مقدمه

نقشه‌برداری شاخه‌ای از علوم مهندسی است که به جمع‌آوری، آماده‌سازی، ذخیره‌سازی، پردازش، مدیریت، تحلیل، تلفیق، بازیابی و انتقال داده‌های مکان مرجع می‌پردازد. رشته نقشه برداری به عنوان زیرگروه علوم مهندسی در دانشگاه های کشور تدریس می شود. این رشته به صورت ۲ واحدی یا بیشتر در برخی از رشته های دیگر به عنوان معرفی جزئی قرار داده می شود. به عنوان مثال در رشته مهندسی معماری حدود ۲ واحد درسی به نقشه‌برداری می پردازند. علاوه بر این دانش آموزان هنرستانی نیز می توانند در دوران هنرستان به یادگیری این رشته بپردازند و در کنکور کاردانی این رشته شرکت کنند. (ناگفته نماند این رشته در سال ۹۶ در هنرستان ها برداشته شده و دانش آموزان بخش هنرستان باید از رشته عمران وارد این رشته در دانشگاه شوند).

نقشه‌برداری(Surveying)در گرایش های زیر قابل تحصیل در دانشگاه می باشد:

• مهندسی نقشه‌برداری (کارشناسی)
• مهندسی عمران-نقشه‌برداری (کارشناسی)
• مهندسی تکنولوژی نقشه‌برداری (ناپیوسته)

تاریخچه نقشه برداری:

طبق شواهد تاریخی، انسان ها حتی پیش از آن که نوشتن را بیاموزند نقشه برداری از محیط را آموختند. انسان های اولیه برای حفظ و نگهداری نقشه ها آن ها را به فرزندان خود آموزش دادند. علاوه بر این، بر روی سنگ ها و به خصوص در دیواره غارها، نقشه هایی را از محیط اطراف خود می کشیدند. امروزه آثار این نگاره ها در غارهای تاریخی کشف می شوند. بسیاری از باستان شناسان بر این باورند که علم نقشه‌برداری، پیش از علم نوشتن ابداع شد. چرا که نقشه برداری یکی از نیازهای اساسی انسان های اولیه برای گذران زندگی بود.

آیا اثر تاریخی «Stonehenge» را می شناسید؟ بر اساس اسناد تاریخی نقشه برداری در طول ۶۰۰۰ سال گذشته مورد استفاده بشر بوده است. تاریخ دانان باور دارند که از نقشه برداری در ساخت استون هنج بهر بردند. شواهد حاکی از استفاده “هندسه میخ و طناب” در سازه استون هنج می باشد.[۱] در این بین، ابزار “GROMA” (یک میله قائم که دو میله متقاطع افقی روی آن سوار شده و از هر سر این دو میله متقاطع یک شاقول آویزان بوده است) برای اولین بار در بین النهرین مورد استفاده قرار گرفت.

نقشه برداری در ایران و مصر باستان

تاریخچه این علم به ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد در مصر باستان باز میگردد. در مصر باستان، ماموران فرعون برای آن که بعد از پایین رفتن سطح آب در اثر طغیان بتوانند مناطق زیر آب را دوباره تقسیم بندی کنند، از علم نقشه برداری کمک گرفتند. این کار سبب می شد تا ظرف مدت زمان کوتاهی مردم بتوانند مجدد در آن مناطق مشغول به زندگی و کشاورزی شوند. آن ها پیش از طغیان رودخانه نیل یک نقشه برداری کامل از مناطق اطراف رود انجام دادند و سپس بعد از پایین رفتن سطح آب دوباره این مناطق را بر اساس نقشه خود تقسیم بندی کردند.

در لوح های گلی سومری ها مشاهداتی از اندازه گیری زمین و نقشه شهرها و مناطق کشاورزی مجاور وجود دارد که در آن سنگ ها، مرز زمین های کشاورزی را مشخص کرده اند. مشابه این پدیده در ایران باستان نیز وجود داشت. بسیاری از مهندسان ایرانی با تاریخچه نقشه برداری آشنا بودند و این توانایی را داشتند. پادشاهان ایرانی از طریق علم نقشه برداری می توانستند حکومت های تحت سلطه خود را مورد بررسی قرار دهند. تقسیمات کشوری نیز بر اساس این نقشه ها انجام می شد. [۲]

نقشه برداری در اروپا

علم و فناوری در قرون بعدی پیشرفت کردند و اکتشافات بسیاری در زمینه نقشه برداری زمینی انجام گرفت. در سال ۱۷۸۷، «Jesse Ramsden» به پیشرفت های عظیمی در ارتباط با دقت دستگاه های تئودولیت دست یافت. فعالیت های او تهیه ابزاری برای اندازه گیری زوایا در صفحات افق و قائم را امکان پذیر نمود. در این بین، تلسکوپ ها نیز با پیشرفت چشم گیری مواجه شدند. بنابراین، دقت بیشتر و روش های جدید اندازه گیری پدیدار شدند.

در قرن شانزدهم، مثلث بندی متولد شد و به تغییرات گوناگونی در نقشه برداری زمینی و روش های مرتبط با آن منجر شد. این روش برای نقشه برداری از تمام کشور مورد استفاد قرار گرفت.انقلاب صنعتی در ابتدای قرن نوزدهم میلادی کنترل امور را به دست گرفت و تجهیزات نقشه برداری پیشرفته تری توسعه یافتند. این جهش عظیم در زمینه نقشه برداری است. نقشه برداران مورد نیاز بودند، چرا که نقش مهمی را در یاری رسانی به ساخت کانال ها، جاده ها، خطوط ریلی و غیره بازی می کردند.

نقشه برداری به ۲ دسته اصلی و چندین زیردسته تقسیم می شود. یک دسته اصلی شامل نقشه برداری عمومی و کاربردی و دسته دیگر تخصصی و مهندسی می باشد. نقشه برداری تخصصی و مهندسی برای برنامه ریزی و طراحی آثار مهندسی مانند جاده ها، پل ها و مخازن جمع آوری می شود. در ادامه به شرح آنها می پردازیم.[۳]

انواع نقشه برداری عمومی و کاربردی:

• نقشه نگاری یا کارتوگرافی (Cartography):

نقشه‌نگاری یا کارتوگرافی علم و هنر ترسیم نقشه‌های زمین است. در معنای عام به تمامی عملیات نقشه‌برداری نقشه‌نگاری نیز گفته می‌شود.

• عارضه نگاری یا توپوگرافی (Topographic):

برداشت و نمایش شکل فیزیکی زمین از جمله تمام پستی و بلندی های آن مانند کوه ها، دره ها، رودخانه ها و… همچنین محاسبه مساحت و ارتفاع می باشد.

• نقشه‌برداری مسطّحه یا پلانیمتری (Planimetry):

در این نوع نقشه‌برداری هدف نمایش وضعیت مسطحاتی عوارض بوده و به ارتفاع نقاط و پستی و بلندی‌ها توجهی نمی‌شود. نقشه‌های به دست آمده در این شاخه را پلان نیز می‌نامند؛ مانند پلان یک پارک و موارد مشابه آن.

• آب‌نگاری یا هیدروگرافی (Hydrography): 

شامل تهیه نقشه و داده های مکانی از ژرفای آب به منظور داشتن موقعیت عمق دریاها و رودخانه هاست. از آن برای تعیین M.S.L (میانگین سطح دریا)، مساحت پخش آب، عمق آب، سرعت جریان در نهرها، سطح مقطع جریان، جهت عبور و مرور کشتی ها ،زیردریایی ها ،محل عبور لوله های نفت و گاز از عمق دریاها ،ایجاد اسکله های جدید و مکانیزه ، …. استفاده می گردد.

• حدنگاری یا کاداستر (Cadastre):

کاداستر نوعی نقشه‌برداری ثبتی است که ارزش حقوقی دارد و می‌توان بر اساس مرزهای آن سند مالکیت صادر کرد. کاداستر منبع اصلی داده‌ها در اختلافات و دعاوی بین مالکان زمین است. مجموعه فعالیت‌های مرتبط با حدنگاری شامل تهیه نقشه با استفاده از عکس‌ها و تصاویر زمینی، دریایی، هوایی، ماهواره‌ای، تبدیل رقومی عکس‌ها و تصاویر، عملیات زمینی نقشه‌برداری، ویرایش و تکمیل نقشه‌های زمینی و تطبیق نقشه با وضعیت واقعی و موجود املاک و اضافه کردن کلیه اطلاعات ثبتی، حقوقی و توصیفی و کنترل نهائی و به‌روزرسانی آن می‌باشد.[۳]

انواع نقشه برداری تخصصی و مهندسی:

• تصویرسنجی یا فوتوگرامتری (Photogrammetry):

دانش و فناوری استخراج اطلاعات مربوط به زمین و محیط پیرامون آن از تصاویر گرفته‌شده یا حسگرهای دیگر از طریق اندازه‌گیری و پردازش و تحلیل و نمایش آن‌ها است. به عبارتی دیگر تصویرسنجی فرایند اندازه‌گیری مختصات هندسی اجسام از روی عکسهای هوایی است و عبارتست از هنر، دانش و فن تهیهٔ اطلاعات درست عوارض از طریق اندازه گیری، ثبت و تفسیر بر روی عکس یا سایر مدارکی که در بر دارنده اثری از انرژی الکترومغناطیس بازتابیده شده باشد.

• زمین‌سنجی یا ژئودزی (Geodesy):

شاخه‌ای از ریاضیات کاربردی و علوم زمین است که به اندازه‌گیری و نمایش شکل و ابعاد زمین، تعیین موقعیت دقیق بر روی آن و بررسی میدان ثقل زمین و تغییرات زمانی آن می‌پردازد. ژئودزین (زمین‌سنج) ها به مطالعهٔ پدیده‌های ژئودینامیکی مانند حرکات پوسته زمین، جزر و مد و حرکت قطبی می‌پردازند. زمین‌سنجی جز چارت درسی رشته مهندسی نقشه‌برداری دانشگاه‌ها است.

• اندازه گیری سریع یا تاکئومتری (Takeometry):

شاخه ای از نقشه برداری است که در آن مسافت افقی و عمودی با انجام مشاهدات زاویه ای با ابزاری که به تاکئومتر شناخته شده است، تعیین می شود. تاکئومتر چیزی نیست جز تئودولیت قابل حمل که مجهز به دیافراگم استادیا (stadia diaphragm) و یک لنز آنالاتیک (anallatic lens) است. در چنین روش نقشه برداری نیازی به اندازه گیری فاصله نیست. اصل روش تاکئومتری بر اساس مثلث متساوی الساقین می باشد که در آن نسبت فاصله پایه از راس و طول پایه همیشه ثابت است.

• سیستم اطلاعات جغرافیائی (Geographic Information System):

یک سامانه اطلاعاتی است که به تولید، پردازش، تحلیل، و مدیریت اطلاعات جغرافیایی می‌پردازد. به عبارت دیگر “GIS” یک سامانه رایانه‌ای برای مدیریت و واکاوی اطلاعات جغرافیایی بوده که توانایی گردآوری، ذخیره، واکاوی و نمایش اطلاعات جغرافیایی را دارد. هدف نهایی یک سامانه اطلاعات جغرافیایی، پشتیبانی برای تصمیم‌گیری‌های پایه‌گذاری‌ شده بر پایه داده‌های جغرافیایی می‌باشد.

• سنجش از دور یا دورکاوی (RS):

دانش و فن جمع‌آوری اطلاعات از اشیای روی سطح زمین، بدون حضور فیزیکی در محل است. سنجش از دور شامل اندازه‌گیری و ثبت انرژی بازتابی از سطح زمین و جو پیرامون آن از یک نقطه مناسب بالاتر از سطح زمین است. پرتوهای بازتابی که از نوع امواج الکترومغناطیس هستند، می‌توانند دارای منابع گوناگونی همانند پرتوهای خورشیدی، پرتوهای حرارتی اجسام یا حتی پرتوهای مصنوعی باشند.