نقشه برداری(ژئوماتیک)چیست؟
مفهوم خاص:مجموعه ای ازاعمال اندازه گیری,محاسبه و
ترسیم است که به منظور تهیهء نقشه های محلی,اجرای عملیات راه
سازی,ساختمانی,معادن,تکمیل وبه روز در اوردن نقشه ها و مانند ان انجام می شود این
مفهوم در برابر واژهء Surveying به کار می رود.
مفهوم عام:مجموعهء علوم وفنونی است که در تهیه و
پیاده کردن نقشه ودیگر مسئولیت های مرتبط با نقشه در تمامی ابعاد دخالت دارد این
مفهوم در برابر واژه Geomatic به کار می رود.
شاخه های اصلی نقشه برداری
به علت وسعت زیاد نقشهبرداری
تقسیمات مختلفی برای آن در نظر گرفتهاند:
۱- ژئودزی: برای تعیین و بررسی شکل و ابعاد زمین
۲- مکاننگاری
(توپوگرافی): برداشت و نمایش شکل زمین و محاسبه مساحت وارتفاع هدف اصلی آن تهیهٔ
نقشههای ارتفاعی است
۳- فتوگرامتری: تهیهٔ
نقشه با عکس برداری زمینی، هوایی یا ماهوارهای
۴- نقشهنگاری: مراحل
ترسیم نقشه را گویند تنها بخش نقشه برداری است که هنر در آن دخیل است
۵- سامانه اطلاعات
جغرافیایی (GIS): در این سیستم همه اطلاعات به صورت مکان مرجع دسته بندی میشوند
و کاربردهای فراوانی دارد از جمله ذخیره، بازیابی، به هنگام سازی و پردازش دادههای
مکانی به منظور اتخاذ یا پشتیبانی یک تصمیم برای حل یک مسئله به بهترین روش و
کمترین هزینه را ممکن میسازد.
۶- سنجش از دور (RS): جمعآوری اطلاعات از عوارض سطح زمین، بدون تماس فیزیکی بیشترین
اتکای آن به تصاویر ماهوارهای است
۷- کاداستر: نقشه برداری
ثبتی و یا نقشه برداری که ارزش حقوقی داشته باشد
۸- آبنگاری: یا همان
هیدروگرافی تهیه نقشه و دادهای مکانی از ژرفای آبها
به علت وسعت زیاد نقشهبرداری تقسیمات مختلفی
برای آن در نظر گرفتهاند:
۱- ژئودزی: برای تعیین و بررسی شکل و ابعاد
زمین
۲- مکاننگاری (توپوگرافی): برداشت و نمایش
شکل زمین و محاسبه مساحت وارتفاع هدف اصلی آن تهیهٔ نقشههای ارتفاعی است
۳- فتوگرامتری: تهیهٔ نقشه با عکس برداری
زمینی، هوایی یا ماهوارهای
۴- نقشهنگاری: مراحل ترسیم نقشه را گویند
تنها بخش نقشه برداری است که هنر در آن دخیل است
۵- سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS): در این سیستم همه اطلاعات
به صورت مکان مرجع دسته بندی میشوند و کاربردهای فراوانی دارد از جمله ذخیره، بازیابی،
به هنگام سازی و پردازش دادههای مکانی به منظور اتخاذ یا پشتیبانی یک تصمیم برای حل
یک مسئله به بهترین روش و کمترین هزینه را ممکن میسازد.
۶- سنجش از دور (RS):
جمعآوری اطلاعات از عوارض سطح زمین، بدون تماس فیزیکی بیشترین اتکای آن به تصاویر
ماهوارهای است
۷- کاداستر: نقشه برداری ثبتی و یا نقشه
برداری که ارزش حقوقی داشته باشد
۸- آبنگاری: یا همان هیدروگرافی تهیه نقشه و دادهای مکانی
از ژرفای آبها
ژئودزی(Geodesy)
ژئودزی در بسیاری از کشورها شاخهای از ژئوفیزیک است که با تعیین شکل و ابعاد زمین، تعیین موقعیت دقیق بر روی آن و بررسی میدان ثقل زمین و تغییرات آن سر و کار دارد.
ریشه یونانی کلمه ژئودزی (Geodesy) معنای تقسیم زمین است اما اسم این دانش همچون اسم هندسه (Geo+metry) تنها ریشهی تاریخی این دانش را نشان میدهد و همینطور که از نام این دو دانش مشخص است و با نگاهی تاریخی به این دو دانش میبینیم، علم ژئودزی با علم هندسه یک مهد و خاستگاه تاریخی داشته اند. ژئودزی هم شاخهای از ریاضیات کاربردی و هم شاخهای از علوم زمین محسوب میگردد. تمامی علوم زمین (همچون ژئوفیزیک، جغرافیا، زمین شناسی ...) به بررسی مبدا پیدایش انسان یعنی زمین میپردازند و هریک فنون و علمی را برای این امر اختیار مینماید، به عنوان مثال ژئوفیزیک، دانش فیزیک را و ژئوشیمی دانش شیمی را، جغرافیا (Geography) فنون کارتوگرافی را و ... و در این بین ژئودزی علمی است که از هندسه برای شناخت مبدا انسان یعنی زمین کمک میگیرد، بهتر است بگوییم ژئودزی دانشی است که با چشمان هندسه به زمین مینگرد.
ژئودزی شاخههای گوناگونی را دار میباشد همچون:
ژئودزی هندسی (شاخهای که تنها از مشاهدات هندسی برای اهداف ژئودزی استفاده مینماید)
ژئودزی فیزیکی (شاخهای که از مشاهدات فیزیکی زمین همچون ثقل و جاذبه برای اهداف ژئودزی استفاده مینماید)
نجوم ژئودزی (شاخهای که از مشاهدات نجومی برای اهداف تعیین موقعیت و ژئودزی استفاده مینماید)
ژئودزی ماهوارهای (شاخهای که از انواع مشاهدات ماهرارهای برای کشف مچهولات هندسی و اهداف ژئودزی استفاده مینماید)
کاربردها
یکی از مهمترین کاربردهای علم ژئودزی تعیین سیستمهای مختصات جهانی و تعیین موقعیت و ناوبری دقیق آنها است، امروزه یکی از مرسومترین روشهای تعیین موقعیت جهانی استفاده از سامانههای موقعیتیاب ماهوارهای جهانی مانند GPS می باشد، ژئودزی "دانش هندسهی" به کار رفته در این سیسمهای تعیین موقعیت است، با استفاده از از تئوریهای هندسی موجود در علم ژئودزی امکان بهرهگیری از این سامانههای موقعیتیاب در پروژههای عمرانی وجود دارد.
یکی از کاربردهای دیگر ژئودزی در بحث تعیین مدار ماهوارهها و پیشبینی موقعیت آنها میباشد. ژئودزی از آن رو که آگاهی بیشتری نسبت به میدان ثقل دارد میتواند امکان تحلیل و بررسی حرکات ماهوارهها در این میدان، برای سایر تخصصهای مرتبط به فناوریهای ماهوارهای فراهم آورد.
یکی از کاربردهای کلاسیک ژئودزی در نقشهبرداری و تهیه نقشههای دقیق از یک مناطق بسیار وسیع نظیر یک کشور یا یک استان میباشد. در این نوع نقشهبرداری لازم است زمین مسطح فرض نشده بلکه انحناء آن در نظر گرفته میشود به همین جهت محاسبات روی رویههایی فضایی همچون بیضوی شکلی که به جای شکل زمین انتخاب میگردد انجام میگیرد.
کاربرد ژئودزی در مناطق آبی هیدروگرافی نام دارد. هیدروگرافی به عنوان یکی از شاخههای مهم ژئودزی امکان تعیین موقعیت و ناوبری در آبها (اقیانوسها، دریاها، دریاچهها و ..) را فراهم میآورد. هیروگرافی با مطالعه هندسی فیزیکی آبها (اقیانوسها، دریاها و ...) به بررسی هندسی سطح و بستر آنها میپردازد و برای صنایع مختلف امکان نقشهبرداری در فعالیتهای عمرانی مرتبط با آبها را به وجود میآورد.
ژئودزی در شاخههای دیکر علوم زمین همچون ژئودینامیک نیز کاربرد فراوان دارد به گونهای امروزه بسیاری از مباحث زئودینامیک خاص علم زئودزی گردیده است. ژئودزی امکان تهیه و پردازش مشاهدات هندسی و فیزیکی را برای اهداف ژئودینامیکی فراهم میآورد در این زمینه میتوان به کاردهای ژئودزی در مباحثی همچون بررسی حرکت گسلها، بررسی جابهجاییهای تکتونیکی، تحلیل جابهجاییهای ناشی از زلزله، بررسی یخچالهای طبیعی، آتشفشانها و ... اشاره نمود.
از دیگر کاربردهای ژئودزی، کاربردهای ژئوفیزیکی آن است. میدان ثقل زمین رابطهی تنگاتنگی با موقعیت و جابهجایی در فضای اطراف زمین دارد از این رو است که در ژئودزی از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد. در ژئودزی از دیدگاههای مختلف ریاضی به بررسی این میدان زمین میپردازیم. لذا یکی از کاربردهای تئوریهای ژئودزی در بحث های پردازشهای مشاهدات ثقل برای اهداف اکشافی است. مشاهدات ثقل در مطالعات ژئوفیزیکی میدانهای نفتی و گازی و معادن کاربرد بسیار فراوان دارد.
زئودزی کاربردهای فراوان دیگری همچون: تعریف سطوح مبنای مختصاتی (مانند: بیضوی مسطحاتی و ژئوئید)، تعیین تغییرات سطح آبهای زیرزمینی، تعیین لایههای اتمسفر (یونسفر، تروپسفر،...) و ... را دار میباشد.
با توپولوژی اشتباه نشود.
عارضهنگاری یا توپوگرافی(Topography)
عارضهنگاری یا توپوگرافی (به یونانی: topo - τόπος : «مکان» و γράφω graphia : «نوشتن»)، به تحقیق بر
روی شکل سطح زمین، ویژگیهای سیارات، بدن انسان و ... به وسیله تصویر برداری یا نقشهبرداری
صورت میگیرد. همچنین در این روش علمی شرحی برای تحقیق از سطح مورد نظر و ویژگیهای
آن سطح همراه با توصیف آن در نقشه به کار میرود.
در معنای وسیعتر، از مکاننگاری به طور
کلی میتوان برای نمایش جزئیات محلی، نه تنها نمایش برجستگیها بلکه نمایش گستره گیاهی،
عوارض طبیعی و اجسام و ویژگیهای ساخته شده توسط انسان و حتی نمایش جزئیات مکانهای
تاریخی و فرهنگی استفاده کرد.
استفاده از مکاننگاری قدیمی، هنوز هم در
اروپا با عنوان کارهای مطالعاتی و تحقیقاتی رایج است. در توپوگرافی به صورت خاص کارهایی
از قبیل ضبط برجستگیهای زمین و یا سطح زمین (دشتها) و با تصویربرداری و کیفیت سهبعدی
و به صورت خاص برای مطالعه دقیق و دقیقشدن بر شکل زمین (به انگلیسی: land forms) انجام میشود و به همین
علت، مکاننگاری با عنوان جغرافیای اندازهگیری تصویری (به انگلیسی: geomorphometry) شناخته میشود.
در عصر حاضر این نسل نوین مکاننگاری با
استفاده از انبوهی از اطلاعات به صورت الکترونیکی بکار گرفته میشود. به علت ساختار
پیچیده آن، اغلب اوقات به عنوان عامل گرافیکیای در نظر گرفته میشود که توانایی تصویر
برداری از تغییرات سطح زمین در اثر عوامل طبیعی و نقشهبرداری از آن را به روشهای مختلف
از جمله خطهای نقشه برجسته، Hypsometric tints
و سایههای برجستگیها، داراست.
فتوگرامتری(Photogrammetry)
فتوگرامتری فرآیند اندازه گیری مختصات هندسی
اجسام از روی عکسهای هوایی است. بهعبارت دقیق تر فتوگرامتری عبارتست از هنر، دانش
و فن تهیهٔ اطلاعات درست عوارض از طریق اندازه گیری، ثبت و تفسیر بر روی عکس و یا سایر
مدارکی که در بر دارنده اثری از انرژی الکترومغناطیس بازتابیده شده باشد.
عکس مهمترین منبع اطلاعاتی در این علم
میباشد و اصول کار در فتوگرامتری بر روی عکسهای هوایی است.
عموماً فتوگرامتری را به دو شاخه فتوگرامتری
متریک و فتوگرامتری تفسیری تقسیم بندی میکنند.
در فتوگرامتری متریکی، اندازه گیریهای کمی
مطرح است، یعنی با استفاده از اندازه گیریهای دقیق نقاط از طریق عکس میتوان فواصل
حجم، ارتفاع و شکل زمین را تعیین کرد، که معمولترین کاربردهای این شاخه از فتوگرامتری
تهیه نقشههای مسطحاتی و توپوگرافی از روی عکسهاست. اما فتوگرامتری تفسیری خود به دو
شاخه تفسیر عکس و سنجشازدور تقسیم میشود.
در قسمت تفسیر عکس بیشتر مطالعات کیفی بر
روی عکس انجام میگیرد، بهعنوان مثال وضعیت پوشش گیاهی یک منطقه و یا میزان جمعیت
یک شهر را از طریق عکس مورد مطالعه و تحقیق قرار میدهند.
عکسهای هوایی امروزه حداقل در دو رشته بزرگ
علمی یعنی فتوگرامتری به معنی کلی تهیه نقشه از عکسهای هوایی و دیگری تفسیر به معنی
شناسایی و تشخیص عوارض و اشیاء از روی تصویر به کار میروند و دارای شروع و تاریخ همزمانی
میباشند که بتدریج و با پیشرفتهای تکنولوژی، این دو رشته توسعه یافته و در نتیجه،
استفاده و ابزار برای دو گروه کم کم از هم فاصله گرفته و در هر یک، تخصصهای جداگانهای
به وجود آمده و بتدریج نیز اضافه خواهد شد.
عکسبرداری هوایی برای هر دو مصارف فوق دارای
قدمت چندان زیادی نیست، بلکه تاریخ آن کم و بیش مقارن با پیدایش هنر و علم عکاسی و
همچنین، صنعت هوانوردی است. اولین گزارش کتبی اختراع عکسبرداری به علوم آکادمی علوم
و هنرهای فرانسه به سال ۱۸۳۹ باز میگردد. این عکسبرداری توسط دو فرانسوی به نامهای
داگر و نیپس انجام گرفت. اولین گزارش قطعی پرواز هواپیما نیز مربوط به ۱۷ دسامبر
۱۹۰۳ بهوسیله برادران آمریکایی رایت میباشد، بنابراین باید توجه نمود که تاریخ عکسبرداری
هوایی به زمان بینابین دو تاریخ فوق برمی گردد. اولین عکسبرداری هوایی از اروپا (فرانسه)
به وسیله G.S.Tournachon که بعداً Nadar نامیده شد، در ۱۸۵۸ در پاریس انجام گردید و مقارن با او، یعنی مجدداً در همان
سال شخص دیگری به نام Laussedat با دوربین عکاسی و فیلمهای شیشهای که با خود در بالن داشت، از دهکدهای نزدیک
عکسبرداری نمود. او توانست از عکسها نقشه توپوگرافیک تهیه نماید و دومی موفق به تجزیه
و تحلیل ریاضی برای برگردان تصویر پرسپکتیو به تصویر ارتوفتو شد. در آمریکا، اولین
عکس هوایی که با بالن گرفته شد، به تاریخ ۱۳ اکتبر ۱۸۶۰ ثبت گردید. این عکس از ارتفاع
۱۲۰۰ پایی (۳۶۵ متری) از بندر بوستون گرفته شده و در اتحاد جماهیر شوروی سابق، تاریخ
اولین عکسبرداری هوایی به سال ۱۸۸۶ بر میگردد.
اولین فیلمبرداری هوایی بهوسیله ویلبر
رایت در ۱۹۰۹ با هواپیما از چنتوچیلی ایتالیا انجام شد. ولی استفاده عظیم از عکسهای
هوایی، در ارتش و از جنگ جهانی اول بود، در حالی که برای مصارف غیر نظامی، از جنگ جهانی
دوم به طور وسیع آغاز گردید. با پیشرفت در صنایع شیمیایی و تهیه فیلم بهتر و همچنین
تکنولوژی هوایی، در مجموع، این شاخه از علوم توسعه پیدا نمود. دوربینهای عکسبرداری
هوایی با پیشرفتهای شگرف در صنعت و هنر ساختمان عدسیها به حد بسیار مرغوب رسید. ساختمان
انواع فیلمهای سفید و سیاه بصورت پانکروماتیک و مادون قرمز توسعه یافت و فیلم رنگی
نیز از ۱۹۳۵ بصورت کداکرم عرضه گردید. فیلمهای رنگی کاذب نیز کاربردی عظیم در تفسیر
پیدا نمود.
نقشه نگاری یا
کارتوگرافی(Cartography)
نقشهنگاری یا کارتوگرافی علم و هنر ترسیم
نقشههای زمین است.
در معنای عام به تمامی عملیات نقشهبرداری
(عملیات صحرائی و دفتری و...) نقشهنگاری نیز گفته میشود.
مردم تمدن حاشیه رود دجله و فرات و اروند
رود(شط العرب) جزو قدیمی ترین در نگارش نقشه جغرافیایی هستند مصری ها نیز در این مورد
جایگاه خاصی دارند. در گذشته نقشهها با مداد و کاغذ ترسیم میشدند ولی گسترش تواناییهای
رایانهها، نقشهنگاری را دیگرگون کردهاست. هم اکنون بیشتر نقشههای فنی و تجاری توسط
نرمافزارهای نقشهکشی و نقشهنگاری تهیه میگردند. در بسیاری از کشورها هنوز هم نقشه
های جغرافیایی از طبقه بندی محرمانه برخوردارند. اگرچه برنامه گوگل Earth این طبقه بندی
کلاسیک را بی معنا ساخته اما هنوز هم حساسیت روی نقشه ها وجود دارد در زمانهای قدیم
نقشه فقط برای فرماندهان درجه اول و یا پادشاهان و رهبران تهیه می شد و محرمانه نیز
نگهداری می شد.اما امروزه نقشه به راحتی در اختیار همگان قرار دارد حتی نقشه های با
مقیاس های بسیار حساس که در آن حتی میله مرزی و یا سربازان قابل مشاهده است.
در بازدید از موزه نقشه های قرون گذشته
انسان ناخود آگاه در برابر شاهکار، دقت ، هنر و آراستگی نقشه نگاران باستان چنان شیفته
می ماند که از هدف واقعی آنان که تقدیم نقشه به پادشاهان و امرا که قلمرو سرزمینی را
اختیار اداره و دفاع از آن را بر عهده داشته است فراموش می شود.
سیستم اطلاعات جغرافیایی، سامانهٔ اطلاعات
مکانی، یا جیآیاس (به انگلیسی: Geographic Information
System - GIS) یک سیستم اطلاعاتی (معمولاً
کامپیوتری) است که به تولید، پردازش، تحلیل، و مدیریت اطلاعات جغرافیایی (اطلاعات مکانی)
میپردازد. به عبارت دیگر جیآیاس یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل
اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمعآوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی
(مکانی) را دارد.هدف نهایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، پشتیبانی جهت تصمیمگیریهای
پایهگذاریشده بر اساس دادههای مکانی میباشد و عملکرد اساسی آن بدست آوردن اطلاعاتی
است که از ترکیب لایههای متفاوت دادهها با روشهای مختلف و با دیدگاههای گوناگون
بدست میآیند.
سیستم
اطلاعات جغرافیایی(GIS)
واژه جغرافیایی (Geographic)
عبارت است از موقعیت موضوعهای دادهها، برحسب مختصات جغرافیایی.
واژه (Information)
یا اطلاعات نشان میدهد که دادهها در GIS
برای ارائه دانستههای مفید، نه تنها به صورت نقشهها و تصاویر رنگی
بلکه بصورت گرافیکهای آماری، جداول و پاسخهای نمایشی متنوعی به منظور جستجوهای عملی
سازماندهی میشوند.
واژه (System)
یا سیستم نیز نشان دهنده این است که GIS
از چندین قسمت متصل و وابسته به یکدیگر برای کارکردهای گوناگون، ساخته
شدهاست.
تعریفهای دیگر GIS
دقیقترین تعریف مربوط به موسسه تحقیقات
سیستمهای محیطی در ردلند کالیفرنیا است که یکی از فروشندگان اصلی این سیستمها در
جهان است: «سیستمهای اطلاعات جغرافیایی مجموعهای از سختافزار، نرمافزار، دادههای
جغرافیایی و منابع انسانی است که به منظور کسب، ذخیره، بهروزرسانی، بهکارگیری، تحلیل
و نمایش کلیه اشکال اطلاعات مرجع جغرافیایی طراحی میشود.»
این سیستم را میتوان به یک پازل شبیه دانست
که با کنار هم قرار دادن اجزای آن معنی و مفهومی پیدا میکند. مکان بیمارستانها، پمپ
بنزینها، سینماها و... تکههای این پازل اند که با کنار هم قرار دادن آنها نقشهای
کامل و با معنی از یک منطقهٔ جغرافیایی بدست میآید. به زبان ساده هر گونه توضیحات
مربوط به هر چیزی که در هر مکان متغیر یا ثابت جغرافیایی، در یک سیستم اطلاعاتی یا
پایگاهی موجود است را gis یا استفاده از gis گویند. کافی است یک هماهنگی بین طول، عرض و ارتفاع بدست آمده از جی. پی. اس
ونقشهها و اطلاعات دقیق و کامل سیستم جی. آی. اس بوجود آوریم.
ویژگیهای سیستم اطلاعات جغرافیایی
این سامانه علاوه بر اطلاعات توصیفی، امکان
ورود اطلاعات پیکسلی و یا برداری را از منابع مختلفی از قبیل نقشه، تصاویر هوائی و
ماهوارهای، GPS، تجهیزات نقشه برداری و غیره
دارد.
این سامانه امکان انجام تحلیل، پردازش و
پرسشوپاسخهای مکانی مورد نیاز کاربر را دارد.
این سامانه امکان ارائه نتایج در قالب نقشه،
گزارش، جدول و نمودار را دارد.
در طراحی و تولید این سیستمها از مجموعه
فناوریهای مهندسی نرمافزار، مهندسی اطلاعات (مدل داده) و مهندسی GIS برای نیل به
خصوصیات فوق استفاده میشود.
دادههای جغرافیایی
اطلاعات جغرافیایی یا دادههای جغرافیایی،
به واقع، نوعی از دادههای جغرافیایی (spatial)
هستند که نقشهها و تصاویر ماهوارهای را میشود از جمله نمونههای نوعی آنها ذکر کرد.
دادههای جغرافیایی را به دو دستهٔ عمده
تقسیم مینمایند:
دادههای پیکسلی
رستر، شامل مجموعهای از نقاط یا سلولها
است که عوارض زمین را در یک شبکه منظم میپوشاند و به کمک شمارههای ردیف و ستون آنها،
آدرسدهی میشوند. کوچکترین عنصر تشکیلدهنده رستر، پیکسل یا سلول نامیده میشود که
ارزش هر یک از آنها، نمایانگر اطلاعات طیفی یا توصیفی عارضه زمینی است. دادههای حاصل
از اسکن کردن و تصاویر ماهوارهای دارای ساختار رستری میباشند.
نمونه ای از داده های رستری شامل: تصاویر
ماهواره ای، عکس های هوایی، اطلاعات ارتفاعی سطح زمین و انواع نقشه های کارتوگرافی
مقالهٔ اصلی: دادههای پیکسلی
دادههای برداری
چنانچه بر روی فضای دو بعدی کار میکنیم،
دادههای برداری از ترکیب اشکال پایه هندسی نظیر نقطهها، پارهخطها، مثلثها، و سایر
چندضلعیها، شکل میگیرد. برای فضاهای سه بعدی همین کار به وسیله استوانهها، کرات،
مکعبگونهها (cuboids)،
و سایر اجسام چندوجهی صورت میپذیرد. در مدل برداری، اشیاء یا عوارض در جهان واقعی
به وسیله عناصر هندسی نمایش داده میشوند. بدین معنا که موقعیت هر شئ یا پدیده به وسیله
مختصات آن و توسط نقاط (چاه، نقاط شهری و روستایی)، خطوط (جاده، روخانه، خطوط ریلی)
و سطوح (دریاچه، منطقه بندی) مشخص میشود. در این مدل، موقعیت هر نقطه به طور دقیق
با یک جفت مختصات در یک سیستم مختصات معین ارائه میشود.
کاربردهای مهم
از سیستمهای اطلاعات جغرافیایی در مطالعات
زیستمحیطی، برنامهریزی شهری و شهرداری، خدمات ایمنی شهری، مدیریت حمل و نقل و ترافیک
شهری، تهیه نقشههای پایه، مدیریت کاربری اراضی، خدمات بانکی، خدمات پستی، مطالعات
جمعیتی و مدیریت تأسیسات شهری مثل برق، آب، گاز و کاربردهای مشابه استفاده میشود.
کمتر بانک اطلاعاتی را میتوان نام برد که حداقل بخشی از اطلاعات آن به گونهای به
مکان وابسته نباشد. فهرست زیر شامل تعدادی از شناخته شدهترین کاربردهای جی آی اس در
دیگر زمینههای صنعت است.
نقشهبرداری
کاربرد پایه این استانداردها و ابزارها
در نقشه برداری، تهیه نقشههای شهری و برون شهری بودهاست.
علوم زمین
یکی از مهمترین مسائل کاربردی سیستم اطلاعات
جغرافیایی در علوم زمین، انجام همپوشانیها در راستای تعیین پهنهبندیها است که به
اختصار به یکی از این نوع پهنهبندیها پرداخته میشود:
هدف در این پهنهبندی، تعیین مناطق با خطر
رانش زمین میباشد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا باید عوامل موثر در رانش را شناسایی
کرد، از جمله این عوامل میتوان به تراکم پوشش گیاهی، جنس زمین، شیب توپوگرافی، شیب
لایههای زمین و شدت بارندگی اشاره کرد.
پس از شناسایی عوامل، باید نقشههای مورد
نیاز تهیه گرددو سپس با همپوشانی این لایهها در نرمافزارهای سیستم اطلاعات جغرافیایی
(ساج) میتوان به نقشهای رسید که در آن منطقه مورد مطالعه خود به پهنههای ریز تقسیم
شده و از طرفی در بانک اطلاعاتی مشخصات هر پهنه یعنی اجداد سازنده آن پهنه از نظر عوامل
مختلف مشخص میباشد. حال باید در بانک اطلاعاتی به هر عامل وزن مربوطه راداده و سپس
در بانک اطلاعاتی با جمع و ضرب کردن عوامل به اعدد نهایی رسید. در مرحله بعد باید تعیین
نمود که چه عددی نشان دهنده پهنههای پرخطر میباشد. پس از کلاسهبندی نقشه، اینک وظیفه
تیم زمینشناس است که با بازدید میدانی به بررسی مناطق پرداخته و در صورت لزوم با اصلاح
وزنها وضرایب به نقشه نهایی دست یابند.
صنعت برق
در صنعت برق از سامانههای اطلاعات مکانی
برای تهیه پایگاه اطلاعات مکانی و توصیفی استفاده میشود. با استفاده از آن میتوان
فاصلهٔ عوارض مختلف را از یکدیگر اندازهگیری کرد و با ایجاد پرسمان (Query) در لایههای مختلف اطلاعات
و یا بین چند لایه با استفاده از توابع منطقی به اطلاعات مورد نظر دست یافت. تهیهٔ
نقشههای محدودیت برای عوارض مختلفی همچون پستها، نیروگاهها و…، امکان ترسیم مناطق
حائل و حریم عوارض مطابق استانداردها، مسیریابی بهینهٔ خطوط انتقال، مکانیابی محل
مناسب برای احداث تأسیسات جدید مانند پستها و نیروگاهها، مدیریت اتفاقات شبکهٔ انتقال
نیرو، مدیریت بحران و ریسک شبکه، برآورد بار، مشاهدهٔ پراکنش جغرافیایی بار، انجام
ارزیابیهای زیستمحیطی پیرامون نیروگاهها، بررسی روند تغییرات کاربری اراضی و پیشبینی
تغییرات و ارزیابی امکانات و محدودیتهای توسعهٔ واحدها و ظرفیت نیروگاهها در آینده،
از کاربردهای این سامانهها در صنعت برق است.
از دیگر زمینههای کاربرد سامانههای اطلاعات
مکانی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
جغرافیا
نقشه کشی و نقشه برداری
مهندسی معدن مسائل اکتشاف معادن، تهیه نقشه
و مدل از ذخایر معدنی و محاسبات آن و...
منابع طبیعی
سنجش از دور
هواشناسی
محیط زیست
مخابرات
شهرسازی
کشاورزی دقیق
زمین شناسی
استانداردهای مطرح در زمینه GIS
زمینههای گوناگونی در این رشته وجود دارد
که عملیات مکانی - نمایش و تحلیل نقشهها و WEB GIS
و بخش ردیابی و مسیریابی از زمینههای فعالیت در این بخش میباشد.
سازمانهای پیشرو در سطح جهانی
او جی سی کنسرسیوم جی آی اس باز.
ISO سازمان جهانی استانداردها.
USGS سازمان زمینشناسی ایالات متحده آمریکا
فناوریهای مرتبط
سامانه موقعیتیاب جهانی
سنجش از دور
وب جی آی اس
ناوبری
ابزارهای مطرح GIS
نرمافزارهای معروف: در زیر لیست نرم افزارهای
سیستم اطلاعات مکانی است. فهرست برخی از معروفترین نرمافزارهای مطرح در زمینه جی
آی اس از این قرار است:
ArcView
Arcgis
ILWIS
CARIS
GRASS
IDRISI
LANDSERF
ساگا (ابهامزدایی)
SAMT
Qgis
قویترین پایگاه دادهای که استفاده میشود
postgis است که بر
روی پایگاه دادهٔ postgresql نصب میشود و امکانات بسیار زیادی در اختیار شما قرار میدهد. ابزارهای توسعه
محیطهای جیآیاس:
ArcObjects
MapObjects
Avenue
MapGuide
ابزارهای معروف ارائه خدمات جیآیاس روی
وب:
ArcIMS
MO IMS
MapGuide
تاریخچه
برای اولین بار در اواسط دهه ۱۹۶۰ در آمریکا
کار بر روی اولین سیستم اطلاعات جغرافیایی آغاز شد. در این سیستمها عکسهای هوایی،
اطلاعات کشاورزی، جنگلداری، خاک، زمین شناسی و نقشههای مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند.
اولین جی آی اس، جی آی اس ملی کانادا است
که در اواخر دههٔ ۱۹۶۰ به وجود آمد و تاکنون مورد استفادهاست.
جیآیاس در ایران
در ایران، اولین مرکزی که به طور رسمی استفاده
از این سامانه را در کشور آغاز کرد، سازمان نقشهبرداری کشور بود که در سال ۱۳۶۹ براساس
مصوبه مجلس شورای اسلامی، عهدهدار طرح بهکارگیری این سامانه شد.
«شورای ملی کاربران سیستمهای اطلاعات جغرافیایی»
در دی ماه ۱۳۷۲ تأسیس گردیده است و هدف آن سیاستگذاری، برنامهریزی و هماهنگسازی
فعالیتها در زمینه جیآیاس، تحلیل نیازمندیها و همچنین بهرهبرداری از ظرفیتهای
علمی، فنی و نیروی انسانی برای ایجاد و بکارگیری جیآیاس با توجه به وظایف سازمان
نقشهبرداری کشور در خصوص ایجاد سیستمهای اطلاعات جغرافیایی ملی است.
پروژه ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی در
وزارت صنایع و معادن، از فروردین ۱۳۷۱ آغاز گردید و از این سیستم به طور گسترده در
ارتباط با فعالیتهای آن استفاده میگردد.
شهرداری تهران، وزارت مسکن و شهرسازی، وزارت
جهاد کشاورزی، مؤسسه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله، و سازمان جنگلها و مراتع
نیز از این سیستم استفاده میکنند.
سنجش از دور دانش و فن جمعآوری اطلاعات
از عوارض سطح زمین، بدون تماس فیزیکی با آنها است.
سنجش از دور شامل اندازهگیری و ثبت انرژی
بازتابی از سطح زمین و جو پیرامون آن از یک نقطه مناسب بالاتر از سطح زمین است. پرتوهای
بازتابی که از نوع امواج الکترومغناطیسی هستند، میتوانند دارای منابع گوناگونی همانند
پرتوهای خورشیدی، پرتوهای حرارتی اجسام یا حتی پرتوهای مصنوعی باشند. سنجش از دور،
دانش بسیار گستردهای است، که از جهات مختلف توسط صاحبنظران زیادی از جمله Campbell، Lillesand
و Kiffer و Sabins به معرفی آن پرداخته شدهاست. Campbell
با سعی در بیان کلّی از سنجش از دور، این مقوله را چنین تعریف میکند:
سنجش از دور عبارتست از بدست آوردن اطلاعاتی از سطح زمین و سطح دریاها با استفاده از
تصاویری که بر فراز آنها بکمک قسمتهایی از طیف الکترومغناطیس که از سطح زمین تابیده
یا بازتابیده میگردد، اخذ میشود. همانطور که در بالا نیز شرح داده شد، سنجش از دور
از انرژی الکترومغناطیسی بهره میگیرد. قویترین منبع تولیدکنندة این انرژی، خورشید
است، در تمامی طیف الکترومغناطیس، تابش میکند. در کنار منبع طبیعی تولید انرژی الکترومغناطیسی
که در سنجش از دور غیر فعال کاربرد دارد، انرژی الکترومغناطیسی میتواند بطور مصنوعی
نیزتولید شود که آنرا اصطلاحاً سنجش از دور فعال مینامند. وقتی انرژی الکترومغناطیسی
به زمین میرسد، قسمتی از آن بازتابیده و قسمت دیگری جذب میشود. انرژی جذب شده ممکن
است متعاقباً تابش گردد، که این تابش عمدتاً در طیف فروسرخ رخ میدهد. سهم بازتاب شده
یا جذب و تابش مجدد شدة انرژی الکترومغناطیسی، برای مواد مختلف متفاوت است. با اندازهگیری
مقدار انرژی الکترومغناطیسی بازتابی و یا تابش شده و مقایسه آن با منحنیهای بازتاب
طیفی موادی معین، میتوان اطلاعاتی از سطح خشکی و سطح دریاها بدست آورد.
پرتوهای بازتابیده شده از اجسام زمینی توسط
سنجندههای ویژهای به صورت قابل نمایش و پردازش ثبت و ذخیره میشوند.
کاداستر(Cadastral)
کاداستر (به انگلیسی: Cadastral Map) نقشه برداری ثبتی است،
یعنی نقشه برداری که ارزش حقوقی داشته باشد و بتوان بر اساس مرزهای آن سند مالکیت صادر
کرد.
عملیات تهیه نقشههای ثبتی (Cadastral) را میتوان در مراحل زیر
خلاصه نمود:
تهیه نقشه از تمام و یا قسمتی از شهرها
تهیه نقشه از روستاها
تهیه نقشه از زمینهاواملاک در شهرها و روستاها
تهیه نقشه از مزارع و مراتع
ادوات
لوازم ادوات و نیروی کار لازم برای تهیه
نقشههای ثبتی:
- دوربین نقشه برداری ترجیحاً توتال استیشن
با دقت عالی و سرعت مناسب برای سرعت بخشیدن به کار.
-داشتن نیروی کار بسیار ماهر در امور ثبتی
و توانایی تشخیص مسایل ثبتی.
-داشتن نیروی کار ماهر در زمینه تهیه کروکیهای
دقیق از عرصه واعیان املاک.
-نقشه بردار ماهر و هماهنگ با کروکی کش
-استفاده از نرمافزارهای مناسب جهت ترسیم
مانند Auto Cad و Mictrostation
کاداستر در ایران
در ایران تهیه نقشههای ثبتی بدین صورت
میباشد:
عملیات صحرایی که توسط گروه نقشه برداری
انجام میشود.
عملیات کارتوگرافی که در دفاتر انجام میشود.
تایید نقشههای ثبتی بر عهده سازمان ثبت
املاک میباشد.
نقشههای ثبتی عموماً در مقیاسهای
۵۰۰/۱و۱۰۰۰/۱ ارایه میشود.
نقشههای ثبتی را میتوان از راههای مختلف
دیگر نیز تهیه نمود از جمله:
بوسیله عکسهای هوایی و کارتو گرافی
توسط اسکنرهای لیزری و نرمافزارهای مربوطه
بوسیله دوربینهای عکاسی بسیار قوی و نرمافزارهای
مربوطه
بوسیله عکسهای ماهوارهای و غیره...
که تمامی روشهای فوق برای عملیات با متراژ بالا به صرفه
بوده و هزینهبر میباشند. سادهترین و بهترین و دقیقترین روش برای متراژهای نهچندان
زیاد استفاده از دوربینهای توتال وجی پی اسهای دو فرکانسه دقیق میباشد.
آبنگاری(Hydrography)
شاخهای از علوم نقشه برداری که پیرامون
تهیه نقشه و دادههای مکانی از ژرفای آبها بحث میکند آبنگاری نام دارد.
بطور ویژه تمامی فعالیتهای تهیه نقشه از
عمق دریا، اقیانوس، دریاچههای طبیعی و سدها و همچنین رودخانهها در حیطه تخصصی دانش
آبنگاری است.
آبنگاری یا هیدروگرافی علمی در رابطه با
اندازهگیری مشخصات فیزیکی آبها و نواحی اطراف آنها می باشد. بطور کلی آبنگاری اندازهگیری
و توصیف آبها خصوصا آبهای قابل دریانوردی میباشد.
اندازهگیریهای مورد نظر در عملیات آبنگاری
شامل اندازهگیری عمق، کشند یا جزر و مد، جریان، جنس بستر، موقعیت عوارض مختلف جغرافیایی
در عمق و سطح دریا و ... می باشد.
با توجه به بینالمللی بودن موضوع دریانوردی،
فعالیتهای آبنگاری در مقیاس وسیع معمولاً توسط سازمانهای ملی تهیه کننده نقشه انجام
میگیرد. عملیات هیدروگرافی برای فعالیتهای غیر نظامی در کشور ایران نیز توسط سازماننقشهبرداریکشور
انجام میگیرد.
سازمان جهانی آبنگاری IHO
فعالیتهای آبنگاری در سطح بینالمللی
توسط سازمان جهانی آبنگاری IHO هماهنگ میگردد. این سازمان فنی که نقش مشاورهای برای کشورهای عضو دارد در
سال ۱۹۲۱ تاسیس گردیده و مقر آن در شهر مونتکارلو کشور موناکو قرار دارد. این سازمان
در جهت پیشرفت ایمنی و کارآیی دریانوردی و بهرهبرداری پایدار و حفاظت از محیط زیست
دریای فعالیت مینماید.ماموریت این سازمان ایجاد محیطی جهانی که در آن کشورها دادههای
کافی آبنگاری و خدمات لازم برای حداکثر بهرهبرداری ممکن را ارائه نمایند میباشد.
اهدف این سازمان عبارتند از:
هماهنگی فعالیتهای سازمانهای ملی متولی
امور آبنگاری کشورهای عضو
هماهنگی و یکنواختی هرچه بیشتر در چارتهای
دریایی و مدارک مربوطه
انتخاب روشهای قابل اعتماد انجام فعالیتهای
آبنگاری
پیشرفت علوم مرتبط با آبنگاری و تجهیزات
مورد استفاده در فعالیتهای اقیانوس شناسی
این سازمان دارای ۱۴ کمیسیون منطقهای میباشد
و فعالیتهای آن توسط سازمان ملل متحد حمایت میگردد.
تعریف هیدوروگرافی
علم مطالعه وضعیت و خصوصیات فیزیکی آب به
خصوص در رابطه با مسائل کشتیرانی را هیدروگرافی گویند.
یا به تعریفی دیگر
علم اندازه گیری و ترسیم پارامترهایی برای
توصیف دقیق طبیعت و شکل بستر دریا نسبت به موقعیت جغرافیایی عوارض زمین و دیگر حرکتهای
دریا.
یا
علوم کاربردی است که دربارهٔ اندازه گیری،
توصیف عوارض توپوگرافی بستر، زیر بستر، خواص فیزیکی دریاها، مناطق ساحلی مجاور آنها
و سایر منابع آبی دیگر و پدیدههای مرتبط با دریا نظیر کشند، جریانهای آبی و حفاظت
از محیط زیست.
انواع نقشه
نقشه ها بر حسب نوع کاربردشان در حرفه های مختلف دسته بندی می شود.
این دسته بندی شامل نقشه های مسطحاتی,ارتفاعی,ثبت املاکی,هواشناسی,شهرسازی,گیاه
شناسی,ژئوفیزیکی,راه ها,توریستی,تاریخی,معادن,زمین
شناسی و مانند
ان است.درشته های مختلف مهندسی,نقشه های
مسطحاتی و ارتفاعی بیشتر از سایر نقشه ها کاریرد دارند.
الف)نقشه های مسطحاتی
این نوع نقشه ها فقط عوارض مسطحاتی را نشان می دهند و کاربرد انها
منحصرا در مواردی است که شناخت ارتفاعی زمین مورد نظر نباشند.(شکل 1-1)
ب)نقشه های ارتفاعی
(توپوگرافی)
این نوع نقشه ها
علاوه بر نشان دادن وضعیت مسطحات زمین,وضعیت
ارتفاعی ان را نیز توسط منحنی میزان هایی که به انها خطوط تراز(منحنی میزان)می
گویند نشان داده می شود.
خطوط تراز فصل مشترک سطح خارجی زمین با صفحات افقی متوازی و متساوی
الفاصله است. بنابراین هرخط تراز,مکان
نقاط هم ارتفاع است.(شکل 1-2)
نقشه مسطحاتی(شکل 1-1)
نقشه توپوگرافی (شکل 1-2)