معرفی نقشه UTM یو تی ام | سیستم تصویر UTM یو تی ام | مختصات UTM یو تی ام
سیستم تصویر( UTM ) Universal Transverse Mercator Grid System
به تصویر کردن عوارض روی سطح زمین به عنوان سطح یک بیضوی سه بعدی به صفحه نقشه دوبعدی تصویر کردن نقشه یا Map Projection می گویند.شاید در نگاه اول این کار آسان به نظر بیاید اما مشکل اینجاست که هرگز نمی توان یک سطح از کره یا بیضوی را به یک سطح مستوی تصویر کرد مگر اینکه از برخی خطاها و اعوجاجات چشم پوشی کنیم. برای مثال شما نمی توانید پوست یک پرتقال را روی یک سطح میز مسطح کنید مگر اینکه آنرا به چند قاچ مجزا تبدیل کنید وعلاوه بر آن برای مسطح کردن هرقاچ نیز قسمت هایی از آن را تحت کشش و قسمت هایی رانیز تحت فشار قرار دهید.اساس کار تصویر کردن نقشه بدین نحو است که به توجه به این که سطح زمین یک رویه غیر قابل تسطیح است ، ابتدا باروش هایی ریاضی نقشه عوارض سطح زمین را به یک رویه قابل تسطیح تصویر کرده و سپس آن رویه را مسطح میکنیم تا نقشه دوبعدی حاصل شود.
| نقشه UTM یو تی ام شهرداری | , |نقشه UTM یو تی ام | , |نقشه برداری | , |نقشه یو تی ام UTM جانمایی پلاک ثبتی | , |نقشه UTM یو تی ام ماده 147 | , |کارشناس رسمی دادگستری| , |نقشه UTMیو تی ام پلاک ثبتی | , |نقشه UTM یو تی ام سازمان آب | , |نقشه UTM یو تی ام جهاد کشاورزی | , |نقشه UTM یو تی ام اداره ثبت | , |نقشه UTMیو تی ام دادگستری | , |نقشه UTM یو تی ام دستور نقشه | , |نقشه UTM یو تی ام اداره برق | , |نقشه UTM یو تی ام اداره گاز| , |نقشه UTM یو تی ام اداره اوقاف| , |عکس هوایی | , |جانمایی پلاک ثبتی روی عکس هوایی | , | نقشه یو تی ام | , |نقشه UTM یو تی ام یک پانصدم | , |نقشه UTM یو تی ام یک دوهزار | , |پیدا کردن پلاک ثبتی |, |قیمت نقشه UTM یو تی ام|, |هزینه نقشه UTMیو تی ام |, |قیمت نقشه UTMیو تی ام ماده 147| , |هزینه نقشه UTMیو تی ام ماده 147| | , |نقشه برداری یو تی ام UTM با مهر کارشناس رسمی| , |دستور نقشه شهرداری| , |نقشه UTM یو تی ام معدن| , |نقشه UTMیو تی ام اداره برق | , |نقشه UTM یو تی ام اداره گاز | , |نقشه UTM یو تی ام اداره آب | , |نقشه UTM یو تی ام حریم بستر رودخانه | , |نقشه UTM یو تی ام شهرداری | , |نقشه UTMیو تی ام اداره ثبت | , |نقشه UTM یو تی ام بنیاد مسکن | , |نقشه UTM یو تی ام جهاد کشاورزی | , |نقشه UTMیو تی ام منابع طبیعی | , |نقشه UTMیو تی ام اداره محیط زیست | , |نقشه UTM یو تی ام اداره اوقاف | , |نقشهUTM یو تی ام شورای حل اختلاف | , |نقشه UTM یو تی ام بخشداری | , |نقشه UTMیو تی ام اداره صنعت و معدن | , |نقشه UTMیو تی ام امور مالیاتی | , |نقشه UTM یو تی ام اداره راه و شهرسازی | , |نقشه UTMیو تی ام دهیاری | , |نقشهUTM یو تی ام منابع طبیعی | , |نقشه UTM یو تی ام امور عشایر | , |نقشه UTMیو تی ام دادگستری |نقشه UTM یو تی ام |
شکل 1-فرایند تصویر کردن نقشه در صفحه مسطح
همانطور که از شکل 1 پیداست با تصویر کردن عوارض سطح زمین بریکی از رویه های مخروط،استوانه و صفحه میتوان این کار را انجام داد و بدین ترتیب سیستم های تصویر به سه دسته استوانه ای ، مخروطی و صفحه ای تقسیم بندی می شوند. شکل 2 نمونه ای از هر نوع سیستم تصویر را نشان می دهد.
شکل 2-سیستم های تصویر و نقشه های حاصل از آن
در تصویر کردن نقشه همواره تمام فاکتور های عوارض از قبیل زوایا،فاصله ومساحت دچار تغییر می شوند و باروشهای تصویر کردن نقشه میتوان این اعوجاجات وخطاها را به حداقل رساند و یا برای مقاصد خاص یکی از فاکتور ها را کمتر دستخوش تغییر قرار داد.بر همین اساس بسته به اینکه حفظ کدامیک از فاکتور های نقشه برای ما اهمیت بیشتری دارد ، سیستم های تصویر علاوه بر دسته بندی برحسب نوع روش تصویر کردن ،به لحاظ تغییرات و اعوجاجات نیز به سه دسته متشابه (هم زاویه و هم جهت)،هم مساحت و هم فاصله دسته بندی می شوند که در ادامه شرح هر یک بیان خواهد شد.شکل 3 نقشه آمریکای جنوبی است و در نقشه ها با روش های مختلف تصویر شده اند و بطور آشکار اعوجاجات مشهود است.
شکل 3-اعوجاجات نقشه آمریکای جنوبی در انواع سیستم های تصویر
اما برای درک بهتر تغییرات فوق الذکر به مثالی اشاره میکنیم.در شکل 4 نقشه ای از گوگل مپ نشان داده شده است فاصله دو نقطه A و B درعرض 45درجه شمالی بر روی نقشه برابر با فاصله بین نقاط C و D در استوا است اما در واقعیت فاصله خط AB 823کیلومتر و فاصله خط CD 1153 کیلومتر است و این نشان می دهد که در تصویر کردن نقشه این قسمت از زمین فواصل تغییر کرده اند و این نقشه هم فاصله نیست.لازم به ذکر است که نقاط A وC روی نصف النهارصفر درجه و نقاط B و D روی نصف النهار10درجه شرقی هستند
شکل 4-نمونه نقشه متشابه از وبسایت گوگل مپ
اگر از لحاظ متشابه بودن و هم شکل بودن این نقشه را بررسی کنیم در می یابیم که این نقشه با اندک خطا شکل کشورهای مختلف را درست و صحیح نشان می دهد ولی مساحت کشور ها با هم متناسب نیستند و میتوان نتیجه گرفت که تصویر شکل شماره2 متشابه است ولی هم فاصله و هم مساحت نیست.
سیستم تصویر مرکاتور (استوانه ای)
مبتکر سیستم تصویر استوانه ای نجاری به نام جرارد مرکاتور(Gerard Mercator) می باشد و بدین ترتیب سیستم تصویر استوانه ای در منابع علمی نیز به سیستم تصویر مرکاتور معروف است.
شکل 5-جرارد مرکاتور-مبتکر سیستم تصویر استوانه ای
اگر صفحه مستطیلی شکلی فرضی به طول خط استوا را دور زمین بپیچیم و یک استوانه محاط بر آن و مماس با خط استوا ایجاد کنیم، وباقرار دادن چراغی فرضی درمرکز زمین عوارض سطح زمین را بروروی سطح داخلی استوانه توسط سایه عوارض سطح زمین ترسیم کنیم،سپس استوانه را را در امتداد یک نصف النهار ببریم و آنرا بازکرده و مسطح کنیم ،با این کار نقشه عوارض سطح زمین را به یک سطح دو بعدی به روش استوانه ای یا مرکاتور تصویر کرده ایم. نصف النهاری که صفحه نقشه را به دو قسمت مساوی تقسیم کند را نصف النهار میانی و خط تماس صفحه و کره را( که در اینا همان استواست ) مدار استاندارد می نامند.
شکل 6-مسطح کردن صفحه فرضی محاط بر دور کره زمین در سیستم تصویر مرکاتور
در این سیستم کمترین خطاها در امتداد خط استوا (به عنوان مدار استاندارد )می باشد و فاکتور مقیاس(scale factor) برر روی این خط برابر و یک است . هرچه به طرف قطبین حرکت کنیم خطاها وا عوجاجات افزایش خواهند یافت و باتوجه به نحوه توزیع خطاها دامنه کاربرد این سیستم فقط تامدار 60درجه می باشد.گاها برای بهبود توزیع خطاها قطر استوانه فرضی را کوچکتر در نظر گرفته و با قطع استوانه توسط زمین دو مدار استادندار شکل میگیرد که به این حالت مرکاتور متقاطع گفته می شود.با این کار خطاها روی دومدار استاندارد صفر خواهند بوده و فاکتور مقیاس نیز روی این دو مدار برابر یک خواهند بود ،درعوض درروی خط استوا خطا و اعوجاج خواهیم داشت.
شکل 7-سیستم مرکاتور مماسی و متقاطع
بسته به این که استوانه را با چه زاویه ای بر زمین محاط کنیم سیستم تصویر مرکاتور را به سه دسته مرکاتور ساده،مرکاتور جانبی (transverse)و مرکاتور مایل(oblique) تقسیم بندی می کنند که دوسیستم جانبی و مایل را در ادامه شرح خواهیم داد.
شکل 8-حالت های سیستم تصویر مرکاتور
سیستم تصویر مرکاتور جانبی(Transverse Mercator)
در این سیستم استوانه فرضی بطور جانبی (شکل9) بر زمین مماس شده و محور استوانه بر صفحه استوا منطبق می شود
شکل 9-مقایسه نقشه حاصل از مرکاتور مایل و مرکاتور جانبی
سیستم تصویر مرکاتور مایل(Oblique Mercator)
این سیستم تصویر به خاطر مطابق نبودن سیستم مختصات نقشه و زمین از کابرد کمی برخوردار است و اغلب زمانی استفاده می شود که بخواهیم نقشه منطقه ای کیشده که گسترده آن شمال شرقی- جنوب غربی و یا شمال غربی-جنوب شرقی داشته باشد را تهیه کنیم(شکل9).
سیستم تصویر Universal Transverse Mercator یا به اختصار UTM در حقیقت نوعی از سیستم مرکاتور جانبی است . در این سیستم برای کاهش خطاهایی که با دورتر شدن از نصف النهار استاندارد در روش مرکاتور جانبی اتفاف می افتاد ، سیستم تصویر مرکاتور جانبی را برای هربازه 6درجه ای از طولهای جغرافیایی به طور متقاطع اجرا کرده و بدین ترتیب ضمن این که سطح زمین را در60 سیستم مختصات جداگانه با عنوان زون های UTM تصویر کرده اند ، خطاها و اعوجاجات را به مقدار قابل توجهی کاهش داده و به دقت قابل توجهی دست یافته اند.سیستم UTM فقط تاعرض 84درجه شمالی و 80درجه جنوبی کابرد دارد و مکمل این سیستم برای نواحی قطبی سیستم تصویر Universal Polar Stereographic یا به اختصارUPS می باشد که یک سیستم تصویر صفحه ای است و همچون سیستم UTM داری زون بندی مشخصی می باشد.زون بندی سیستم تصویر UTM-UPS در جهت طول های جغرافیایی طوری می باشد که از غرب به شرق شامل 60 زون 6 درجه ای می باشد و شماره یک آن از طول جغرافیایی 180 درجه آغاز شده و بدین ترتیب طول جغرافیایی صفر تا6 درجه به عنوان زون یک شناخته می شود و به ترتیب این شماره ها به سمت شرق افزایش می یابند. علاوه بر این زون بندی ، یک زون بندی در راستای عرض های جغرافایی جهت تسهیل در تشخیص موقعیت انجام گرفته و با حروف انگلیسی نمایش داده می شود . قطب جنوب با سیستم تصویر UPS شامل زون های A برای نیمکره غربی و B برای نیمکره شرقی ،زون های C تاX به ترتیب از عرض 80 درجه جنوبی آغاز شده و در عرض 84 درجه شمالی به پایان می رسد . همه زون های C تاW شامل 8درجه از عرضهای جغرافیایی می باشند وفقط زون X است که 12درجه می باشد. عرض های بالای 84 درجه شمالی نیز در سیستم UPS شامل زون های Y برای نیمکره غربی و Zبرای نیمکره شرقی می باشد .بدین ترتیب محل زون با دو نماد مشخص می شود ،برای مثال مختصات 10 درجه شمالی و163 درجه غربی در زون 3N قرار دارد(شکل10)
شکل 10-زون بندی سیستم تصویر UTM-UPS
این سیستم به لحاظ کم بودن خطاها و اعوجاجات از بهترین سیستم های تصویر می باشد و نقشه های توپوگرافی تمام نقاط جهان را با آن تهیه می کنند.مزیت اصلی این سیستم سیستم مختصات متریک آن است که در نقشه برداری بسیار کابردی و ارزشمند است . اما علاوه بر یکپارچه و یکتا نبودن مختصات ، مشکل اصلی این سیستم زمانی آشکار می گردد که یک یک نقشه در دو یا چند زون قرار بگیرد ولی باتمام این اوصاف این سیستم برای مقاصد مختلف ازجمله نقشه برداری بدون رقیب می باشد.به دلیل کاربرد گسترده این سیستم تصویر و پیچیدگی های آن در مقاله ای مفصل باعنوان سیستم تصویر UTM به شرح آن پرداخته ایم.
سیستم تصویر صفحه ای یا آزیموتی(planer projection)
فرایند کار در این سیستم طوری می باشد که یک صفحه فرضی بزرگ را از یک نقطه که معمولا قطب است بر زمین مماست کرده و عوراض سطح زمین را بر صفحه فرضی تصویر می کنند.بسته به این که عوارض با چه زاویه ای روی سطح صفحه فرضی تصویر شود نقشه های متفاوتی بدست خواهد آمد(شکل 11)
شکل 11-زوایای تصویر کردن عوراض در سیستم تصویر صفحه ای
در این سیستم نیز برای توزیع مناسب خطاها از روش متقاطع استفاده می کنند. توزیع خطاها در حالت مماسی طوری است که به جای شکل گیری مدار استاندارد نقطه کانونی(focus) شکل می گیرد و فاکتور مقیاس در این نقطه یک بوده و هرچه از این نقطه دور تر می شویم خطاها افزایش می یابند.در نوع متقاطع نیز مدار استاندارد شکل گرفته و فاکتور مقیاس در مدار استاندارد یک خواهد بود(شکل12)
شکل 12-سیستم تصویر صفحه ای متقاطع و مماسی
از مهمترین سیستم تصویر صفحه ای میتوان سیستم تصویر Universal Polar Stereographic یا به اختصار UPS را نام برد که برای تکمیل سیستم UTM در بخشهای قطبی به کار می رود.این سیستم را معمولا عمود بر قطب ها ویا استوا استفاده میکنند اما گاها برای مقاصد خاص عمود بر سایر نقاط از سطح زمین نیز استفاده میکنند. که سیمایی از هریک در شکل 13 نشان داده شده است.
شکل 13-نقشه هایی از جهان با سیستم تصویر صفحه ای
سیستم تصویر مخروطی(conic)
اگر صفحه ای فرضی را به شکل یک مخروط در آوریم سپس از طرف یک قطب زمین آنرا با زمین مماس کنیم ،سپس بطور فرضی چراغی در مرکز زمین قرار داده و سایه عوارض سطح زمین را که برروی سطح داخلی مخروط افتاده است را برروی آن ترسیم کنیم سپس مخروط را در راستای یک نصف النهار زمین برش داده و مسطح کنیم نقشه نیمکره ای از زمین را با استفاده از سیستم تصویر مخروطی تصویر کرده ایم.شکل14یک نمونه نقشه تهیه شده در سیستم تصویر مخروطی را نشان می دهد.
شکل 14-نقشه جهان تهیه شده با سیستم تصویر مخروطی
این سیستم را میتوان برای نیمکره شمالی،جنوبی ویا باهر زاویه دیگر استفاده کرد.همانطور که پیداست مخروط و زمین در یک مدار باهم مماس هستند که این مدار دار استاندارد می باشد و خطاها برر روی آن صفر و فاکتور مقیاس نیز یک می باشد و هرچه از مدار استاندارد به سمت قطبین فاصله بگیریم خطا ها و اعوجاجات افزایش می یابند.در این سیستم نیز همچون سایر سیستم های تصویر برای بهبود توزیع خطاها مخروط و زمین به شکل متقاطع میگیرند و با این کار دو مدار استاندارد شکل میگیرد(شکل 15)
شکل 15-سیستم تصویر مخروطی مماسی و متقاطع
از نحوه توزیع خطاها پیداست که این سیستم برای عرض های میانی (مثل ایران) مناسب است و دقت زمانی که ناحیه مورد نظر دارای کشیدگی غربی شرقی زیادی باشد مثل کشور ترکیه بیشتر میشود.
خطاها و اعوجاجات
همانطور که تا به حال متوجه شده اید فقط در روی خطوط یا نقاطی که رویه های قابل تسطیح(استوانه،صفحه و مخروط)با سطح کره زمین در تماسن یا همدیگر را قطع میکنند اندازه ها واقعی و فاقط خطا هستند و هرچه از آن خطوط یا نقطه دور تر می شویم خطاها افزایش می یابند. شکل 16 و 17 بطور ساده این تغییرات مقیاس را نشان می دهد.
شکل 16-نحوه توزیع خطاها در حالت مماسی از یک سیستم تصویر
شکل 17-نحوه توزیع خطاها در حالت متقاطع از یک سیستم تصویر
فرم تغیر شکل ها و اعوجاجات نیز تاحد زیادی در سیستم تصویر قابل تعیین است و تنها محدودیت در این امر جایی است که بخواهیم تمام فاکتور های نظیر شکل،مساحت و فواصل را همزمان حفظ کنیم که این کار غیر ممکن است.اصولا نام فاکتوری که حتی الامکان از تغییرات آن کاسته شده است در عنوان سیستم تصویر قید می گردد تا بتوان در استفاده از نقشه از آن بهره برد.برای مثال سیستم مخروطی لامبرت هم شکل(Lambert Conformal Conic) که در آن نام مبتکر این سیستم،نوع سیستم تصویر که در اینجا مخروطی است و نیز فاکتوری که کمتر دستخوش تغییر قرار گرفته است که در اینجا شکل عوارض است بیان شده است.از آنجایی که شاید دریافتن نوع خطاها بانگاه کردن به نقشه قابل تشخیص نباشد در اشکال زیر دایره هایی فرضی با مساحت یکسان را در مختصات مشخصی فرض می کنیم و وقتی نقشه تصویر میشود این دایره ها نیز با کل عوارض تغییر می کنند و ما توسط این دایره ها خواهیم فهمید که این تغییرات به چه نخو است.شکل 18 نقشه تهیه شده در سیستم مرکاتور است و همانطور که پیداست فاصله ها و مساحت ها از واقعیت به دور هستند زیرا هرچه به طرف قطبین حرکت کنیم خواهیم دید که دایره های فرضی هم سطح بزرگتر تصویر شده اند ، به طبع تغییر مساحت در می یابیم که فواصل نیز دستخوش تغییرات زیادی شده اند و این از تغییر قطر دایره ها پیداست که فواصل هم کاذب هستند اما در مورد شکل باید گفت که شکل هاتغییر نکرده اند چون تمام دایره ها هم شکل اند و حالت دایره را حفظ کرده اند.بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که این نقشه یک نقشه مرکاتور هم شکل(Conformal) می باشد.ازطرفی تغییر مساحت ها آنقدر اغراق آمیز هستند که در اولین نگاه خواهیم فهمید که قطب جنوب به آن وسعت که در نقشه می بینیم نیست ،درصورتی که مساحت قطب جنوب در این نقشه تقریبا برابر تمام قاره های جهان است و این نشان دهنده هم مساحت نبودن این نقشه است. درمورد فواصل هم پیداست که فاصله بین دو مدار در تمام عرضهای جغرافیایی برابر است اما در این نقشه هرچه به سمت قطبین می رویم فاصله بین دو مدار افزایش می یابد واین امر گویای هم فاصله نبودن این نقشه می باشد.
شکل 18-نقشه جهان در سیستم تصویر مرکاتور هم شکل
شکل 19 نیز همانطور که پیداست یک نقشه تهیه شده در سیستم مرکاتور هم مساحت می باشد.نکته حائز اهمیت در مورد تهیه نقشه هم مساحت این است که در سیستم مرکاتور ما نصف النهار ها را باهم موازی در نظر می گیریم اما در واقعیت هرگز موازی نبوده و این امر موجب خطا در مساحت می شود، برای حل این مشکل و رفع تغییرات مساحت ضمن اندکی نزدیک تر کردن نفصف النهارات به هم با حرکت به طرف قطبین فاصله مدارات را کمتر از واقعیت کرده و کم کم به صفر میل می دهند تا کشیدگی نقشه در راستای مدارها در نزدیکی قطبین را با فشردگی در راستای نصف النهارات جبران نموده و مساحت ها را با واقعیت تطبیق دهند.
شکل 19-نقشه جهان تهیه شده در سیستم تصویر مرکاتور هم مساحت با دومدار استانداردسیستم مختصات جغرافیایی
سیستم مختصات جغرافیایی GCS(Geographic Coordinate System)روشی برای بیان موقعیت هر نقطه برروی زمین می باشد. در این سیستم همانند هر سیستم مختصات ،برای هر بعد یک مبدا تعریف شده است و اندازه هر بعد از آن مبدا تعیین می شودتعیین مختصات در سطح زمین از پیچیدگی های خاصی برخوردار است ، زیرا زمین یک شئ منظم و هندسی نبوده ونیز سطح زمین یک سطح مستوی نیست و سطحی شبیه به سطح یک بیضی است. تعیین موقیت ویا تهیه نقشه در چنین سطحی که حتی یک بیضی دقیق هم نیست بسیار پیچیده است و این پیچیدگی آنچنان زیاد است که این امر موجب گسترش علمی به نام ژئودزی گردیده است درحالی که نقشه برداری محلی که در آن سطح زمین یک سطح مستوی(مسطح) در نظر گرفته می شود کاری آسان به نظر می آید . و هرزمان که مقایس نقشه هایمان و وسعت منطقه آن بزرگ می شود ما با سطحی از یک گوی بزرگ ناهموار سرو کار داریم نه با یک صفحه مسطح ، و باید در قالب یک سیستم مختصات جهانی کار کنیم .شکل زمین
برخلاف اصطلاح معمول و تصور عامه شکل زمین یک کره کامل نیست و با اندکی تقریب میتوان آنرا یک بیضوی تصور کرد.عوامی نظیر گریز از مرکز ،پستی و بلندی های زمین وناهگمن بودن مواد درونی زمین از لحاظ وزن مخصوص موجب شده اند که زمین یک کره یا بیضوی منظم نباشد .بدین ترتیب سیستمی که بتواند شکل کره زمین را نزدیک تر به واقعیت تقریب بزند دارای خطای کمتری خواهد بود.
انواع سیستم مختصات
بسته به این که ما در تبیین سیستم مختصات شکل زمین را کره(sphere) یا بیضوی(ellipsoid) در نظر بگیریم سیستم های مختصات به دو دسته کروی و بیضوی تقسیم بندی میشوند.
سیستم مختصات کروی
نوع مختصات این سیستم مختصات کروی می باشد و از یک کره سه بعدی برای تعیین موقیت یک نقطه استفاده می کند.در این سیستم موقعیت هر نقطه با دو خصیصه طول جغرافیایی(Longitude) به اختصار λ،عرض جغرافیایی(Latitude) به اختصارØمشخص میشود.طول جغرافیایی بیانگر نصف النهار گذرنده از یک نقطه و موقعیت آن نقطه نسبت به نصف النهار مبدا(معمولا گرینویچ) به سمت شرق یا غرب ازصفر تا180 درجه می باشد و عرض جغرافیایی بیانگر مدار آن نقطه و موقعیت آن نقطه نسبت به خط استوا به سمت شمال یا جنوب ازصفر تا90 درجه می باشد.
سیستم مختصات بیضوی
اگر یک بیضی افقی را حول قطر کوچکش بچرخانیم یک بیضوی حاصل می شود. شکل زمین نیز نزدیک به یک بیضوی است واستفاده از یک بیضی برای بیان شکل زمین و به تبع آن تعیین سیستم مختصات جغرافیایی روشی دقیقتر از سیستم مختصات کروی می باشد.
ابعاد هر بیضوی را به دو بعد اصلی مشخص می کنند وآن شعاع بزرگ و شعاع کوچک آن است اما اغلب به جای شعاع بزرگ فاکتور تسطیحf(Flattening) را بیان می کنند.
برای اندازه گیری دقیق موقعیت نقاط بر روی زمین در قالب یک سیستم مختصات جغرافیایی لازم است که یک بیضوی با ابعادی تعریف گردد که بیشترین انطباق را با سطح واقعی زمین (ژئوئید) داشته باشد .ازطرفی سطح واقعی زمین یا همان ژئوئید نیز خود یک شکل نامنظم غیر هندسی شبیه یک بیضوی است.با این اوصاف برای رسیدن به بیشترین دقت در یک منطقه خاص از سطح زمین لازم است که بیضوی های محلی را تعریف کرد تا بتوان بیضوی را بدون توجه به تطابقش با سایر مناطق جهان طوری تعریف کرد که با منطقه مورد نظر بیشترین انطباق را داشته باشد .برای مثال بیضوی Clark 1866 دارای انطباق مناسبی با آمریکای شمالی دارد و دقت مناسبی را نتیجه می دهد درحالی که استفاده از این بیضوی درمورد مناطق دیگر جهان دقت آنچنانی نخواهد داشت.
ژئوئید
به سطح هم نیروی گرانشی بر روی سطح زمین ژئوئید گفته میشود. ژئوئید سطح واقعی زمین (بدون لحاظ کردن پستی بلندی های قاره ها و عمق اقیانوس ها) می باشد و سطح متوسط آبهای آزاد بسیار نزدیک به سطح ژئوئیداست و این بیانگر این امر است که آب اقیانوس ها نیز متناسب باسطح هم نیروی گرانش ایستاده است و از لحاظ قوانین فیزیک نیز چنین انتظاری میرود
نکته حائز اهمیت این است که ژئوئید نیز یک بیضوی کامل نیست و همانند سطح زمین فقط شبیه بیضوی است . زیرا ناهمگن بود چگالی توده های داخل زمین موجب شده است که شتاب گرانش در سطح زمین بسته به چگالی مواد زیر پوسته زمین نیز متفاوت باشد.بدین ترتیب ارتفاع از سطح زمین نیز در دو حالت تعریف می شود :
ارتفاع بیضوی(h) : فاصله عمودی یک نقطه بر سطح بیضوی
ارتفاع اورتومتریک(H) : ارتفاع نقطه مورد نظر تا سطح ژئوئید
ارتفاع بیضوی ارتفاعی است که توسط سیستم موقعیت جهانی ماهواره ای محاسبه می شود و ارتفاع اورتومتریک نیز با استفاده از گرانی سنجی بدست می آید.اختلاف میان این دو ارتفاع نیز با Nنشان داده می شود و دانستن این اختلاف برای نقشه برداری های محلی بسیار ضروری است.
مبنای مسطحاتی یا دیتوم (Datum)
دیتوم یا مبنای مسطحاتی بیانگر میزان جابه جایی یا اصطلاحا شیفت دادن مرکز بیضوی مبنا نسبت به مرکز زمین است.این جابه جایی گاها برای منبطق کردن مرکز بیضوی با مرکز زمین و گاها برای تطابق بیشتر بیضوی محلی صورت با سطح ژئوئید یک منطقه خاص صورت می گیرد.در دیتوم های محلی علاوه بر تعیین فاکتور های هندسی بیضوی، مرکز بیضوی را نیز نسبت به مرکز زمین جا به جا میکنند تا به انطباق بییشتری دست یافت .برای مثال دیتومEuropean 1950 یا به اختصار ED50 با بیضوی مبنای international 1909 دارای تطابق مناسبی با کشور ایران دارد.باپیشرفت تکنولوژی های اندازه گیری و روی کارآمدن سیستم ماهواره ، بیضوی هایی باتطابق بالا برای کل زمین تعریف شده است که مهمترین آن بیضوی WGS-84 با دیتومی باهمین نام می باشد که تطابق مناسبی با کل زمین ونیز ایرن دارد.
سیستم های تصویر نقشه
مکان های موضوعات در نقشه ها براساس موقعیت فعلی آنها در جهان واقعی میباشد. موقعیت یک عارضه در سطح کرة زمین براساس درجة طولی و عرضی، که به نام مختصات جغرافیایی شناخته میشوند، قابل اندازه گیری هستند.
نقشه ها به طور کلی نشان دهنده وضع نسبی ابعاد پدیده ها هستند.
سه مشخصه پدیده های فضایی عبارتند از :طول ،عرض و ارتفاع. بدین ترتیب یکی از هدفهای کارتوگراف بهره گیری از تصویری است که به وسیله آن بتوان ابعاد سه گانه سطح کروی را بر روی سطح دو بعدی نقشه طول و عرض منتقل کرد.
تصویر کردن سطح کروی بر سطح مستوی، باعث ایجاد تغییرات اجتناب ناپذیری در جهت، فاصله، مساحت و شکل می گردد.
سیستم انتقال سطح کروی بر سطح مستوی، اصطلاح ا به سیستم تصویر نقشه معروف است.
از آنجائی که غالب اجرام آسمانی اصولا شکل کروی دارند، یکی از راههای رویت کامل آنها تهیه نقشه کروی (کره جغرافیایی) از آنهاست که کلیه اندازه ها به یک نسبت کوچک می شوند، ولیکن، روابط هندسی نظیر زاویه، مساحت و نسبت فواصل، ثابت باقی میمانند. با این حساب چنین کرهای را می توان نقشه ای دقیق واقعی از آن جرم آسمانی دانست.
کره جغرافیائی که به این ترتیب تهیه می شود، دارای معایبی خواهد بود. به عنوان مثال، از آنجائی که کره یک جسم مدور سه بعدی است، قادر نخواهم بود که در یک وهله آن را مشاهده نمود. به علاوه، حمل و نقل و نگهداری آن مشکل خواهد بود. اندازه گیری فواصل روی سطح سه بعدی کار آسانی 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 جغرافیائی ذکر شد ،بر طرف میگردد. یعنی اینکه میتوان روی یک برگ نقشه تمامی سطح کروی را مشاهده نمود، به راحتی فواصل را اندازه گیری کرد و تهیه آن به مراتب ارزانتر است و به آسانی قابل حمل و نقل می باشد .
عمل انتقال سطح کروی را روی سطح مستوی و صاف اصطلاحا تصویر می نامند، که یک پدیده هندسی است و این انتقال از تصویر کردن نقاط کره روی سطح صاف یا سطح قابل گسترش حاصل می شود.
به طرق مختلف میتوان کره را روی سطح مستوی تصویر نمود. برای اینکه بتوانیم تغییر روابط هندسی حاصل از تصویر را مورد بررسی قرار دهیم، تصویر شبکه جغرافیایی زمین را که مدارات و نصف النهارات باشد، در روی نقشه مطالعه می نامیم و از روی
آن به روابط هندسی و ریاضی تصویر مورد نظر می پردازیم. اگر به صفحات مختلف یک اطلس جغرافیایی دقیق شویم، خواهیم دید که در هرکدام از آنها، مدارات و نصف النهارات شکل متفاوتی دارند. در بعضی از آنها مدارات به صورت خطوط مستقیم و در بعضی دیگر به صورت دوایر متحدالمرکز ظاهر می شود. این تغییر شکل شبکه جغرافیایی، ناشی از نوع تصویر سطح کروی روی سطح صاف است .
در یک نقشة مسطح، مکان عارضه در صفحة دوبعدی که به نام سیستم مختصات سطحی
.نامیده میشود، معرفی میگردد(Planer Coordinate System)
در این سیستم صفحه ای، مختصات نقاط نسبت به یک نقطه مبدأ با مختصات از دو محور افقیx ] شرق- غرب] و محور عمودیy ] شمال -جنوب] ، اندازهگیری میشود.
چون زمین گرد و نقشه ها مسطح هستند، تبدیل اطلاعات از یک سطح کروی به یک سطح صاف نیاز به یک محاسبه ریاضی دارد که اصطلاح سیستم تصویر نقشه یا پروژکشن نامیده میشود .با استفاده از پروژکشن، طول و عرض جغرافیایی عارضهها تبدیل به مختصاتx وy میگردد. بنابراین سیستم تصویر نقشه به معنی نگاه کردن به کره زمین از یک زاویه خاص در فضا و تبدیل حالت کروی زمین به یک تصویر مسطحاتی میباشد .
این پروسه تبدیل و مسطح کردن زمین، میتواند محاسبه مسافت، سطح شکل و جهت را فراهم آورد .
تهیه سیستم تصویری نقشه زمانی اهمیت پیدا میکند که نیاز به تعیین اندازه و فاصله نقاط روی نقشه باشد. اگر هـدف تنها ساخت نقشه ای برای نمایش یـک مکان میباشد در آنصورت نیازی به تصویر(پروژکشن) نمی باشد.
قبل از تصویر نقشه باید مطمئن شد که واحد نقشه بر اساس درجه میباشد .اگر یک نقشه تصویر شده را مجدد ا تصویر کنیم در آن صورت اطلاعات نقشه بهم ریخته و غلط خواهند شد.
طبقه بندی متداول سیستم های تصویر، بر مبنای خصوصیات هندسی تصویر است. به این معنی که سطح کروی بر سطوح قابل گسترش که به آسانی تبدیل به سطح صاف میگردند، تصویر میشود. این سطح عبارتند از: استوانه ،مخروط و صفحه صاف نامگذاری تصویر هم بر اساس همین سطوح انجام میپذیرد. بدین ترتیب، اگر کره بر سطح استوانه تصویر شود، تصویر استوانه ای، اگر بر سطوح مخروط تصویر شود، تصویر مخروط و اگر بر صفحه صاف تصویر شود تصویر سمتی یا آزیموتال نامیده میشود.
تصویرهای دیگری هم وجود دارند که طبقه بندی آنها بر مبنای شکل هندسی نبوده و غالبا برای نقشه های خیلی کوچک مقیاس که هدف نمایش تمام کره یا نیمکره است، به کار میرود. به این نوع تصاویر میتوان تصویرهای متفرقه اطلاق کرد.
نحوه تصویر کره بر سطوح قابل گسترش ممکن است متفاوت باشد و همین اختلاف بر روی نامگذاری تصویرها اثر میگذارد . برای مثال، استوانه و کره ممکن است در طول خط استوا با هم مماس باشند و یا همدیگر را در طول دو مدار قطع نمایند. به این نوع تصویر، حالت معمولی استوانه ای گفته میشود .چنانچه کره در طول نصف النهار با استوانه مماس باشد حالت جانبی نامیده میشود و اگر حالتی غیر از این دو پیش آید، یعنی کره و استوانه در طول دایره عظیمه بر هم مماس گردند، حالت مایل اطلاق میگردد.
هر کدام از حالتهای معمولی، جانبی و مایل ممکن است به صورت مماس و یا متقاطع باشند.
در مورد تصویرهای سمتی یا آزیموتال، چنانچه کره و صفحه در نقطه ای از خط استوا با هم مماس باشند، حالت استوایی، اگر در قطب مماس باشند، حالت قطبی و چنانچه در نقطه دیگری از کره بر هم مماس شوند، البته ممکن است صفحه و کره همدیگر را در طول دایره ای قطع نمایند، حالت متقاطع پیش آید.
تمام این حالتها در مورد تصاویر مخروطی صادق است، یعنی تصاویر مخروطی ممکن است دارای حالت معمولی، جانبی و مایل باشند.
معمولا در انتخاب تصویر، سعی بر این است که نحوه تصویر طوری باشد که تغییر مقیاس به حداقل ممکن تقلیل یابد .از این نظر، محل مرکز تصویر (مرکز اشعه نوری) و مماس یا متقاطع بودن دو سطح، اثر بسیار زیادی بر مزایای سیستم تصویر میگذارد که مهمترین اثر آن، ایجاد نقاط یا خطوطی است که تغییر مقیاس در طول آن خطوط و یا نقاط صفر است.
غالبا استفاده کنندگان از نقشه ممکن است با سیستم تصویری برخورد نمایند که با آن آشنایی نداشته باشند. گرچه تعیین مشخصات و خصوصیات سیستمهای تصویر، احتیاج به تخصص ویژهای دارد، لیکن با اطلاع از خصوصیات هندسی شبکه جغرافیایی زمین و نحوه ظهور آن در یک سیستم تصویر میتوان تا حدی این مشکل را حل نمود و به ماهیت سیستم تصویری پی برد. تعدادی از خصوصیات عینی شبکه جغرافیایی که ممکن است در تصویر ظاهر شوند ،به شرح زیر هستند:
-مدارات موازی باشند.
-فاصله مدارات بر روی نصف النهارات برابر باشند .
-نصف النهار و سایر دوایر عظیمه، خط مستقیم باشند.
-با حرکت به طرف قطبین، نصف النهارات به هم نزدیک شوند و با حرکت به طرف استوا از هم دور گردند.
-فواصل نصف النهارات، روی مدارات برابر
-تقسیمات نصف النهارات بر روی خط استوا، عین ا شبیه تقسیمات روی مدار باشد.
-فاصله نصف النهارات روی مدار 60 درجه، نصف فاصله مدارات روی نصف النهار باشد( محیط استوا یا محیط نصف النهارات دو برابر محیط مدار 60 درجه است).
-مدارات و نصف النهارات بر هم عمود باشند .
-مساحت حاصل از چهار ضلعی که دو ضلع روبروی آن، مدارات و نصف النهارات بوده، در صورتی که دو مدار ثابت و نصف النهارات تغییر نماید، یکسان و برابر باشد.
سیستم های تصویر
انواع مدلهای تصویر کرهزمین عبارتنداز:
BEHRMANN EQUAL-AREA CYLINDRICAL HAMMER-AITOFF MERCATOR ILLER CYLINDRICAL MOLL WEIDE PETERS PLATE CARREE ROBINSON SINUSOIDAL THE WORLD FROM SPACE(ORTHOGRAPHIC)
انتخاب نوع سیستم تصویری بستگی به هدفی دارد که از تصویر کردن نقشه داریم. بعضی از این سیستم ها برای نمایش شکل مناسب ترند ولی از نظر اندازه گیری مسافت و یا سطح، دقیق نیستند درحالیکه بعضی دیگر علاوه بر شکل، مسافت را نیز دقیقا اندازه گیری میکنند .
چهار نوع مختلف سیستم تصویری از زمین
اگر نقشه در مقیاس جهانی باشد، در آنصورت ممکن است با انتخاب نامناسب پروژکشن اطلاعات بدست آمده دقیق نباشند و یا اطلاعات ناقص بدست آیند. ولی اگر در مقیاس کوچک مثلا در یک شهر کوچک باشد، در آنصورت از دست دادن بعضی اطلاعات میتواند قابل صرف نظر کردن باشد.
شبکه بندی U.T.M مخفف سه کلمهUNIVERSAL TRANSVERSE MERCATOR است که برگردان فارسی آن، تصویر مرکاتور جانبی جهانی است. به طوری که از اسم این تصویر میتوان استنباط نمود، این تصویر از نوع استوانهای جانبی است. در واقع، تصویر مرکاتور جانبی است که اصطلاح ا در آن انجام گرفته است.
هر تصویر، بر پایه ماهیت و ویژگیهای آن فقط برای مناطق خاصی از کره زمین مناسب است. به همین جهت،هر کشور بر مبنای موقعیت جغرافیائی، شکل و اندازه سرزمین خود، تصویر یا تصاویر را انتخاب مینماید. بدیهی است، یک سیستم تصویر به تنهایی نمیتواند برای نمایش کلیه کشورها و کل زمین مناسب باشد. به همین دلیل،ما با تنوع سیستم تصویرها روبرو هستیم و می بینیم که هر کشوری تصویری را انتخاب می نماید که از جهات گوناگون، متفاوت با کشورهای دیگر است.
در طول جنگ جهانی دوم،نیاز به یک سیستم مختصات مستوی جهانی برای مقاصد نظامی بیش از بیش محسوس گردید .
سیستم U.T.M در دهه 1950 میلادی به وسیله سازمان پیمان آتلانتیک شمالی یا ناتو(NATO) معرفی شد. امروزه بیش از 60 کشور دنیا از این تصویر بهره گیری می کنند .
50 کشور از کشورهای فوق علاوه بر تصویر U.T.M از تصویر دومی هم برای نمایش سرزمین خود استفاده می نمایند. اتحاد جماهیر شوروی، چین و سایر کشورهای بلوک شرق تصویر مرکاتور جانبی را پذیرفته اند. از این جهت تصویر U.T.M با وجودی که برای کل جهان مناسب است و از آن برای تهیه نقشه یک میلیونیم جهان بهره گیری شده است، هنوز جنبه جهانی به خود نگرفته است و تا روزی که همه کشورها آن را به عنوان سیستم تصویر ملی خود بپذیرند فاصله زیادی مانده است .
شایان ذکر است که ایران هم تصویر U.T.M یو تی ام را به عنوان تصویر ملی پذیرفته است و تمامی نقشه های تهیه شده در ایران در سیستم U.T.M است. به استثنای تعدادی از نقشه ها که توسط وزارت نفت در تصویر لامبر تهیه شده است .
مشخصات تصویر U.T.M به شرح زیر است:
در این سیستم، کره زمین به 60 نوار عمودی یا قاچ(Zone) که هر کدام شامل 6 درجه طول جغرافیایی است ،تقسیم میشود. محدوده شمالی این سیستم عرض جغرافیایی 80 درجه شمالی است و محدوده جنوبی آن عرض جغرافیایی 80 درجه جنوبی است. برای نمایش عرض های بالاتر از 80 درجه شمالی و جنوبی یا مناطق منجمد شمالی و جنوبی،از تصویر دیگری به نام سیستم تصویر استرئوگرافی قطبی جهانی 16(UPS) استفاده میشود. هر کدام ازنوار 60 گانه با یک رقم مشخص میشود. نوار محصور بین طول جغرافیایی 180 درجه و 174 درجه غربی، عدد یکرا به خود اختصاص میدهد و اعداد به طرف شرق افزایش مییابند .مثلا نوارهای مربوط به ایران نوارهای 38 ،39 ، 40 ، 41 است. هر قاچ یا نوار دارای یک خط مرکزی به نام نصف النهار مرکزی است که در نتیجه 60 نصف النهار مرکزی خواهیم داشت. درواقع، از نظر تئوری هر بار کره زمین در راستای یکی از این نصف النهارات با استوانه مماس میشود، یعنی استوانه جانبی به طور فرضی 60 بار دور کره میچرخد و هر بار یک قاچ یا نوار را ایجاد می نماید
مشخصات انواعی از ماهواره های موجود در دنیا
•ماهواره لندست
اولین ماهواره منابع زمینی که به فضا پرتاب شد به 1-ERTS معروف است که بعدها به لندست 1 تغییر نام یافت .پرتاب این ماهواره که توسط ایالات متحده صورت پذیرفت، توانست تحول عمیقی در علوم و فنون جمع آوری اطلاعات زمینی پدید آورد و آن را به منبع مهمی برای تامین نیازهای اطلاعاتی مبدل سازد. تا کنون 7 ماهواره از گروه لندست در مدار قرار گرفته که 5 ماهواره پس از دریافت تصاویر در طول سالهای متمادی و پایان عمر مفید خود از مدار خارج شدند و ماهواره لندست 6 قبل از عملیاتی شدن، از کنترل ایستگاه های زمینی خارج گردیده است. در حال حاضر، ماهواره لندست 7 ازمناطق مختلف کره زمین تصویر برداری مینماید .
•ماهواره اسپات
ماهواره اسپات 1 را کشور فرانسه در سال 1985 در مدار قرار داد و تاکنون 4 ماهواره از این گروه به فضا پرتاپ شده و تصاویر مناسبی در اختیار کاربران قرار گرفته است .
ماهواره های اسپات شامل دو سنجنده 1HRV و 2HRV است که در دو مد مرئی و مادون قرمز عمل میکنند. تصاویر ماهواره اسپات در مقایسه با ماهواره های لندست از قدرت تفکیک مکانی بهتری برخوردار هستند، در حالی که تعداد باندهای طیفی آنها کمتر است. تصاویر این ماهواره شامل داده های سیاه و سفید با قدرت تفکیک مکانی 10×10 متر و اطلاعات رنگی با قدرت تفکیک 20×20 متر میباشد. نحوه تصویر برداری سنجنده های 1HRV و 2HRV در شکل زیر ارائه شده است.
سیستم موقعیت جهانی GPS یعنی سیستم موقعیت یاب جهانی. این سیستم تشکیل شده است از یک شبکه 24 تایی ماهواره ای در مدارزمین که توسط وزارت دفاع دولت آمریکا پشتیبانی میشود .
هـدف اصـلی و اولـیـه از طـراحـی GPS ، اهـداف نـظامـی بـوده امـا از ســال 1980 به بـعــد بـرای اسـتـفاده های غــیر نـــــظامی نیز در دسترس قرار گرفت GPS .در تمام شرایط بصورت 24 ساعت در شبانه روز و در تمامدنیا قابل استفاده می باشد و هیچ گونه بهائی بابت این خدمات اخذ نمی شود .
ماهواره های GPS هر روز دوبار در یک مدار دقیق دور زمین میگردند و سیگنال های حاوی اطلاعات را به زمین میفرستند .
GPS براساس زمان مقایسه زمان ارسال و دریافت سیگنال توسط یک ماهواره کار میکند . اختلاف زمان مشخص میکند که گیرندة GPS چقدر از ماهواره دور است . حال با اندازه گیری مسافت از چند ماهواره گیرندةGPS میتواند موقعیت کاربر را مشخص نموده حتی روی نقشه الکترونیکی نمایش داد .
یک گیرندة GPS بایستی حداقل سیگنالهای 3 ماهواره را برای تعیین دقیق 2 موقعیت (طول و عرض جغرافیایی ) یک شیء دریافت نماید و سیگنالهای 4 ماهواره یا بیشتر میتواند 3 موقعیت (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع ) را نشان دهد.
همچنین از GPSمیتوان برای اندازه گیری سرعت ، جهت یابی ، جستجو ، مسافرت طولانی، رفتن به مقصد، زمان طول و مغرب خورشید و غیره نیز استفاده کرد .
سیستم ماهواره ایGPS
24ماهواره در بخش های مختلف فضای زمین در مداری خاص با فاصله حدود 12000 مایلی بالای سر ما قرار گرفته است. آنها با یک سرعت ثابت در حرکتند و در هر 24 ساعت دو بار دور زمین را با سرعتی معادل 7000 مایل در ساعت می گردند. ماهواره های GPS توسط انرژی خورشید تغذیه میشوند آنها مجهز به باطریهای قابل شارژ اتوماتیک برای زمانهای بارندگی یا خورشید گرفتگی
می باشند yocket booster .های کوچک روی هر ماهواره آنها را دریک مسیر پروازی صحیح نگهداری میکنند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 با موفقیت به فضا پرتاب شد .
درسال 1994 تمامی 24 ماهواره در مدار زمین قرار گرفت. هر ماهواره برای 10 سال مأموریت ساخته میشود و پس از طی این زمان حتما بایستی ماهواره دیگر جایگزین گردد .وزن یک ماهوارهGPS حدود 2000 پوند )معادل 907 کیلو گرم ( با 17 فوت عرض) 18/5 متر(میباشد.
کنترل زمینیGPS
در قسمت قبل درباره بخش فضایی سیستمGPS صحبت شد؛حال به سراغ بخش کنترل زمینی این سیستم می رویم: این بخش شامل ایستگاههای کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روشهای کلاسیک تعیین موقعیت نظیر رو VLBI (تعیین فواصل بلند توسط کوازارها(و روشSLR )فاصله سنجی ماهواره ای با امواج لیزر ) بدست آمده است. این ایستگاه ها وظیفه تعقیب ومشاهده شبانه روزی ماهواره هایGPS را بر عهده دارند . این بخش بوسیله محاسبات ریاضی پیچیده از پارامترهای مداری )افمریزها(و موقعیت ماهواره ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک )مبدا سیستم مختصات تقریبا در مرکززمین قرار دارد (.محاسبه می نماید .
تعداد این ایستگاههای زمینی 5 عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار دارد و 4 ایستگاهفرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند .
قسمت کاربران
آخرین بخش از سیستمGPS ، قسمتUSER یا کاربران سیستم می باشد که خود شامل دو بخش است :
الف آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره ها
ب گیرنده پردازش کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن نرم افزار و میکروپروسسور داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره های مرتبط با گیرنده را تعیین میکند. سپس با استفاده از حداقل 4 ماهواره موقعیت X و Yو ارتفاع محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین میشود.
نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که GPS به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق میکند. ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک می باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه میگردد. مقدار این اختلاف در بیش ترین حالت در حدود 100 متر می باشد .
نمونه ای از کاربردهای سیستمGPS
پیش بینی زلزله ،نقشه برداری ، کاداستر ، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافک ، کنترل حرکات تکتونیکی زمین ، کنترل جابجایی سدها و برج های بلند، پیش بینی وضع هوا، ناوبری (زمینی،هوایی،دریایی) ، هیدروگرافی(آبنگاری) ، تعیین موقعیت سکوهای دریایی نفتی،تعیین موقعیت جزیره های مرجانی، مین یابی ، SCAN کردن دریا ، بروز رسانی سیستم های تعیین موقعیت اینرشیال ، استفاده جهت کنترل ماهواره های سنجش از دور (Remote Sensing)و... نمونهای از کاربردهای سیستم GPS میباشد.
بسته به این که استوانه بر مدارات یا نصف النهارها مماس گردد دو نوع سیستم تصویرمرکاتور و مرکاتور معکوس خواهیم داشت اما این نوع سیستم تصویر باز دارای اعوجاجات زیادی خواهد بود و تنها در محل های تماس یا تقاطع کاربرد خواهد داشت، ازاین رو برای تعریف یک سیستم تصویر جهانی ودرعین حال دارای کمترین اعوجاجات سیستمت صویری ابداع گردید به نام مرکاتور معکوس جهانی که در ادامه بررسی می گردد. ازآنجا که موضوع سیستم های تصویر و روابط ریاضی آن پیچیده و خارج از درس مبانی کارتوگرافی است، لذا تنها به معرفی کوتاه و ذکر ویژگی های اساسی سه سیستم تصویرمتشابه استوانه ای می پردازیم.
سیستم تصویر مرکاتور
یک استوانه را طوری بر بیضوی محاط می کنیم که محور استوانه و محور زمین بر هم منطبق باشند و استوانه در طول استوا به بیضوی مماس باشد
ویژگیهای سیستم تصویر مرکاتور
-تصویر نصف النهارها باهم مواز یاند.
-تصویر نصف النهارها و مدارات بر هم عمود هستند
-فواصل بین تصویر نصف النهارها مساوی است
-فواصل بین مدارات با دور شدن از استوا افزایش می یابد. در نتیجه این سیستم تصویربرای مناطق قطبی مناسب نیست
-ضریب مقیاس در طول خط استوا برابر 1 است.
سیستم تصویر مرکاتور معکوس (TM)
این سیستم تصویر مشابه مرکاتور است با این تفاوت که به جای آنکه استوانه در طول خطاستوا بر کره مماس شود در طول نصف النهار مبدأ بر آن مماس می شود.
نمایش مدارات و نصف النهارات در سیستم تصویر مرکاتور معکوس
ویژگیهای سیستم تصویر مرکاتور معکوس
-تصویر مدارات و نصف النهارها بر هم عمود است
-ضریب مقیاس در طول نصف النهار مبدأ یک است
سیستم تصویر مرکاتور معکوس جهانی (U.T.M)
نوع خاصی از سیستم تصویر مرکاتور معکوس است که در آن استوانه با نصف النهار مرکزی منطقه ای که از آن نقشه تهیه می گردد مماس می شود.
تعریفZone : در سیستم تصویرUTM دور استوایی زمین را به 60 قاچ 6 درجه ای تقسیم می کنند، هر قاچ یکZone نامیده می شود.
هرZone به صورت جداگانه تصویر می شود و با شماره آن مشخص می گردد. شماره گذاری قاچ ها از 1 برای نصف النهار 180 درجه غربی تا 174 درجه غربی شروع وبه 60 برای نصف النهار 174 درجه شرقی تا 180 درجه شرقی ختم میگردد
سلام
دوست عزیز
این مقاله رو کپی برابر اصل بدون ذکر منبع از وبسایت بنده برداشتین
من برای گردآوری این مقاله یک هفته وقت گذاشتم
دزدی همیشه بالا رفتن از دیوار نیست!!!