یکی از مهمترین تفاوت های سیستم اطلاعات جغرافیایی با سایر سیستم ها ، ماهیت داده های مورد استفاده در آن است،که تحت عنوان داده های مختصات دار یا زمین مرجع نامیده می شود.
یکی از مهمترین تفاوت های سیستم اطلاعات جغرافیایی با سایر سیستم ها ، ماهیت داده های مورد استفاده در آن است،که تحت عنوان داده های مختصات دار یا زمین مرجع نامیده می شود. مهمترین خصیصه داده ها اینست که موقعیت جغرافیایی آنها یک مشخصه اصلی و مهم محسوب می شود. بنابراین بعد از ورود داده ها با فرمت قابل قبول ، قبل از هر کاری باید داده های مکانی در مختصات و مکان واقعی اش تعریف شود تا در مرحله بعد بتوان با استفاده از توابع تحلیلی اقدام به انجام آنالیزهای مکانی کرد.
یکی از اصول مهم در GIS روی هم اندازی ( Overlay) دقیق نقشه های مختلف است.در صورت عدم انطباق نقشه ها بر یکدیگر،خطاهای چشمگیری در نمایش و تحلیل داده ها به وجود می آید. مثلاً اگر نقشه آبراهه های یک منطقه با نقشه توپوگرافی همان منطقه طی عملیات GIS بر روی هم قرار نگیرند ؛ جابجایی حاصله ، امکان انجام هرگونه محاسبات و آنالیزها را سلب می کند.برای اتصال و برهم نهادن دقیق نقشه ها باید تمام آنها را در یک سیستم مختصات مشترک قرار داد. از آنجایی که داده های تهیه شده برای پروژه های GIS از منابع و سازمان های مختلفی تامین می شود این امکان وجود دارد که داده های مذکور ، دارای سیستم مختصات متفاوتی باشند،پس لازم است که به یکدیگ؛ تبدیل شده تا کاملاً منطبق بر هم قرار گیرند.البته بعضی از داده ها پس از ورود دارای هیچگونه ارزش مختصاتی نیستند مثلاً نقشه هایی که به صورت اسکن شده وارد محیط این نرم افزار می شوند ، سیستم مختصات آنها باید با توجه به اطلاعات مندرج در روی نقشه برای داده در محیط GIS مجدداً تعریف شود.
ما در نقشه ها با دو نوع سیستم مختصات سر وکار داریم ؛
برای ایجاد این سیستم ها در وهله اول نیاز به دانش سیستم تصویر داریم. سیستم تصویر فرآیندی است که به وسیله آن سطح کروی زمین برای نمایش به سطحی صاف تبدیل می شود. در GIS برای یکسان سازی سیستم های مختصات دو مرحله باید طی شود :
۱ – تبدیل سیستم مختصات جغرافیایی به سیستم مختصات شبکه ای که آنرا Projection نامند.
۲- تبدیل سیستم مختصات شبکه ای به یکدیگر یا Reprojection
الف:سیستم مختصات جغرافیایی (قطبی)(Geographic Coordinate Systems)
سیستم مختصات جغرافیایی ، مبنای اندازه گیری موقعیت عوارض جغرافیایی در سطح کره زمین است.در این سیستم، موقعیت جغرافیایی یک نقطه با طول (Longitude) و عرض (Latitude) جغرافیایی مشخص می شود.با مبنا قرار دادن خط استوا و نصف النهار گرینویچ، و اندازه گیری فاصله زاویه ای نقطه مورد نظر تا هر کدام از این مبنا ها، مختصات طول و عرض جغرافیایی مکان مورد نظر محاسبه می شود.فاصله زاویه ای هر نقطه از نصف النهار مبدا ( گرینویچ ) را طول جغرافیایی آن و فاصله زاویه ای آن از دایره استوا را عرض جغرافیایی آن می گویند.
خط استوا ، کره زمین را به دو بخش شمالی و جنوبی با مقدار عددی صفر درجه در استوا تقسیم می کند.عرض جغرافیایی را از این مبدا می توان تا ۹۰ درجه عرض شمالی و ۹۰ درجه عرض جنوبی اندازه گیری کرد.محور طولی که از دو سر قطبین می گذرد و زمین را به دو بخش شرقی و غربی تقسیم می کند طبق توافق بین المللی نصف النهاری است که از گرینویچ ، واقع در کشور انگلستان می گذرد و در آنجا دارای مقدار عددی صفر درجه است. این نصف النهار قراردادی ، یک مبنا ، برای اندازه گیری طول جغرافیایی از ۰ تا ۱۸۰ درجه جهت شرقی و ۰ تا ۱۸۰- جهت غربی آن می باشد. سایر نصف النهار ها به موازات این خط مبنا ایجاد می شوند.
به طور مثال وقتی که می گوییم موقعیت یک نقطه ۲۵درجه شمالی و ۴۰ درجه شرقی قرار دارد به این معناست که ۲۵درجه بالای خط استوا و ۴۰ درجه شرق نصف النهار مبدا قرار دارد.
مقدار طول و عرض جغرافیایی به صورت درجه ، دقیقه و ثانیه ( DMS ) درجات اعشاری ( DD ) و یا رادیان ( Rad ) محاسبه و بیان می شود.۱ درجه معادل ۶۰ دقیقه و ۱ دقیقه برابر ۶۰ ثانیه است. (۳۳̊ ۴۶’۳۵”)
لازم به ذکر است واحدهای ذکر شده به راحتی قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارا می باشند.
اولین گام برای ترسیم شکل پیچیده زمین انتخاب مدلی مناسب برای شکل و ابعاد آن است. از آنجایی که شکل زمین یک کره کامل نیست و در امتداد استوا بزرگتر از امتداد بین قطبین است به همین خاطر مناسب ترین شکل نزدیک به زمین، بیضوی که الیپسوئید ( Ellipsoid ) نیز نامیده می شود، است.
Datum نیز که در فارسی معادل بیضوی زمین در نظر گرفته می شود، مدلی ریاضی از زمین است که مبنای محاسبات مختصات جغرافیایی عوارض قرار می گیرد.این مدل اشاره به مدل های بیضوی منطقه ای دارد مانند داتیوم توکیو، هند، و داتیوم های استرالیایی و اروپایی.
مختصات جغرافیایی عوارض سطح زمین مبتنی بر بیضوی زمین بیان می گردد.هر قدر محاسبات مربوط به تعریف بیضوی زمین دقیق تر و جزیی تر باشد اندازه گیری ها و محاسبات صورت گرفته روی نقشه هم به همان نسبت دقیق خواهد بود.تا کنون بیضوی های متعددی برای زمین محاسبه شده است.این بیضوی ها یا برای مناطقی خاص یا برای کل زمین محاسبه شده است که دومی به بیضوی های بین المللی معروف اند.
۱-بیضوی دلامبر (Delambre)
۲-بیضوی کلارک
۳-بیضوی هایفورد(Hayford)
۴-بیضوی هوگ (Hough)
نام بعضی از بیضوی های جهانی یا بین المللی عبارتند از :
۱-بیضوی آکسفورد(Oxford)
۲-بیضوی W.G.S 66
۳-بیضوی W.G.S 72
۴-بیضوی W.G.S 84
تا اواخر دهه ۱۹۸۰، ایالات متحده از بیضوی کلارک برای تهیه نقشه هایش استفاده می کرد.در ایران نیز تا قبل از تهیه نقشه های ۱:۲۵۰۰۰ توپوگرافی که بر مبنای بیضوی W.G.S 84 جهانی است ، نقشه های پوشش سراسری بر مبنای بیضوی هایفورد تهیه شده است.اما با توجه به موقعیت ایران که در عرض های میانی و نزدیک به خط استوا قرا گرفته است آخرین بیضوی تعریف شده برای زمین که بیضوی W.G.S 84 است بهترین بیضوی برای نمایش هر چه دقیق تر موقعیت عوارض ایران است و امروزه مبنایی برای تهیه تمامی نقشه ها در ارگان های مربوطه که کار تهیه و ترسیم نقشه را انجام می دهند، شده است.
امروزه بیضوی W.G.S 84 مبنایی برای برداشت های GPS نیز قرار گرفته است و ماهواره ها ، مختصات خود را در این سیستم مختصات ارسال می کنند و GPS نیز محاسبات خود را برای تعیین موقعیت نقطه مورد نظر بر مبنای W.G.S 84 انجام می دهد.همچنین مبنای محاسبه ارتفاع نقاط ، سطح اساس اقیانوس هاست که اگر به طور فرضی در زیر خشکی ها نیز امتداد یافته و آن را قطع کند شکل خاصی حاصل می شود که آن را ژئوئید می نامند.در حال حاضر ارتفاع هر نقطه به وسیله GPS از سطح ژئوئید اندازه گیری می شود.
نرم افزار ArcGIS Pro دارای بیضوی های متعددی برای مناطق مختلف جهان است و همچنین ابزار تبدیل بیضوی ها به یکدیگر را نیز دارا می باشد.
سیستم مختصات شبکه ای بر مبنای سیستم های تصویر نقشه ساخته شده ، و قابلیت تبدیل آن نیز وجود دارد.در این سیستم مختصات برای تعیین دقیق تر موقعیت عوارض از واحد های اندازه گیری خطی مثل متر، اینچ و … استفاده شده است.در این سیستم مختصات خطوط به صورت موازی و با فاصله ای یکسان از همدیگر ترسیم شده است و با زاویه ای ۹۰ درجه همدیگر را قطع می کنند.در این سیستم ، طول جفرافیایی معادل مقادیر X و عرض جغرافیایی معادل مقادیر Y هاست.شبکه های قائم الزاویه انواع مختلفی دارد ، شبکه محلی ، شبکه ملی ، شبکه منطقه ایی و شبکه جهانی
نمایش دادن کره زمین به صورت یک نقشه بر روی یک سطح صاف مانند کاغذ ، بسیار دشوار است.تاکنون هیچ روشی ابداع نشده است که به کمک آن ، بتوان تصویر کره زمین را به طور یکجا و مسطح و بدون کشیدگی رسم کرد ، اما کارتوگراف ها روش هایی ابداع کرده اند که هر کدام از آنها برای نشان دادن محدوده خاصی از کره زمین ( مانند قاره ها ، اقیانوسها ، جزایر و . . . . ) استفاده می شود و نسبت به یکدیگر دارای محاسن و معایبی نیز هستند.علم انتقال شبکه جغرافیایی از شکل کروی به یک سطح صاف را سیستم تصویر گویند.که در این فرایند مدارات و نصف النهارات با فواصل مساوی بر روی یک سطح صاف ترسیم می شوند تا سیستم مختصات نقشه تشکیل شود.
علت استفاده یا فوائد استفاده از سیستم تصویر در اینست که :
۱ – سیستم تصویر این امکان را می دهد که به جای استفاده از کره جغرافیایی ، آن را تبدیل به نقشه کاغذی کرده تا موقعیت عوارض نسبت به یکدیگر ، بهتر روئیت گردد.
۲ – با استفاده از سیستم تصویر این امکان فراهم شده ، که بتوان از اطلاعات ، فایل رقومی نیز تهیه کرده و در نرم افزار‌ها نسبت به انجام آنالیزها و تصمیم گیری‌ها از آن کمک گرفت.
۳ – سیستم تصویر این امکان را می دهد که برای انجام محاسبات دقیق تر به جای درجه و دقیقه و ثانیه یا رادیان از واحدهای دقیق تری مثل متریک و اینچ و… استفاده کرد.
پیاده سازی و گسترش بیضوی یا کره روی یک سطح صاف ، بدون اعوجاج و پارگی عوارض امکان پذیر نیست. این اعوجاج و پارگی عوارض باعث می شود، که در ابعاد و اندازه ها تغیراتی حاصل شود.به خاطر همین مشکلات ، دانش سیستم تصویر برای حل یا تعدیل آنها راه حل هایی را ارایه داده است و این راه حل ها در قالب ارایه سیستم تصویرهای جدید با انجام محاسبات دقیق تر، بروز می شود.
ترسیم کردن شکل بیضوی کره زمین بر روی سطوح صاف را تصویر کردن می نامند.به مدل‌هایی که این فرایند را انجام می‌دهند سیستم تصویر می‌گویند. کارتوگراف ها سیستم های تصویر را بر اساس نوع سطحی که تصویر کره ، روی آن انتقال می یابد به سه دسته تقسیم می‌کنند :
۱ – مخروطی
۲ – استوانه ای
۳ – مسطح ( قطبی )
روش کار به این صورت است که به کمک یکی از اشکال بالا که قابلیت گسترش و تبدیل به سطحی مسطح را دارد، تصویر مدارها و نصف النهارهای کره جغرافیایی را به کمک لامپی که در داخل کره تعبیه شده است ، بر روی صفحه ای حساس منعکس کرده و در مراحل بعد به رفع خطاهای ایجاد شده در این فرایند پرداخته می‌شود.
بنابراین سیستم تصویر استوانه ای سیستمی است که در ساخت آن یک استوانه به عنوان یک سطح قابل گسترش انتخاب شده است. در مورد سیستم های تصویر استوانه ای و مخروطی نیز به همین شکل است.انتخاب هر یک از سیستم های تصویر به منطقه ای که نقشه آن در دست تهیه است بستگی دارد.
برای مثال در مناطق قطبی از سیستم تصویر مسطح و برای نواحی واقع در عرض های جغرافیایی میانی از سیستم تصویر استوانه‌ای استفاده می‌شود.در بین انواع سیستم‌های تصویر به ۲ مورد از مهمترین و پرکاربردترین آنها که در مورد ایران نیز بیشترین استفاده را دارد ، می‌پردازیم.
در این سیستم تصویر که برگرفته از سیستم مختصات شبکه ای و نوع تعدیل شده مرکاتور معکوس است و به UTM شهرت دارد ، کره زمین با مبنای نصف النهار ۱۸۰- درجه غربی ( سواحل غربی آمریکای شمالی ) از سمت چپ به راست به ۶۰ قاچ مساوی که هر کدام به طول ۶ درجه می باشند، تقسیم می شود.شروع شمارش قاچ ها از سمت غرب به شرق بوده ، به هر قاچ یک Zone گفته می شود که از عدد ۱ تا ۶۰ را شامل می گردد.همین تقسیم بندی در مورد مدارات موازی با خط استوا وجود دارد با این تفاوت که فقط تا ۸۰ درجه عرض شمالی و جنوبی را شامل می شود. به طوری که از ۸۰ درجه عرض جنوبی و با فاصله ای ۸ درجه ای به سمت شمال تقسیم بندی صورت می گیرد و تا ۸۰ درجه عرض شمالی ادامه پیدا می کند، یعنی ۲۰ قاچ ۸ درجه ای ، که آنها را با حروف لاتین ، از حرف C تا X ( با حذف حروف I و O ) از جنوب به شمال علامت گذاری کرده اند.
به این ترتیب کره زمین به ۱۲۰۰ ( ۲۰ × ۶۰ ) منطقه مساوی تقسیم بندی می‌شود که هر کدام از این مناطق با یک عدد و یک حرف نشان داده می‌شود.در بعضی از نرم افزار‌ها همانند Geomatica PCI علاوه بر مشخص کردن عدد مربوط به زون ، باید حرف نشاندهنده مربوط به عرض جغرافیایی آن نیز تعیین شود . ولی در نرم افزار GIS بعد از تعیین شدن زون منطقه ، فقط شمالی یا جنوبی بودن آن نسبت به خط استوا تعیین می‌شود.
در این سیستم تصویر ، ایران به ترتیب از غرب به شرق در زونهای ۳۸،۳۹،۴۰،۴۱ قرار گرفته است. لازم به یادآوری است که فقط دو Zone میانی (۳۹،۴۰) در مورد ایران کامل هستند یعنی هر ۶ درجه را شامل می‌شوند ولی در مورد ۲ زون دیگر هر کدام حدوداً نزدیک به نیمی از ایران را در بر می‌گیرند.
در مورد عرض جغرافیایی ایران نیز از ۲۵ درجه تا ۳۲ درجه عرض شمالی با حرف R ، و از ۳۲ تا ۴۰ درجه درجه عرض شمالی با حرف S تعیین شده است.
©BRB تمامی حقوق طراحی سایت متعلق به شرکت دانش‌بنیان بهین ره‌آورد بهبود می باشد.
