Технические способы теневого изображения рельефа

Светотеневое, пластическое изображение рельефа на картах может создаваться различными техническими средствами:

- штриховкой, тушевкой и отмывкой,

- распылением краски (аэрограф),

- свето-теневыми горизонталями,

- впечаткой изображения рельефа с аэрокосмических снимков,

- фотографированием рельефной модели,

- аналитическая отмывка.

Техника изображения тесно связана с технологией печати карты.

Техника получения светотеневого изображения тесно связана с развитием на тот момент техники съемки, технологией создания и способов воспроизведения картографической продукции.

Для карт, которые печатались способом гравюры (до середины XIX века), допускался только штриховой рисунок. Поэтому пластическое изображение рельефа достигалось путем штриховки - нанесения линий, направленных вдоль скатов и изменяющихся толщиной и интервалом. Вначале штриховка выполнялась при условии зенитального освещения, когда необходимо было показывать на картах крутизну рельефа (штрихи крутизны) (рис. 1.4).

 

Рис.1.4

Штрихи крутизны – штриховка при условии зенитального освещения, линии наносились вдоль скатов, в зависимости от крутизны скатов изменялась их толщина и интервал между ними

 

Затем для наглядности изображения горных районов были применены "теневые штрихи", выполняемые при условии бокового освещения. В настоящее время этот способ сохранился в виде изображения скалистого рельефа на топографических картах. Как разновидность штрихового способа можно отметить изображение теней точками (способ Эккерта).

С середины XIX века в результате использования при печати карт литографии (или печати с камня) появилась возможность воспроизводить полутоновое изображение рельефа, выполненное специальным карандашом или углем на шероховатой поверхности материала - способ тушевки. В отличие от штриховки теневая пластика создается здесь точками разной величины и густоты.

В дальнейшем, применение оригиналов тушевки на пластике позволило получить печатные формы позитивным копированием, минуя процесс фотографирования.

 

В настоящее время тушевка часто выполняется на прозрачных пластиках, что позволяет избежать процесс фотографирования оригинала при подготовке к изданию. Применение аэрографа - прибора для распыления жидкой краски - значительно ускоряет процесс получения полутонового изображения этим способом. Примером является струйная печать в принтерах компьютерной техники.

Широкое применение в XX столетии фотографии позволило использовать при печати карт оригиналы полутонового изображения рельефа, выполненные способом отмывки. Само название способа говорит о том, что светотень на бумаге создается путем размыва туши кистью. Термин "отмывка" стал в отечественной картографии общим для обозначения способа теневой пластики.

Отмывка имеет ряд преимуществ перед штриховкой и тушевкой. Для ее использования требуется меньше времени. Она дает изображение, наиболее близкое к реальной светотени на объемных предметах. Но если оригинальное штриховое изображение или тушевка выполнялись непосредственно на печатной форме, то отмывка потребовала специального фотографирования через растр для разложения полутона на печатные элементы.

Указанные выше способы получения светотеневого изображения рельефа отличаются большой трудоемкостью и требуют от исполнителя большого мастерства, знаний и художественного вкуса. Поэтому картографами ведутся исследования по механизации и автоматизации получения пластического изображения рельефа. Например, известно, что рельеф песчаных пустынь отличается большим разнообразием и сложностью микроформ, прочитать которые на топографической карте в изображении горизонталями крайне трудно. Наглядность изображения этого рельефа значительно повысилась за счет впечатки в карту планового аэрофотоизображения рельефа песчаных пустынь (рис.1.6). Начали создаваться тематические карты на основе космических фотографий.

 

Рис.1.6 Впечатка аэрофотоизображения

В картографической практике полутоновое изображение рельефа иногда получают путем фотографирования рельефной модели (фоторельеф - рис. 1.7). Отметим, что рельефная модель отличается от рельефной карты тем, что на ней нет картографического изображения.

 

Рис.1.7 Фоторельеф

Рельефные модели могут изготовляться различными способами. Простейшим способом является ручной, при котором по горизонталям вырезаются из картона высотные слои и последовательно наклеиваются друг на друга. Затем ступени сглаживаются. Процесс этот очень медленный и трудоемкий. Разрабатываются более рациональные способы. Чтобы рельеф на модели был зрительно ощутим, вертикальный масштаб по сравнению с горизонтальным преувеличивают: для равнин - в большей степени, для гор - в меньшей. Переработка ступенчатой модели в сглаженную не производится механически. Это делается с учетом знания морфологии рельефа. Только в этом случае достигается правдоподобное изображение его форм и типов.

Для получения фоторельефа поверхность рельефной модели должна быть белой и матовой. Хорошая проработка теней, необходимых при фотографировании, достигается применением комбинированного освещения с преобладанием бокового. Для получения фоторельефа в ортогональной или заданной проекции должна использоваться специальная оптическая система. Модели и карты формируются с матрицы вакуумным способом на пластике поливинилхлоридной группы.

Пластическое изображение рельефа на карте можно получит также, используя светотеневые горизонтали (способ Паулини или освещенных горизонталей). Интерес к этому способу, предложенному в XIX в., проявляется и в настоящее время. В 1980 г. в СССР была издана карта "Рельеф дна Мирового океана" в масштабе 1:25 млн., на которой он получил применение. На этой карте на голубом фоне океанов и морей горизонтали, обращенные к северо-западу, показаны светлыми, а обращенные в противоположную сторону - темными (синими). В зависимости от экспозиции склона толщина горизонтали меняется.

 

Рис.1.8 Светотеневые горизонтали

В связи с широким внедрением компьютерной техники последняя стала широко применяться и при создании на картах светотеневого изображения рельефа:

1) при наличии цифровой модели местности - в автоматическом режиме,

2) при отсутствии таковой - в интерактивном режиме на экране дисплея (монитора).