Картографирование рельефа с использованием профильного разреза
На самых ранних картах рельеф изображался в виде зарисовок холмов и гор. Это метод достаточно эффективный, потому что людям его легко понять. Но в то же время он не позволяет отображать формы рельефа с высокой точностью. В первом упражнении ученики слепят макет гор из пластилина и зарисуют их вид в профиль.
Моделирование гор при помощи пластилина
Каждый из учеников создаст из пластилина макет горы, которую будет наносить на карту на протяжении всего урока.
- Подготовьте все материалы, перечисленные в разделе Требования.
- Откройте веб-карту History of Terrain Mapping и подключите ее к проектору или другому экрану, который могут видеть все ваши ученики.
- Дайте каждому ученику лист плотной бумаги (картона) и карандаш.
- Попросите написать в верхней части листа Картографирование рельефа, свое имя и дату.
Учащиеся могут ориентировать страницу по вертикали или горизонтали.
- Дайте каждому ученику немного пластилина и попросите слепить на бумаге гору.
Гора должна быть в центре страницы. Помогите ученикам слепить максимально реалистичную гору. Занятие пройдет более интересно, если гора будет иметь разнообразные формы:
- Пологие склоны и скалы.
- Множество вершин разной высоты.
- Вершины разной формы - не все они должны быть идеальными конусами.
Ученики могут вылепить в горе пещеру, но вам стоит предупредить их, что это приведет к некоторым трудностям позже.
- Пока ученики работают, сделайте свою собственную гору на листе бумаги под документ-камерой.
Во время работы задайте ученикам несколько вопросов.
- Спросите, знают ли они, что означает термин топография.
Топографические характеристики рельефа - это совокупность неровностей земной поверхности. Земля не гладкая, она имеет много различных форм рельефа, таких как холмы, горы и долины.
- Можете ли вы назвать другие формы рельефа?
Примеры форм рельефа: каньон, яма, пик, канал, равнина, склон, горный перевал, хребет, утес, гора, кратер, фьорд, овраг и плато.
Все эти формы составляют рельеф земли.
Примечание:
Термин топография на самом деле включает в себя больше, чем просто формы рельефа. Он включает в себя природные объекты, такие как реки и леса, и культурные объекты, такие как города и дороги - все то, что вы найдете на топографической карте. Но это слово часто используется в более узком смысле только для обозначения рельефа местности.
- Как выглядит местность, где вы живете? Она гористая или равнинная?
- Как вы думаете, как первые картографы отображали рельеф местности?
Изучение исторической карты, на которой нарисованы профили гор
Далее ученики изучат карту, на которой горы и холмы отображены с помощью профильных разрезов.
- Переключитесь с просмотра документ-камеры на веб-карту History of Terrain Mapping.
Эта карта была составлена Яном Блау в 1665 году.
- Спросите учеников, смогут ли они предположить, какое место в мире отображено на этой карте. В правом нижнем углу карты щелкайте кнопку Уменьшить до тех пор, пока они не догадаются или пока не появятся надписи.
Это карта части Швейцарии.
Примечание:
Карта выглядит искаженной, потому что она была привязана к современной географической карте. Вы можете посмотреть оригинальную карту и прочитать о ней дополнительную информацию в коллекции карт Дэвида Рамси.
- На панели инструментов Содержание (темной) в нижней части щелкните кнопку Развернуть.
- Щелкните Закладки и выберите Lac de Neuchâtel, чтобы вернуться к исходному виду.
Задайте ученикам еще несколько вопросов об этой карте.
- Как вы думаете, почему картограф нарисовал холмы таким образом?
В 1600-х годах не было возможности летать или видеть местность с высоты птичьего полета.
- Как вы думаете, где стоял картограф, когда рисовал эти холмы?
Ваши ученики могут догадаться, что он стоял на другой горе или на башне.
- Как вы думаете, эти холмы точны? Почему?
- Видели ли вы нарисованные таким образом горы на других картах, включая современные карты?
Зарисовки холмов часто используются на иллюстрированных картах.
Пример иллюстрированной карты Швейцарии, созданной для туристов. Формы рельефа были нарисованы Эдуардом Имхофом, известным швейцарским картографом.
- Как вы думаете, почему профильные виды на горы все еще распространены на туристических картах?
Они не так точны, но привлекательны и делают карту более наглядной.
Хорошо нарисованные холмы дают интуитивное представление о ландшафте и могут помочь приезжим ориентироваться по заметным ориентирам на местности.
Отрисовка горы с использованием ее профильного разреза
Далее ученики нанесут на карту слепленные из пластилина горы, зарисовав их в профиль.
- Попросите учеников в переместить горы на уровень глаз и нарисовать их профиль на листе картона.
Пока они рисуют, вы будете вести дискуссию о картах, которые они только что видели.
- Какова была первая технология, разработанная людьми, чтобы подняться выше гор, в воздух?
Воздушный шар, изобретенный в 1783 году.
- Как вы думаете, как это изобретение изменило картографирование?
Картографы теперь могли видеть землю с высоты птичьего полета.
- Как бы вы изобразили холм или гору, если бы смотрели на нее сверху?
Ученикам будет трудно ответить на этот вопрос. В следующих шагах вы покажете им один метод, который использовали картографы.
Картографирование рельефа с использованием штрихов крутизны
Даже после того, как был изобретен воздушный шар, у картографов все еще не было надежного способа взглянуть на горы сверху. Но они нашли способы нанести на карту местность, как будто у них есть воздушный шар. Долгое время самым популярным методом для этого были штрихи крутизны. Далее ученики нарисуют штрихи крутизны на своих пластилиновых горах и воспроизведут эти отметки на бумаге, чтобы отобразить на карте свои горы.
Изучение исторической карты со штрихами крутизны
Ваши ученики вернутся к Швейцарии, чтобы исследовать тот же ландшафт, но теперь отображаемый при помощи штрихов крутизны, а не зарисовками холмов.
- При необходимости откройте веб-карту History of Terrain Mapping.
- На панели инструментов Содержание (темный) щелкните Слои, чтобы открыть панель Слои.
- На панели Слои наведите курсор на слой Mayr's Alpenkarte. Щелкните кнопку Видимость, чтобы включить этот слой.
Появится новая карта.
Это часть карты, составленной Адольфом Стилером в 1872 году. Вы можете узнать об этом больше в коллекции карт Дэвида Рамси.
- Как бы вы описали отметки на склонах холмов?
Они выглядят как линии, штриховки или царапины. Эти отметки называются штрихами крутизны.
- Спросите, может ли кто-нибудь подойти к экрану и указать на вершину холма или горы.
На некоторых горных вершинах есть треугольник с цифрой. Это высота горы. Раньше картографы просто рисовали формы рельефа. Сейчас они измеряют высоту гор и стараются точно изобразить их на своих картах. Они наносят на карту рельеф, высоты форм рельефа.
Отображение на карте гор с помощью штрихов крутизны
Ваши ученики будут рисовать штрихи крутизны прямо на пластилиновых макетах своих гор и рисовать в этом же стиле карту.
- Попросите своих учеников использовать карандаши, чтобы нанести штрихи крутизны на склонах своих пластилиновых гор.
- Когда они закончат, попросите их встать над своими горами и посмотреть на вершины сверху. Попросите их нарисовать то, что они видят, штрихи крутизны и остальные детали.
- Спросите учащихся, какие они могут выделить преимущества отображения гор штрихами крутизны вместо профильного разреза.
С помощью штрихов крутизны вы можете нанести на карту все стороны горы, а не только одну. Рисунки высоких гор не закроют другие объекты, которые могут быть позади них на карте.
- Попросите учащихся поднять руки для ответа на следующие вопросы:
- Кто думает, что штрихи крутизны - это наилучший способ нанесения на карту рельефа?
- Кто думает, что должен существовать лучший способ нанесения на карту рельефа?
- Попросите нескольких учеников описать свое представление о лучшей технике нанесения на карту рельефа.
Некоторые ученики могут описывать карты изолиний, которые они видели. Некоторые могут описывать изображения, сделанные со спутников или самолетов. Далее ученики закартируют свои горы при помощи изолиний.
Картографирование рельефа при помощи изолиний
В течение долгого времени на картах использовались штрихи крутизны, но на картах, сделанных сегодня, они встречаются редко. Этот метод нанесения на карту рельефа был заменен изолиниями. Ваши ученики будут использовать изолинии для нанесения на карту своих гор.
Изучение исторической карты с изолиниями
Познакомьте учеников с еще одной исторической картой Швейцарии.
- При необходимости откройте веб-карту History of Terrain Mapping.
- На панели Слои наведите курсор на слой Switzerland и щелкните кнопку Видимость, чтобы его включить. Наведите курсор на слои Mayr's Alpenkarte и Das Wiflispvrgergow по очереди и щелкните кнопку Видимость, чтобы отключить каждый из них.
Эта карта была составлена Джоном Бартоломью в 1922 году. Вы можете узнать об этом больше в коллекции карт Дэвида Рамси.
- Перемещайтесь и масштабируйте карту, чтобы изучить ее вместе со своими учениками.
- Кто-нибудь видел подобную карту раньше? Где?
- Что означают линии, разделяющие цвета?
Они называются изолиниями. Это линии, проведенные по областям с одинаковой высотой.
- На панели инструментов Содержание щелкните Закладки и щелкните закладку Bern. Спросите учеников, могут ли они указать на вершину холма или горный пик.
На картах с изолиниями они отображаются в виде замкнутых кругов.
- Что означают цвета между изолиниями?
С помощью цвета легче определить уровень высоты, на котором вы находитесь, без необходимости считать изолинии.
- Щелкните закладку Легенда.
Зеленые цвета - для низин, коричневые - для возвышенностей.
- Соответствуют ли цвета на карте цветам на земле?
Не всегда. Цвета предназначены для того, чтобы было легче понимать изменения высот.
- Щелкните закладку Matterhorn. Некоторые места на карте белые. Почему?
- Щелкните Слои и наведите курсор на слой Switzerland. Щелкните кнопку Видимость , чтобы отключить слой и показать спутниковые снимки под ним.
Белая область представляет собой снег и лед на вершинах гор.
- Наведите курсор на слой Switzerland и щелкните кнопку Видимость, чтобы снова включить этот слой.
Картографирование рельефа при помощи изолиний
Далее ваши ученики разрежут макет своей горы на части и очертят эти части на карте, чтобы создать карту изолиний. Сначала вы продемонстрируете им рабочий процесс.
Подсказка:
Позвольте своим ученикам наблюдать за вашей работой, не объясняя сначала весь процесс. Наблюдая за происходящим, они будут предугадывать следующий шаг. В какой-то момент они, вероятно, закричат: «Я понял!»
- Соберите учеников вокруг своего стола, чтобы они все могли видеть, что вы делаете.
- С помощью линейки отмерьте и отметьте 1 см над основанием пластилинового макета горы.
Подсказка:
Многие линейки имеют закругленный конец с небольшим отступом от начала измерения. Попробуйте найти линейки с квадратным концом, которые начинаются с 0.
- Используйте веревку, чтобы разрезать гору на уровне отметки в 1 см.
Примечание:
Вы можете использовать любой интервал. Один сантиметр хорошо подходит, если у каждого ученика около 100–200 г пластилина.
- Отложите вершину горы и обведите карандашом основание вашего пластилинового макета горы.
- С помощью жесткой линейки снимите с бумаги нижнюю часть горы.
- Поместите верхнюю часть горы обратно на бумагу и обведите ее.
- Отмерьте 1 см от нижней части пластилинового макета и повторите процесс.
- Верните учеников на рабочие места с линейкой и веревкой. Попросите их таким же образом нанести на карту свои горы.
Им следует отрезать и обводить срезы своего макета, пока их гора не закончится.
Подсказка:
Поощряйте работу учеников в парах, чтобы они могли помогать друг другу разрезать макеты гор. Разрезать удобнее, когда кто-то другой держит верхушку макета. В противном случае горы могут смяться.
- Когда ученики закончат обводить свои горы, попросите их отметить каждое кольцо изолинии соответствующим значением высоты, например, 0 см, 1 см, 2 см и так далее.
Далее ученики раскрасят свои карты изолиний.
- Попросите учащихся раскрасить свои карты, используя последовательность цветов - цветовую шкалу, показывающую высоты от низких до высоких.
Подсказка:
Бумага может быть липкой из-за пластилина. Для рисования на липкой бумаге лучше всего подходят цветные карандаши. Если у вас нет цветных карандашей, вы можете перейти к следующему шагу. Вы также можете сказать своим ученикам, что не всегда на картах изолиний используется цвет. Granville sheet - это пример карты изолиний, состоящей только из линий.
Иногда с помощью цветовой шкалы высот пытаются имитировать ландшафт. На карте Швейцарии низины были зелеными, а возвышенности - коричневыми. Если бы вы наносили на карту горы в пустыне, использовали бы вы эту же цветовую схему?
Нет. Карта, на которой низменности пустынных областей обозначены зеленым цветом, будут вводить пользователя в заблуждение.
Цветовая шкала может быть монохромной, т.е. в ней могут использоваться оттенки одного цвета. Карта в правом верхнем углу на странице New York Elevation, 1895 является примером использования монохромной цветовой шкалы для высот.
Цветовые шкалы высот чаще бывают разноцветными. На карте Shikotsu, Toya and vicinity используется цветовая шкала, аналогичная той, что используется на карте Швейцарии. На карте Canada – British Columbia, and Prairie Provinces используется более широкий диапазон цветов, в том числе синий, для отображения глубин океана.
Подсказка:
Если листы бумаги учащихся не сильно испачканы пластилином, вы можете попросить их раскрасить карты и создать легенду вместо добавления надписей.
Теперь у ваших учеников есть три разные карты своей горы: профиль, штрихи крутизны и изолинии.
Ученики также могут раскрасить карту с профилем горы в соответствии с картой изолиний. Что становится очевидным?
Обсуждение
После уборки рабочего места завершите урок обсуждением выполненного задания. Если у вас нет времени на обсуждение, вернитесь к нему на следующем занятии.
- Как будут выглядеть изолинии, если горы имеют крутой склон или обрыв?
Изолинии будут проведены близко друг к другу.
- Как будут выглядеть изолинии, если горы имеют пологий склон?
Изолинии будут проведены далеко друг от друга.
- У кого-нибудь была пещера или другая сложная форма? Как это повлияло на контуры ваших изолиний?
- У кого-нибудь была впадина в горе? Например, озеро или кратер вулкана.
Впадину может быть сложно отобразить на карте изолиний, так как она будет выглядеть как и горная вершина, в виде замкнутой окружности. Надписи и цвета помогут понять, что это область более низких высот, а не более высоких.
На картах без цвета изолинии впадин обозначаются со штрихами, чтобы люди могли их распознать. На изображении ниже показаны изолинии впадин на карте одного из учеников и на карте пеплового конуса из коллекции карт Дэвида Рамси.
- Мы не можем разрезать настоящую гору. Как вы думаете, как картографы решают задачу картографирования рельефа с помощью изолиний?
Для этого необходимо измерить высоту в разных точках земли. Затем на карте соединить точки с одной высотой, чтобы нарисовать изолинии.
Вы можете научиться рисовать изолинии по точкам высот в упражнении: Соединение точек.
Интерпретация изолиний на карте (дополнительно)
Теперь, когда ваши ученики нанесли на карту рельеф тремя различными способами, они должны получить навыки чтения карт. Вы можете провести это дополнительное занятие на следующем уроке, чтобы оценить то, как ваши ученики научились работать с изолиниями.
Надписывание форм рельефа на топографических картах
Вы дадите своим ученикам несколько топографических карт и попросите их надписать формы рельефа.
- Подготовьте несколько напечатанных топографических карт с горизонталями. Если вы не можете их найти, используйте карты Атласа форм рельефа из коллекции карт Дэвида Рамси.
- Разложите топографические карты на столах для всего класса.
- Дайте каждому студенту несколько маленьких стикеров.
Подсказка:
Если стикеры слишком большие, разрежьте их на более мелкие полоски.
- Попросите учеников надписать каждый стикер названием формы рельефа, например, вершина, долина, ручей, утес, плато, пологий склон и так далее.
Также пусть ученики добавят на каждый стикер стрелку, чтобы была возможность указать на форму рельефа, обозначенную на стикере.
- Ученики также должны написать свои имена на обратной стороне каждого стикера.
- Попросите учеников пройтись и наклеить свои стикеры на соответствующие формы рельефа на картах.
- Проверьте, нет ли неправильно обозначенных форм рельефа.
Если вы найдете ошибку, проверьте обратную сторону стикера. Обратитесь к студенту, который разместил этот стикер, дайте ему подсказку и попросите попробовать еще раз.
В этом упражнении ученики получают обратную связь не только от вас, но и от наблюдения друг за другом.
В этом уроке ваши ученики узнали о трех шагах в эволюции картографирования местности. После изолиний был разработана еще один метод, получивший название отмывка рельефа. Когда картограф использует отмывку, он отображает вид местности сверху, как-будто солнце освещает ее под определенным углом. Некоторые горные склоны освещены, а другие находятся в тени.
Вы можете увидеть пример отмывки рельефа на карте Национального парка Роки-Маунтин.
Если кто-то из ваших учеников быстро закончит свою работу или захочет получить дополнительную информацию, они могут посмотреть видео картографа Сары Белл, объясняющее, как она рисует цветную отмывку.
Сегодня изолинии и отмывку рельефа можно создавать автоматически с помощью цифрового программного обеспечения, такого как ArcGIS Pro, если у вас есть данные для измерения высот. Но картографирование местности вручную даст вашим студентам четкое представление о том, как интерпретировать рельеф на любых картах, которые они читают.
Рельеф - один из элементов базовой карты, который является первым слоем ГИС. Поиск и навигация по картам в ArcGIS Online - это короткое видео и упражнение, которое вы или ваши ученики можете использовать для изучения базовых карт в ГИС.
Вы можете найти больше учебных пособий в галерее учебных пособий.
