سیستم تصویر نقشه (Map Projection)
سیستم تصویر چیست ؟
سیستم تصویر نقشه، مختصات جغرافیایی را از بیضوی به یک صفحه مسطح منتقل می کند. نتیجه این تبدیل یا ترانسفورم یک آرایش فضایی از مدارات و نصف النهارات بر روی یک سطح مسطح است که به صورت سیستم مختصات جغرافیایی نمایش داده می شود. سیستم های تصویر وظیفه انتقال هر چه دقیق تر مختصات از سطح کره به سطح مسطح کاغذ و یا فضای مختصاتی نرم افزارهای سیستم اطلاعات جغرافیایی را بر عهده دارند. در عمل این انتقال توسط روابط ریاضی و به خصوص مثلثاتی انجام می گیرد (Analytical). البته برخی از کارتوگراف ها، به خصوص در مبحث آموزشی و نمایش شماتیک فرایند ترانسفورم، از مدل های تصویری و یا از تمثیل نوری استفاده می کنند. اما در کارتوگرافی رقومی و بعد از ظهور گسترده کامپیوترها و سیستم های نرم افزاری مختلف، عملاً روابط ریاضی و محاسبات عددی این انتقال از سطح کره به سطح تصویر را انجام می دهند.
مزایای استفاده از سیستم های تصویر نقشه
یک سیستم تصویر نقشه، مزایای ویژه ای ایجاد می کند. اول آنکه، یک سیستم تصویر نقشه برای ما امکان استفاده از نقشه های دو بعدی را فراهم می آورد. چه نقشه کاغذی و چه دیجیتالی باشد. دوم آنکه یک سیستم نقشه به ما امکان کار با مختصات مسطحاتی را ایجاد می کند تا آنکه نیاز به استفاده از مقادیر طول و عرض جغرافیایی نباشد. زیرا محاسبات با سیستم مختصات جغرافیایی پیچیده تر است.
وجود خطا در عملیات ترانسفورم سیستم های تصویر
اما تبدیل از سطح یک بیضوی به یک سطح مسطح همیشه دارای اعوجاج بوده و هیچ سیستم تصویری بدون خطا نخواهد بود. به همین دلیل است که صدها سیستم تصویر نقشه برای تهیه نقشه ها توسعه داده شده است. هر سیستم تصویر نقشه برخی از ویژگی های مکانی را حفظ نموده در حالیکه ما بقی را از دست خواهد داد.
انواع سیستم تصویر نقشه ها (Map Projection)
سیستم های تصویر را می توان هم بر اساس حفظ خواص تصویر و هم بر اساس سطح و یا صفحه تصویر گروه بندی نمود. کارتوگراف ها، سیستم تصویر نقشه ها را بر اساس خواصی که حفظ می کنند به چهار کلاس زیر طبقه بندی می کنند.
برخی خواص سیستم های تصویر
یک سیستم تصویر هم شکل (Conformal) زوایا و فرم یا شکل را به صورت محلی حفظ می کند.
سیستم تصویر معادل (Equivalent) سطوح یا مساحت را در ابعاد نسبتاً درستی حفظ می کند. سیستم تصویر معادل، ثبات مقیاس در امتداد یک خط فرضی را حفظ می کند.
سیستم تصویر آزیموتی، جهات را به درستی حفظ می نماید.
نام گذاری سیستم های تصویر در ارتباط با خواص آنها
نام گذاری سیستم های تصویر معمولاً بر اساس نوع خاصیت و یا ویژگی حفظ شده، انجام می گیرد. به عنوان مثال سیستم تصویر هم شکل مخروطی و یا سیستم تصویر مخروطی هم مساحت آلبرز را می توان نام برد.
سیستم تصویر هم شکل (Conformal) در مقابل سیستم تصویر هم مساحت (Equal-Area)
ویژگی هم شکل بودن و هم مساحت بودن در مقابل یکدیگر قرار می گیرند. به طوری که اگر بخواهیم مساحت را حفظ کنیم مجبور به تغییر در شکل خواهیم شد و در صورتی که بخواهیم شکل را حفظ کنیم به ناچار بایستی مساحت را تغییر دهیم. از جهت دیگر، یک سیستم تصویر می تواند بیش از یک ویژگی را حفظ کند مانند سیستم هم-شکل (Conformal) و آزیموتی (Azimuthal).
سراسری یا محلی بودن خواص سیستم های تصویری
خاصیت هم شکل بودن و معادل بودن در سیستم های تصویری یک خاصیت سراسری است بدین معنا که این خواص بر کل سیستم تصویر اعمال شده و وجود دارند. خاصیت آزیموتی و هم فاصله بودن خواصی محلی بوده و ممکن است تنها در مرکز سیستم تصویر و یا در نزدیک به این منطقه صحت داشته باشد و با دور شدن از مرز سیستم تصویر این ویژگی تحت تأثیر قرار گرفته و خطای مرتبط با آن افزایش یابد.
انتخاب سیستم تصویر در ارتباط با کارکرد و کاربرد نقشه
نوع خاصیت حفظ شده در انتخاب یک سیستم تصویر مناسب برای نقشه کشی موضوعی دارای اهمیت است. به عنوان مثال، یک نقشه جمعیت از جهان بایستی در سیستم تصویر هم مساحت باشد. با نمایش سطوح در ابعاد واقعی نقشه، جمعیت می تواند تأثیر درستی در تجسم تراکم جمعیت در ذهن کاربران نقشه داشته باشد. در مقابل، سیستم تصویر هم فاصله برای نمایش و نقشه کشی فواصل از یک دکل ارتباطی مناسب تر است. سیستم های تصویری هم جهت یا True Direction که در واقع حافظ جهات واقعی در حین انتقال از فضای کره مرجع به سطح تصویر سازی هستند، در مقاصد دریانوردی و ناوبری هوایی و دریایی مناسب است و در نتیجه در این مصارف مورد استفاده قرار می گیرند.
توصیف بصری کارتوگراف از مفاهیم سیستم تصویر
کارتوگراف ها معمولاً از یک شئی هندسی و یک کره برای نمایش اینکه چگونه یک سیستم تصویر ایجاد می شود، استفاده می کنند. به عنوان مثال با جایگزینی یک استوانه که مماس با یک کره نورانی قرار گرفته است، می توان با تعقیب سایه های خطوط طول و عرض جغرافیایی که از روی سطح زمین به روی صفحه داخلی استوانه تصویر می شود، یک سیستم تصویر استوانه ای ایجاد نمود. در این مثال استوانه را سطح تصویر (Projection Surface) و یا سطح قابل گسترش (Developable Surface) می نامند و کره ای که عملیات انتقال تصویر از سطح آن شروع می گردد را کره مرجع (Reference Globe) می نامند. سایر سطوح تصویر سازی مرسوم شامل مخروط و صفحه مسطح می گردد. بنابراین سیستم تصویر نقشه را می توان توسط سطوح تصویر سازی به استوانه ای (Cylindrical) ، مخروطی (Conical) و آزیموتی (Azimuthal) تقسیم نمود.
سیستم تصویر استوانه ای (Cylindrical)، مخروطی (Conical) و آزیموتی (Azimuthal)
سیستم تصویر در صورتی که توسط یک استوانه ایجاد شده باشد، سیستم تصویر استوانه ای نامیده می شود، سیستم تصویر مخروطی نامیده می شود در صورتی که از یک مخروط برای تصویر سازی استفاده شده باشد و نهایتاً به نام سیستم تصویر آزیموتی نامیده می شود در صورتی که از یک صفحه مسطح برای تصویر سازی و یا برای انتقال تصویر از کره مرجع یا بیضوی مرجع به سطح تصویر استفاده شده باشد.
موضع (Case) و جهت (Aspect) در تعریف سیستم تصویر (Map Projection)
استفاده از اشیای هندسی به توضیح دو مفهوم دیگر در سیستم تصویر کمک می کند به نام موضع (Case) و جهت (Aspect). در مورد یک سیستم تصویر مخروطی، یک مخروط را می توان بر روی کره یا بیضوی مرجع قرار داد در نتیجه با کره مماس (Tangent) و یا متقاطع (Intersects) می گردد. در موضع قرارگیری ساده (Simple Case) مخروط یا استوانه و یا صفحه با کره مماس می شود و سپس انتقال تصویر یا ترانسفورم انجام می گیرد. در صورتی که در حالت سکانتی یا متقاطع، مخروط، استوانه و یا صفحه وارد کره شده و سپس عملیات انتقال یا ترانسفورم تصویر از کره مرجع به سطح تصویر، انجام می گیرد.
در موضع ساده (Simple Case) سطح تصویر شونده دارای دو خط مماس (Line of Tangency) با کره مرجع (Reference Globe) می باشد در صورتی که در حالت متقاطع یا سکانتی، سطح تصویر شونده تنها دارای یک خط مماس با کره مرجع است. سیستم تصویر استوانه ای در رابطه با موضع قرارگیری سطح تصویرسازی و کره مرجع همچون سیستم تصویر مخروطی است. در صورتی که در مورد سیستم تصویر آزیموتی، در حالت ساده (Simple Case) دارای نقطه مماس یا نقطه تانژانتی (Point of Tangency) بوده و در حالت سکانتی یا متقاطع (Secant Case) دارای خط مماس (Line of Tangency) است.
در ارتباط با جهت قرارگیری سطح تصویر سازی و کره مرجع حالت دیگری ایجاد می گردد که به نام Aspect شناخته می گردد. در واقع Aspect محل قرارگیری شئی هندسی به نسبت کره مرجع یا بیضوی مرجع را توصیف می کند. به طوری که نقطه مماس (Point of Tangency) می تواند در هر نقطه ای از سطح کره قرار بگیرد.
جهت (Aspect) : قطبی (Polar)، مایل (Oblique) و استوایی (Equatorial)
جهت قطبی (Polar Aspect) به وضعیتی گفته می شود که در آن نقطه مماس در قطبین قرار می گیرد، در حالتی که جهت استوایی نامیده می شود. (Equatorial Aspect)، خط تماس بر روی خط استوا خواهد بود و یا در صورتی که خط مماس با کره مرجع یا بیضوی مرجع در مناطق بین قطبین و خط استوا واقع گردد جهت مایل یا Oblique Aspect خواهد داشت. در واقع Aspect تعیین کننده جهتی است که سطح تصویر سازی به نسبت کره یا بیضوی مرجع قرار می گیرد و می تواند حالات مختلفی داشته باشد و در حالات مختلف نقاط یا خطوط مماس در وضعیت های متفاوتی ایجاد می گردند.
ما را از دیدگاههای ارزشمند خود مطلع کنید
دیدگاهتان را بنویسید