Overview
Fonte: Laboratório de Alan Lester - Universidade de Colorado Boulder
Mapas topográficos são representações de "visão de plano" da superfície tridimensional da Terra. Eles são um tipo padrão de visão de mapa que fornece uma perspectiva aérea, ou aérea.
Entre as características definidoras de um mapa topográfico estão as linhas de contorno que indicam locais de elevação constante. O intervalo de elevação entre as linhas de contorno depende do nível de detalhe fornecido pelo mapa e do tipo de topografia presente. Por exemplo, regiões com variação topográfica significativa podem exigir linhas de contorno separadas por 40-100 pés., enquanto regiões geralmente planas com pouca variação topográfica podem ter contornos mais amplamente separados de 10-20 pés.
Para um usuário experiente de tais mapas, os padrões feitos pelas linhas topográficas são representativos de vários padrões de terra, como cumes, vales, colinas e planaltos.
Principles
Embora as imagens tridimensionais modernas (por exemplo, modelos de elevação digital, o Google Earth) possam ser úteis como um meio de obter uma impressão rápida e geral de uma paisagem, essas imagens estão sujeitas a distorções e não podem ser usadas para extrair dados de elevação quantitativa. Em contraste, um mapa topográfico pode fornecer uma fonte de informação livre de distorções sobre altitudes para pontos discretos sobre toda a área do mapa.
A capacidade de extrair dados de elevação confiáveis para qualquer ponto do mapa topográfico permite a construção de perfis topográficos. Estas são visões transversais (perpendiculares à visão padrão do plano ou mapa-visualização) que definem uma série contínua de elevações ao longo de uma linha, conectando dois pontos no mapa. O perfil topográfico é um gráfico de elevação (eixo y) versus distância (eixo x) entre os dois pontos definidos no mapa topográfico. Este perfil gráfico permite que se veja efetivamente a superfície terrestre a partir de uma visão "edge-on" que mostra como a superfície da terra sobe e cai ao longo de uma linha hipotética, juntando dois pontos no mapa. A perspectiva do perfil topográfico é muito útil; ele fornece um ponto de partida para fazer seções geológicas transversais que projetam estruturas rochosas ou camadas na subsuperfície.
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Procedure
- Obtenha um mapa topográfico.
- Estabeleça uma linha entre dois pontos especificados no mapa. Chame esses pontos, A-A', ou X-X', ou Y-Y'.
- Coloque a borda de uma tira de papel ao longo da linha de seção transversal, marcando os dois pontos, A-A', com marcas de carrapato.
- Coloque uma marca de carrapato onde cada uma das linhas de contorno cruza a linha da seção transversal. Adicione anotações que indicam as elevações dessas linhas de contorno.
- Se houver variação topográfica substancial ao longo da linha escolhida, A-A', comece apenas marcando a intersecção da linha com os contornos principais. Os principais contornos (também chamados contornos de índice) são aqueles que aparecem no mapa como linhas ousadas e ligeiramente mais pesadas.
- Por exemplo, contornos principais em um mapa de quadrilátero de 7,5 minutos são normalmente usados para indicar intervalos de 200 pés no mapa, com as linhas de contorno padrão representando intervalos de 40 pés. Isso significa que entre cada contorno principal, há 4 contornos padrão (representando 5 passos de elevação para mover de um contorno principal para o próximo).
- Ao longo de certas partes da linha transversal, pode haver variação topográfica íngreme e, portanto, linhas de contorno intimamente espaçadas. Aqui, marque apenas os maiores contornos. Onde houver pouca variação topográfica, marque todos os contornos (onde eles cruzam a linha transversal).
- Se houver variação topográfica substancial ao longo da linha escolhida, A-A', comece apenas marcando a intersecção da linha com os contornos principais. Os principais contornos (também chamados contornos de índice) são aqueles que aparecem no mapa como linhas ousadas e ligeiramente mais pesadas.
- Coloque o papel com as marcas de carrapato ao longo do eixo x de um pedaço de papel gráfico. Transfira as marcas de elevação para o eixo y com um ponto.
- Isso gera um gráfico de elevação (eixo y) versus distância ao longo da linha A-A'.
- A escala do eixo x é definida pelo próprio mapa. A escala do eixo y pode ser escolhida para ser equivalente à escala do mapa (não resultando em exagero vertical), ou pode ser escolhida de modo que as pequenas variações de elevação sejam efetivamente "esticadas" (resultando em exagero vertical).
- Suavizar o perfil conectando os pontos, reconhecendo que a maior variação topográfica no mundo real não existe em etapas abruptas.
Perfis topográficos dão uma visão lateral do terreno de uma área de interesse.
Mapas topográficos são uma visão padrão do mapa que fornece perspectiva aérea e representação tridimensional da superfície da Terra. Estes podem ser usados para gerar vistas laterais da terra, também conhecidas como perfis topográficos.
Ao planejar estradas, ferrovias, dutos ou trilhas, os perfis topográficos podem ser uma ferramenta valiosa para informar o usuário profissional ou recreativo do terreno em uma área alvo.
Este vídeo ilustrará o processo de fazer perfis topográficos a partir de mapas topográficos.
Entre as características definidoras dos mapas topográficos estão as linhas de contorno, que notam a elevação. Essas linhas transmitem informações tridimensionais, e podem informar o usuário do mapa de vários padrões de forma de terra, como cumes, vales, colinas ou planaltos.
No mapeamento topográfico, os mapas produzidos podem variar em detalhes e escala, muitas vezes dependentes do terreno do sujeito. O intervalo de elevação entre as linhas de contorno é um aspecto que pode variar. Por exemplo, em regiões com variação topográfica significativa, os mapas podem usar linhas de contorno de 40 a 100 pés. Em áreas geralmente planas com pouca variação, os mapas podem usar contornos de 10 a 20 pés mais amplamente separados.
A composição precisa e a capacidade de extrair dados de elevação confiáveis para qualquer ponto do mapa topográfico permitem a construção de perfis topográficos. Essas visões transversais "laterais" são construídas usando uma linha estabelecida entre os pontos e contornos de gravação que cruzam essa linha.
Os dados subsequentes são traçados como um gráfico de elevação, com elevação traçada no eixo Y, e as travessias de contorno ao longo do eixo X. Quando esses pontos são unidos, isso permite que o usuário veja como a superfície sobe e cai ao longo desta linha hipotética.
Dependendo do uso pretendido do mapa, o exagero vertical pode ser aplicado ao eixo Y. Isso pode ser benéfico em cenários onde o perfil topográfico está sendo utilizado para mostrar a robustez do terreno. Em cenários onde o uso primário do perfil topográfico é projetar características geológicas ou seções transversais, o exagero vertical é melhor evitado.
Perfis topográficos podem ser extremamente úteis, e fornecem um ponto de partida para fazer seções geológicas transversais que projetam estruturas de rochas ou camadas na subsuperfície. Em um sentido muito geral, descobrimos que cumes são compostos de rochas resistentes e vales são compostos de rochas menos resistentes e facilmente erodidas.
Agora que estamos familiarizados com mapas topográficos e fazendo perfis topográficos, vamos dar uma olhada em como isso é realizado.
O primeiro passo para fazer um perfil topográfico é obter um mapa topográfico. Estes podem ser gerados pelo cientista, ou recolhidos de uma agência de pesquisa geológica. Uma vez que um mapa apropriado tenha sido selecionado, o perfil topográfico pode ser iniciado.
Estabeleça uma linha entre dois pontos que cruzam a região de interesse no mapa. Estes devem ser rotulados como A-A'. Pegue uma tira de papel, e coloque-a ao longo da linha de seção transversal entre os dois pontos. Na tira de papel, coloque uma marca de carrapato onde cada uma das linhas de contorno cruza a linha da seção transversal de papel. Adicione anotações indicando as elevações dessas linhas de contorno. Onde há pouca variação topográfica, marque todos os contornos. Se houver variação topográfica substancial ao longo da linha escolhida, comece marcando apenas a intersecção dos contornos principais ou "índices". Estes são vistos em negrito no mapa.
Em papel gráfico, desenhe a região de interesse. Escolha uma escala para o eixo y com ou sem exageros. Defina as marcas de carrapato ao longo do eixo x e transfira cada marca de elevação para o gráfico com um ponto. Isso gera um gráfico de elevação versus distância ao longo da linha A-A'. Conecte esses pontos para fazer uma linha contínua.
O mapa define a escala do eixo x, mas o eixo Y pode ser escolhido para mostrar uma visão realista, ou uma que acentua a topografia local para demonstrar terreno acidentado.
A capacidade de visualizar o terreno local é importante em uma variedade de aplicações.
Avaliar a robustez ou a inclinação de um terreno pode ser útil para avaliar a dificuldade de atravessar uma determinada área. Isso pode ser aplicável de diferentes maneiras para diferentes modos de transporte, como caminhada, bicicleta ou condução. O trabalho de campo para levantamentos geológicos ou biológicos pode exigir a realização de um transecto através de uma área com o propósito de tomar medidas ou coletar amostras. Perfis topográficos podem informar os cientistas de campo da viabilidade e dificuldade de amostragem em diferentes regiões e facilitar o planejamento de um transecto adequado.
Perfis topográficos são a base da superfície terrestre para a construção de seções geológicas transversais. Estas seções são uma projeção gráfica de rochas superficiais ou camadas de solo na subsuperfície, e fornecem uma visão lateral do interior da Terra crucial para interpretar todos os tipos de características geológicas. Estes podem ser usados para muitas aplicações, incluindo a localização de prováveis fontes de reservatórios de água subterrânea, possíveis bolsões de petróleo e gás, ou regiões de dobra ou falha.
A maior parte da topografia na Terra é uma consequência da interação entre erosão e elevação, que é causada pelo volcanismo, tectonismo, força das marés e impactos. Análises detalhadas das variações topográficas são uma parte crítica na avaliação da evolução do terreno.
Você acabou de assistir a introdução do JoVE a mapas e perfis topográficos. Agora você deve entender a importância dos mapas topográficos, como fazer perfis topográficos e como esses perfis podem ser úteis para geólogos e comunidades como um todo.
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Results
Uma vez devidamente suavizada e verificada contra o próprio mapa (para detalhes de elevação entre os pontos), o perfil topográfico resultante é uma representação dos altos e baixos de uma paisagem, entre os pontos definidos.
Quando perfis topográficos são usados como base para projeções de características geológicas na subsuperfície, geralmente é melhor evitar exageros verticais - em outras palavras, os eixos horizontais e verticais devem ter a mesma escala. No entanto, quando há muito pouca variação vertical em toda a linha de perfil topográfico, pode ser útil (para visualizar a topografia) ter uma escala vertical diferente, esticando efetivamente as variações topográficas verticais.
O grau de exagero vertical é igual à escala fracionária vertical dividida pela escala fracionária horizontal. Por exemplo, se alguém estiver usando um mapa topográfico típico do Serviço Geológico dos EUA com uma escala horizontal de 1:24.000 (1 pol. no mapa representa 24.000 no mundo real) e uma escala vertical escolhida de 1:24,00 (1 em. na escala vertical representa 2.400 in. de mudança vertical), então o exagero vertical é simplesmente 1/2.400 dividido por 1/24.000 que equivale a 10X de exagero vertical.
Alguns exageros verticais são muitas vezes úteis, particularmente quando o perfil topográfico está sendo usado principalmente para mostrar a robustez do terreno. De acordo com o exemplo anterior, em um mapa de 1:24.000 (a escala geralmente usada nos mapas padrão do quadrilátero usgs de 7,5 minutos), 1 no eixo lateral x do perfil topográfico representa 2.000 pés,, e esses mapas (dependendo da latitude) são em torno de 6 por 8 mi. Mas em muitas regiões do mapa, há substancialmente menos de 2.000 pés (ou seja,1 em.) de alívio vertical sobre toda a área do mapa; portanto, um perfil não exagerado mostra muito pouca variação no eixo y, e um perfil exagerado pode ser desejado.
Para efeitos de fazer seções geográficas transversais, onde o principal interesse é projetar camadas de rocha na subsuperfície (e menos significância é dada à variação topográfica surficial), é melhor usar um perfil topográfico não exagerado como base para fazer as projeções. Com um perfil não exagerado, os ângulos de mergulho da camada de rocha não precisam ser modificados. Isso é discutido com mais detalhes no vídeo "Making a Geologic Cross Section".
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Applications and Summary
Um perfil topográfico fornece uma representação visual dos altos e baixos topográficos através de um segmento de linha em um mapa, de um ponto a outro. Tais perfis são utilizados para avaliar a "robustez" do terreno, que é útil para avaliar a dificuldade de viagem (dirigir, andar de bicicleta ou caminhar como meios de transporte para o campo-trabalho) (Figura 1). Às vezes, o trabalho de campo requer fazer um transecto através de uma região com o propósito de coletar amostras ou fazer medições geofísicas. Um perfil topográfico pode dizer ao cientista de campo algo sobre a dificuldade e viabilidade de tal travessia.
Quase toda a topografia no planeta Terra é uma consequência da interação entre elevação (seja gerada pelo volcanismo, tectonismo, força das marés, impacto, etc.) e erosão. Como tal, análises detalhadas das variações topográficas são uma parte crítica da avaliação de modelos geomórficos relacionados à evolução do terreno. Por exemplo, se um geólogo quer saber por que um sistema de rio ou geleira apresenta variação gradiente significativa ao longo de seu curso, perfis topográficos são os principais meios para quantificar essas mudanças(Figura 2). Passos e variações topográficas podem ser usados para indicar a relativa resistência de rochas e solos à erosão; áreas baixas sendo de maior suscetibilidade à erosão.
Perfis topográficos também são a base de superfície terrestre para fazer seções geológicas transversais (ver vídeo Fazendo uma Seção De Transversal Geológica). Uma seção transversal é uma projeção gráfica de rochas superficiais ou camadas de solo na subsuperfície. Essa visão lateral do interior da Terra é crucial para interpretar todos os tipos de características geológicas. Geólogos utilizam visões transversais da subsuperfície para interpretar a localização de reservatórios de água subterrânea e regime de fluxo, identificar possíveis bolsões de óleo e gás e modelar mecanismos para deformação de rochas (dobramento e falha).
Figura 1. Um exemplo de terreno que exigiria avaliação topográfica. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Depósitos glaciofluviais profundos e erodidos ao lado do rio Matanuska, Alasca. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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