کره زمین شکلی سهبعدی و منحنی دارد و نمایش دقیق آن روی یک صفحهی دوبعدی مثل نقشه، بدون خطا امکانپذیر نیست. برای تبدیل سطح کروی یا بیضوی زمین به صفحه، از مفهومی به نام سیستم تصویر (Map Projection System) استفاده میکنیم.
سیستم تصویر مجموعهای از روشهای ریاضی است که مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی) را به مختصات مسطحاتی (X, Y) تبدیل میکند.
سیستم تصویر چیست؟
سیستم تصویر روشی ریاضی–هندسی است که به وسیلهٔ آن سطح خمیدهٔ زمین به یک سطح صاف مانند صفحه، مخروط یا استوانه منتقل میشود. این فرآیند همیشه با مقداری اعوجاج (Distortion) همراه است، زیرا هیچ تبدیل بدون خطایی از سطح منحنی به صفحه وجود ندارد.
مهمترین اعوجاجهایی که در سیستم تصویر رخ میدهد:
اعوجاج زاویهای
اعوجاج مساحتی
اعوجاج فاصلهها
اعوجاج جهتها
هدف هر سیستم تصویر این است که یکی از ویژگیهای اصلی سطح زمین مانند مساحت یا فاصله را تا حد امکان حفظ کند و میزان اعوجاج در سایر ویژگیها را به کمترین مقدار برساند.
انواع سیستم تصویر بر اساس نوع اعوجاج
بهطور کلی سیستمهای تصویر به سه گروه اصلی تقسیم میشوند:
سیستمهای تصویر متشابه (Conformal Maps)
در این سیستمها زاویهها و شکل پدیدهها حفظ میشود؛ به همین دلیل برای کاربردهایی که شکل و راستای عوارض اهمیت بالایی دارد، بسیار مناسب هستند. البته در این نوع سیستمها مساحتها دچار اعوجاج میشوند.
کاربردها:
تهیه نقشههای ناوبری
تهیه نقشههای توپوگرافی
نمونههای معروف سیستمهای تصویر متشابه
مرکاتور (Mercator)
مرکاتور معکوس (Transverse Mercator) – TM
سیستم تصویر UTM (Universal Transverse Mercator)
سیستم تصویر UTM یکی از معروفترین و پرکاربردترین سیستمهای تصویر متشابه است که بر پایهٔ سیستم تصویر Transverse Mercator (TM) ساخته شده است. در این سیستم، استوانهٔ تصویر بهجای اینکه در امتداد خط استوا قرار بگیرد، ۹۰ درجه چرخانده شده و در امتداد نصفالنهار مرکزی هر زون قرار میگیرد؛ به همین دلیل به آن «Meractor Transverse» گفته میشود.
سیستم تصویر UTM زمین را به ۶۰ زون ۶ درجهای تقسیم میکند. هر زون یک سیستم تصویر مستقل دارد و در آن:
زاویهها و شکلها حفظ میشود (Conformal)
اعوجاج در نزدیکی نصفالنهار مرکزی بسیار کم است
با دور شدن از نصفالنهار مرکزی، اعوجاج افزایش مییابد
یک ضریب کاهش مقیاس (Scale Factor = 0.9996) برای کنترل اعوجاج استفاده میشود
سیستمهای تصویر هم مساحت (Equal-Area Maps)
در این سیستمها مساحتها دقیق هستند اما شکل و زاویهها تغییر میکنند.
سیستمهای تصویر همفاصله (Equidistant Maps)
در این نوع، فاصله روی نقشه در یک یا چند جهت برابر با فاصله واقعی روی زمین است.
انواع سیستم تصویر بر اساس نوع صفحهٔ تصویر
هر سیستم تصویر از تماس یا تقاطع یک سطح هندسی با کره زمین ایجاد میشود:
۳. سیستمهای تصویر آزیموتال یا صفحهای (Azimuthal Maps)
صفحه به یک نقطه از کره مماس یا بر آن عمود میشود.
نمونه:
آزیموتال برابر مساحت
آزیموتال عمودی – ناوبری
ویژگی:
مناسب برای مناطق قطبی و نقشههای قارهای
دانلود کتاب Map Projections — A Working Manual
این کتاب ارزشمند از U.S. Geological Survey یکی از جامعترین و معتبرترین منابع در حوزهٔ سیستمهای تصویر است که بهصورت دقیق و کاربردی، اصول ریاضی، انواع تصاویر نقشهای و نحوه انتخاب سیستم تصویر مناسب را توضیح میدهد. اگر به دنبال درک عمیقتر مفاهیم اعوجاجها و ساختار سیستمهای تصویر هستید، این کتاب یک منبع بیرقیب و مرجع استاندارد جهانی محسوب میشود.
