کارتوگرافی به تفصیل
کارتوگرافی به صورت سنتی بعنوان علم و هنر ترسیم نقشه تعریف شده است. نقشه ها بصورت سنتی بوسیله مداد و کاغذ ترسیم می شدند ولی گسترش و مزایای کامپیوترها، کارتوگرافی را متحول کرده است. بیشتر نقشه های کیفی _ تجاری هم اکنون توسط نرم افزارهای نقشه کشی از انواع CAD,GIS و دیگر نرم افزارهای خاص کارتوگرافی می باشد، تهیه می گردند که این عمل خود باعث استفاده موثر از تصاویر دورسنجی و GIS سیستم های اطلاعات جغرافیایی می گردد.
نقشه ها ابزارهای بصری(Visual) داده های مکانی هستند. داده های مکانی خود از اندازه گیری ها حاصل شده و در پایگاه های داده برای مقاصد متنوعی نگهداری می شوند. امروزه روند تهیه نقشه ها به سمت کنار گذاشتن روش های آنالوگ تهیه نقشه و حرکت در جهت ایجاد و گسترش روش های دینامیکی می باشد که می توانند نقشه ها را بصورت رقومی درآورند.
کارتوگرافی را به صورت مختصر هنر، علم و تکنولوژی ساختن نقشه از زمین و یا سایر کرات آسمانی تعریف می نمایند. ولی معنی واقعی کارتوگرافی چیزی بیش از این بوده و شامل ساختن(ثبت داده های مکانی بر روی نقشه ها)، مطالعه و حتی روش های استفاده از نقشه هاست. در دنیای امروز کارتوگرافی بسیار گسترده تر از نمایش مرزهای سیاسی،خط سیر ترابری و حمل و نقل می باشد.
لازم به ذکر است، قدیمی ترین نقشه های شناخته شده متعلق به پنج هزار سال قبل است. نقشه ها با روش ها و کاربرد های علمی به صورت فزاینده ای در قرون 17، 18و 19 میلادی گسترش یافتند. بسیاری از کشورها تحت پوشش برنامه های نقشه برداری بین المللی قرار دارند. تا قبل از جنگ جهانی دوم بسیاری از کشورها دارای اطلاعات بسیار کمی در خصوص ترسیم نقشه های مناطق مختلف بودند. بعد از پدیدار شدن سیستم های اطلاعات جغرافیایی(GIS) در دهه های 1980-1970 تغییرات بسیار زیادی در الگوهای کارتوگرافی سنتی پدید آمد.
–اصول کارتوگرافی:
اصول کارتوگرافی طبق نظر رابینسون(Robinson) به شرح زیر می باشد:
الف) مقیاس (Scale) / سیستم تصویر(Map Projection) / جنرالیزه کردن (Generalization).
ب ) طراحی (Design) / ترسیم و تولید(Map Produce).
مقیاس (Scale):
کلیه نقشه ها از واقعیت کوچکترند، پس اولین تصمیم کارتوگراف به تعیین نسبیت(ابعاد) بین واقعیت و نقشه اختصاص می یابد. این نسبت، اصطلاحا مقیاس خوانده می شود.
سیستم تصویر(Map Projection):
نقشه ها به طور کلی نشاندهنده وضع نسبی ابعاد پدیده ها هستند. سه مشخصه پدیده های فضایی عبارتند از: طول، عرض وارتفاع. بدین ترتیب یکی از اهداف کارتوگراف بهره گیری از تصویری است که بوسیله آن بتوان ابعاد سه گانه سطح کروی را روی سطح مسطح منتقل نمود. البته این انتقال باعث ایجاد تغییرات اجتناب ناپذیری در جهت، فاصله، مساحت و شکل می گردد. فرایند انتقال سطح کروی برسطح مسطح، اصطلاحا بنام "سیستم تصویر نقشه" معروف است. این سیستم باید برای تمام نقشه ها انتخاب گردد. به علاوه هر نقشه دارای سیستم مختصات مبنایی است که به شبکه مختصات صفحه ای موسوم است.
شکل فوق نشان دهنده سیستم تصویری UTM است که جهان را به 60 زون تقسیم می کند.
* جنرالیزه کردن (Generalization):
جنرالیزه کردن یا خلاصه نمودن اطلاعات یکی از مشکل ترین عملیات کارتوگرافی محسوب می شود. واقعیت های موجود در نقشه، در مواقع ضروری باید ساده گردند و اطلاعات لازم باید طوری نشان داده شود که در رابطه با هدف نقشه از نظر تصویری و نمایش، کم و بیش مورد تاکید قرار گیرند. اطلاعات آماری موجود در نقشه نیز باید به نحوی خلاصه و پرورانده شود که نمایانگر ویژگی اصلی اطلاعات باشند.
تصویر فوق سیستم نرمالیزه کردن جهانی را نمایش می دهد(Nominal Or Generationg Globe)
* طراحی (Design):
این قسمت از کار شامل مراحل مختلفی است. تصمیم گیری در مورد روش های نمایش، اندازه و نوع حروف، ضخامت خطوط، رنگ و سایه روشن، علائم، راهنمای نقشه و ایجاد هماهنگی های لازم بین عناصر مختلف گرافیکی از جمله مراحل فوق است. ترسیم و تولید (Map Produce):
در قدیم رسم بر این بود که نقشه با مرکب و قلم ترسیم می شد. توسعه و تکامل روش ترسیم اسکرایبینگ (scribing)، اختراع کاغذ های پلاستیک، فیلم های عکاسی، روش های چاپ نمونه و سایر عملیات فنی باعث گردیده که دو مرحله ساختن، تولید و چاپ نقشه طوری به هم آمیخته گردند که فکر تفکیک آنها از هم غیر ممکن گردد.
نقشه ها ابزارهای اولیه نمایش ارتباطات مکانی بوده بنابراین اسناد بسیار مهمی هستند. چند عنصر کلیدی برای تهیه نقشه ها وجود دارد که به بیننده در درک بهتر ارتباطات نقشه، کمک می کند. این عناصر کلیدی عبارتند از:
(1چهارچوب یا قالب داده ها (Data Frame):
چهارچوب داده بخشی از نقشه است که بصورت لایه های داده نمایش داده می شود. این بخش مهمترین قسمت نقشه است. در مثال آورده شده، چهارچوب داده ها در برگیرنده اطلاعات مربوط به مرزهای سیاسی ایران در خاورمیانه می باشد.
(2 راهنمای نقشه (Legend):
راهنما، رمز گشای چهارچوب داده ها در نقشه است. بنابراین بصورت متداول به عنوان کلید معرفی می شود. توضیح جزئیات هر رنگ، بصورت نماد یا رده بندی در این بخش توضیح داده می شود. در راهنمای زیر، واحدهای سنگ شناسی نقشه در قسمت های مختلف بوسیله رنگ های متفاوت تقسیم بندی شده و نشان می دهد هر رنگ مربوط به کدام واحد زمین شناسی بوده و دارای چه سنی می باشد. بدون این راهنما، رنگ ها هیچ مفهومی برای بیننده نخواهد داشت. راهنما به بیننده اطلاع می دهد که بیشترین و کمترین تمرکز جمعیت در کدام مناطق ایران وجود دارد.
(3 موضوع (Titel):
موضوع بسیار مهم است، چرا که توضیحی فوری و مختصر درباره شرح نقشه به بیننده می دهد. عنوان، به سرعت موضوعی که بر اساس آن نقشه تهیه شده و موقعیت داده ها را اطلاع می دهد. در مثال آورده شده موضوع نقشه "ذخایر معدنی در برگه میامی" می باشد.
(4 جهت شمال(North Arrow):
هدف این علامت یا نشانه مشخص نمودن جهات جغرافیایی است و به بیننده امکان می دهد نقشه را بر اساس شمال جغرافیایی توجیه نماید. بیشتر نقشه ها جهت شمال را در بالای صفحه نشان می دهند.
(5مقیاس(Scale):
مقیاس ارتباط بین قالب داده ها با اندازه های آنها، در دنیای واقعی را شرح می دهد. انتخاب مقیاس از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا مقیاس باعث ایجاد فضایی در نقشه می گردد که در آن قسمتی از واقعیت ها به صورت خلاصه گنجانده می شود.
مقیاس در حقیقت توصیف یک نسبیت است که ممکن است واحد به واحد یا از یک واحد اندازه گیری به یک واحد دیگر نشان داده شود. بنابراین مقیاس 1:10000 نشان می دهد هر واحد از نقشه معرف 10000 واحد از دنیای واقعی است. به عنوان مثال: 1:10000 با واحد اینچ بدین معنی است که هر واحد نقشه مساوی با 10000 اینچ در دنیای واقعی می باشد. روش دوم برای نمایش مقیاس، مقایسه با دیگر انواع واحدها است. برای مثال:1:100 بدین معناست که هر واحد اندازه بر روی نقشه 100 فوت در جهان واقعی است. این نسبت همان 1:1200(1فوت=12 اینچ) است. علاوه بر موارد گفته شده، نسبت می تواند بصورت گرافیکی در فرم Scale Bar مقیاس خطی نیز قرار گیرد. همچنین نقشه هایی که مقیاس ندارند باید دارای نشان N.T.S باشند که به مفهوم "مقیاس نشده است" می باشد.
در شکل فوق مقیاس خطی بر اساس کیلومتر تقسیم بندی گردیده است.
(6 رونگاشت(Citation):
این بخش از نقشه اطلاعات مهمی را شامل می شود(Meta Data). در این قسمت از نقشه، توضیحاتی درباره منبع و مبلغ، اطلاعات پروژه و هرگونه توصیفی که مورد نیاز است، جای می گیرد. درمثال زیر، رونگاشت، منبع و تاریخ داده ها را مشخص می کند. رونگاشت به بیننده کمک می کند تا استفاده از نقشه را برای اهداف خویش تعیین نماید.
(7 مرزها(Border):
قرارگیری مرزها در نقشه به محصور کردن تمام عناصر نقشه کمک می نماید. به علاوه، مرزهای داخلی، عناصر نقشه را طبقه بندی می نماید. مرزها همچنین حدود خارجی نقشه را معین می کنند.
(8 تصویر کلی نقشه(Overview map):
تمرکز بر روی یک ناحیه، نمایی کلی از منطقه به خصوص برای جهت یابی بینندگانی که با منطقه مورد نظر آشنا نیستند، ارائه خواهد نمود. به علاوه، این تصویر کلی یک مفهوم بصری راجع به قرارگیری ناحیه مورد مطالعه در منطقه ای که آن را پوشش می دهد، در اختیار بیننده قرار می دهد.
(9 شبکه مدارها و نصف النهارها وخطوط راهنما(Graticules and Indexes):
شبکه مدارها و نصف النهارها، شبکه ای است که در زیر لایه چهارچوب داده ها قرار می گیرد. این شبکه می تواند به صورت خطوط طول و عرض جغرافیایی قرار گرفته و به جهت گیری بیننده در نقشه کمک کند. این خطوط راهنما، به صورت یک دسته سلول های قراردادی در نقشه بوده و به عنوان یک راهنمای کمکی، بیننده را در بخش خاصی از نقشه راهنمایی می کنند.
البته عناصر دیگری مانند متن، نمودارها، تصاویر و … نیز می باید به نقشه اضافه شوند تا از لحاظ کارتوگرافی کامل گردد. به عنوان مثال می توان از علامت های اختیاری(Optional Elements) نام برد. بیشتر این نشانه ها با اینکه الزامی نیستند می توانند برای کمک به بیننده اضافه شوند.
سیستم های تصویر:
یکی از مهمترین اهداف کارتوگرافی نمایش کره زمین است. درعلم تهیه نقشه، برای نمایش زمین و سایر کرات آسمانی که دارای حجم بسیار بزرگی هستند، به جای بزرگنمایی، از کوچک کردن استفاده می شود که با این کار، می توان تمام یا قسمتی از کره را رویت نمود. از آنجا که اغلب اجرام آسمانی اصولا شکل کروی دارند یکی از راه های رویت کامل آن ها تهیه نقشه کروی(کره جغرافیایی) است که کلیه اندازه ها به یک نسبت کوچک می شوند.
کره جغرافیایی که به این ترتیب تهیه می شود، دارای معایبی خواهد بود. از آنجا که کره یک جسم مدور سه بعدی است، قادر نخواهیم بود در یک مرحله مشاهده، تمام آن را رویت نمائیم و فقط نصف آن، یعنی نیمکره قابل مشاهده خواهد بود. به علاوه،حمل و نقل و نگهداری آن مشکل خواهد بود. اندازه گیری فواصل روی سطح سه بعدی کارآسانی نیست و بالاخره از لحاظ مالی تهیه آن مقرون به صرفه نخواهد بود. با انتقال سطح کروی، روی یک سطح مستوی و تهیه نقشه مسطح، کلیه معایبی که درمورد کره جغرافیایی ذکر شد، برطرف می گردد، یعنی می توان روی یک برگ نقشه، تمام سطح کروی را مشاهده نمود.
خواص سیستم های تصویر:
انتقال سطح کروی به سطح مستوی نقشه باعث می گردد تمام روابط هندسی موجود روی کره، بر روی نقشه صحت نداشته باشد. بعضی از این روابط، از نقطه نظر تهیه نقشه و کارتوگرافی حائز اهمیت است و در مواقعی، حفظ صحت این روابط در تصویر ضرورت پیدا می کند. سیستم های تصویر ممکن است دارای ویژگی های متعددی باشند، اما مهمترین آنها از نقطه نظر کاربرد در کارتوگرافی عبارتند از:
الف) متشابه بودن (Conformality) یا حفظ زوایا.
ب) هم مساحت بودن (Equivalence) یا حفظ مساحت.
ج) هم فاصله بودن (Equidistance) یا حفظ فاصله.
طبقه بندی سیستم های تصویر:
طبقه بندی سیستم های تصویر، بر مبنای خصوصیات هندسی آنها می باشد. بدین معنی که سطح کروی بر سطوح قابل گسترش که به آسانی تبدیل به سطوحی صاف می گردند، تصویر می شود. این سطوح عبارتند از: استوانه، مخروط و صفحه صاف. نامگذاری تصویر هم بر اساس همین سطوح انجام می پذیرد. بدین ترتیب، اگر کره بر سطح استوانه تصویر شود،" تصویر استوانه ای" اگر بر سطح مخروط تصویر شود،" تصویر مخروطی" و اگر بر صفحه صاف تصویر شود" تصویر سمتی یا آزیموتال" نامیده می شود. تصویرهای دیگری هم وجود دارند که طبقه بندی آنها بر مبنای شکل هندسی نبوده و غالبا برای نقشه های خیلی کوچک مقیاس که هدف آن ها نمایش تمام کره یا نیمکره است، به کار می روند. به این نوع تصاویر می توان تصویرهای متفرقه یا جهانی اطلاق کرد.
سیستم تصویرهای استوانه ای:
تصاویراستوانه ای از تماس استوانه با کره در طول یک دایره عظیمه(معمولا استوا) به وجود می آید. بدین ترتیب مدارها و نصف النهارهای مربوط به کره بر روی سطح استوانه منتقل می شوند. وقتی استوانه را باز نمائیم، تبدیل به مستطیلی خواهد شد که طول آن برابر طول خط استوا خواهد بود(?R2)( =R شعاع کره زمین). در تمام تصویرهای استوانه ای مدارها و نصف النهارها به صورت خط مستقیم و عمود برهم ظاهر می شوند.طول مدارها برابر طول خط استوا خواهد بود. از بین تصویرهای استوانه ای، تصویر استوانه ای ساده، تصویر استوانه ای هم مساحت لامبرت، تصویرمرکاتور از همه معروفترند. تنها اختلاف بین این سه نوع تصویر، فواصل مدارها است.
سیستم تصویر استوانه ای ساده:
در تصویر استوانه ای ساده، فاصله مدارها در تصویر، شبیه فاصله آنهادر روی کره است. مقیاس در راستای کلیه نصف النهارها و خط استوا صحیح است. این تصویر، متشابه نیست زیرا گرچه مدارها و نصف النهارها بر هم عمودند، لیکن مقیاس در طول نصفالنهارهای هر نقطه، مشابه مقیاس در طول مدار همان نقطه نیست. موارد استفاده چنین تصویری برای نمایش مناطق استوایی است و بطور کلی برای نشان دادن جهان، مساحت و مناطق قطبی به هیچ وجه مناسب نیست. از مهمترین ویژگی این تصویر، خاصیت هم فاصله بودن آن است.
سیستم تصویر استوانه ای لامبرت:
در تصویر استوانه ای هم مساحت لامبرت، مرکز نور در بینهایت قرار دارد و صفحات موازی مدارات، سطح استوانه را قطع کرده و تصویر مدارها را بر روی استوانه تشکیل می دهند. نصف النهارها به صورت خطوط مستقیم عمود بر مدارها هستند. هر قدر به قطب نزدیک شویم، فاصله مدارها کوتاهتر شده ولی فاصله نصف النهارها با هم برابر هستند. مقیاس در طول خط استوا صحیح بوده و تغییرات مقیاس در راستای مدار و نصف النهار یکدیگر را جبران می نمایند، از این جهت، تصویر هم مساحت می گردد. بنابراین چنین تصویری نمی تواند متشابه باشد. تنها کاربرد این تصویر، برای نمایش مساحت مناطق استوایی است.
سیستم تصویر استوانه ای مرکاتور:
سیستم تصویر مرکاتور یکی از معروفترین سیستم های تصویر در دنیاست. دراین نوع سیستم طول مدارها با خط استوا برابر است. هر قدر به طرفین نزدیک می شویم، فواصل مدارها افزوده می گردد، تا جائیکه محل قطبین در بینهایت قرار می گیرد و امکان نمایش قطبین وجود ندارد. به دلیل اغراق فوق العاده زیاد در عرض های جغرافیایی بالا، تصویر مرکاتور برای نمایش آبها و خشکی های جهان به کار نمی رود. این تصویر به طور خاص برای دریانوردی و یا مقاصدی که در آن پیدا نمودن جهت صحیح مورد نیاز است نظیر نمایش جریانهای دریایی یا جهت باد به کار می رود.
سیستم تصویرهای مخروطی:
این نوع سیستم های تصاویر، از تماس یا تقاطع مخروط با کره حاصل می شود. معمولا محور مخروط عمودی و در امتداد محور کره است. خط تماس مخروط و کره، دایره عرض جغرافیایی خواهد بود که به مدار استاندارد معروف است. چنانچه مخروط، کره را قطع نماید، دو دایره متقاطع بوجود می اید که چنین تصویری را تصویر مخروطی با دو مدار استاندارد می نامند. در تمام تصاویر مخروطی، نصف النهارها به شکل اشعه های مستقیم و مدارها به صورت دوایر متحد المرکز ظاهر می گردند.
تصویر مخروطی با یک مدار استاندارد:
در این نوع سیستم تصویر، محل تلاقی نصف النهارها(مرکز اشعه های مستقیم) مرکز دوایر مدارهاست که البته محل قطب نخواهد بود. مقیاس این نوع تصویر چون در روی مدارها و نصف النهارها به استثنای مدار استاندارد، صحیح نبوده و یکدیگر را جبران نمی نمایند. از این جهت تصویر هم مساحت نبوده و با وجود اینکه مدارها بر نصف النهارها عمودند ولی تصویر متشابه نمی باشد. با دوری ازمداراستاندارد، شکل منطقه به طور فزاینده ای اغراق آمیز می گردد. مهمترین کاربرد تصاویر مخروطی با یک مدار استاندارد، برای کشورهایی است که عرض جغرافیایی آنها کم و در جهت طول جغرافیایی گسترده باشند، مثل کشور ترکیه.
تصویر مخروطی با دو مدار استاندارد:
با استفاده از دو مدار استاندارد، می توان بعضی عیوب تصویر مخروطی با یک مدار استاندارد را کاهش داد. اغراق مقیاس روی دو مدار استاندارد از بین رفته و مدار واقع بین دو مدار استاندارد دارای اغراق کمتری خواهد بود. در این تصویر نیز نصف النهارها اشعه های مستقیمی هستند که محل تقاطع آنها مرکز دوایر مداری می باشد و مدارها بر نصف النهارها عمودند. از بین مدارهای مختلف، فقط دو مدار استاندارد دارای مقیاس صحیحی است و نصف النهارها باطول واقعی خود نمایش داده می شوند. این تصویر، هم مساحت و متشابه نمی باشد. کاربرد این نوع تصویر مانند کاربرد تصویر با یک مدار استاندارد است.
تصویر مخروطی(BONNE):
یکی از معروفترین نوع تصاویر مخروطی، تصویر بونی است که در حقیقت با اصلاحاتی در تصویر با یک مدار استاندارد، می توان به چنین تصویری دست یافت. هم مساحت بودن در این تصویر باعث کاربرد وسیع آن گردیده است. در تصویر بونی کلیه مدارها دارای طول های صحیح خواهند بود. به همین جهت قطب به وسیله یک نقطه مشخص می گردد. موقعیت مدار استاندارد، شعاع انحنای مدارها را تعیین خواهد کرد. در این تصویر، نصف النهارها منحنی های نامنظمی هستند که یکدیگر را در قطب قطع می کنند. مدارها، دوایرمتحدالمرکزی هستند که درجه انحنای آنها به محل مدار استاندارد بستگی دارد. فقط نصف النهار مرکزی بر مدارها عمود بوده و دارای مقیاس صحیح می باشد و سایر نصف النهارها نسبت به مدارها حالت مایل دارند که هر قدر به گوشه های نقشه نزدیک شویم، انحنای آنها بیشتر می شود. چون تصویر هم مساحت است از این نظر، شکل مناطق، دستخوش اغراق می شود. به همین جهت، این تصویر برای نمایش شکل کشورها یا قاره ها به کار گرفته نمی شود، بلکه بیشتر در نقشه هایی که هدفشان نشان دادن مساحت مناطق مورد نظر است(موضوعی)، کاربرد دارد.
سیستم تصویرهای سمتی یا صفحه ای:
از نظر تئوری، کلیه سیستم تصویرهای سمتی از تصویر زمین بر روی صفحه ای عمود بر یکی از شعاع های زمین به وجود می آیند. چنین صفحه ای ممکن است کره را قطع نموده یا در نقطه ای با آن در تماس باشد. نقطه تماس، مرکز تصویر و در عین حال نقطه تقارن تصویر محسوب می شود. در کلیه تصاویر، تغییرات ضریب مقیاس از مرکز تصویر درتمام جهات یکسان خواهد بود.
با تغییر مرکز نور، نحوه تصویر همچنین تغییر موقعیت صفحه نسبت به کره، می توان تصاویر صفحه ای زیادی به وجود آورد. مهمترین تصاویر صفحه ای عبارتند از: اورتوگرافیک، استرئوگرافیک، گنومونیک، تصویر هم فاصله صفحه ای، تصویر هم مساحت صفحه ای لامبرت. در هر پنج نوع تصویر، نصف النهارها به صورت شعاع های مستقیم منشعب از مرکز تصویر، ظاهر می شوند.
اهمیت کارتوگرافی:
– کارتوگرافی مرز بین رسم و نقشه را ترسیم میکند.
– کارتوگرافی می تواند در تجزیه مسائل به کار رود.
– کارتوگرافی درک بهتر پدیده ها یا حالات را ممکن می سازد.
– کارتوگرافی مفاهیم لازم برای اکتشاف را فراهم می آورد.
– کارتوگرافی مفاهیم مورد نیاز اندازه گیری و نظارت را فراهم می آورد.
– کارتوگرافی در تصمیم گیری شرکت دارد.
تحول در کارتوگرافی:
– تکنولوژی، کارتوگرافی را به جلو سوق می دهد.
– اینترنت، توزیع محصولات کارتوگرافی را افزایش داده است.
– غیر کارتوگراف ها، استفاده کنندگان اصلی محصولات کارتوگرافی هستند.
– عموم جامعه متقاضی محصولات عمومی کارتوگرافی می باشند.
– کارتوگرافی موضوعی بسیار رشد یافته است.
چرا کارتوگراف ها طی زمان آهسته تغییر می کنند؟
– روند تکنولوژی، از قابلیت درک آن پیش افتاده است.
– مولفه های نقشه با ارکان زیادی تغییر می کنند.
– داده های حاصل از نتایج بدست آمده، هشدار می دهند که ارزش کارتوگرافی در آینده کم خواهد شد.
– کاربران زیادی از محصولات کارتوگرافی سنتی پیروی نمی کنند.
– عموم مردم به کارتوگرافی ارزش نمی نهند.
آینده کارتوگرافی:
– توسعه اخلاق کاری، که مشوق دقت کارتوگرافی در مواجه با تنوع و افزایش تقاضای عمومی باشد.
– تحت کنترل درآوردن عناصر بصری برای استفاده در تکنولوژی جدید. همچنین، همکاری در تحقیقات، کاربردها و آموزش در زمینه کارتوگرافی.
– ایجاد زمینه های بیشتر برای استفاده از کارتوگرافی
تعریف کارتوگرافی
کارتوگرافی دانش تهیه نقشه است. از آنجا که نمی توان قسمتی از سطح کره زمین را به اندازه واقعی خود بر روی صفحه ای تصویر کرد باید عوارض پدیده های مختلف زمین را به نسبت معینی کوچک نمود و این عمل بر اساس مبانی و اصول کارتوگرافی به نحوی انجام می شود که کاربران با توجه به نسبت کوچک شده و مشخصات فنی آن بتوانند به مقدار اصلی پی ببرند
بنابراین علم و هنری که طی مراحل مختلف اندازه گیری و محاسبه و ترسیم ، بخشی یا تمام سطح کره زمین را بر سطحی مستوفی با تکیه بر اصول ریاضی و تناسب هندسی به نمایش در می آورد ، کارتوگرافی نامیده می شود
برای کارتوگرافی چند تعریف علمی وجود دارد که قبول هر یک از تعاریف و دامنه فعالیت آن متاثر از وضعیت نقشه برداری و نقشه های هر یک از کشورهای دنیاست . آنچه که در مجامع علمی بنا به تعریف کمیسیون فنی سازمان ملل مورد توجه است ، یکی کارتوگرافی به عنوان دانش تهیه نقشه می باشد ، و دیگر حالت خاص از کارتوگرافی است که بخشی از فعالیت ها و مراحل تهیه نقشه را در برمی گیرد و قسمت اعظم تهیه محسوب می شود که پس از انجام مراحل نقشه برداری و ژئودزی و فتوگرامتری و تهیه پیش نویس (مسوده) تا مراحل نهایی تهیه نقشه را در بر می گیرد
به منظور هماهنگی با پیش رفتارهای علمی و فنی روز ، گروه کار انجمن بین المللی کارتوگرافی تعریف زیر را توصیه نموده است
کارتوگرافی سازماندهی ، نمایش ، ارتباط و بهره برداری اطلاعات زمین است . که بر اساس این تعریف و مشخصه یک سیستم مبنایی کامپیوتری ، تعریف سیستم اصلاعات کارتوگرافی مشخص می گردد .این سیستم اطلاعات کارتوگرافی یک سیستم مبنایی کامپیوتری است که هدف از آن تولید نقشه ، نقشه های چاپی ، نقشه های ترسیمی ، و یا نقشه هایی است که بر صفحه نمایش دیده می شوند.
نقشه و طبقه بندی آن
نقشه تصویر افقی و قراردادی بخشی از سطح زمین یا منطقه جغرافیایی و یا از کل کره زمین می باشد که به طریقه هندسی ، عوارض موجود در سطح زمین را بر روی سطح مستوی نشان می دهد
طبقه بندی نقشه
نقشه ها را بر حسب عواملی از جمله هدف ، نوع مقیاس ، دقت ، محتوی ، ارزش و کاربرد که در تهیه آن نیز موثر هستند ، می توان طبقه بندی نمود . البته در این تقسیم بندی ها سلیقه کارتوگراف ها تاثیر زیادی دارد
· طبقه بندی نقشه بر اساس اهداف تهیه نقشه
اهداف تهیه نقشه بسیار متنوع است . از جمله نقشه های دریایی ، کشاورزی ، زمین شناسی و … که به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند
نقشه های عمومی ، از نظر اهمیت دادن به عوارض ، در همه موارد رعایت مساوات شده و استثنایی وجود ندارند
نقشه های خاص ، بر حسب نیاز به نقشه به مواردی توجه بیشتر شده و بعضی عوارض اهمیت کمتری می یابند
· طبقه بندی بر طبق نوع و گونه
الف) نقشه های مسطح ( پلانیمتری ) ، نقشه های توپوگرافی ، نقشه های عکسی ، نقشه های برجسته پلاستیکی و نقشه های شهری
ب) نقشه های مخصوص ، آب نگاری (هیدروگرافی) ، نقشه های هوانوردی ، نقشه های ثبتی ( کاداستر) ، نقشه های اداری ، نقشه های سیاسی ، نقشه های زمین شناسی ، نقشه های پوشش گیاهی ، نقشه های شبکه ارتباطی ، نقشه های هیدرولوژی و نقشه های جمعیت
· انواع نقشه از نظر مقیاس
پلان ها که مقیاس آن ها بزرگتر از 1:1000 می باشد
نقشه های بزرگ مقیاس ، نقشه هایی که مقیاس آن ها از 1:1000 تا 1:25000 می باشد
نقشه های متوسط مقیاس ، نقشه هایی که مقیاس آن ها از 1:25000 تا 1:10000 می باشد
نقشه های کوچک مقیاس ، نقشه هایی که مقیاس آن ها از 100000 تا 1:2500000 می باشد
نقشه های خیلی کوچک مقیاس یا جغرافیایی که مقیاس آن ها کمتر از 1:500000 می باشد و از آن ها جهت مطالعه حدود و چهره تقریبی طبیعت استفاده می شود
· طبقه بندی نقشه ها بر اساس دقت وارزش مدارک مبنایی
نقشه دقیق
نقشه هایی که بوسیله عملیات نقشه برداری بسیار دقیق تهیه می شود و میزان خطا از حد مجاز کمتر است که به آن ها نقشه های نظامی گویند –
نیمه دقیق –
عملیات نقشه برداری با دقت کمتری انجام گرفته و خطای عملیات بیشتر از خطای گرافیک می باشد
کروکی –
نقشه هایی هستند که به صورت سریع جهت شناسایی برداشت می شوند ، دقت کافی ندارند و کلا جزء نقشه ها نمی باشند
· تقسیم بندی نقشه ها از نظر محتوا
نقشه ها از نظر توپوگرافی ، عوارض سطح زمین متناسب با مقیاس و بر روی نقشه نمایش داده می شوند –
نقشه های جغرافیایی ، که با استفاده از نقشه های توپوگرافی ، مسائل مختلف و موضوعات جغرافیای انسانی ، اقتصادی ، جمعیت و … تهیه شده اند –
انواع نقشه بر اساس چگونگی تهیه
نقشه پایه یا مبنا : این گونه نقشه ها با عملیات نقشه برداری زمینی و یا نقشه برداری هوایی و هیدروگرافی تهیه می شوند
نقشه مشتقه : از روی نقشه های مبنا ، به مقیاسی کوچکتر و با تقلیل بخشی از اطلاعات جغرافیایی آن تهیه می شوند
نقشه تالیفی : اغلب برای تهیه نقشه های کوچک مقیاس و تهیه نقشه های موضوعی با استفاده از نقشه های موجود استفاده می شود و اطلاعات موضوعی خاص در شکل گرافیکی بر آن اضافه می گردد
· انواع نقشه بر حسب اهداف نظامی
نقشه های استراتژیکی
نقشه های تاکتیکی
نقشه های تکنیکی
سابقه
دانش کارتوگرافی ، از ابتدا با دانش ریاضی ، نجوم و جغرافیای ریاضی پیوستگی گسترده ای داشته است . فکر تهیه نقشه مربوط به سال های بسیار دور و قرن ها پیش از میلاد می باشد . آثار و نوشته هایی که تا کنون بررسی شده است حکایت از آن دارد که کروکی اولین کار در این زمینه می باشد
· کروکی ها
بشر در ادوار اولیه زندگی ، شناخت اطراف و مناطقی را که برای تهیه غذا و عبور و مرور و گذشتن از موانع یا گذرگاه ها برایش پیش می آمده مورد توجه قرار داده و بر این اساس تلاش داشته که مسیرها را به خاطر بسپارد و همچنین به فرزندانش بیاموزد که خود تهیه نقشه را رسانده و به کمک علامت های کروکی تهیه گردد هرچند رعایت اصول ریاضی نشده است اما حکایت از ضروریات ترسیم دارد . اغلب این نقشه ها ( کروکی ها ) بر بدنه درختان یا دیوار غارها حک شده است
نقشه های تثبیت حدود مالکیت
با تحولات زندگی بشر ، کار کشاورزی و توسعه دامداری و موضوع تثبیت مالکیت ها در اراضی مطرح بوده است ، که بنای خشت اول نقشه های ثبتی ( کاداستر ) گذاشته می شود . نشانه های به دست آمده ، حکایت از آن دارد که سابقه تاریخی ترسیم این گونه نقشه ها به پنج هزار سال قبل از میلاد می رسد . هرچند ممکن است با چند خط شکسته و منحنی و علائم و نشانه هایی در نظر افراد بسیار ساده و بی اهمیت جلوه کند . لیکن با شناخت محدود اطراف و محیط زمین و عدم وجود ابزارهای مختلف برداشت ، محاسبه و ترسیم در زمان بوده و بسیار ارزشمند بوده اند که قدمت نمونه های از آن نقشه ها به هزاره های قبل از میلاد مسیح می رسد . کم کم با تشکیل حکومت ها نقشه های ثبتی ( کاداستر ) ، اهمیت بیشتری پیدا کرده و برای تثبیت حدود املاک و گستره شهر ها و روستا ها و اصلاع از میزان محصولات و تولیدات و در نتیجه گرفتن مالیات های مختلف نقش گسترده تری می یابد . مساحی اراضی و مناطق مسکونی یکی از کارهای حکومت بوده و تنظیم خراج را با تکیه بر آن انجام می دادند . در ترجمه تاریخ طبری چنین آمده است
بیش از قباد در جهان خراج نبود. مگر ده یک و پنج یک . جای بود که بیست یک گرفتندی بر مقدار آبادانی و نزدیکی و دوری آب ، پس قباد بگفت تا همه مملکت مساحت کردند تا خراج معین کنند … موبد موبدان و وزیر گفتند : این تدبیر آن است که زمین های همه مملکت وزرها مساحت کنی تا هرچند جفت بود و درختان بارآور بشمری تا چند بود . هر جفتی زمین و هر جفتی زر و بر هر درختی بارآورد خراجی معین کنند … قباد گفت چنین کنند . به خانه رفت و مساحان را گرد کرد تا همه مملکت را مساحت کنند
از این پیدا است که وجود مساحان و تهیه نقشه هایی در دوران های قبل هم وجود داشته است
نقشه های نظامی
زمانی که مسئله تجاوزگری بعضی از قبایل و حکومت ها ، شدت می گیرد و لشکر کشی ها گسترش می یابند ، برای شناسایی سرزمین بیگانه وضعیت حرکت لشکریان خودی و بیگانه و دیگر مسائل انسانی می باشد که در اوایل به صورت یک نقشه ترسیم شده در اختیار فرمانده هان قرار داشته و منجم باشیها ، که وظایف تشریح و توصیف نقشه و شناخت موقعیت را از روی ستارگان ، ماه ، آفتاب و … به عهده داشتند ، کار مشاور فرماندهی را نیز انجام می دادند
نقشه های جغرافیایی
کار تهیه نقشه ، طی قرون متمادی ، به شیوه ابتدایی و غیره هندسی صورت گرفته است تا این که در پرتو پیشرفت دانش بشری دانشمندان جغرافیای ریاضی ، منجم ، ریاضیدانان و زمین شناسان را که در پی شناخت و معرفی جهان بودند به دانش کارتوگرافی جهت بخشیدند . دانشمندان ابتدا به تصور نظریات خود از جهان ، نقشه های جهان نمایی را تهیه نمودند . جغرافی دانان خود به ترسیم نقشه های متعدد پرداختند و با توجه به این که اغلب این نقشه ها مبتنی بر تصورات دانشمندان بوده است ، نسبت به زمان خود دارای اهمیت ویژه ای می باشند . علوم جغرافیایی ، چه از نظر وسعت و تعداد مباحت قدیم و چه شاخه های علمی و رشته های تخصصی امروزی ، همیشه نیاز به نقشه داشته و دارند . با توسعه و تکامل دانش کارتوگرافی ، کار تهیه و ترسیم نقشه ها به عهده کارتوگرافان قرار گرفته است و علوم ریاضی ، مخصوصا هندسه و مثلثات در گذشته و حال ارتباط پیوسته ای با علوم جغرافیایی داشته و نقش موثری در کاربرداشت و محاسبات نقشه داشته و دارد . سیاحان نیز در سفرنامه ها گزارش های سفری خود را با تهیه نقشه های متناسب همراه می نمودند . دریانوردان برای جهت یابی و ناوبری کشتی ها و سیستم های قدیم ناوبری ، احتیاج به نقشه داشته اند
تاریخچه مختصر کارتوگرافی در نقاط مختلف جهان
مشاهدات کاشفین از قسمت های دنیا حاکی است ، زمانی که بومی محلی ، پیرامون موقعیت اطرافش سئوال می کرد ، با یک قطعه چوب خطوطی بر زمین رسم کرده، راهنمایی می نماید. هرچند این اطلاعات در حدود چندین کیلومتر است و در محدوده ارتباط وی با سایر قبایل همسایه است . در مقابل درخواستی که از یک فرد بومی در مجمع الجزایر پلی نزی می شود ، وی قسمتی از جنوب اقیانوس آرام را با گچ بر روی عرشه کشتی رسم می نماید . جزایر مارشال واقع در اقیانوس کبیر و در شمال شرقی استرالیا را با اشیاء مختلف مثل گوش ماهی ، برگ درختان و هسته های میوه به صورت نقشه هایی تهیه کرده و عوارض مهم را بر روی آن نشان می دهد. در مناطق اسکیمو ها و یا اقوام سرخ پوست مکزیک و دیگر جاهای مختلف نقشه هایی با علائم خاصی که مد نظرشان بوده ، کشیده شده و راهنمایی های لازم را با نظری به نقشه های گذشته مشاهده می کنیم
بابلیها –
در نمایشگاه موزه دانشگاه هاروارد ، نقشه ای متعلق به بابلی ها وجود دارد که متعلق به 2500 سال قبل از میلاد است و بر لوح گلی کوچکی به عرض هفت سانتی متر نقش بسته است . در موزه بریتانیا نیز لوحه های زیادی است که مربوط به شهر بابل و تقسیم بندی آن می باشد
مصری ها –
قسمتی از نقشه ای که بر روی لوح گلی پیدا شده ، نشانگر آن می باشد که مصری ها در ردیف اولین اقوامی بودند که مشاهدات خود را در سطح زمین پس از اندازه گیری مستقیم به صورت نقشه معرفی کرده اند. نقشه کانسار طلای جبل البارد در حدود 2000 سال قبل از میلاد تهیه شده که در حال حاضر در کشور مصر موجود می باشد . این گونه نقشه ها اغلب برای تعیین حدود اراضی کشاورزی ساحل نیل تهیه شده . گویا رامسس دوم در سال های قبل از میلاد روش مساحی را پایه گذاری کرده ( 1300 – 1332 قبل از میلاد ).
کارتوگرافی پیشرفته
چکیده
در این مقاله پیشرفته ترین فنون کارتوگرافی کامپیوتری در ژاپن همراه با نمونه هایی از کاربرد آن ارائه گردیده است. تاکنون مولفان با استفاده از تصاویر راستر شده ، روشهای خودکار یا روشهای محاوره ای را برای رقومی کردن نقشه های ارتفاعی ، نقشه های مسطحاتی ، نقشه های شبکه های آبیاری و غیره ابداع نموده اند. نقشه و تصاویر تولید شده با کامپیوتر ابزاری بسیار سودمند برای :نمایش مدل های رقومی زمین می باشد. در این مقاله موارد زیر تشریح گردیده
* نقشه هایی که از ارتفاعات در آنها با سایه روشن نشان داده شده است
* نقشه هایی که از ارتفاعات در آنها با سایه روشن نشان داده شده است
* دید مایل عوارض با لایه اطلاعاتی اضافه شده به آن
* سیستم های آبیاری
* تصویر سازیهای متحرک
پیشگفتار
در کارتوگرافی کامپیوتری تولید مدل های ارتفاعی رقومی بسیار پر اهمیت است. داده های DEM به طرق زیر اخذ می گردند:
– تهیه DEM از برقراری دید برجسته عکس های فضایی که نیاز به توجیه و انطباق تصویر دارد.
– تهیه DEM از برقراری دید برجسته عکس های فضایی که نیاز به توجیه و انطباق تصویر دارد.
– تهیه DEM از نقشه های ارتفاعی راستر شده که نیاز به اتصال واحدهای تصویری ، تعیین ارتفاع و درونیابی خودکار دارد.
در میان روش های اخذ اطلاعات ذکر شده در بالا، آخرین روش ارزانترین و مفیدترین روش می باشد. به علاوه نقشه های ارتفاعی ، نقشه های مسطحاتی و نقشه های شبکه های زهکشی ، اصلی ترین منبع اطلاعاتی برای ساختار GIS محسوب می گردد.اخیرا مولفان سیستم هایی را برای رقومی کردن خودکار از طریق اسکن نمودن نقشه های ارتفاعی ، نقشه های مسطحاتی و نقشه های شبکه های زهکشی ابداع نموده اند. استفاده از این سیستم ها مستلزم بکارگیری تئوری ترسیم ( Graph ) مورفولوژی ریاضی و ترکیب روش های راستری و برداری می باشد.
توابع مورفولوژی ریاضی ( Serra 1990 , Marc 1988 ) برای اسکن نمودن تصاویر راستری بکار برده می شوند. اصلی ترین تبدیلات مورفولوژی ریاضی عبارتند از:
* فرسایش
* انبساط
* Hitting
2 – تولید خودکار DTM
*
برای تولید خودکار DTM از نقشه های توپوگرافی و روش ارائه گردیده است :
رقومی کردن دستی با استفاده از میز دیجیتایزر
اسکن نمودن و پردازش خودکار
از این میان استفاده از میزهای دیجیتایزر رایج ترین روش است ( برای مثال Arc/Info رابط مساعدی را جهت کار با این نوع میزها ارائه می نماید). روش کار اسکنر مشتمل بر یک روند راستر نمودن و برداری کردن بوده، پیشرفته ترین تکنولوژی رقومی نمودن محسوب می گردد. مقایسه کار دیجیتایزر و اسکنر در جدول زیر آمده است :
1.2-استخراج و بازشناسی اجزاء
1.1.2-استخراج اجزاء
برای استخراج اجزاء سه اندکس به کار می رود:
1 – بسط
2 – الگوی گرهی
3 – انحناء
در نقشه های مسطحاتی چند ضلعی ها با اضلاع مشترک به یکدیگر متصل می شوند. بدین صورت بسط قوس های متصل گردیده برجسته ترین اندکس برای استخراج اجزاء موجود در داخل چند ضلعی از خطوط مرزی می باشد. بازشناسی اجزاء بر اساس روش برداری به زمینه ای پیچیده با نتیجه ای فوق العاده ظریف و قابل اتکاء نیاز دارد.
برای اجزاء چاپ شده بهتر است که بازشناسی بر اساس روش راستری اجرا شود.استخراج اجزاء عبارتست از روند عملیات زیر از برداری به راستری.
– محاسبه بسط قوسهای متصل گردیده بر اساس روش برداری.
– انتخاب قوس های بسط یافته کوچک و ثبت گره آنها.
– یافتن محل این گره ها در تصویر اسکن شده راستر.
– استخراج رشته اجزاء راستر شده از تصویر اسکن شده با اعمال معادله انبساط مشروط در آن گره ها.
2.1.2 – شناسایی اجزاء
برای بازشناسی اجزاء بر اساس روش راستر و مدل ها چندین راه وجود دارد:
– مقایسه کردن ماتریس اجزاء با ماتریس استاندارد و محاسبه درجه تساوی.
– محاسبه منحنی مایل از ماتریس اجزاء و تحلیل شکل اجزاء.
– مقایسه تراکم و چگالی در جهت مختلف.
– مقایسه با کدهای RLC .
مولف اندکسی از مراکز محلی حاوی بخش های مختلف مجموعه اجزاء به عنوان مراکز وزن دار تعریف کرده است. محاسبه این اندکس بسیار آسان است و پارازیت و اندازه بر آن تاثیری ندارد. نگاره شماره 1 مراکز محلی هفده گانه را که در سیستم نویسنده بکار برده شده است نشان می دهد.
چرخش اجزاء ممکن است اندکسها را تغییر داده و موجب شناسایی غلط شود. این امر در شناسایی به روش راستری مشکل بسیار بزرگی محسوب می شود. لیکن نویسنده با تعریف اندکس مستقل چرخشی روشی را جهت شناسایی و حل این مشکل ابداع نموده است.
طولانی ترین محور یک جزء پس از چرخش نیز حالت مشابه را حفظ می نماید. ما نیز می توانیم از همین خاصیت برای مستقل ساختن مراکز محلی از چرخش استفاده کنیم. نظریه این است که تمام رشته اجزای راستری کشف شده را بچرخانیم تا طولانیترین محور آن بصورت قائم درآید. پس از این دوران سیستماتیک کلیه اجزاء به جهت تشابه تغییر داده شده و آماده برای محاسبه مراکز محلی و شناسایی می گردند. در نگاره 2 دو مثال ارائه گردیده است. این روش مانع ازتاثیرگذاری چرخش در شناسایی می گردد. شناسایی اجزاء موجب تشکیل محل نمودار اجزاء جهت استفاده در تولیدات توپولوژی می گردد.
.2 – استخراج منحنی میزان ها
1.2.2 – استخراج عنصر خطی
در مورد تصویر رنگی
برای تقسیم بندی رنگی از دو نوع اندکس رنگ استفاده می شود. نوع اول تنها بر اساس عنصر RGB اجراء می گردد و نوع دوم با فرمولی از مجموعه عناصر RGB و Y IY Q و H S IH اجزاء می گردد.
در مورد تصاویر با گامهای خاکستری
نقشه جغرافیایی را می توان برای بدست آوردن تصویر راستر با گام های خاکستری اسکن نمود. چنین تصویری، در مقایسه با تصاویر رنگی، اطلاعات رنگی کمتری دارد اما حافظه کوچکتری را اشغال نموده و در نتیجه قدرت تفکیک ( هندسی ) بالاتری خواهد داشت. در نقشه های مسطحاتی مقادیر اسکن شده پیکسل ها بین صفر تا 255 است که در آن عناصر خطی با رنگ تیره تر دارای ارزش کمتر و پیکسل زمینه های سفید ارقام بالاتر را خواهند داشت. نویسنده ارزش کلیدی تفکیک عناصر خطی و زمینه را از دو متوسط وزن دار جهت دسته بندی گام های خاکستری با استفاده از هیلوگرام تیرکی به شرح زیر محاسبه نموده است:
– محاسبه تعداد پیکسل ها در هریک از گام ها برای بدست آوردن هلیوگرام گام ها که معمولا دارای دو نقطه اوج ( یکی مربوط به عناصر خطی و دیگری مربوط به زمینه ) می باشند.
– با توجه به جدول دو مقدار متوسط وزن دار برحسب تعداد پیکسل ها جهت دسته بندی استخراج می گردد که به سرعت ارزش تفکیک کننده بین عناصر و زمینه را نتیجه می دهد.
– استفاده از مقدار تفکیک کننده برای تقسیم نمودن تصویر اصلی به صفر و 1 .
2.2.2 – حذف پارازیت
بعضی از تصاویر اسکن شده به دلیل ضعیف بودن عمل اسکن دارای خطوط پارازیتی می باشند که با استفاده از عنصر ساختاری B و عنصر جایگزین شده با مقادیر مناسب در تبدیل مورفولوژی ریاضی MMH- Hitting قابل کشف است.
2-2-3 – ظریف سازی
ظریف سازی عبارتست از مرحله قبل از بدست آوردن یک خط متصل شده منفرد جهت برداری نمودن . ایده مشترک این است که عنصر ساختاری برای کشف پیکسل هایی که حذف خواهند شد بکار برده شود. در نگاره 3 الف سه عنصر اصلی جهت ظریف سازی نشان داده شده است که در آن می توان صفر یا 1 باشد و پیکسل مرکزی مورد حذف پیکسلی است که متناسب الگوست. چرخانیدن این سه عنصر با زوایای 90 درجه ، 180 درجه و 270 درجه می تواند سایر عناصر را بدست دهد. برای کشف پیکسل های قابل حذف یک روش مورفولوژی ریاضی را انتخاب می نماییم.
از عمل Hitting می توان برای کنترل پیکسل هایی که ممکن است حذف شوند استفاده نمود و سپس آنها را از تصویر راستری حذف کرد. نگاره 3ب عبارت است از جفت عناصری که در نگاره شماره 3الف نشان داده شده و برای Hitting بکار برده شده اند.عمل حذف و Hitting تا جایی ادامه می یابد که دیگر پیکسلی قابل حذف نباشد.
2-3 – پیگیری و اتصال خودکار خطوط میزان منقطع
نتیجه بردار ( خروجی ) غالبا به عمل کیفیت نقشه یا ضعیف بودن عمل اسکن دارای خطوط منقطع می باشد. در نگاره 4 پنج الگوی منقطع را که باید متصل گردند ملاحضه می کنید.
متصل نمودن این فواصل منقطع ممکن است در صورت عدم تابعیت از اصول صریح منجر به خطا گردد. نویسنده با توجه به تائید عملکرد بر اساس ترکیب نمودن روش های راستری و برداری 3 اصل زیر را اعمال نمود:
– گره های متصل شده نباید از یک حد فاصل تجاوز نمایند.
– خط متصل شده باید یک زاویه مرجع مشابه با جهت خطوط اصلی تشکیل دهد.
– خط متصل شده نباید از میان خطوط موجود بگذرد.
در این میان به جهت محدودیت زمان محاسباتی مشکل است که اجرای اصل سوم فقط بر اساس روش برداری صورت گیرد. لذا نویسنده یک روش ترکیبی از برداری و راستری را ارائه نمود که به واسطه آن می توان به سرعت اصل فوق را کنترل نمود. بدین صورت نتیجه اتصال بسیار موثق و قابل اتکاء می گردد.
4.2 – الحاق خودکار شناسه ها به خطوط منحنی میزان
مقادیر خطوط منحنی میزان می تواند مربوط به ارتفاع ، درجه حرارت ، میزان بارندگی ، سرعت باد ، توزیع جمعیت و غیره باشد. روش فعلی انتصاب مقادیر ارزشی به خطوط بیشتر بر اساس الگوی پیگیری خط است که در آن باید نقطه نشانه را با دست در ابتدای 9 خط مربوطه تنظیم کرده و سپس به طور خودکار آن را تا محل بروز ابهام دنبال نمود. مشکل اصلی این روش پایین بودن قابلیت آن است. الگوریتم RCD نویسنده یا آشکاری تغییر برجستگی بر پایه مورفولوژی توپوگرافی است. یک برش طولی از زمین کاملا ساده است زیرا ویژگی های این برش طولی تنها بر حسب مقدار شناسه برش قبلی افزایش یا کاهش یافته یا با آن مساوی است. ساختار نسبی قطعه بین برش طولی تنها هنگامی تغییر می نماید که منحنی میزان جدید ظاهر شود. چون برش طولی سطح زمین با خطوط منحنی ترکیب شده است لذا تغییر مقدار شناسه در یک برش طولی نیز ثابت بوده به فوال منحنی میزان ها بستگی دارد. پس RCD از این ویژگی های برش طولی سطح زمین برای تخصیص یک مقدار شناسه مناسب به هر منحنی با توجه به فواصل منحنی استفاده می نماید.
5.2 – تولید مدل ارتفاعی زمین با درونیابی
چهار الگوریتم عمده برای درونیابی وجود دارد.
– تابع اسپلین،
– Convolution مکعبی با استفاده از چند جمله های سه جزئی،
– تابع خطی سازی،
– نزدیکترین متوسط وزن دار مجاور.
این ارزیابی بهینه سازی بین زمان تولید خروجی و دقت آن را در نظر می گیرد. بهترین دقت در بین زمان تولید را می توان از گانولش مکعب با دو سمت شیب دار که از چهار جهت انتخاب می شود بدست آورد. معهذا نتایج این درونیابی نشان می دهد که موقعیت داده های کنتریل تاثیر بیشتری نسبت به تابع درونیابی دارد چرا که ناپیوستگی بوجود می آید، به خاطر تفسیر سریع محل کنترل درونیابی ناپیوستگی بوجود می آید.
3- نمونه هایی از کاربردهای DTM
1.3 – منظره هوایی نقشه سایه کوهها
یک نقشه منحنی میزان 1:50000 از تیمپور-بوتان به طور نیمه خودکار به مدل ارتفاعی زمین ( DEM ) رقومی گردیده پس از سایه زنی به وسیله کامپیوتر نتیجه کار، منظره هوایی آن نقشه می باشد.
2.3 – مدل شبیه سازی برای تحلیل طغیان
برای تحلیل مخاطرات ناشی از سیل به دلیل تغییر موثر استفاده از زمین جنگل های طبیعی برای کاشت کائوچو ترکیبی از Landsat TM و DEM در مدل به کار بسته شد.
3.3 – انیمیشن کوه فوجی
برای بررسی ثانویه کوه فوجی انیمیشنی از آن تهیه و بر روی دیسک اپتیکی ذخیره گردید. مدل DEM نقشه توپوگرافی 1:25000 و تصویر Landsat TM برای تهیه یک انیمیشن 15 ثانیه ای به طور هندسی ثبت گردیدند
فهرست مطالب
–اصول کارتوگرافی: 1
سیستم تصویر(Map Projection): 2
* جنرالیزه کردن (Generalization): 2
* طراحی (Design): 2
سیستم های تصویر: 5
طبقه بندی سیستم های تصویر: 5
سیستم تصویر استوانه ای لامبرت: 6
سیستم تصویر استوانه ای مرکاتور: 7
سیستم تصویرهای مخروطی: 7
تصویر مخروطی با یک مدار استاندارد: 7
تصویر مخروطی با دو مدار استاندارد: 7
تصویر مخروطی(BONNE): 8
سیستم تصویرهای سمتی یا صفحه ای: 8
اهمیت کارتوگرافی: 9
تحول در کارتوگرافی: 9
آینده کارتوگرافی: 10
تعریف کارتوگرافی 10
نقشه و طبقه بندی آن 10
طبقه بندی نقشه 11
· طبقه بندی نقشه بر اساس اهداف تهیه نقشه 11
· طبقه بندی بر طبق نوع و گونه 11
· انواع نقشه از نظر مقیاس 11
· طبقه بندی نقشه ها بر اساس دقت وارزش مدارک مبنایی 11
· تقسیم بندی نقشه ها از نظر محتوا 12
انواع نقشه بر اساس چگونگی تهیه 12
· انواع نقشه بر حسب اهداف نظامی 12
نقشه های تکنیکی 12
سابقه 12
· کروکی ها 13
نقشه های تثبیت حدود مالکیت 13
نقشه های نظامی 13
نقشه های جغرافیایی 13
تاریخچه مختصر کارتوگرافی در نقاط مختلف جهان 14
کارتوگرافی پیشرفته 14
2 – تولید خودکار DTM 16
1.2-استخراج و بازشناسی اجزاء 16
35