IDE00421.202001072100.tif "" IDE00422.202001072100.tif " 

Все 14 файлов созданы на основе изображений, полученных с геостационарного спутника Himawari-8, эксплуатируемого Японским метеорологическим агентством, и позволяют получать изображения в 13 различных диапазонах. Изображения, выпущенные австралийской BOM, включают данные в видимом спектре (канал 3) и инфракрасном спектре (канал 13):

  img_vis <- file.path ("растр", "IDE00422.202001072100.tif")
img_inf <- file.path ("растр", "IDE00421.202001072100.tif ")  

Чтобы импортировать данные из файла img_visible в R, я воспользуюсь пакетом stars для импорта данных в виде звездных объектов:

 Библиотека  (звезды)
#> Загрузка необходимого пакета: abind
sat_vis <- read_stars (img_vis, RasterIO = list (nBufXSize = 600, nBufYSize = 600))
sat_inf <- read_stars (img_inf, RasterIO = list (nBufXSize = 600, nBufYSize = 600))  

В приведенном выше коде первый аргумент указывает путь к растровому файлу, а аргумент RasterIO используется для передачи списка низкоуровневых параметров в GDAL.В этом случае я использовал nBufXSize и nBufYSize , чтобы R считывал данные с низким разрешением (как изображение 600x600 пикселей). Чтобы увидеть, какую информацию импортировал R, мы можем проверить объект sat_vis :

  сат_вис
#> звездный объект с 3 размерами и 1 атрибутом
#> атрибут (ы), сводка первых 1e + 05 ячеек:
#> Мин. 1st Qu. Среднее значение 3-го кв. Максимум.
#> IDE00422.202001072100.tif 0 0 0 18.1 0 255
#> размер (а):
#> от до смещения значений точки дельта refsys x / y
#> x 1 600 -5500000 18333.3 Геостационарный_спутник FALSE NULL [x]
#> y 1 600 5500000 -18333.3 Геостационарный_спутник FALSE NULL [y]
#> группа 1 3 NA NA NA NA NULL  

Этот вывод сообщает нам кое-что о структуре звездного объекта. Для объекта sat_vis базовые данные хранятся в виде трехмерного массива с размерами x и y , определяющими пространственные данные.Полоса , размер в этом случае соответствует цветовому каналу (RGB), но является избыточным для этого изображения, поскольку данные имеют оттенки серого. В других наборах данных могут быть полосы, соответствующие различным датчикам, а также, возможно, временному измерению. Обратите внимание, что пространственные данные также связаны с системой отсчета координат (называемой в выходных данных «refsys»).

Чтобы отобразить данные sat_vis в ggplot2, мы можем использовать функцию geom_stars () , предоставляемую пакетом stars.Минимальный сюжет может выглядеть так:

Функция geom_stars () требует, чтобы аргумент data был объектом звездочки, и сопоставляет растровые данные с эстетикой заливки. Соответственно, оттенок синего на спутниковом изображении выше определяется масштабом ggplot2, а не самим изображением. То есть, хотя sat_vis содержит три полосы, на приведенном выше графике отображается только первая, а значения необработанных данных (которые находятся в диапазоне от 0 до 255) отображаются на синюю палитру по умолчанию, которую ggplot2 использует для непрерывных данных.Чтобы увидеть, как «на самом деле» выглядит файл изображения, мы можем разделить полосы с помощью facet_wrap () :

Одним из ограничений отображения только необработанного изображения является то, что нелегко определить, где находятся соответствующие участки суши, и мы можем захотеть наложить спутниковые данные на векторную карту oz_states , чтобы показать очертания австралийских политических образований. Однако при этом требуется некоторая осторожность, поскольку два источника данных связаны с разными системами координат.Чтобы правильно спроецировать данные oz_states , данные должны быть преобразованы с помощью функции st_transform () из пакета sf. В приведенном ниже коде я извлекаю CRS из растрового объекта sat_vis и преобразовываю данные oz_states для использования той же системы.

Сделав это, я теперь могу нарисовать векторную карту поверх растрового изображения, чтобы сделать изображение более понятным для читателя. Теперь из осмотра ясно, что спутниковый снимок был сделан во время восхода солнца в Австралии:

.

Что, если бы мы хотели нанести более традиционные данные поверх? Простым примером этого может быть построение местоположения столиц Австралии по фрейму данных oz_capitals , который содержит данные о широте и долготе.Однако, поскольку эти данные не связаны с CRS и имеют не тот же масштаб, что и растровые данные в sat_vis , их нужно будет преобразовать и . Для этого нам сначала нужно создать объект sf из данных oz_capitals , используя st_as_sf () :

  городов <- oz_capitals%>%
  st_as_sf (coords = c ("долгота", "широта"), crs = 4326, remove = FALSE)  

Эта проекция задается с использованием кода EPSG 4326, эллипсоидальной проекции, использующей значения широты и долготы в качестве координат и опирающейся на систему координат WGS84.Сделав это, мы можем теперь преобразовать координаты из геометрии широты и долготы в соответствие с геометрией наших данных sat_vis :

Теперь на преобразованные данные можно наложить geom_sf () :

Эта версия изображения проясняет, что спутниковый снимок был сделан примерно на восходе солнца в Дарвине: солнце взошло во всех восточных городах, но не в Перте. Это можно сделать более понятным при визуализации данных с помощью функции geom_sf_text () для добавления надписей к каждому городу.Например, мы могли бы добавить к графику еще один слой, используя такой код,

, хотя потребуется некоторая осторожность, чтобы текст был правильно расположен (см. Главу 8).

Источники данных

  • Пакет USAboundaries, https://github.com/ropensci/USAboundaries, содержит данные о штатах, округах и почтовых индексах США. Помимо нынешних границ, здесь также есть границы штатов и округов, восходящие к 1600-м годам.

  • Пакет tigris, https: // github.com / walkerke / tigris, упрощает доступ к шейп-файлам TIGRIS переписи населения США. Он содержит границы штатов, округов, почтовых индексов и переписных участков, а также многие другие полезные наборы данных.

  • Пакет rnaturalearth объединяет бесплатные высококачественные данные с http://naturalearthdata.com/. Он содержит границы стран и границы для региона верхнего уровня в каждой стране (например, штаты США, регионы Франции, округа Великобритании).

  • Пакет osmar, https: // cran.r-project.org/package=osmar завершает API OpenStreetMap, чтобы вы могли получить доступ к широкому спектру векторных данных, включая отдельные улицы и здания

  • Если у вас есть собственные шейп-файлы ( .shp ), вы можете загрузить их в R с помощью sf :: read_sf ()

Контурная карта

- обзор

2. Подход Дарси к вычислению гипорейных потоков

Потоки воды через русло реки рассчитываются на основе двумерных контурных карт гидравлического напора, оценок гидравлической проводимости прибрежных отложений и основные управляющие уравнения для потока подземных вод.Например, Wondzell and Swanson (1996) и Wroblicky et al. (1998) использовал модельный код Геологической службы США MODFLOW для вычисления гипорейных потоков, в то время как Харви и Бенкала (1993) использовали конечно-разностную аппроксимацию определяющих уравнений. На рисунке 3 показан типичный результат этих подходов - карта контуров гидравлического напора и путей потока, а также расчеты потоков воды через русло реки в зависимости от расстояния в ручье. Гидравлические измерения четко демонстрируют, что потоки потока направляются как в канал, так и из него, и что на направление потока влияет топография русла и извилистость канала.Если доступна независимая информация о потоках грунтовых вод в пределах досягаемости (например, если можно предположить, что происходит только приток грунтовых вод, а оттока нет), то можно разделить несколько компонентов общего потока водотоков на его составные части [ то есть, условия гипорейных и грунтовых вод в уравнении. (1)]. Расчет усредненного по досягаемости выполняется путем суммирования отдельных расчетов вдоль канала: затем сумма потоков из канала в отложения затем сравнивается с чистым потоком через дно канала для вычисления среднего по досягаемости гипорейного потока, q h . Типичный результат состоит в том, что гипорейный компонент руслового потока, q h , оказывается значительно больше, чем компонент подземных вод, q L (Harvey and Bencala, 1993). Рисунок 3B показывает, что потоки воды в гипорейные зоны уменьшаются в сезон дождей из-за противодействующей силы более высоких уровней грунтовых вод на нижнем склоне холма. Как правило, общая пространственная картина потоков в русло и из русла реки мало меняется между влажным и сухим сезонами.Потоки через гипорейные протоки метрового масштаба обычно снижаются на 30–50% в сезон дождей из-за более высокого напора грунтовых вод в окружающем водоносном горизонте (Wondzell and Swanson, 1996; Wroblicky et al. , 1998; Harvey et al. ). , 1996 ) . Гипорейные потоки могут уменьшаться на аналогичную величину от дня к ночи из-за увеличения потоков подземных вод в ночное время, которые сопровождают прекращение транспирации из неглубоких грунтовых вод (Harvey et al., 1991).

РИСУНОК 3. Идентификация гипорейных потоков и потоков через них путем картирования контуров гидравлического напора (A) и расчета потоков через русло реки (B). Карта вида сверху и контуры гидравлического напора (пунктирные линии) на (A) показывают, что гипорейные пути потока получают воду из ручья и возвращают воду в ручей на небольшом расстоянии вниз по течению. Гипорейные пути потока метрового масштаба связаны с топографическими изломами на склоне и меандрами в ручье - они встроены в более масштабные пути взаимодействия между ручьем и системой грунтовых вод.Обратите внимание на уменьшение потоков в гипорейные пути потока в (B) во время исследования высокого базового стока - когда более высокие уровни грунтовых вод создают большее сопротивление потокам в русло реки.

Есть много неопределенностей в гидравлических подходах, описанных ранее. Помимо проблемы установки достаточного количества приборов для описания сложного распределения напора, существует значительная неопределенность в гидравлической проводимости наносов, используемой при расчетах потока в русле реки. Гидравлическая проводимость насыщенных отложений вблизи каналов была оценена с помощью пробковых испытаний в пьезометрах или скважинах (Morrice et al., 1997), основываясь на предположениях и расчетах, обсуждаемых в таких источниках, как Bouwer and Rice (1976). Закачка индикаторов растворенного вещества в недра также использовалась для оценки гидравлической проводимости на основе времени прохождения между двумя точками измерения, гидравлического градиента и пористости отложений (Harvey and Bencala, 1993),

, где K - средняя насыщенная гидравлическая проводимость осадка, n - пористость наносов, а v с - расчетная скорость индикатора между двумя скважинами с разницей в гидравлическом напоре, равной Ач, на длине пути Δ л .

Эти методы обычно не так эффективны для оценки K крупных отложений, которые находятся очень близко к каналам (например, на 30 см или меньше под руслом русла). Чтобы определить K в мелководных отложениях, McMahon et al. Компания (1995) установила трубы из ПВХ на глубину 30 см в русле реки и использовала их как пермеаметры с постоянным напором. Другой способ оценки гидравлической проводимости неглубоких гипорейных отложений - вычисление K на основе измерений распределения размеров зерен (Wolf et al., 1991). Этот метод зависит от возможности извлечения неповрежденных кернов отложений из русла реки. Несколько эмпирических уравнений используются для вычисления K с использованием таких параметров, как средний геометрический диаметр зерен, диаметр, при котором 10% образца (по весу) имеет меньший размер, и стандартное отклонение размера зерен. В целом, подход к определению размера зерен K наиболее полезен для хорошо отсортированных песков, и оценки становятся все менее надежными по мере увеличения изменчивости размера зерен.

Лекция 9 - Графики верхнего уровня

Лекция 9 - Графики верхнего уровня Помимо наземных карт погоды, карты отображение условий на разных высотах над землей также обычно сделано. Мы потратим немного время узнавая об этих диаграммах верхнего уровня. Условия верхнего уровня может повлиять на развитие и движение поверхность особенности (и наоборот).

Мы начнем с некоторых основных функций, а затем более внимательно и подробный взгляд на графики верхнего уровня. Во-первых, внешний вид несколько отличается от поверхности. Погода карта.Узор на карте поверхности может быть сложным, и вы обычно находят круговой (более или менее) центры высокого и низкого давления. Вы также можете найти закрытые высокие и низкие давление центры на верхних уровнях, но в основном вы найдете относительно простые волнистые образец как набросал ниже.


П-образный часть узора называется желобом. N-образная часть называется хребет.

Желоба находятся произведено к большой тома из Круто или холодный воздух (холодный воздух находится между землей и верхним уровнем, на котором карта изображает).Западная половина страны на карте выше будет наверное испытывать более низкие температуры, чем в среднем. Большие объемы теплого или горячий воздух создают гребни.



ветры на картах верхнего уровня дуют параллельно линиям изолиний (на карта поверхности Ветры слегка пересекают изобары, спиралевидно переходя в центры низкое давление и наружу от центров высокого давления). В верхний ровные ветры обычно дуют с запада на восток.



А теперь немного подробнее рассмотрим графики верхнего уровня.


К концу этого раздела вам будет лучше понять, что такое название "850 mb Chart »на карте верхнего уровня выше.

Вам также следует понять, что обозначают цифры на контурных линиях и что их единицы есть. На карте поверхности контуры давления, изобары, нормально рисуются. На верхнем уровне это обычно не так. графики. Вы также лучше поймете, где а также откуда берутся гребни и почему они ассоциируются с холодным и теплым воздухом масс соответственно.

Обратите внимание, что значения на контурах уменьшаться как вы двигаетесь от экватора к более высокой широте. Ты должен уметь объяснить, почему это происходит.



Вам действительно нужно запомнить только две вещи из более раннего ход: (1) давление уменьшается с увеличением высота и (2) в холодном воздухе с высокой плотностью давление падает быстрее, чем в Это делает в теплом воздухе низкой плотности.

Падение давления с 1000 мб до 800 мб, изменение на 200 мб при движении вверх на 1500 метров в холоде воздух на картинке выше.Уменьшается с 1000 мб до 900 мб, всего 100 мб, в такое же расстояние в теплый воздух низкой плотности.


Изобары на диаграммах верхнего уровня с постоянной высотой
Одним из способов изображения условий верхнего уровня может быть измерять значения давления на некоторой фиксированной высоте над землей.




Это подход показан выше. Диапазон давления от 800 мбар до 900 мбар при Высота 1500 метров. В диаграмма давления может быть нанесена на карту постоянной высоты с помощью изобар (рисунок ниже).Обратите внимание, что найдены самые низкие давления в холодный воздух, более высокое давление будет в теплом воздухе.
Это было бы кажется логичным способом картографирования верхних слоев атмосферы условия. К сожалению, это не так.

Высота контуры при постоянном давлении (изобарическом) графики верхнего уровня


Чтобы усложнить жизнь, метрологи делают дела обстоят иначе. Вместо того, чтобы строить условия на постоянной высоте выше на земле, метрологи измеряют и наносят на карту условия на определенном эталонный уровень давления над землей.

На картинке выше вы начинаете с земли (где давление 1000 мб) и двигайтесь вверх, пока не достигнете давления в 850 мб. Ты запишите высоту, на которой это происходит. На морозе плотный воздух слева давление быстро уменьшается, поэтому вам не нужно идти очень высокий, всего 1200 метров. В теплом воздухе под нужным давлением уменьшается больше медленно, придется подняться чуть выше, до 1800 м.

Каждая точка на наклонная поверхность выше имеет такое же давление - 850 мбар.Высота над землей то, что меняется. Вы могли бы нарисовать топографическая карта наклонной поверхности постоянного давления по рисование контурных линий высоты или высоты.



L и H на этой карте обозначают низкую и большую высоту соответственно.

Есть два вида графиков (постоянная высота или постоянное давление). перерисовано ниже.


Цифры на контурные линии были опущены, чтобы ясно видеть, что оба типы карт имеют тот же общий узор (они должны, потому что они оба изображают такой же атмосферные условия верхнего уровня).

В приведенном выше примере температура плавно меняется с холодной на теплую, как вы двигаетесь слева направо (с запада на восток).
Посмотрите, сможете ли вы выяснить, какой температурный режим вызывает волнистая поверхность постоянного давления 850 мб внизу.



Это не должно быть слишком сложно, если вы помните, что уровень 850 мб будет быть находится на относительно большой высоте в теплом воздухе, где давление медленно уменьшается с увеличением высоты. Уровень 850 мб будет находиться ближе к земле в холодном воздухе, где давление падает быстро с увеличением высоты.Температурный режим показано ниже.


Температуры переход от среднего к теплому, обратно к среднему, к холодному, а затем к среднее значение снова на восточном краю изображения.

Если вы представите себе поход по поверхности 850 мб, вы можете начать понять, откуда появился термин гребень. В хребте эталонное давление находится на высоте выше средней над уровнем моря. земля. По сути, желоб - это долина, в которой давление обнаруживается на меньшей высоте, ближе к земле.

На следующем рисунке мы добавим юг к северу. температура кроме изменения температурного градиента с запада на восток.

Вот как будет выглядеть температурный режим.



Температура падает по мере продвижения с запада на восток (как это было в предыдущие изображения), а теперь он падает, когда вы двигаетесь с юга на север. Как будет выглядеть волнистая поверхность постоянного давления 850 мб как сейчас?
Это волнистая поверхность, которая была у нас в предыдущем примере (где изменение температуры было только с запада на восток) с северным край наклонен вниз, потому что в помещении более холодный воздух север.Это не большая разница. Но посмотри, как карта изменилась. Теперь мы видим гребень в форме буквы «n» и букву «u». формованный желоб.

Найдена самая высокая точка на поверхности 850 мб (около 1800 метров). над горячим воздухом в юго-западном углу изображения. Низший точка (чуть менее 1000 метров) находится в самом холодном воздухе вблизи северо-восточный угол изображения.

Теперь вернемся к рисунку, с которого мы начали этот раздел.


1. Название говорит вам, что это карта, показывающая высоту над уровнем моря. 850 мб постоянная уровень давления в атмосфере.

2. На график нанесены изолинии высот. Они показывают высота, в метрах, уровня давления 850 мб в разных точках на карте.

3. По мере продвижения на север цифры становятся меньше, потому что воздух поднимается вверх. север холоднее. Уровень 850 мб ближе к земле в север, где воздух холоднее, плотнее и где давление падает быстрее с увеличением высоты.


Вот рисунок с некоторыми вопросами, чтобы проверить ваше понимание этого материал.

Это константа 500 мб диаграмма давления, а не диаграмма 850 мб, как в предыдущих примерах. Давление 500 мбар находится в атмосфере выше, чем давление 850 мбар. уровень.

Давление в точке C больше, меньше чем давление в точке D или равное ему (можно предположить, что точки C и D находятся на одной широте)? Как давление в точках А а C сравнить?

Какая из четырех точек (A, B, C или D) находится на самой низкой высота над на земле или все четыре точки находятся на одной высоте?

Самый холодный воздух, вероятно, будет ниже того, под каким из четырех точки? Где был бы самый теплый воздух?

В каком направлении дуют ветры в точке C?

Ответы на эти вопросы вы найдете в конце этой лекции.



Вот быстрое сравнение диаграмм верхнего уровня в северное и южное полушария.

Значения контура становятся меньше по мере того, как вы приближаетесь к более холодным воздух. В холодный воздух находится на севере в северном полушарии и на юге в южное полушарие (картина эффективно перевернута в южное полушарие по сравнению с северным полушарием). В ветры дуют параллельно контуру линий и с запада на восток в обоих полушариях.



Закончим эту лекцию, посмотрев, немного подробнее о том, как ветры на верхних уровнях могут влиять на развитие или усиление поверхностного шторма.Этот материал может быть немного сложным и сбивает с толку на этом этапе. Не волнуйтесь, если это так.



Карты поверхности и верхнего уровня наложены на рисунке выше. На на карте поверхности вы видите центры ВЫСОКОГО и НИЗКОГО давления. В поверхность низкая центр давления вместе с холодным и теплым фронтами является средним широта гроза.

Обратите внимание, как вращение против часовой стрелки вокруг НИЗКОГО движется теплым воздух на север (за теплым фронтом на восточной стороне НИЗКОГО) и холодный воздух на юг (за холодным фронтом на западной стороне НИЗКОГО). Ветер по часовой стрелке, вращающийся вокруг ВЫСОКОГО, также движется тепло и холодно. воздух. В приземные ветры показаны тонкими коричневыми стрелками на карте поверхности.

Обратите внимание на выступы и впадины на диаграмме верхнего уровня. Мы научился этот теплый воздух находится ниже гребня верхнего уровня. Теперь вы можете начать посмотри, откуда исходит этот теплый воздух. Теплый воздух находится к западу от ВЫСОКИЙ и к востоку от НИЗКОГО. Вот где два гребня на в диаграмма верхнего уровня также найдена. Вы ожидаете найти холодный воздух ниже желоб верхнего уровня.Этот холодный воздух перемещается в середину принадлежащий США северными ветрами, которые встречаются между ВЫСОКИМ и НИЗКИЙ.

Обратите внимание на желтый X, отмеченный на диаграмме верхнего уровня непосредственно над поверхность НИЗКИЙ. Это хорошее место для НИЗКОЙ поверхности, чтобы образовываться, развиваться, а также усиление (усиление означает, что давление на поверхности невысокое. получить еще ниже; это также называется «углублением»). В Причина этого в том, что желтый значок X это место, где часто наблюдается расхождение на верхнем уровне.Аналогичный розовый X здесь вы часто обнаруживаете конвергенцию верхнего уровня. Это могло вызвать в давление в центре поверхности высокое давление, чтобы стать еще выше.

Это на рисунке показан цилиндр воздух расположен над поверхностным центром низкого давления. Давление на в дно баллона определяется весом воздуха накладные расходы. Поверхностные ветры вращаются против часовой стрелки и по спирали набегают на центр поверхности низкий. Эти сходящиеся приземные ветры добавляют воздуху цилиндр.Добавление воздуха в цилиндр означает, что цилиндр будет весить больше и вы ожидаете, что поверхностное давление внизу цилиндра к увеличиваются со временем (минимум будет «начинка»).

Мы просто составим несколько цифр, это может прояснить ситуацию.

Предположим, что поверхность low имеет давление 960 мбар. Представьте себе, что каждая поверхность ветер стрелки вводят достаточно воздуха, чтобы увеличить давление в центре низкий на 10 мб. Вы ожидаете давления в центре НИЗКОГО к увеличена с 960 мб до 1000 мб.

Это похоже на банковский счет. У вас есть 960 долларов в банке и ты делаешь четыре депозита по 10 долларов. Вы ожидаете, что ваш банковский счет баланс с увеличится с 960 до 1000 долларов.

А что, если бы приземное давление снизилось с 960 мбар до 950 мбар, как Показано в следующий рисунок? Или с точки зрения банковского счета, не ты будешь удивлен, если после четырех вкладов по 10 долларов баланс изменился из От 960 до 950 долларов.

на следующем рисунке показано, что может происходить.

Там может быть некоторое расхождение на верхнем уровне (больше стрелок выходит из цилиндра на некоторые точка над землей, чем вход). Дивергенция верхнего уровня удаляет воздух из цилиндра и уменьшит вес цилиндра (и это понизит приземное давление)

Нам нужно определить, какой из двух (сходящиеся ветры у поверхности или дивергенция на верхних уровнях). Это определит, что случается к поверхностному давлению.

Опять же, некоторые реальные цифры могут помочь

Конвергенция поверхности в 40 миллибар показана в точке 1.Вверх в Пункт 2: в цилиндр поступает 50 мб воздуха, но 100 мб уход. То есть чистый убыток 50 мб. В точке 3 мы видим общую результат, чистая потеря 10 мб. Давление на поверхности должно снизиться с 960 мбар. до 950 мб. Это изменение отражено на следующем рисунке.

поверхность давление является 950 мб. Этот средства Там есть больше разницы давления между низким давлением в центре в шторм и давление, окружающее шторм. Поверхностный шторм имеет усиливается, и приземные ветры будут дуть быстрее и унести больше воздуха в цилиндр (каждая стрелка приземного ветра теперь несут 12.5 мб воздуха вместо из 10 мб). Сходящиеся приземные ветры добавляют 50 мб воздуха к цилиндр (точка 1), дивергенция верхнего уровня удаляет из цилиндра 50 мб воздуха. (Точка 2). Конвергенция и расхождение находятся в равновесии (пункт 3). Шторм больше не будет усиливаться.



Теперь что вы имеете некоторое представление о том, как выглядит расхождение верхнего уровня (подробнее воздух уходит, чем входит) вы в состоянии понять другого один из отношения между приземным ветром и ветром верхнего уровня.

Одна из вещей, которые мы узнали о НИЗКОМ давлении на поверхности, заключается в том, что в сходящиеся приземные ветры создают восходящие движения воздуха. Фигура выше дает вам представление о том, что может случиться с этим поднимающимся воздухом (он должен уйти где-то). Обратите внимание на расхождение верхнего уровня на рисунке: два стрелы воздух входит в точку "DIV" и три стрелы воздуха уходят (подробнее воздух выходит наружу, чем входит, вот что делает это расхождение). В поднимающийся Воздух может, по сути, снабжать дополнительную стрелу воздухом.

Три стрелки воздуха попадают в точку, обозначенную «CONV» наверху. диаграмма уровней и два выхода (больше воздуха поступает, чем выходит). Какие происходит с лишней стрелкой? Он тонет, это источник тонущий воздух обнаружено над поверхностью высокого давления.




Вот ответы на вопрос "Проверьте свой понимание "вопрос, заданный ранее в этой лекции.


1. Это постоянное давление Диаграмма. Давления в точках A, B, C и D одинаковы - 500 мб.

2. Точка А находится на самой низкой высоте - 5400 метров. Точка D находится на самой большой высоте - 5640 метров.

3. Самый холодный воздух находится ниже точки А, самый теплый воздух - ниже Точка D.

4. Ветры дуют параллельно контурам с запада на восток, как и показано на карте выше. Ветры в точке C дуют с запада.

Волноводы из металлических труб часто используются для направления электромагнитных волн. Наиболее распространенные волноводы имеют прямоугольное поперечное сечение и поэтому имеют хорошо подходит для исследования электродинамических полей, зависящих от по трем измерениям.Хотя ограничимся прямоугольным поперечного сечения и, следовательно, декартовых координат, классификация волноводные моды и общий подход, используемый здесь, в равной степени применимо к другим геометриям, например к волноводам круглого сечения.

Система параллельных пластин, рассмотренная в предыдущих трех разделы иллюстрируют многое из того, что можно ожидать от трубчатых волноводов. Однако, в отличие от параллельных пластин, которые могут поддерживать режимы ПЭМ как а также режимы TE и TM более высокого порядка, труба не может передавать ТЕМ режим.От системы параллельных пластин мы ожидаем, что волновод будет поддерживать распространение мод, только если частота высока достаточно, чтобы сделать больший внутренний размер поперечного сечения труба больше полуволны свободного пространства. Таким образом, мы найдем что направляющая, имеющая больший размер более 5 см, будет обычно используется для направления энергии с частотой 3 ГГц.

Рисунок 13.4.1 Прямоугольный волновод.

Нам было удобно классифицировать двумерные поля как поперечный магнитный (TM) или поперечно-электрический (TE) в зависимости от относительно того, было ли E или H поперечно направлению распространение (или распад).Здесь, где мы имеем дело с трехмерными полей, будет удобно классифицировать поля по тому, они имеют E или H поперек осевого направления руководство . Эта классификация используется независимо от геометрия поперечного сечения трубы. Выбираем снова y координату как ось направляющей, как показано на рис. 13.4.1. Если мы сосредоточиться на решениях уравнений Максвелла, принимающих вид

тогда все остальные компоненты комплексного амплитудного поля могут быть записанные через комплексные амплитуды этих осевых полей, H y и E y .Это видно из подстановки полей с форму (1) и (2) в поперечные компоненты уравнения Ампера закон, (12.0.8),

и в поперечные составляющие закона Фарадея (12.0.9),

Если мы возьмем y и y , как указано, (3) и (6) составляют два алгебраических уравнения с неизвестными x и z . Таким образом, они могут быть решены для этих компонентов. Аналогично, x и z следуют из (4) и (5).

Мы обнаружили, что трехмерные поля представляют собой суперпозиция тех, которые связаны с E y (так что магнитный поле поперечно направляющей оси), поля TM и до H y , режимы TE. Компоненты осевого поля теперь играют роль «потенциалов», из которых могут быть получены другие компоненты поля.

Мы можем использовать и компоненты законов Ампера и Фарадея вместе с законом Гаусса и законом расходимости для H до показывают, что осевые комплексные амплитуды y и y удовлетворяют двумерным уравнениям Гельмгольца.

Режимы TM (H y = 0) :

куда

а также

Режимы TE (E y = 0) :

куда

Эти соотношения также следуют из подстановки (1) и (2) в y компоненты (13.0.2) и (13.0.1).

Решения (11) и (12) должны удовлетворять граничным условиям на идеально проводящие стены. Поскольку E y параллельно идеально проводящие стены, там должно быть ноль.

TM Режимы:

Граничное условие на H y следует из (9) и (10), которые экспресс x и z в терминах y . На стенках x = 0 и x = a, z = 0 . На стенах при z = 0, z = w, x = 0 . Следовательно, из (9) и (10) получаем

TE Режимы:

Производная y по координате перпендикуляр к границе должен быть нулевым.

Решение уравнения Гельмгольца (11) или (12) следует за паттерн, знакомый по тому, что используется для уравнения Лапласа в гл. 5.4. Любая из комплексных амплитуд, представляющих осевые поля, равна представлен продуктовым решением.

Подстановка в (11) или (12) и разделение переменных тогда дает

куда

Решения, удовлетворяющие граничным условиям TM (13), тогда равны

TM Режимы:

так что

Когда либо m , либо n равно нулю, поле равно нулю, и, следовательно, m и n должен быть целым числом, равным или большим единицы.Для данного частота и номер моды (m, n) , волновое число k y равно найденное с использованием (19) в определении p , связанном с (11)

с участием

Таким образом, решения TM являются

Для ТЕ-мод уравнение (14) обеспечивает граничные условия, и мы привел к решениям

TE Режимы:

Таким образом, замена m и n в (17) дает

Волновое число k y получается с использованием этого собственного значения в определение q , связанное с (12).С пониманием того, что либо m , либо n теперь может быть нулевым, выражение такое же, как это для мод TM, (20). Однако оба значения m и n не могут быть равны нулю. Если они были, из (22) следует, что осевой H будет однородным по любому заданному сечению направляющей. Интеграл Фарадея закон по сечению направляющей, с охватывающим контуром C рядом с идеально проводящими границами, как показано на рис.13.4.2, требует, чтобы

где A - площадь поперечного сечения направляющей. Потому что контур слева примыкает к идеально проводящим границам, Интеграл по строке для E должен быть равен нулю. Отсюда следует, что для m = 0, n = 0 режим , H y = 0 . Если бы был такой режим, он бы оба имеют E и H поперек направляющей оси. Мы будем показать в гл.14.2, где в целом рассматриваются режимы ТЕМ, следует, что Режимы ТЕМ не могут существовать в идеально проводящей трубе.

Рисунок 13.4.2 Поперечное сечение направляющей с контуром рядом с идеально проводящими стенами.

Хотя дисперсионные уравнения только для мод TM и TE отличаются минимально допустимыми значениями (m, n) , распределения поля из этих режимов очень разные.


9 с другой геометрией, такого как круглый волновод, это совпадение p mn и q mn не найдено.

Суперпозиция ТЕ-мод дает

где m n 0 . Частота, с которой данный режим переключение с затухания на распространение является важным параметром. Эта частота среза следует из (20) как

TM Режимы:

TE Режимы:

Перестановка этого выражения дает нормированную частоту среза как функции соотношения сторон a / w руководства.

Эти нормализованные частоты среза показаны как функции от до . на рис. 13.4.3.

Рисунок 13.4.3 Нормализованные частоты среза для нижние моды прямоугольного волновода в зависимости от соотношения сторон.

Нумерация режимов стандартизирована. Размер w равен выбран как w a , а первый индекс m дает вариацию поле по - . Тогда режим TE 10 имеет самую низкую отсечку частота и называется модой доминирующей .Все остальные режимы имеют более высокие частоты среза (кроме, конечно, случая квадратное сечение, для которого TE 01 имеет такое же сечение частота). Направляющие обычно проектируются так, чтобы при частоте распространяется только доминирующая мода, в то время как все моды более высокого порядка являются «отсеченными».

В общем, возбуждение направляющей в сечении y = постоянная возбуждает весь волновод режимы. Режимы с частотой среза выше частоты затухания возбуждения вдали от источника.Только доминирующий режим имеет имеет синусоидальную зависимость от y и, таким образом, обладает полями, которые периодичны по y и "доминируют" в диаграмме поля вдали от источник, на расстояниях, превышающих поперечные размеры волновод.

Пример 13.4.1. TE
10 Поля стоячей волны

Участок прямоугольной направляющей, показанный на рис. 13.4.4, возбуждается. где-то справа от y = 0 и закорочен проводящей пластиной в плоскость y = 0 .Мы предполагаем, что частота выше пороговой частота для режима TE 10 и что a> w , как показано. В частота возбуждения выбирается ниже частоты среза для всех мод высших порядков и источник находится далеко от y = 0 (то есть y a ). Тогда поле в справочнике - это поле TE 10 режим. Таким образом, H y определяется формулой (25) с m = 1 и п = 0 .Какова пространственно-временная зависимость стоячих волн что в результате короткого замыкания в руководстве?

Рисунок 13.4.4 Поля и поверхностные источники для TE 10 режим.

Из-за короткого E z (x, y = 0, z) = 0 . Чтобы связать коэффициенты C + 10 и C - 10 , мы должны определить z из y , как указано в (25) с использованием (10)

и поскольку z = 0 на коротком отрезке, отсюда следует, что

так что

и это единственная составляющая электрического поля в этом режиме.Теперь мы можем использовать (29) для оценки (25).

Используя (7) для оценки другого компонента H , помните, что в C + mn член (25), k y = mn , а в C - mn термин, k y = - mn .

Чтобы зарисовать эти поля в окрестности короткого и вывести соответствующий поверхностный заряд и плотности тока, рассмотреть C + 10 , чтобы быть реальным. j в (31) и (32) показывает, что H x и H y на 90 градусов не совпадают по фазе с электрическим поле. Таким образом, на полевых эскизах рис. 13.4.4, E и H показаны в разные моменты времени, скажем, E , когда t = и H , когда t = / 2 . Поверхность плотность заряда где E z оканчивается и берет начало на верхнем и нижнем стены.Плотность поверхностного тока может быть определена из формулы Ампера. условие непрерывности. Временные колебания этих полей должно быть изображено с H равным нулю, когда E пиков, и с E равным нулю, когда H пиков. На самолетах, разнесенных кратные полуволны вдоль оси y , E всегда нуль.

Следующая демонстрация показывает, как сконструирован подвижный зонд. для связи с электрическим полем вводится в волновод с минимальное нарушение стенных токов.

Демонстрация 13.4.1. Проверка режима TE
10 .

Волноводная щелевая линия показана на рис. 13.4.5. Здесь Линия закорочена на y = 0 и возбуждена справа. Зонд используется для возбуждения проводника емкостного типа, расположенного так что заряды, индуцированные на его кончике, соединяются с линиями электрического поля показано на рис. 13.4.4. Эта электрическая муфта является альтернативой магнитная связь, используемая для режима TE в демонстрации 13.3.2.

Рисунок 13.4.5 Линия с прорезями для измерения осевого раздача ТЭ 10 полей.

Обнаружена зависимость диаграммы направленности y устройство, показанное на рис. 13.4.5, посредством второго емкостного электрод, введенный через прорезь, чтобы его можно было перемещать в y направлении и не возмущать поле, т.е. стена разрезается по линиям поверхностного тока K .От эскиз K приведен на рис. 13.4.4, видно, что K находится в направление y вдоль центральной линии направляющей.

Зонд можно использовать для измерения длины волны 2 / k y стоячих волн путем измерения расстояния между нулями в выходной сигнал (между нулями в E z ). С частотой несколько ниже отсечки моды TE 10 пространственный распад вдали от источник затухающей волны также может быть обнаружен.

двумерных иллюзий

двумерных иллюзий
Двумерные формы могут создать иллюзию трехмерных форм и пробелы

Когда мы смотрим на плоскую поверхность (изображение, экран телевизора) и предполагаем, что мы смотрим на пространства и объекты, имеющие глубину, мы принимаем набор зрительных сигналов, создающих иллюзию трехмерного пространства. 3D-подсказки настолько распространены сегодня, что мы почти не осознаем их.Однако эти сигналы не всегда использовались и понимались; даже сегодня в некоторых дописьменных В обществе люди могут испытывать трудности с пониманием трехмерных иллюзий. Понимание то, как работают эти иллюзии, является ключом к развитию нашей способности мыслить пространственно. Пространственные концепции вступают в игру, пытаемся ли мы найти свой путь улицы чужого города, придумайте, как обернуть тело тканью, чтобы реализовать модную идею, представить внутреннюю структуру сложного механизма или часть тела, или просто сделайте точный рисунок того, что мы видим.

Древние римляне умели изображать глубину в своих картинах. тем не мение в средние века европейские художники утратили умение изображать трехмерное изображение. иллюзии точно. Действительно, такой реализм не был важен для цели визуальные образы в раннехристианскую эпоху, когда предназначались фигуры и пейзажи как своеобразное сокращенное обозначение религиозных и исторических историй, сказал.Реалистичные копии материального мира не ценились; вместо этого стилизованный символы исторической и религиозной тематики были желательны, исполнены в строгом традиционным способом, который легко мог узнать набожный, но неграмотный, общественность. В результате средневековые изображения, подобные этому, в основном были плоскими, или давали смешанные сигналы об изображенном трехмерном пространстве.

Все изменилось в конце 15 века, когда архитекторы и художники открыли для себя ценность и сила трехмерных эффектов в рисовании и живописи.Этот смешались с интеллектуальными исследованиями того периода, когда правда, реализм, ценились индивидуальность. Трехмерные эффекты были встречены как сенсационные, почти волшебная иллюзия, превратившая живопись в своего рода волшебное окно в очень правдоподобный мир. Картины Рафаэля являются яркими примерами Очарование эпохи Возрождения с этим новым набором трюков. Для получения дополнительной информации об истории линейная перспектива, перейдите на этот сайт и нажмите Ранняя_история перспективы.


Мы все выросли, глядя на двухмерные изображения которые призваны показать трехмерное пространство. Мы считаем само собой разумеющимся визуальные приемы, которые используются для достижения этой иллюзии. Но даже сегодня в некоторых В отдельных культурах такие изображения нелегко интерпретировать или понимать.

Инструменты для создания иллюзий трехмерного пространства: перекрытие, изменение размера и размещения, линейная перспектива, относительный оттенок и ценность, а также атмосферная перспектива.

Самый простой инструмент для обозначения трехмерного пространства - это , перекрывающие . Эффект достигается за счет прерывания контура одной формы. контуром другой формы, так что одно вытесняет другое. Это устройство в этой византийской мозаике можно увидеть практически единственную пространственную реплику. В общая композиция кажется довольно плоской, с едва уловимым сигналом перекрытие одежды, чтобы сказать нам, кто впереди, а кто дальше сзади.Эффект такой, как если бы все люди столпились у «окна» картинка - очень плоский эффект.

Следующий уровень пространственных сигналов обеспечивается изменение размера и размещения. Только размещение было использовались ранее, но пока не было добавлено изменение размера, иллюзия была меньше чем полностью убедительно, по крайней мере, для современных глаз.

Произошел величайший скачок в представлении трехмерного пространства в 15 веке с открытием линейной перспективы. Линейная перспектива относится к иллюзии, что объекты кажутся меньше и сходятся к «точке схода». на линии горизонта. Точка схождения может быть в любом направлении, в котором смотрит зритель, в том числе вверх, а горизонт / точка схода могут быть видимыми или воображаемыми. Обратите внимание на формы предметов по отношению к их размещению важна линейная перспектива. Скорость, с которой формы появляются изменение размера и размещения происходит регулярно и математически предсказуемо.Форма (например, куб) также должны быть искажены, чтобы предлагать перспективу. Эти математические открытия были тесно связаны с архитектурой, но также привели к поразительному новому уровню реализм в рисунке, который стал большой страстью художников эпохи Возрождения. В В свою очередь, иллюзии линейной перспективы в рисовании привели к созданию инновационных пространственные эффекты в архитектуре. демонстрация линейной перспективы; или попробуйте эту ссылку к интерактивному примеру.

Оттенок и значение - очень важные подсказки, которые говорят нам, объект находится близко или далеко. В общем, мы склонны воспринимать теплые оттенки как более близкие эти крутые оттенки. Мы также видим близкие по ценности цвета как близкие друг к другу в пространстве, но цвета, обладающие сильным контрастом по стоимости, кажутся разделенными в пространстве. Далекий объекты имеют тенденцию быть одинаковыми или нейтральными по стоимости и ненасыщенными по оттенку. Близкие объекты, как правило, имеют более сильные, насыщенные оттенки и / или более контрастные значения, включая крайние значения темноты и света.На показанном здесь пейзаже наиболее сильные контрасты оттенков и ценностей возникают там, где деревья пересекают озеро; в деревья и небо за озером, несомненно, похожи по цвету, но кажутся более нейтральный по цвету и ненасыщенный по оттенку с меньшей контрастностью. Так же теплые цвета листьев на переднем плане тянут вперед, в то время как более холодные цвета дальнего берега и неба, как правило, удаляются.

Атмосферная перспектива сочетает в себе несколько описанных характеристик выше.Он работает, когда объекты помещаются в верхнюю половину страницы и понимаются быть далеко, не иметь контраста, деталей и текстуры. На этой картине Иеронима Bosch, верхняя четверть страницы обычно менее контрастна и детализирована. Мало того, что самые удаленные объекты, как правило, находятся в верхней половине вашего поля зрения. зрения, области, предназначенные для показа как далекие, не будут слишком темными или светлые по стоимости, ни быть ярко окрашенными (интенсивными по оттенку). С другой стороны, детали, текстура, а также оттенок и контраст значений с большей вероятностью появятся в нижнем половина картинной плоскости, как здесь.

Эти качества используются в сочетании, так как они в этой картине. Если какое-либо из этих понятий игнорируется или намеренно противоречит другие, это мешает трехмерной иллюзии. Здесь, внахлест, относительный размер и размещение, линейная перспектива, оттенок, ценность и атмосферная перспектива работают вместе, чтобы создать иллюзию большого расстояния.

Также возможно намеренно нарушить все эти правила, чтобы создать три пространственные иллюзии, которые могут обмануть зрителя и / или никогда не могут существовать в актуальная трехмерная модель.(Некоторые изображения на этом сайте связаны к цветовым концепциям, которые мы обсудим позже, а не только к пространственным концепциям) На китайском искусство, однако правила, применяемые для создания перспективы, просто другие. В этом подходе часто называют «плавающей перспективой», так как точка зрения зрителя вид смещается от «ближних» к «дальним» частям изображения, точка линейной перспективы просмотр также сдвиги (см. это пример плавающей перспективы в китайской пейзажной живописи..

Трехмерная форма и пространство - основа архитектуры и большинства спроектированные объекты. Есть дополнительные соображения по дизайну в том, что объект будет испытать более чем с одной стороны. В случае архитектуры , дизайн формы почти вторичен по отношению к дизайну пространства, которое она содержит, поскольку конечное использование в основном связано с занимаемым пространством. В скульптуре тоже пространство, определяемое формой скульптуры, может быть важным аспектом общий дизайн.


Другие спроектированные объекты , такие как мебель, инструменты и бытовая техника, должны быть задумано в связи с функцией и, часто, с контурами человеческого тела который будет использовать объект. Модельеры сталкиваются с особыми проблемами инженерное и пространственное мышление, проблема состоит в том, чтобы перевести два размерный материал (ткань) в трехмерную форму (в форме тела одежды) - уникальная и сложная проблема инженерной топографии.

Трехмерная форма имеет выразительный словарь , аналогичный словарю line Это очевидно следует, так как линия всегда подразумевается контурами фигур. Например, прямолинейных фигур предполагают стабильность.



Угловые формы , расположенные по диагонали относительно гравитация предполагает нестабильность.



Фигуры с плавно изогнутыми поверхностями предполагают тишину, комфорт и чувственность.


Авторские права на этот веб-сайт © 1995 Шарлотта Йирусек Вопросы или комментарии? Дайте нам знать по адресу [email protected]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *