سیستم های تصویر

سیستم های مختصات تصویر شده:

یک سیستم مختصات تصویر شده (projected coordinate system) روی یک صفحه دو بعدی تخت تعریف می شود. برخلاف سیستم های مختصات جغرافیایی، سیستم های مختصات تصویر شده طول ها، زوایا و مساحت های ثابتی در راستای دو بعد دارند. یک سیستم مختصات تصویر شده همیشه بر اساس یک سیستم مختصات جغرافیایی بوده که خود بر اساس یک کره یا اسفروئید می باشد. علاوه بر پارامترهای سیستم های مختصات جرافیایی، یک سیستم مختصات تصویر شده، شامل یکسری پارامتری های تصویر سازی و واحد های اندازه گیری خطی است.  پارامترهای تصویر سازی، فرآیند تصویر مختصات روی نقشه را برای یک مکان بخصوص سفارشی سازی می کنند.

 روند تصویر روی نقشه (Map Projection):

از آنجایی که زمین به شکل یک اسفروئید در نظر گرفته شده، هدف  اصلی؛ تبدیل یک صفحه سه بعدی به نقشه کاغذی تخت در روند تصویر سازی می باشد. این روش انتقال ریاضی معمولا تحت عنوان روند تصویر روی نقشه (map projection) یا د می شود. برای بیان مسئله به صورت ساده تر، روند تصویر روی نقشه به مثال تاباندن یک نور از داخل زمین به یک صفحه (دیوار یا کاغذ نقشه) است؛ که به آن صفحه تصویر سازی گفته می شود. با فرض وجود شبکه گریتوکول (graticule) روی سطح کره زمین، تصویر تابیده شده گریتوکول (graticule) روی صفحه تصویر با شکلی که روی کره داشته متفاوت دیده می شود. می توان نتیجه گرفت که روند تصویر روی نقشه موجب انحراف شبکه گریتوکول (graticule) شده است.

همانطور که پوست یک پرتغال در صورت پخش شدن روی یک صفحه ترک خورده و پاره می شود، یک اسفروئید نیز امکان تبدیل به یک صفحه را نخواهد داشت، مگر مانند پوست پرتغال. نمایش سطح زمین روی یک صفحه دو بعدی باعث انحراف در شکل ها، مساحت ها، فواصل و جهت ها می شود. روند تصویر روی نقشه، از فرمول های ریاضی برای برقراری رابطه بین مختصات کروی و یک مختصات مسطح استفاده می کند. تصویر سازی های مختلف باعث انحرافات مختلفی می شوند. بعضی تصویر سازی ها برای کاهش انحرافات یک یا دو خصیصه داده طراحی شده اند. برای مثال یک روند تصویر سازی وجود دارد که مساحت عوارض را برابر با مساحت آن ها روی زمین حفظ می کند؛ اما باعث تغییر در شکل ظاهری آن ها می شود.

پارامتر های تصویر سازی:

یک روند تصویر سازی به تنهایی برای تعریف یک سیستم مختصات تصویر شده مناسب نیست. برای مثال می توان گفت که داده ها در مرکاتور جانبی قرار گرفته اند، اما این کافی نیست. این سئوال که مرکز تصویر کجاست؟ مقیاس استفاده شده چیست؟ مسائل مهمی بوده که بدون آن ها امکان تصویر سازی نقشه وجود نخواهد داشت.

هر روند تصویر روی نقشه، پارامترهایی برای تعریف دارد. از آنجا که واحد های زاویه ای برای سیستم مختصات جغرافیایی استفاده می شود، برای سیستم مختصات تصویر شده از واحد های خطی استفاده می شود.

 

پارامترهای خطی:

یکی از عواملی که در روند تصویر سازی در نظر گرفته می شود، حاصل شدن تمام مختصات به صورت مثبت است. بدین منظور دو پارامتر خطی زیر تعریف می شود. راستای شرقی کاذب (False easting)، که یک مقدار خطی است که به مرکز مختصات در راستای X اعمال می شود و همچنین راستای شمالی کاذب (False  northing)، که یک مقدار خطی است که به مرکز مختصات در راستای Y اعمال می شود. از سوی دیگر استفاده از راستای شرقی کاذب و راستای شمالی کاذب برای کاهش ابعاد X و Y مختصاتی و کوچک کردن اعداد استفاده می شوند. برای مثال اگر تمامی Y ها بزرگتر از 5000000 متر باشند می توان یک مقدار راستای شمالی کاذب برابر با منفی 5000000 اعمال کرد.

پارامترهای زاویه ای:

  • آزیموت بیانگر مرکز تصویر سازی است که در حقیقت زاویه ای نسبت به شمال بوده که در جهت شرق آن اندازه گیری می شود.
  • نصف النهار مرکزی بیانگر مبدا مختصات راستای X است.
  • طول جغرافیایی مبدا، بیانگر مبدا مختصات راستای X است. طول جغرافیایی مبدا و نصف النهار مرکزی مترادف هستند.
  • محور مرکزی نیز بیانگر مبدا مختصات راستای Y است.
  •  عرض جغرافیایی مبدا، بیانگر مبدا مختصات راستای Y است. این پارامتر ممکن است در مرکز تصویر سازی وجود نداشته باشد. به صورت خاص، تصویر سازی های مخروطی (Conic) از این پارامتر برای قرار دادن مرکز مختصات راستای Y، پایین تر از مکان مرسوم استفاده می کنند. در این حالت نیاز به تنظیم یک مقدار برای راستای شمالی کاذب در جهت دستیابی به Y های مثبت وجود ندارد.
  • طول و عرض جغرافیای مرکز برای تصویر های Hotine Oblique Mercator.
  • محور استاندارد 1 و 2 که برای سیستم های تصویر مخروطی استفاده می شود تا خطوط عرض جغرافیایی با ضریب مقیاس 1 را تعریف کنند.

پارامترهای بدون واحد:

ضریب مقیاس (scale factor) یک مقدار بدون واحد است که به نقطه مرکزی یا خط مرکزی سیستم تصویر اعمال می شود و عموما عدد آن کمتر از 1 است. سیستم تصویر UTM که از سیستم های تصویر مرکاتور جانبی استفاده می کند، ضریب مقیاسی معادل 0.9996 به جای عدد 1 در راستای نصف النهار مرکزی دارد. این مبحث موجب می گردد تا دو خط موازی در فاصله 180 کیلومتری نصف النهار مرکزی (تقریبا 1 درجه) ضریب مقیاسی در ابعاد 1 داشته باشند. ضریب مقیاس موجب کاهش انحرافات کلی تصویر در محدوده مورد نظر می شود.

 

سیستم تصویر UTM:

سیستم تصویر مرکاتور جانبی جهانی (UTM) مخفف Universal Transverse Mercator کره زمین را به 60 قاچ (Zone) با طول جغرافیایی 6 درجه تقسیم می کند. قاچ اول طول جغرافیایی 180 درجه تا 174 درجه غربی را پوشش می دهد. شماره قاچ ها با حرکت به سمت شرق افزایش می یابد به صورتی که قاچ شماره 60 طول جغرافیایی 174 درجه تا 180 درجه شرقی را نشان می دهد. محدوده قطبین بین 80 درجع جنوبی تا 84 درجه شمالی را پوشش می دهد.

هریک از 60 قاچ مذکور از یک سیستم تصویر مرکاتور جانبی برای نمایش یک محدوده بزرگ شمالی جنوبی با انحرافات کم استفاده می کند. کاهش عرض قاچ ها تا 6 درجه (668 کیلومتر) و کاهش ضریب مقیاس تا 0.9996 در راستای نصف النهار مرکزی، موجب گشته تا میزان انحرافات به کمتر از 1 بخش در هزار داخل هر قاچ کاهش یابد. میزان انحرافات مقیاس در مرز قاچ ها در راستای استوا به 1.0010 می رسد.

در هر قاچ ضریب مقیاس در نصف النهار مرکزی موجب کاهش قطر مرکاتور جانبی شده تا دو خط مخفی استاندارد با مقیاس واقعی به موازات نصف النهار مرکزی در دو طرف آن، به فاصله 180 کیلومتری ایجاد کند. در داخل محدوده این دو خط استاندارد ضریب مقیاس کمتر از 1 بوده و در خارخ آن ها بیش 1 می باشد. این امر به صورت کلی موجب کاهش انحرافات می شود.

کشور ایران در قاچ های 38 تا 41 شرقی قرار گرفته است.


پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *