مفاهیم و تعاریف اولیه در نقشه‌برداری

هدف از نقشه‌برداری

نقشه‌برداری علم و تکنیک تعیین دقیق موقعیت سه بعدی نقاط روی سطح زمین می‌باشد.

هدف نقشه‌برداری انجام مشاهداتی نظیر اندازه‌گیری طول و زاویه بین نقاط مذکور برای تهیه نقشه است؛

به عبارتی نقشه‌برداری علم و فن نمایش عوارض زمین روی کاغذ و پیاده سازی عوارض از کاغذ برروی زمین است.

تعریف نقشه در نقشه‌برداری

نقشه عبارتست از تصویر قائم عوارض زمین با نسبت کوچکتر بر روی صفحه افق.

محتویات یک برگ نقشه عبارتست از :

• مقیاس
• سیستم مختصات
• بعد سوم
• جهت شمال
• تاریخ تهیه نقشه
• نوع تهیه نقشه
• راهنمای نقشه
• ابعاد نقشه

لزوم تهیه نقشه در نقشه‌برداری

رشد سریع جمعیت و افزایش پیچیدگی های زندگی مدرن و نیازی که به شناخت منابع طبیعی و غیرطبیعی وجود دارد، باعث شده است که انسان محیط طبیعی و اجتماعی خود را به طور دقیق تر مورد مطالعه قرار دهد.

این بررسی بسیار متنوع بوده و شامل موضوعاتی نظیر وضع راه ها، ناهمواری های منطقه، شبکه آب، پوشش گیاهی و غیره می‌شود.

مهمترین راه دسترسی به این اطلاعات نقشه برداری و تهیه نقشه از منطقه موردنظر می‌باشد.

شاخه های مختلف مهندسی نقشه‌برداری

شاخه های مختلف مهندسی نقشه برداری عبارتند از:

1. ژئودزی
2. نجوم
3. کارتوگرافی
4. سیستم اطلاعات جغرافیایی
5. فتوگرامتری
6. ژئودزی دریایی(هیدروگرافی)
7. سنجش از دور
8. ژئودزی فضایی

ژئودزی

ژئودزی به عنوان علم اندازه‌گیری شکل، اندازه، ابعاد و هندسه زمین و عوامل فیزیکی تاثیرگذار بر آن می‌پردازد.

به عبارتی ژئودزی علم محاسبه و اندازه‌گیری شکل و ابعاد زمین می باشدکه در نقشه برداری به تعیین موقعیت سه بعدی عوارض زمین در مقیاس بزرگ با حذف خطاهای فیزیکی زمین اطلاق میگردد.

با به کارگیری علم ژئودزی میتوانیم از حرکات پوسته زمین و جزر و مد و جریان های دریایی به کمک مشاهدات نجومی و ماهواره ها آگاه شویم.

1. شاخه های مختلف ژئودزی
   1. ژئودزی هندسی
   2. ژئودزی فیزیکی
   3. نجوم ژئودزی
   4. ژئودزی ماهواره ای
   5. هیدروگرافی
2. کاربرد ژئودزی
   1. با استفاده از تئوری هندسی علم ژئودزی در GPSامکان تعیین موقعیت ناوبری مهیا می‌شود.
   2. متخصصین ژئودزی با محاسبات و ارزیابی میدان ثقل زمین میتوانند تعیین مدار ماهواره ها و پیش بینی موقعیت آنها را انجام دهند.
   3. ژئودزی نقشه برداری با مقیاس بزرگ می‌باشد. برای تهیه نقشه دقیق از منطقه ای بالاتر از 10 کیلومتر لازم است خطای کرویت زمین و انکسار در آن‌ها محاسبه شده و حذف شوند که این کار با کمک علم ژئودزی انجام می‌شود.
   4. کاربرد ژئودزی در منطقه آبی هیدروگرافی نام داردکه با بررسی هندسی سطح و بستر دریا به تعیین موقعیت و ناوبری در آب‌ها می‌پردازد.
   5. بررسی تنش گسل ها و حرکت ورقه های پوسته زمین و تحلیل جابه جایی ناشی از زلزله و یخچال های طبیعی و آتش فشان‌ها با علم ژئودینامیک مقدر می‌شود.
   6. ژئودزی امکان تهیه و پردازش مشاهدات هندسی و فیزیکی را برای اهداف ژئودینامیکی فراهم می‌آورد.

نجوم

یافتن مختصات نقاط با سیستم مختصات از قبل تعیین شده و ترسیم شکل زمین از اهداف نجوم می‌باشد در نتیجه به مشاهدات زمینی نیاز است. مشاهدات زمینی روی زمین انجام می گیرد ولی در نجوم ژئودزی مجهولات روی زمین اند و ستاره ها ایستگاه‌های معلوم برای محاسبات در نظر گرفته می‌شود.

به طور کلی نجوم از شبکه های ماهواره ای دقیق تر است چون شبکه های های ماهواره ای به طور پیش فرض زمین را بیضوی در نظر می‌گیرند وبه توپوگرافی آن توجه نمی کنند اما مهم ترین عیب نجوم ژئودزی این است که از ستارگان در روز نمیتوان استفاده کرد و گاهی هم برای رصد آنها موانعی وجود دارد و یا مکان آنها متغیر است.

کارتوگرافی

به علم و فنون و هنر ترسیم نقشه های زمین که در تهیه و چاپ عوارض زمین دلالت دارند کارتوگرافی میگویند. Cartogram به معنی نقشه و graphie به معنای ترسیم می‌باشد پس به طور کلی کارتوگرافی به علم ترسیم نقشه اطلاق می شود.

همانطور که واضح است زمین را نمی توان عینا بر روی کاغذ ترسیم کرد . کارتوگراف‌ها با نسبت‌های اندازه‌گیری عوارض بر روی زمین آن را به اندازه های مشخصی بر روی نقشه تبدیل می کنند.

به طور کلی دو تعریف از کارتوگرافی وجود دارد:

• کارتوگرافی عام

علم، هنر و فن ساختن نقشه است که کلیه مراحل تهیه نقشه، یعنی ژئودزی، عملیات زمینی، فتوگرامتری، ترسیم و چاپ را شامل می شود.

• کارتوگرافی خاص

مراحل بعد از برداشت زمینی و فتوگرامتری و در نهایت تمامی اطلاعات اولیه ترسیم نقشه را کارتوگرافی خاص می‌گویند.کارهایی مانند تنظیم پیش نویس، ترکیب اطلاعات و استفاده از نقشه ها و مدارک مربوطه، انتخاب شبکه، تعیین علائم و نوشته ها، هماهنگی اطلاعات موجود در نقشه، طراحی لژاند، انتخاب روش ترسیم ،چاپ و تکثیر نقشه مراحل کارتوگرافی خاص می‌باشد.

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)

یک سامانه برای مدیریت و ارزیابی اطلاعات جغرافیایی می‌باشد. هدف از GIS پس از اخذ اطلاعات ، ذخیره، بازیابی، به هنگام سازی، پردازش ، انتقال و نمایش داده ها به منظور حمایت از راه حل ها برای حل یک مشکل می‌باشد.

• ویژگی‌های سامانه اطلاعات جغرافیایی

1. اطلاعات توصیفی برای پردازش اطلاعات در تمامی سیستم ها لازم است. این سامانه علاوه بر اطلاعات توصیفی امکان ورود اطلاعات پیکسلی و برداری از منابعی مانند نقشه، تصویر ماهواره ای و هوائی ، GPS ، تجهیزات نقشه برداری و غیره را دارد.
2. امکان پرسش و پاسخ های داده ها برای کاربر وجود دارد.
3. این سامانه امکان ارائه نتایج در قالب نقشه، گزارش، جدول و نمودار را دارد.

• انواع داده های جغرافیایی در GIS

1.   داده های پیکسلی: داده های حاصل از اسکن و تصاویر ماهواره ای
2.  داده های برداری: در این مدل، موقعیت هر نقطه به وسیله مختصات آن و توسط نقاط ، خطوط و سطوح به‌طور دقیق با یک جفت مختصات در یک سیستم مختصات معین ارائه می‌شود.

فتوگرامتری

فتوگرامتري علم، هنر و تکنولوژي کسب اطلاعات درباره پدیده هاي فیزیکی و محیطی از طریق ثبت و اندازه‌گیري و تفسیرعوارض بر روي عکس‌هاي هوایی و یا دیگر صورت‌هاي بازتاب انرژي الکترومغناطیس می‌باشد.

• شاخه های مختلف فتوگرامتری

فتوگرامتری به طور کل به دو بخش متریکی و تفسیری تقسیم بندی می‌شود:

در بخش متریکی با اندازه گیری‌های مستقیم نقاط از طریق عکس می توانیم فواصل، حجم، ارتفاع و شکل عوارض زمین را تعیین کنیم.

در بخش تفسیری  ما با مطالعات کیفی سر و کار داریم. این بخش خود به دو بخش تفسیر و سنجش از دور تقسیم می شود. قسمت تفسیر به شناسایی عوارض از روی عکس و قسمت سنجش از دور به تهیه نقشه از روی عکس اطلاق می‌گردد.

• روش های مختلف اندازه گیری در فتوگرامتری

1. روش آنالوگ:این روش در سه مرحله ورودی و پردازش و خروجی به طور فیزیکی و دستی صورت می پذیرد. روش آنالوگ قدیمی و کلاسیک بوده و امروزه مورد استفاده قرار نمی گیرد.
2. روش تحلیلی:پس از عکس برداری، اطلاعات عکسی اندازه گیري شده به کامپیوتر وارد می‌شوند، و با استفاده از، مدلهاي ریاضی مناسب پس از حل توجیهات بصورت تحلیلی، مختصات سه بعدي هرنقطه ي عکسی استخراج شده، محاسبه می‌شود.
3. روش رقومی:این روش می تواند هم با عکس های آنالوگ و هم با عکس های رقومی که به طور مستقیم گرفته می‌شود ، کار کند. اگر عکس ها آنالوگ بوده باشد پس از اسکنر فتوگرامتری به عکس رقومی تبدیل شده و پردازش روی آن صورت می‌پذیرد. اگر عکس ها به طور مستقیم به صورت رقومی گرفته شود به طور خودکار پس از عکس برداری وارد مرحله پردازش می شود.

• دلیل استفاده از فتوگرامتری

1. استخراج اطلاعات هندسی و تهیه نقشه
2. ارزان بودن نسبت به روش های زمینی
3. استخراج اطلاعات توصیفی
4. سرعت عمل فتوگرامتری

• معایب استفاده از فتوگرامتری

1. تاثیر پذیری از شرایط آب و هوایی دارد.
2. دقت ارتفاعی و مسطحاتی کمتری نسبت به نقشه برداری زمینی دارد.
3. در نقشه برداری ساختمانی کاربرد ندارد.

ژئودزی دریایی (هیدروگرافی)

هیدروگرافی در تهیه نقشه و چارت دریایی با مشاهدات خصوصیات آب‌ها و پیش بینی تغییرات آن سروکار دارد.

• کاربرد هیدروگرافی

1. با استفاده از شبکه‌های ژئوتکنیک نقاط کنترل ساحلی را ایجاد می‌کنند.
2. مشخص کردن موقعیت افقی یک شناور
3. تعیین عمق آب‌ها
4. بررسی و مشاهده نوسان سطح آب
5. آگاهی از عارضه‌های خطرناک زیر آب
6. ارزیابی جریان‌های آبی و کشندی
7. تعیین موقعیت مکانی عوارض ساحلی و دریایی جهت اهداف ناوبری
8. نمونه برداری از کف دریا
9. ارزیابی توپوگرافی بستر دریا
10. بررسی لایه های زیربستر دریا به لحاظ ساختار زمین شناسی

 سنجش از دور

راه های استخراج داده به شرح زیر است:

• با استفاده از اندازه‌گیری‌ها ،ثبت انرژی بازتابی از سطح زمین و جو پیرامون آن از یک نقطه مناسب بالاتر از سطح زمین

هدف سنجش از دور:

1. تهیه تصاویر منطبق وسیع زمین به کمک ماهواره ها در باندهای مختلف طیفی
2. تبدیل تصاویر به نقشه های موضوعی

ژئودزی فضایی

از اهداف ژئودزی فضایی به شرح زیر می باشد:

• مشخص کردن مدارهای ماهواره
• تعیین موقعیت بر روی سطح زمین با استفاده از مشاهدات طولی به ماهواره‌های ناوبری
• هدایت پروسه در مدار قرارگیری ماهواره ها

گردآورنده:هادی اصغری