سیستم‌های تصویر:

سیستم‌های تصویر:

یکی از مهمترین اهداف‌ کارتوگرافی نمایش کره زمین است. درعلم تهیه نقشه، برای نمایش زمین و سایر کرات آسمانی که دارای حجم بسیار بزرگی هستند، به جای بزرگنمایی، از کوچک کردن استفاده می‌شود که با این کار، می‌توان تمام یا قسمتی از کره را رویت نمود. از آنجا که اغلب اجرام آسمانی اصولا شکل کروی دارند یکی از راه‌های رویت کامل آن‌ها تهیه نقشه کروی(کره جغرافیایی) است که کلیه اندازه ها به یک نسبت کوچک می‌شوند.

 

نمایش سیستم تصویری صفحه صاف_نمایش سیستم تصویری مخروطی_نمایش سیستم تصویری استوانه‌ای

سیستم تصویر استوانه‌ای لامبرت:

در تصویر استوانه‌ای هم‌مساحت لامبرت، مرکز نور در بینهایت قرار دارد و صفحات موازی مدارات، سطح استوانه را قطع کرده و تصویر مدارها را بر روی استوانه تشکیل می‌دهند. نصف‌النهارها به صورت خطوط مستقیم عمود بر مدارها هستند. هر قدر به قطب نزدیک شویم، فاصله مدارها کوتاهتر شده ولی فاصله نصف النهارها با هم برابر هستند. مقیاس در طول خط استوا صحیح بوده و تغییرات مقیاس در راستای مدار و نصف النهار یکدیگر را جبران می‌نمایند، از این جهت، تصویر هم‌مساحت می‌گردد. بنابراین چنین تصویری نمی‌تواند متشابه باشد. تنها کاربرد این تصویر، برای نمایش مساحت مناطق استوایی است.

سیستم تصویر استوانه‌ای مرکاتور:

سیستم تصویر مرکاتور یکی از معروفترین سیستم‌های تصویر در دنیاست. دراین نوع سیستم طول مدارها با خط استوا برابر است. هر قدر به طرفین نزدیک می‌شویم، فواصل مدارها افزوده می‌گردد، تا جائیکه محل قطبین در بینهایت قرار می‌گیرد و امکان نمایش قطبین وجود ندارد. به دلیل اغراق فوق‌العاده زیاد در عرض‌های جغرافیایی بالا، تصویر مرکاتور برای نمایش آبها و خشکی‌های جهان به کار نمی‌رود. این تصویر به طور خاص برای دریانوردی و یا مقاصدی که در آن پیدا نمودن جهت صحیح مورد نیاز است نظیر نمایش جریانهای دریایی یا جهت باد به کار می‌رود.

سیستم تصویرهای مخروطی:

این نوع سیستم‌های تصاویر، از تماس یا تقاطع مخروط با کره حاصل می‌شود. معمولا محور مخروط عمودی و در امتداد محور کره است. خط تماس مخروط و کره، دایره عرض جغرافیایی خواهد بود که به مدار استاندارد معروف است. چنانچه مخروط، کره را قطع نماید، دو دایره متقاطع بوجود می‌اید که چنین تصویری را تصویر مخروطی با دو مدار استاندارد می‌نامند. در تمام تصاویر مخروطی، نصف النهارها به شکل اشعه‌های مستقیم و مدارها به صورت دوایر متحد‌المرکز ظاهر می‌گردند.

تصویر مخروطی با یک مدار استاندارد:

در این نوع سیستم تصویر، محل تلاقی نصف‌النهارها(مرکز اشعه‌های مستقیم) مرکز دوایر مدارهاست که البته محل قطب نخواهد بود. مقیاس این نوع تصویر چون در روی مدارها و نصف النهارها به استثنای مدار استاندارد، صحیح نبوده و یکدیگر را جبران نمی‌نمایند. از این جهت تصویر هم‌مساحت نبوده و با وجود اینکه مدارها بر نصف النهارها عمودند ولی تصویر متشابه نمی باشد. با دوری ازمداراستاندارد، شکل منطقه به طور فزاینده‌ای اغراق آمیز می‌گردد. مهمترین کاربرد تصاویر مخروطی با یک مدار استاندارد، برای کشورهایی است که عرض جغرافیایی آنها کم و در جهت طول جغرافیایی گسترده باشند، مثل کشور ترکیه.

سیستم تصویر استوانه‌ای ساده

سیستم تصویر هم مساحت لامبرت

کره جغرافیایی که به این ترتیب تهیه می شود، دارای معایبی خواهد بود. از آنجا که کره یک جسم مدور سه بعدی است، قادر نخواهیم بود در یک مرحله مشاهده، تمام آن را رویت نمائیم و فقط نصف آن، یعنی نیمکره قابل مشاهده خواهد بود. به علاوه،حمل و نقل و نگهداری آن مشکل خواهد بود. اندازه گیری فواصل روی سطح سه بعدی کارآسانی 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 جغرافیایی ذکر شد، برطرف می گردد، یعنی می‌توان روی یک برگ نقشه، تمام سطح کروی را مشاهده نمود.

خواص سیستم‌های تصویر:

انتقال سطح کروی به سطح مستوی نقشه باعث می گردد تمام روابط هندسی موجود روی کره، بر روی نقشه صحت نداشته باشد. بعضی از این روابط، از نقطه نظر تهیه نقشه و کارتوگرافی حائز اهمیت است و در مواقعی، حفظ صحت این روابط در تصویر ضرورت پیدا می کند. سیستم‌های تصویر ممکن است دارای ویژگی‌های متعددی باشند، اما مهمترین آنها از نقطه نظر کاربرد در کارتوگرافی عبارتند از:

الف) متشابه بودن(Conformality)  یا حفظ زوایا.

ب) هم مساحت بودن(Equivalence)  یا حفظ مساحت.

ج) هم فاصله بودن(Equidistance)  یا حفظ فاصله.

طبقه بندی سیستم‌های تصویر:

طبقه بندی سیستم‌های تصویر، بر مبنای خصوصیات هندسی آنها می‌باشد. بدین معنی که سطح کروی بر سطوح قابل گسترش که به آسانی تبدیل به سطوحی صاف می گردند، تصویر می شود. این سطوح عبارتند از: استوانه، مخروط و صفحه صاف. نامگذاری تصویر هم بر اساس همین سطوح انجام می پذیرد. بدین ترتیب، اگر کره بر سطح استوانه تصویر شود،" تصویر استوانه‌ای" اگر بر سطح مخروط تصویر شود،" تصویر مخروطی" 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 نقشه‌های خیلی کوچک مقیاس که هدف آن‌ها نمایش تمام کره یا نیمکره است، به کار می‌روند. به این نوع تصاویر می‌توان تصویرهای متفرقه یا جهانی اطلاق کرد.

سیستم تصویرهای استوانه‌ای:

تصاویراستوانه‌ای از تماس استوانه با کره در طول یک دایره عظیمه(معمولا استوا) به وجود می‌آید. بدین ترتیب مدارها و نصف‌النهارهای مربوط به کره بر روی سطح استوانه منتقل می‌شوند. وقتی استوانه را باز نمائیم، تبدیل به مستطیلی خواهد شد که طول آن برابر طول خط استوا خواهد بود.

((?R2 =R  (شعاع کره زمین). در تمام تصویرهای استوانه‌ای مدارها و نصف النهارها به صورت خط مستقیم و عمود برهم ظاهر می‌شوند.طول مدارها برابر طول خط استوا خواهد بود. از بین تصویرهای استوانه‌ای، تصویر استوانه‌ای ساده، تصویر استوانه‌ای هم مساحت لامبرت، تصویرمرکاتور از همه معروفترند. تنها اختلاف بین این سه نوع تصویر، فواصل مدارها است.

سیستم تصویر استوانه‌ای ساده:

در تصویر استوانه‌ای ساده، فاصله مدارها در تصویر، شبیه فاصله آنهادر روی کره است. مقیاس در راستای کلیه نصف‌النهارها و خط استوا صحیح است. این تصویر، متشابه نیست زیرا گرچه مدارها و نصف‌النهارها بر هم عمودند، لیکن مقیاس در طول نصفالنهارهای هر نقطه، مشابه مقیاس در طول مدار همان نقطه نیست. موارد استفاده چنین تصویری برای نمایش مناطق استوایی است و بطور کلی برای نشان دادن جهان، مساحت و مناطق قطبی به هیچ وجه مناسب نیست. از مهمترین ویژگی این تصویر، خاصیت هم فاصله بودن آن است.

تصویر مخروطی با دو مدار استاندارد:

با استفاده از دو مدار استاندارد، می‌توان بعضی عیوب تصویر مخروطی با یک مدار استاندارد را کاهش داد. اغراق مقیاس روی دو مدار استاندارد از بین رفته و مدار واقع بین دو مدار استاندارد دارای اغراق کمتری خواهد بود. در این تصویر نیز نصف‌النهارها اشعه‌های مستقیمی هستند که محل تقاطع آنها مرکز دوایر مداری می‌باشد و مدارها بر نصف النهارها عمودند. از بین مدارهای مختلف، فقط دو مدار استاندارد دارای مقیاس صحیحی است و نصف النهارها باطول واقعی خود نمایش داده می‌شوند. این تصویر، هم‌مساحت و متشابه نمی‌باشد. کاربرد این نوع تصویر مانند کاربرد تصویر با یک مدار استاندارد است.

تصویر مخروطی(BONNE) :

یکی از معروفترین نوع تصاویر مخروطی، تصویر بونی است که در حقیقت با اصلاحاتی در تصویر با یک مدار استاندارد، می‌توان به چنین تصویری دست یافت. هم‌مساحت بودن در این تصویر باعث کاربرد وسیع آن گردیده است. در تصویر بونی کلیه مدارها دارای طول‌های صحیح خواهند بود. به همین جهت قطب به وسیله یک نقطه مشخص می‌گردد. موقعیت مدار استاندارد، شعاع انحنای مدارها را تعیین خواهد کرد. در این تصویر، نصف‌النهارها منحنی‌های نامنظمی هستند که یکدیگر را در قطب قطع می کنند. مدارها، دوایرمتحدالمرکزی هستند که درجه انحنای آنها به محل مدار استاندارد بستگی دارد. فقط نصف‌النهار مرکزی بر مدارها عمود بوده و دارای مقیاس صحیح می‌باشد و سایر نصف‌النهارها نسبت به مدارها حالت مایل دارند که هر قدر به گوشه‌های نقشه نزدیک شویم، انحنای آنها بیشتر می‌شود. چون تصویر هم‌مساحت است از این نظر، شکل مناطق، دستخوش اغراق می‌شود. به همین جهت، این تصویر برای نمایش شکل کشورها یا قاره‌ها به کار گرفته نمی‌شود، بلکه بیشتر در نقشه‌هایی که هدفشان نشان دادن مساحت مناطق مورد نظر است(موضوعی)، کاربرد دارد.

 

سیستم تصویرهای سمتی یا صفحه ای:

از نظر تئوری، کلیه سیستم تصویرهای سمتی از تصویر زمین بر روی صفحه‌ای عمود بر یکی از شعاع های زمین به وجود می‌آیند. چنین صفحه‌ای ممکن است کره را قطع نموده یا در نقطه‌ای با آن در تماس باشد. نقطه تماس، مرکز تصویر و در عین حال نقطه تقارن تصویر محسوب می‌شود. در کلیه تصاویر، تغییرات ضریب مقیاس از مرکز تصویر درتمام جهات یکسان خواهد بود.با تغییر مرکز نور، نحوه تصویر همچنین تغییر موقعیت صفحه نسبت به کره، می‌توان تصاویر صفحه‌ای زیادی به وجود آورد. مهمترین تصاویر صفحه‌ای عبارتند از: اورتوگرافیک، استرئوگرافیک، گنومونیک، تصویر هم‌فاصله صفحه‌ای، تصویر هم‌مساحت صفحه‌ای لامبرت. در هر پنج نوع تصویر، نصف‌النهارها به صورت شعاع‌های مستقیم منشعب از مرکز تصویر، ظاهر می‌شوند.

 

منبع : پایگاه علوم زمین کشور