مبانی و اصول کارتو گرافی

[Borna66]

در اين تاپيك در مورد مبانی و اصول کارتو گرافی بحث و تبادل مطلب مي شود.

[Borna66]

کارتوگرافي به صورت سنتي بعنوان علم و هنر ترسيم نقشه تعريف شده است.

نقشه ها بصورت سنتي بوسيله مداد و کاغذ ترسيم مي‌شدند ولي گسترش و مزاياي کامپيوترها، کارتوگرافي را متحول کرده است. بيشتر نقشه هاي کيفي _ تجاري هم اکنون توسط نرم‌افزارهاي نقشه کشي از انواع CAD,GIS و ديگر نرم افزارهاي خاص کارتوگرافي مي باشد، تهيه مي گردند که اين عمل خود باعث استفاده موثر از تصاوير دورسنجي و GIS (سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي) مي گردد.

نقشه ها ابزارهاي بصري(Visual) داده‌هاي مکاني هستند. داده‌هاي مکاني خود از اندازه گيري‌ها حاصل شده و در پايگاه‌هاي داده براي مقاصد متنوعي نگهداري مي‌شوند. امروزه روند تهيه نقشه‌ها به سمت کنار گذاشتن روش‌هاي آنالوگ تهيه نقشه و حرکت در جهت ايجاد و گسترش روش‌هاي ديناميکي مي‌باشد که مي‌توانند نقشه ها را بصورت رقومي درآورند.

کارتوگرافي را به صورت مختصر هنر، علم و تکنولوژي ساختن نقشه از زمين و يا ساير کرات آسماني تعريف مي‌نمايند. ولي معني واقعي کارتوگرافي چيزي بيش از اين بوده و شامل ساختن(ثبت داده‌هاي مکاني بر روي نقشه ها)، مطالعه و حتي روش‌هاي استفاده از نقشه هاست. در دنياي امروز کارتوگرافي بسيار گسترده‌تر از نمايش مرزهاي سياسي،خط سير ترابري و حمل و نقل مي باشد.
لازم به ذکر است، قديمي‌ترين نقشه‌هاي شناخته شده متعلق به پنج هزار سال قبل است. نقشه ها با روش ها و کاربرد‌هاي علمي به صورت فزاينده‌اي در قرون 17، 18و 19 ميلادي گسترش يافتند. بسياري از کشورها تحت پوشش برنامه‌هاي نقشه‌برداري بين المللي قرار دارند. تا قبل از جنگ جهاني دوم بسياري از کشورها داراي اطلاعات بسيار کمي در خصوص ترسيم نقشه‌هاي مناطق مختلف بودند. بعد از پديدار شدن سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي(GIS) در دهه‌هاي 1980-1970 تغييرات بسيار زيادي در الگوهاي کارتوگرافي سنتي پديد آمد.

اصول کارتوگرافي:
اصول کارتوگرافي طبق نظر رابينسون(Robinson) به شرح زير مي باشد:
الف) مقياس (Scale) / سيستم تصوير(Map Projection) / جنراليزه کردن (Generalization).
ب) طراحي (Design) / ترسيم و توليد(Map Produce).

مقياس (Scale):
کليه نقشه‌ها از واقعيت کوچکترند، پس اولين تصميم کارتوگراف به تعيين نسبيت(ابعاد) بين واقعيت و نقشه اختصاص مي‌يابد. اين نسبت، اصطلاحا مقياس خوانده مي شود.

سيستم تصوير(Map Projection):
نقشه‌ها به طور کلي نشاندهنده وضع نسبي ابعاد پديده‌ها هستند. سه مشخصه پديده‌هاي فضايي عبارتند از: طول، عرض وارتفاع. بدين ترتيب يکي از اهداف کارتوگراف بهره گيري از تصويري است که بوسيله آن بتوان ابعاد سه گانه سطح کروي را روي سطح مسطح منتقل نمود. البته اين انتقال باعث ايجاد تغييرات اجتناب ناپذيري در جهت، فاصله، مساحت و شکل مي گردد. فرايند انتقال سطح کروي برسطح مسطح، اصطلاحا بنام "سيستم تصوير نقشه" معروف است. اين سيستم بايد براي تمام نقشه ها انتخاب گردد. به علاوه هر نقشه داراي سيستم مختصات مبنايي است که به شبکه مختصات صفحه‌اي موسوم است.

شکل فوق نشان‌دهنده سيستم تصويري UTM است كه جهان را به 60 زون تقسيم مي‌كند.

جنراليزه کردن (Generalization):
جنراليزه کردن يا خلاصه نمودن اطلاعات يکي از مشکل‌ترين عمليات کارتوگرافي محسوب مي شود. واقعيت‌هاي موجود در نقشه، در مواقع ضروري بايد ساده گردند و اطلاعات لازم بايد طوري نشان داده شود که در رابطه با هدف نقشه از نظر تصويري و نمايش، کم و بيش مورد تاکيد قرار گيرند. اطلاعات آماري موجود در نقشه نيز بايد به نحوي خلاصه و پرورانده شود که نمايانگر ويژگي اصلي اطلاعات باشند.
تصوير فوق سيستم نرماليزه کردن جهاني را نمايش مي دهد(Nominal Or Generationg Globe)

[Borna66]

طراحي (Design):

اين قسمت از کار شامل مراحل مختلفي است. تصميم‌گيري در مورد روش‌هاي نمايش، اندازه و نوع حروف، ضخامت خطوط، رنگ و سايه روشن، علائم، راهنماي نقشه و ايجاد هماهنگي‌هاي لازم بين عناصر مختلف گرافيکي از جمله مراحل فوق است.





ترسيم و توليد (Map Produce):
در قديم رسم بر اين بود که نقشه با مرکب و قلم ترسيم مي‌شد. توسعه و تکامل روش ترسيم اسکرايبينگ (scribing)، اختراع کاغذ هاي پلاستيک، فيلم‌هاي عکاسي، روش‌هاي چاپ نمونه و ساير عمليات فني باعث گرديده که دو مرحله ساختن، توليد و چاپ نقشه طوري به هم آميخته گردند که فکر تفکيک آنها از هم غير ممکن گردد.
نقشه‌ها ابزارهاي اوليه نمايش ارتباطات مکاني بوده بنابراين اسناد بسيار مهمي هستند. چند عنصر کليدي براي تهيه نقشه‌ها وجود دارد که به بيننده در درک بهتر ارتباطات نقشه، کمک مي کند. اين عناصر کليدي عبارتند از:
1) چهارچوب يا قالب داده‌ها (Data Frame):
چهارچوب داده بخشي از نقشه است که بصورت لايه‌هاي داده نمايش داده مي‌شود. اين بخش مهمترين قسمت نقشه است. در مثال آورده شده، چهارچوب داده‌ها در برگيرنده اطلاعات مربوط به مرزهاي سياسي ايران در خاورميانه مي‌باشد.
2) راهنماي نقشه (Legend):
راهنما، رمز گشاي چهارچوب داده‌ها در نقشه است. بنابراين بصورت متداول به عنوان کليد معرفي مي‌شود. توضيح جزئيات هر رنگ، بصورت نماد يا رده بندي در اين بخش توضيح داده مي‌شود. در راهنماي زير، واحدهاي سنگ‌شناسي نقشه در قسمت‌هاي مختلف بوسيله رنگ‌هاي متفاوت تقسيم بندي شده و نشان مي‌دهد هر رنگ مربوط به کدام واحد زمين‌شناسي بوده و داراي چه سني مي‌باشد. بدون اين راهنما، رنگ‌ها هيچ مفهومي براي بيننده نخواهد داشت. راهنما به بيننده اطلاع مي‌دهد که بيشترين و کمترين تمرکز جمعيت در کدام مناطق ايران وجود دارد.
3) موضوع (Titel):
موضوع بسيار مهم است، چرا که توضيحي فوري و مختصر درباره شرح نقشه به بيننده مي‌دهد. عنوان، به سرعت موضوعي که بر اساس آن نقشه تهيه شده و موقعيت داده‌ها را اطلاع مي‌دهد. در مثال آورده شده موضوع نقشه "ذخاير معدني در برگه ميامي" مي‌باشد.

[Borna66]

4) جهت شمال(North Arrow):
هدف اين علامت يا نشانه مشخص نمودن جهات جغرافيايي است و به بيننده امکان مي‌دهد نقشه را بر اساس شمال جغرافيايي توجيه نمايد. بيشتر نقشه‌ها جهت شمال را در بالاي صفحه نشان مي‌دهند.




5) مقياس(Scale):
مقياس ارتباط بين قالب داده‌ها با اندازه‌هاي آنها، در دنياي واقعي را شرح مي‌دهد. انتخاب مقياس از اهميت ويژه‌اي برخوردار است، زيرا مقياس باعث ايجاد فضايي در نقشه مي‌گردد که در آن قسمتي از واقعيت‌ها به صورت خلاصه گنجانده مي‌شود.
مقياس در حقيقت توصيف يک نسبيت است که ممکن است واحد به واحد يا از يک واحد اندازه گيري به يک واحد ديگر نشان داده شود. بنابراين مقياس 1:10000 نشان مي دهد هر واحد از نقشه معرف 10000 واحد از دنياي واقعي است. به عنوان مثال: 1:10000 با واحد اينچ بدين معني است که هر واحد نقشه مساوي با 10000 اينچ در دنياي واقعي مي‌باشد. روش دوم براي نمايش مقياس، مقايسه با ديگر انواع واحدها است. براي مثال100 بدين معناست که هر واحد اندازه بر روي نقشه 100 فوت در جهان واقعي است. اين نسبت همان 1:1200(1فوت=12 اينچ) است. علاوه بر موارد گفته شده، نسبت مي‌تواند بصورت گرافيکي در فرم Scale Bar مقياس خطي نيز قرار گيرد. همچنين نقشه‌هايي که مقياس ندارند بايد داراي نشان N.T.S باشند که به مفهوم "مقياس نشده است" مي‌باشد.
در شکل فوق مقياس خطي بر اساس کيلومتر تقسيم‌بندي گرديده است.
6) رونگاشت:(Citation).
اين بخش از نقشه اطلاعات مهمي را شامل مي‌شود(Meta Data). در اين قسمت از نقشه، توضيحاتي درباره منبع و مبلغ، اطلاعات پروژه و هرگونه توصيفي که مورد نياز است، جاي مي‌گيرد. درمثال زير، رونگاشت، منبع و تاريخ داده‌ها را مشخص مي کند. رونگاشت به بيننده کمک مي‌کند تا استفاده از نقشه را براي اهداف خويش تعيين نمايد.

[Borna66]

7) مرزها(Border):

قرارگيري مرزها در نقشه به محصور کردن تمام عناصر نقشه کمک مي‌نمايد. به علاوه، مرزهاي داخلي، عناصر نقشه را طبقه‌بندي مي‌نمايد. مرزها همچنين حدود خارجي نقشه را معين مي‌کنند.

8) تصوير کلي نقشه(Overview map):

تمرکز بر روي يک ناحيه، نمايي کلي از منطقه به خصوص براي جهت يابي بينندگاني که با منطقه مورد نظر آشنا نيستند، ارائه خواهد نمود. به علاوه، اين تصوير کلي يک مفهوم بصري راجع به قرارگيري ناحيه مورد مطالعه در منطقه‌اي که آن را پوشش مي دهد، در اختيار بيننده قرار مي‌دهد.




شکل اول، مرز استان هاي کشور مشخص شده است.
شکل دوم، منطقه ناردين در استان سمنان (ايران) را نمايش مي‌دهد.

[Borna66]

9) شبکه مدارها و نصف النهارها وخطوط راهنما(Graticules and Indexes):
شبکه مدارها و نصف النهارها، شبکه‌اي است که در زير لايه چهارچوب داده‌ها قرار مي‌گيرد. اين شبکه مي‌تواند به صورت خطوط طول و عرض جغرافيايي قرار گرفته و به جهت‌گيري بيننده در نقشه کمک کند. اين خطوط راهنما، به صورت يک دسته سلول‌هاي قراردادي در نقشه بوده و به عنوان يک راهنماي کمکي، بيننده را در بخش خاصي از نقشه راهنمايي مي‌کنند.
البته عناصر ديگري مانند متن، نمودارها، تصاوير و ... نيز مي‌بايد به نقشه اضافه شوند تا از لحاظ کارتوگرافي کامل گردد. به عنوان مثال مي‌توان از علامت‌هاي اختياري(Optional Elements) نام برد. بيشتر اين نشانه‌ها با اينکه الزامي نيستند مي‌توانند براي کمک به بيننده اضافه شوند.

شكل فوق محل قرارگيري ايران را بين شبکه مدارها و نصف النهارها نمايش مي‌دهد.