تاریخچه نقشه برداری :
تاریخچه این علم به ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد در مصر باستان باز میگردد. در لوح های گلی سومری ها مشاهداتی از اندازه گیری زمین و نقشه شهرها و مناطق کشاورزی مجاور وجود دارد که در آن سنگ ها، مرز زمین های کشاورزی را مشخص کرده اند.
در قرن ۱۸ میلادی، در اروپا یکی از انواع نقشه برداری با نام مثلث بندی که بر اندازه گیری زوایا متکی بود برای ایجاد شبکه های متوالی جهت تعیین موقعیت نقاط کشور استفاده میشد. اما کم کم با پیشرفت تکنولوژی وسایل اندازه گیری پیشرفت کرده و امروزه به راحتی میتوان با داشتن یک گیرنده GNSS و بدون احتیاج به هیچ وسیله اضافه‌ای موقعیت نقاط را تعیین نموده و نقشه ها را در هر مقیاسی تولید نمود. در تمام این ادوار، اندازه‌گیری های اقوام مختلف نمایش دهنده شواهدی است که نشان می‌دهد مرز زمین قرار بود چه چیزی باشد و در کجا قرار بود قرار داشته باشد.
نقشه برداری چیست ؟
نقشه برداری علم و هنر تهیه نقشه با استفاده از تعیین موقعیت نقاط و اندازه گیری فواصل و زوایای بین آنهاست. به عبارت دیگر برداشت عوارض و تصویر آن ها بر سطوح نقشه هدف اصلی شاخه آن است. فعالیت در این رشته مهندسی را می توان به سه بخش اصلی تقسیم کرد:
- عملیات زمینی : برداشت نقاط موجود بر سطح زمین با یکی از روش های موجود و با استفاده از ابزارهایی مانند دوربین های نقشه برداری، GPS یا GNSS نقشه برداری، پهپاد یا عملیات نقشه برداری کلاسیک در فضای باز بعنوان اولین قدم در تهیه نقشه شناخته می شود.
- عملیات دفتری : محاسبات و پردازش های لازم برای حذف و یا تعدیل خطاهای موجود در برداشت و آماده سازی داده ها با استفاده از روابط و نرم افزارهای موجود برای ترسیم نقشه بخشی از فعالیت نقشه برداری است که در محیط دفتر انجام می شود.
- ترسیم نقشه : نقشه به عنوان خروجی نهایی تمام مراحل طی شده توسط نقشه بردار و بعنوان محصول این فرایند شناخته میشود در این مرحله نقشه بردار با توجه به قوانین و ضوابط موجود، به ترسیم نقشه می پردازد.
انواع و روش‌های مختلف نقشه برداری :
وابسته به هدف از انجام پروژه نقشه برداری و همچنین مفروضاتی که برای انجام پروژه درنظر گرفته می شود، نقشه برداری را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:
- مسطحاتی : نقشه برداری مسطحاتی در مناطق کوچک روی سطح زمین و با فرض مسطح بودن زمین سروکار دارد. بنابراین انحنای زمین نادیده گرفته می شود و هیچ تصحیحی برای انحنای زمین به اندازه گیری ها اعمال نخواهد شد.
- ژئودتیک یا مثلثاتی : برای تشخیص و محاسبه اندازه و شکل زمین استفاده می شود و یک چارچوب دقیق برای کنترل هایی با درجه پایین تر است. برای این نوع از نقشه برداری استانداردهای بسیار دقیقی نیاز است و مساحت های نسبتا بزرگی را پوشش می دهد (مثلا یک کشور) در این نوع نقشه برداری در نظر گرفتن انحنای زمین بسیار مهم است.
روش‌های نقشه‌برداری مسطحاتی :
الف) زنجیره‌ای (سه‌پهلو بندی) :
- منطقه مورد برداشت به تعدادی مثلث تقسیم می شود.
- طول اضلاع اندازه گیری شده و جزئیات زوایای داخلی مثلث ها ثبت می شود.
- سپس کل اضلاع و زوایای داخلی روی یک برگه طراحی در مقیاسی مناسب برای تهیه نقشه رسم می شود.
ب) نقشه‌برداری مسیر (پیمایش) :
- کل طرح پلان توسط یک سری خطوط مستقیم که با یکدیگر زوایایی ایجاد می کنند، محصور می شوند.
- طول خطوط و زوایا، اندازه گیری شده و با جزئیات بر روی کاغذ طراحی در مقیاس مناسب برای تهیه نقشه ترسیم میشود.
روش‌های نقشه‌برداری مسطحاتی :
الف) مثلث بندی :
- شبکه ای از مثلث های کاملاً مشخص در قطعه زمینی که قرار است بررسی شود تشکیل می شود.
- یکی از اضلاع مثلث ها به عنوان خط مبنا در نظر گرفته می شود، سپس تمام خطوط و زاویه های دیگر بر اساس آن اندازه گیری می شوند.
ب) ترازیابی دوطرفه :
- در تسطیح رودخانه ها، خندق ها و سایر موانع برای حذف خطاهای ابزاری از این روش استفاده می شود.
- در این روش اندازه گیری سطح تراز از دو طرف و در دو نقطه مختلف انجام می شود. بطوری که دو طرف در یک نقطه از سطح تراز تلاقی کنند.
- تفاوت سطوح اندازه گیری شده بین دو ایستگاه دارای تقاطع، از طریق این اندازه گیری ها تعیین می شود.
ج) نقشه‌برداری تاکئومتری یا استادیمتری :
- در این روش برای اندازه گیری فواصل از تلسکوپ چشمی استفاده می شود.
- این روش شامل یک تئودولیت که توسط یک اپراتور کنترل می شود و یک شاخص که توسط نقشه بردار دیگری در فاصله دور نگه داشته می شود، است.
- هر دو فواصل عمودی و افقی بین تئودولیت و شاخص، از طریق قرائت های Stadia (دو علامت افقی موازی هم روی عدسی تئودولیت) محاسبه می شوند.
د) نقشه‌برداری نجومی :
در این نوع از نقشه برداری نصف النهار، آزیموت، عرض جغرافیایی، طول جغرافیایی و غیره برای هر نقطه مورد بررسی با کمک اجرام سماوی تعیین می شود.
ه) نقشه‌برداری فتوگرامتری :
- نقشه ها از عکس های اخذ شده از ایستگاه های مختلف توسط دوربین های عکاسی مناسب تهیه می شوند. محل قرارگیری این دوربین ها حتی می توانند داخل یک هواپیما باشد.
- خروجی این روش یک نقشه از محل، یا یک مدل سه بعدی از یک شیء واقعی است.
طبقه‌بندی ای دیگر :
جدای از دو دسته اصلی، می توانیم شاخه های مختلف و رشته هایی که مستقیماً با این علم مرتبط هستند را نیز بصورت زیر طبقه بندی کنیم:
الف) نقشه‌برداری توپوگرافی : پروژه های توپوگرافی با اندازه گیری ویژگی های فیزیکی زمین سروکار دارند، این ویژگی ها شامل همه عوارض طبیعی و ساخته دست بشر روی سطح زمین هستند. نقشه های توپوگرافی که تپه ها، رودخانه ها، شهرها، روستا ها، جنگل ها و غیره را نشان می دهند با استفاده از روش های نقشه برداری توپوگرافی تهیه می‌شوند.
ب) نقشه‌برداری عمرانی : پروژه های مهندسی قسمتی را شامل می شود که به عنوان بخشی از آماده سازی و برنامه ریزی برای برآورد پروژه های مهندسی جدید از جمله جاده ها، راه‌آهن ها، خطوط لوله، زهکشی و غیره انجام می شود. مانند طرح های تامین آب و آبیاری، معادن، راه آهن، پل ها، خطوط انتقال، ساختمان ها و غیره که در پروژه های عمرانی لازم است.
ج) نقشه‌برداری کاداستر : پروژه های کاداستر با اندازه گیری، تعریف و ثبت حدود املاک سروکار دارد. نقشه کاداستر حدود املاک را نشان می دهد و با استفاده از روش های نقشه برداری تهیه می گردد.
ه) نقشه‌برداری هیدروگرافی : پروژه های هیدروگرافی اندازه گیری هایی هستند که برای تعیین شکل کف دریاچه ها، رودخانه ها، بنادر و اقیانوس ها انجام می شوند و شامل سنجش جریان آب در نهرها و برآورد منابع آبی است. برای برنامه ریزی مسیرهای ناوبری و بنادر از نقشه برداری دریایی و هیدروگرافیک استفاده می شود.
و) نقشه‌برداری با پهباد : این نوع یا با اصطلاح درست تر نقشه برداری هوایی، از اندازه گیری های یک پلت فرم مانند هواپیما یا پهپاد و به منظور تهیه نقشه از زمین استفاده می کند، کنترل چنین نقشه ای از بررسی های زمینی به دست می آید، اما جزئیات از عکس های هوایی به دست می آید. تهیه این نوع از نقشه ها شامل اندازه گیری و تفسیر از عکس های هوایی است.
بطور کلی در هر نوع منطقه ای که بتوان تصاویری از بالا تهیه کرد، می توان از پهپاد برای تولید نقشه استفاده نمود. بعنوان مثال استفاده از پهپادها در مناطق کوهستانی که استفاده از دوربین و GPS نقشه برداری ممکن است با چالش هایی همراه باشد، بسیار توصیه می شود.
یکی از مهمترین ویژگی هایی که نقشه برداری با پهپاد ها را به یک روش محبوب برای نقشه برداری تبدیل کرده، امکان نقشه برداری با وسعت بالاتر در زمان کمتر است، بنابراین می توان از آن ها برای برداشت مناطق وسیع استفاده نمود.
از مزایای نقشه برداری با پهپاد، می توان به کاربرد این سنجنده ها در حوزه های مختلف مانند تولید ابرنقاط، ارتوفتو ها، ارتوموزاییک ها، نقشه های کاربری، نقشه های توپوگرافی، نقشه های شهری و … اشاره کرد.
