地形図
背景
地形図は、3次元の地表面を2次元で表現したものです。地形図は、地形の水平位置と垂直位置の両方を示すという点で他の地図とは異なります。等高線、色、記号、ラベル、およびその他のグラフィック表現の組み合わせにより、地形図は、山、森、川、湖、都市、道路、橋、およびその他の多くの自然および人工の特徴の形状と場所を描写します。また、ベンチマーク、ベースラインと子午線、磁気偏角など、測量士と地図作成者にとって貴重な参照情報も含まれています。地形図は、土木技師、環境管理者、都市計画家だけでなく、アウトドア愛好家、救急隊、歴史家によっても使用されています。
歴史
最も初期の既知の地図のいくつかは、現在イラクとして知られている地域のメソポタムニアで作成されました。ここでは、プロパティの境界を示す一連の地図が紀元前2400年頃に描かれました。 土地課税の目的で。西暦335〜366年頃のローマ時代の地図 A.D. 道路、都市、川、山などの地形的特徴を示しました。地形という言葉は、ギリシャ語の topos、に由来しています。 場所を意味し、 graphien、 書く意味。したがって、地形は場所の記述または描画です。
測量の基本は早くも紀元前1200年<小>で知られていましたが 、そしておそらく以前は、地図を作成する際の測量技術の使用は、都市やその他の小規模な地域に限定されていました。より大規模な地図は、探検家が保管しているスケッチやジャーナルから作成され、観察よりも想像力を反映している場合がありました。その結果、マップ上のポイントの正確な位置は、多くの場合、大幅にエラーになりました。
1539年、オランダの数学者で地理学者のReiner Gemma Frisiusは、ある領域を三角形に分割して測量する方法を説明しました。この三角測量の概念は、現地測量の基本的な手法の1つになり、現在でも使用されています。三角測量を使用した最初の大規模な地図作成プロジェクトの1つは、フランスの詳細な地図を作成するように説得されたジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニによって1670年代に開始されました。カッシーニの死後、彼の子供たちと孫たちはプロジェクトに取り組み続けました。 Carte deCassiniと呼ばれる最終結果 1793年に発行され、国全体の最初の正確な地形図でした。その唯一の欠点は、気圧計を使用して高度による気圧の変化を測定することによって決定されたいくつかのスポット標高を除いて、標高測定の一般的な欠如でした。地図上にさまざまな標高を表示する等高線の概念は、1791年にフランスのエンジニアJL Dupain-Trielによって開発されました。この方法では、平坦な2次元地図上に土地の輪郭と標高を正確に描写できましたが、広くはありませんでした。 1800年代半ばまで使用されていました。
米国では、連邦政府は急速に成長している国で正確な地形図の重要性を認識していました。 1807年、トーマスジェファーソン大統領は、旅行と商業の支援として大西洋の海岸線をマッピングするために沿岸測量部を設立しました。 1836年に、この組織はU.S. Coast Surveyに名前が変更され、1878年に名前がU.S. Coast and GeodeticSurveyに変更されました。その間、国の内部のマッピングは、ミズーリ州セントルイスから太平洋岸北西部へのルートをマッピングした1804-1806年のルイスクラーク探検隊を含むさまざまな個人や組織に分類されました。 1838年から1861年の南北戦争の勃発までの期間、陸軍の地形測量工兵隊は、ジョン・フレモントの調査に基づいて1848年に公開された詳細な地図を含め、米国西部の地図作成に大きく貢献しました。 1870年代までに、非常に多くの異なるグループが調査を実施していたため、作業が重複し始めました。この取り組みを強化するために、1879年に米国地質調査所（USGS）が設立されました。
初期の地図作成のほとんどは、骨の折れる現地調査によって行われました。 1930年代から、USGSは航空写真技術を使用して地図を作成および更新し始めました。 1980年代には、コンピューターを使用して既存の地図をスキャンして再描画することで、急速に成長している地域の地図を更新するために必要な時間が大幅に短縮されました。
現在、USGSには、さまざまな縮尺の56,000を超える米国の地形図に加えて、月と惑星の地図があります。また、さまざまな用途向けの地質学、水文学、写真画像の地図などの特殊な地図も公開しています。
地図の縮尺、記号、
および色
地形図が有用であるためには、使いやすい地図サイズに関する十分な情報が表示されている必要があります。これは、大きすぎず小さすぎないマップ縮尺を選択し、記号と色を使用してマップの詳細を強化することによって実現されます。
最も一般的なUSGS地形図の縮尺は1：24,000です。この縮尺では、地図上の1インチは、地上で24,000インチ、つまり2,000フィート（1cmは240m）を表します。これらのマップは、7.5分の四角形のマップと呼ばれます。これは、各マップが、経度7.5分、緯度高さ7.5分の地球表面の4辺の領域をカバーし、60分が1度の角度に等しいためです。赤道から極に向かって移動するにつれて経度線間の距離が狭くなるため、マップの幅も変化します。米国の地図の場合、緯度が31度未満の場所では、地図の幅は約23インチ（58.4 cm）、高さは27インチ（68.6 cm）、幅は約22インチ（55.9 cm）、高さは27インチ（68.6 cm）です。 ）その緯度より上の場所の場合。その他の一般的なUSGSマップの縮尺は、1：63,360、1：100,000、および1：250,000です。これらの縮尺は、1：24,000の地図よりも広い領域をカバーしていますが、詳細度は低くなっています。
地形図を解釈しやすくするために、記号と色を使用してさまざまな自然および人工の特徴を表現しています。一部のシンボルは、頭上から見たときにフィーチャのように見えるように設計されています。たとえば、建物は建物の輪郭の形をしたソリッドオブジェクトとして表示されます。他の記号は、鉄道を表す小さな十字マークの付いた長い線など、広く認識されている表現です。色はさらに重要な役割を果たします。川、湖、その他の水域は青色で表示されます。森林と植生の多い地域は緑色で示されています。マイナーな道路と高速道路は黒で表示され、メジャーな高速道路は赤で表示されます。地面自体の形状を表す等高線は茶色で表示されます。マップの最近の改訂は紫色で表示されます。
製造
プロセス
正確な地形図の作成は長くて複雑なプロセスであり、開始から終了まで5年もかかる場合があります。優れた地図を作成するには、測量士、彫刻家、ファクトチェッカー、印刷業者などの熟練したチームが必要です。これは、米国地質調査所が7.5分の四角形の地形図を作成するために使用する典型的な一連の操作です。
その地域の写真を撮る
- 1マッピングするエリアは、最初に空中から撮影する必要があります。地面の各セクションは、等高線に変換できる立体的な3次元画像を提供するために、2つの異なる角度から撮影されます。空は澄んでいて、太陽は撮影する地形のタイプに適した角度になっている必要があります。季節
地面の各セクションは、2つの異なる角度から撮影され、に変換できる立体的な3次元画像を提供します。等高線。要因も考慮に入れる必要があります。たとえば、落葉樹がある地域では、写真は通常、晩秋から初春にかけて樹木がむき出しになり、下にある地面の特徴がよりはっきりと見えるように撮影されます。 - 2航空機は、慎重に決定された飛行経路に沿って南北方向に一定の高度でその地域を飛行し、特別なカメラが各四角形の正確に配置された10枚の写真を撮影します。各カメラの費用は250,000ドル以上になる可能性があります。
コントロールポイントの調査
- 3マップの正確性を確保するには、現地調査によってさまざまなコントロールポイントの正確な位置を確立する必要があります。一般的なコントロールポイントは、2本の道路の交差点またはマップエリア内の他の目立つフィーチャです。水平方向のコントロールポイントは経度と緯度を決定するために調査され、垂直方向のコントロールポイントは標高を決定するために別々に調査されます。これらのコントロールポイントの位置と標高は、マップメーカーが航空写真画像を正しく配置し、等高線に値を割り当てるのに役立ちます。
- 4測量士は現場にいる間、張り出した葉の下に隠された道路や小川、航空写真の撮影後に建設または取り壊された可能性のある建物など、さらにチェックが必要な特徴も探します。
マップ機能の確認
- 5一部のマップ機能では、追加の検証が必要になる場合があります。たとえば、一部のストリームは断続的にしか実行されない場合があります。その場合、ストリームは実線ではなく一点鎖線または軽量で表されます。特定の道路は公道ではなく私道であることが判明する可能性があり、これらにはマークを付ける必要があります。フィールドチェッカーがその地域に入り、地元の住民と話したり、地元の財産記録を調べたりして、これらの特徴を確認します。調査員が指摘した疑わしい機能も確認する必要があります。地名の正しいスペルを決定する必要があります。
地図原稿の編集
- 6エリアが調査され、すべての特徴がチェックされた後、重なり合う航空写真のペアが立体プロジェクターに配置されます。 1つの画像はオペレーターの左目に投影され、もう1つの画像はオペレーターの右目に投影されます。その結果、地形の3次元ビューが作成されます。 2つの小さな光線がポインターに接続され、3次元地形画像の特定の標高に対応する小さな白い点で交差するように調整されます。沿って マップの精度を確保するには、さまざまなコントロールポイントの正確な位置をフィールドごとに設定する必要があります調査。使用する色ごとに個別のスクライブコートが作成されます。 2つのビームの焦点をドットに合わせたままポインタを動かすと、オペレータは地面の各等高線とさまざまなフィーチャの位置をトレースします。ポインタは、トレースされる輪郭またはフィーチャを描画するトレーステーブル上のペンに接続されます。この時点では、すべての輪郭とフィーチャが黒で描画されています。このプロセスは、マップ原稿のコンパイルと呼ばれます。
- 7トレースが完了すると、完成したマップ原稿が撮影され、マップサイズのフィルムネガが作成されます。このネガは、スクライブコートと呼ばれる柔らかく半透明のコーティングでコーティングされたいくつかの薄いプラスチックシートに光化学的に再現されます。
地図のスクライブと編集
- 8プラスチックシートを一度に1枚ずつ取り出してライトテーブルに置き、白いプラスチックの表面から柔らかな光が差し込む。この下からの照明により、地図原稿の線がスクライブコートを通して見えるようになります。彫刻家は、完成した地図上で特定の色になる線と領域に沿ってスクライブコートを慎重に切り取ります。たとえば、1枚のシートには、川、湖、およびその他の青い水域のすべての線が含まれます。このプロセスは、色ごとに繰り返されます。
- 9レタリング用の別々のシートは、各スクライブされたシートの上に透明なプラスチックシートを置き、レタリングをラベル付けするフィーチャに注意深く位置合わせすることによって準備されます。タイプのサイズ、スタイル、およびフォントは、あるマップから別のマップへの一貫性と読みやすさを保証する標準に従って選択されます。次に、完成した各タイプのシートでフィルムネガが作成されます。
- 10スクライブされたシートを数回レビューおよび編集した後、各シートを異なる色の光にさらして、完成した地図に非常によく似たカラープリントを作成することにより、カラープルーフシートを作成します。さらに確認および編集した後、マップを印刷する準備が整います。
地図の印刷
- 11スクライブされたシートとレタリングのネガを露光することにより、マップの色ごとにプレスプレートが用意されます。平版印刷機に用紙をセットし、最初の色を印刷します。プレスプレートとインクを交換し、用紙をもう一度プレスに通して2番目の色を印刷します。このプロセスは、すべての色が印刷されるまで繰り返されます。最大の印刷機の中には、プレートを交換したり、用紙をリロードしたりすることなく、最大5色を順番に印刷できるものがあります。
品質管理
USGSは、1947年に設定されたNational Map Accuracy Standardsを使用しています。1958年から、USGSは、毎年作成される地図の約10％で20以上の明確に定義されたポイントをフィールドチェックすることにより、地図の精度のテストを開始しました。
1：24,000スケールの7.5分の地図の場合、水平精度基準では、チェックされたポイントの少なくとも90％について地図に表示される場所が、地上の実際の場所から40フィート（12.2 m）以内の正確さである必要があります。 。垂直精度基準では、チェックされたポイントの少なくとも90％についてマップに表示される標高が、地上の等高線間隔の半分以内の精度である必要があります。等高線間隔が10フィート（3 m）のマップの場合、これは、マップに表示される標高が、地上の実際の標高から5フィート（1.5 m）以内の精度である必要があることを意味します。これらの基準が地図作成者にとって何を意味するかを理解するために、水平精度基準では、地図上のチェックポイントの少なくとも90％の位置を、正しい位置から0.02インチ（0.05 cm）以内に描画する必要があります。
未来
現在使用されている地形図のほとんどは手動で作成されました。しかし、地図製作者にとって、未来は今日ここにあります。航法衛星の確立されたネットワークは、全地球測位システム（GPS）の基礎を形成します。このシステムにより、現場の測量士は、従来の測量技術が不可能な最も離れた地形でも、数フィート以内の水平位置を正確に特定できます。
さまざまなセンサーを搭載した他の衛星は、地図を作成する航空写真の方法にすぐに取って代わる可能性があります。一連のランドサット衛星の最初のものは1972年に打ち上げられ、1984年までに、サイズが約100フィート（30 m）の地球の表面上の物体を検出できるようになりました。 1998年、アメリカの会社は、現在のUSGS 7.5分の地図と同じくらい詳細な画像を生成する3フィート（1 m）の小さな物体を検出できる衛星を打ち上げる準備をしていました。さらに重要なことに、これらの画像はデジタルデータとしてキャプチャおよび送信され、コンピュータで処理および印刷される可能性があります。これにより、マップの作成または更新に必要な時間が大幅に短縮され、全体的な精度も向上します。
製造プロセス