همه چیز درباره نقشه برداری!

تعریف علم نقشه برداري

نقشه برداري مجموعه ای از علوم و فنون اندازه گیري دقیق و مشخص نمودن موقعیت نسبی عوارض روي سطح زمین (این فعالیت میتواند در زیر آب هم اتفاق بیوفتد) اطلاق می گردد.

عوارض می تواند بصورت طبیعی (برداشت منابع طبیعی مانند جنگل ها ، دریاها و رودخانه) یا مصنوعی (مانند دیوار عرصه ، خیابان و ساختمان ) باشد.

اندازه گیریها در نقشه برداری بطور کلی به سه دسته تقسیم می گردند که عبارتند از:

• عملیات صحرایی: شامل شناسایی و بازدید اولیه؛ انتخاب رئوس کار و ایستگاههاي اندازه گیري؛ اندازه گیري طولهـا ؛زوایـا و ارتفاعات
• محاسبات :انجام محاسبات لازم با توجه به اندازه گیریهاي بدست آمده
• تهیه نقشه : انتقال اندازه گیري هاي انجام شده روي صفحه با توجه به محاسبات و مقیاس مورد نیاز.

اهمیت و موارد استفاده نقشه برداري:

نقشه برداري یکی از قدیمی ترین تکنیکهاو فنون  مورد استفاده بـشر بـوده و از آن بـراي تعیـین حـدود اراضـی کـشاورزي ومسکونی اسـتفاده مـی گردید.از عمده کاربردهاي علم نقشه برداري که امروزه از آن بهره میبرند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کنترل پروژه هاي اجرایی و تعیین میزان نشست ساختمانها.
• پیاده سازي دستگاههاي صنعتی عظیم
• تسطیح اراضی در کشاورزي و شهرسازي
• تعیین میزان عمق آبها و تهیه نقشه هاي دریا نوردي (چارتهاي دریایی)
• تهیه نقشه ابنیه و آثار باستانی
• ایجاد راهها و راه آهن
• تعیین پوسته زمین
• تفکیک آپارتمان
• محاسبه حجم خاکی

انواع نقشه برداري

• نقشه برداری شهري
• نقشه برداری ژئومورفولوژي
• نقشه برداري معادن
• نقشه برداری هیدروگرافی
• نقشه برداري ثبتی(کاداستر)
• نقشه برداري مسیر
• نقشه برداري ابنیه تاریخی
• نقشه برداري هوایی (فتوگرا متري)
• نقشه برداري نظامی

شاخه هاي اصلی علم نقشه برداری :

فتوگرامتري ؛ ژئودزي؛ نجوم ژئودزي ؛ هیدروگرافی ؛ کاداستر ؛ GPS ؛ GIS ؛ سنجش از دور

شکل ظاهري زمین :

براي بررسی این مطلب دو بحث جداگانه خواهیم داشت:

• الف) مختصري در مورد تاریخچه شناسایی و اندازه گیري پیرامون زمین
• ب) بررسی شکل ظاهري کره زمین

• الف) تاریخچه شناسایی و اندازه گیري پیرامون زمین

اولین بار فیثاغورث دانشمند یونانی (500 سال قبل از میلاد) کروي بودن زمین را اظهار داشته است ،همچنین براي اولـین بـار محـیط زمین توسط دانشمندي بنام اراتوستن ( 190سال قبل از میلاد) تعیین و نحـوه عمـل ایـن دانـشمند بـدین طریـق بـود کـه در ظهـر اول تابستان متوجه شد که در شهر سین (اسوان کنونی) تصویر خورشید را در آب چاه مشاهده می کند در حالی که در همـان زمـان در شهر اسکندریه اشعه خورشید با امتداد شاقول زاویه 50/1 محیط دایره (2/7 درجه) تشکیل می دهد با این اخـتلاف و انـدازه گیـري فاصله شهر اسوان و اسکندریه (925 کیلومتر) توسط کاروان شتر و محاسبات لازم موفـق شـد کـه محـیط زمـین را 46250 کیلـومتر بدست آورد و این مقدار با مقدار واقعی آن که حدود 40000 کیلومتر است 16 %اختلاف دارد.

• ب) بررسی شکل زمین

بطور محسوس شکل زمین یک بیضوي دورانی است و این موضوع را اولین بـار گالیلـه دانـشمند ایتالیـایی دریافـت و بعـدها نیـوتن دانشمند انگلیسی اصل مربوط به فرم تعادل اجسام خمیري شکل را که حول محوري دوران داشته باشند و تحت تاثیر نیروي جاذبـه قرار گیرد بیان داشت و ثابت کرد که چنین اجسامی یک بیضوي دورانی خواهد بود.

مشخصات جغرافیایی یک نقطه:

چون سطح فیزیکی زمین شکل نامنظمی دارد بنابراین براي مشخص کردن موقعیت نقاط از سطح بیضي مرجع استفاده می گردد.

 الف . چنانچه A یک نقطه از سطح زمین باشد و A عمود یعنی فاصـله آن از سطح زمین ژئوئید است.

ب. مختصات جغرافیایی نقطه M روي بیضوي را با (φm) ، λm   نشان می دهند و آن را طول عرض جغرافیایی نقطه M می گویند.

براي تعریف طول و عرض جغرافیایی به تعاریف زیر نیازمندیم:

الف . استوا: فصل مشترك صفحه عبور کننده از مرکز زمین و عمود بر محور چرخش آن ، با سـطح کـره دایـره اي را تـشکیل مـی دهد که آن دایره را “استوا” گویند.

ب. مدار: هریک از دایره هاي فرضی در سطح زمین که به موازات دایره استوا رسم می شوند را مدار می گویند. تعداد مـدارها بـی نهایـت است و هرچه به قطبین نزدیکتر شوند کوچکتر می گردند.

ج. نصف النهار: فصل مشترك صفحه عبور کننده از محور چرخش زمین با سطح کره زمین دایره اي را تشکیل می دهـد کـه آنـرا نصف النهار گویند. تعداد نصف النهار ها بی شمار است و نصف النهاري که از محل رصد خانه گرینویچ در حومه لندن می گذرد را به عنوان نصف النهار مبداء یا استاندارد گویند.

طول جغرافیایی:(λ )

زاویه اي که بین صفحه نصف النهار مبنا و نصف النهار محلی ساخته می شود را طول جغرافیایی آن محل گویند.نـصف النهـار مبنـا زمین را به دو قسمت 180 درجه اي تقسیم می کند . اگر زاویه ساخته شده در شرق نصف النهار مبداء باشـد طـول شـرقی ومثبـت ؛ اگر در غرب باشد طول غربی و منفی گویند.

عرض جغرافیایی:(φ )

زاویه اي که امتداد شاغولی یک نقطه با صفحه استوا می سازد را عرض جغرافیایی گویند بنـابراین عـرض جغرافیـایی مـی توانـد از صفر تا 90 درجه شمالی و صفر تا90 درجه جنوبی با علامت + براي شمال و – براي جنوب باشد.

سیستمهای  مختصات در نقشه کشی :

1 -سیستم مختصات قائم الزاویه یا کارتزین(y,x )

2 -سیستم مختصات قطبی (θوγ )

3 -سیستم مختصات جغرا فیایی (φm ، λm )

نکته :از سیستم مختصات قطبی وقائم الزاویه فقط در مواردي استفاده می شود که حداکثر ابعاد منطقه 10×10 کیلومتر باشد.

تعریف نقشه:

بصورت کلی نقشه یک قطعه از زمین ؛ تصویر افقی آن قطعه از زمین بر روي صفحه کاغذ است.که درآن طولها به یک نـسبت معیـین کوچک شده اند.شکل زیر تصویر افقی یک قطعه زمین شامل :بوته زار ،باغ میوه ، زمـین شـخم زده ، چمنـزار، جـاده ، رودخانـه و نهرآب که هرکدام عارضه اي است را نشان می دهد.ابعاد تصویر افقی به یـک نـسبت معیـین ماننـد m ÷ 1 کوچـک شـده و روي صفحه کاغذ به نام نقشه یا PLAN ترسیم شده است.

مقیاس:

براي تهیه نقشه با توجه به موضوع آن و دقت اندازه گیریها مـسلماً نمـی تـوان طولهـا را بـه انـدازه واقعـی روي کاغـذ نمـایش داد . بنابراین می بایست ابعاد به اندازه معینی کوچک شوند.در حقیقت طولها به طور مشابه و به یک نسبت کوچک می شوند این نسبت تشابه یا کوچک شدن طولها را مقیاس گویند.

بنابراین مقیاس عبارت است از نسبت طول اندازه گیري شده روي نقشه به طول افقی مشابه روي زمین .

انواع مقیاس :

بطور کلی مقیاس برچهار نوع است :

1. مقیاس ریاضی یا کسري
2. مقیاس خطی یا ترسیمی
3. مقیاس لفظی یا بیانی
4. -مقیاس مرکب

یکی از مزایاي مقیاس خطی بر این اساس است که وقتی نقشه اي را تهیه می کنیم ، ابعاد این نقطه در دستگاههاي چاپ یـا بـر اثـر رطوبت و گرما کم و زیاد می گردد.بنابر این مقیاس خطی نیز متناسب با نقشه تغییر خواهد کـرد.جهـت سـهولت در انـدازه گیـري طولها از خط کش مقیاس یا اشل که به شکل سه وجهی و داراي 6 لبه می باشد و روي هـرلبـه آن مقیاسـهاي متفـاوت درج شـده است استفاده می گردد.

کارتوگرافی:

هنر طراحی ، ترسیم، تحریر و چاپ نقشه را کارتوگرافی گویند.

انواع عوارض :

عوارض طبیعی : عوارضی که انسان در ساخت آن دخالتی نداشته است مثل : کوه ؛رودخانه ؛ دره و …

عوارض مصنوعی: عوارضی که انسان در بوجود آمدن آن نقش داشته است مثل: پل ساختمان جاده و …

انواع عوارض از نظر کارتوگرافی:

1 -عوارض نقطه اي: مثل درخت ؛تیر برق،…

2 -عوارض خطی : مثل رودخانه ؛ جاده ؛ خطوط انتقال نیرو و …

3 -عوارض چند ضلعی : مثل دریا و ساختمان و …

امتداد گذاري:

مشخص کردن امتداد گذرنده از دو نقطه را اصطلاحاً (امتدادگذاري ) گویند . در بسیاري از موارد امتـداد دو نقطـه مـورد نیـاز مـی باشد مثلاً وقتی بخواهیم در امتداد دو نقطه دیواري بسازیم ، کانال آبرسانی احداث کنیم یا دکل برق نصب شود .

وسایل امتداد گذاري :

الف) ژالن: میله اي چوبی یا فلزي که معمولاً آن را به قطر 3الی 4 سانتیمتر و طول 2 الی 5,2 متر می سازند و در هر نیم متر بطور متناوب داراي رنگ سفید یا قرمز می باشد.

ب) سه پایه ژالن گیر: سه پایه سبک و فلزي که در بالاي آن گیره یا محلی براي نگهداري ژالن وجود دارد.

ج)تراز ژالن: وسیله اي براي تراز نگه داشتن ژالن

د)میخ چوبی یا فولادي

ه)چکش

و) رنگ

امتداد گذاري ساده:

براي امتدادگذاري بین نقاط B,A ابتدا یک ژالن در نقطه A و یک ژالن در امتداد B توسط سه پایه ژالـن گیـر مـستقر مـی کنـیم .عامل امتداد گذار در فاصله 2 الی3 متري یکی از ژالنها ي ابتدا یا انتها مستقر شده و ژالن گیر c را هدایت می کند

امتدادگذاري با مانع:

فرض شود بین نقاط B,A یک تپه وجود دارد با توجه به شکل یک عامل در پشت ژالن A و یـک عامـل در پـشت ژالـن B قـرار گرفته و به نوبت ژالونهاي D,C را هدایت میکند به این ترتیب که عامل A شروع به کـار کـرده و بـا علامـت دسـت ژالـنC را بـا فرض ثابت بودن D در امتداد AD قرارمیدهد. سپس عامل B با ثابت فرض کردن C ژالون D را در امتـداد BC قـرار داده و ایـن عمل با تکرار به نتیجه می رسد

متر کشی در زمینهاي ناهموار:

الف)متر کشی به صورت افقی: در این روش فاصله بین دو نقطه امتـداد گـذاري را متناسـب بـا شـیب زمـین انتخـاب نمـوده سـپس بکمک ژالون یا شاقول بصورت افقی اندازه گیري می شود.

ب) اندازه گیري در امتداد شیب:در این روش متر به موازات شیب کشیده شده و زاویه شـیب توسـط شـیب سـنج و یـا زاویـه یـاب اندازه گیري می شود و از رابطه Cosα.L=L محاسبه می گردد.و یا در صورتیکه اختلاف ارتفاع دو نقطه در دست باشد می تـوان رابطه از 2 2 2 DH – l = L بدست می آید.

همانطور که در شکل دیده می شود در سرنوار هاي فلزي ؛ دستگره یا قلاب وجود دارد ، زیرا در متر کشی ها و اندازه گیري هـاي طول، باید نوار طبق استاندارد خود کشیده شود دستورالعمل نیروي کشش نوارها در کاتـالوگ مربوطـه آمـده اسـت و مـی بایـست رعایت گردد مثلاً 5 کیلوگرم نیرو چنانچه نیروي کششی نوارها از این حـد افـزایش یابـد طـول نوارهـا افـزوده خواهـد شـد کـه در محاسبات دقیق لازم است این مقادیر دخالت داده شود.

نقشه برداری در شرایط سخت:

نقشه برداری مجموعه هنر زمان