نقشه چیست؛ تاریخچه نقشه؛ روش‌های تهيه نقشه

نقشه و فرایند تهيه آن

به تصویر روبه رو، با دقت نگاه کنید. آیا می‌توانید از آن نقشه‌ای تهیه کنید؟

شکل ۱- نقشه تهیه شده از تصویر بالا

تاریخچه نقشه

به طور یقین، مردمان نخستین نقشه‌هایی در ذهن داشته اند و براساس آنها، محدوده محل زندگی خود را تصور می‌کرده اند. این گونه نقشه‌ها نوعی «نقشه ذهنی» بوده اند.

هیچ کس به درستی نمی داند که نخستین نقشه چه زمانی و توسط چه کسی تهیه شده است. بنابر نتایج تحقیقات باستان شناسی که از حفاری‌های مختلف در مناطق گوناگون به دست آمده است، این احتمال وجود دارد که قدیمی‌ترین نقشه معتبر، باقی مانده لوحی از گل رس است که در بابل کشف شده است (شکل ۲).

این لوح حدود ۴۰۰۰ سال قدمت دارد. همچنین نقشه در نیل در مصر که در آن حدود املاک کشاورزان مشخص شده است، از اولین نقشه‌های مورد استفاده بشر محسوب می‌شود.

شکل ۲- قدیمی‌ترین نقشه به جا مانده از تمدن بابل

بطلمیوس، دانشمند یونانی را یکی از بنیان گذاران علم تهیه نقشه می‌دانند (شكل 3). بعدها اکتشافات جغرافیایی و تهیه نقشه سرزمین‌های تازه کشف شده بر علاقه مردم به نقشه‌های جغرافیایی افزود. در قرن بیستم یکی از علل رشد استفاده از نقشه، وقوع دو جنگ جهانی اول و دوم بود. کشورهای درگیر در این جنگ ها برای نیل به اهداف نظامی خود مجبور به استفاده از نقشه بودند. اختراع دوربین عکاسی و نصب آن در هواپیما و عکس‌برداری هوایی، نقشه‌برداری را بیش از هر زمان دیگر تکامل بخشید.

شکل ۳- بطلميوس، از بنیان گذاران نقشه کشی جغرافیایی (قرن دوم میلادی)

امروزه استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و رایانه در تهیه و تولید نقشه‌های دقیق رواج یافته است. پیشرفت و تکامل علم تهیه نقشه (کارتوگرافی) در توسعه و فراگیری علم جغرافيا مؤثر بوده است. علاوه بر این، در کشورهای مختلف، نقشه به عنوان بهترین وسیله برای برنامه ریزی‌های مورد نیاز فضاهای جغرافیایی در مقیاس‌های متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نقشه چیست؟

شاید اغلب مردم در پاسخ به‌این پرسش که «نقشه چیست» بتوانند تعریفی ارائه دهند، اما احتمالا عده کمی از آنها جواب یکسان و دقیقی به‌این سؤال خواهند داد. یکی از دلایل این امر، آن است که نقشه انواع مختلفی دارد.

نقشه‌ها در شکل، اندازه و هدف با هم متفاوت اند و هر دسته از مردم برای مقاصد خاصی از آنها استفاده می‌کنند. به هر حال، همه نقشه‌ها دو خصوصیت مشترک دارند:

١- منظر؛ قائم منطقه مورد نظر را نشان می دهند؛ نظیر آنچه یک پرنده در حال پرواز می بیند. در این حالت، زاویه دید، عمود بر سطح زمین است؛

۲- مقیاس خاصی دارند؛ بدین معنا که در نقشه، اندازه همه چیز به یک نسبت کوچک شده است.

بنابراین، می‌توان گفت نقشه، تصویری از پدیده‌های طبیعی یا انسانی سطح زمین است که روی یک ورق کاغذ یا هر سطح دیگر با مقیاس مشخص ترسیم می‌شود.

روش‌های تهیه نقشه

برای تهیه نقشه ابتدا داده‌های جغرافیایی مورد نیاز، جمع آوری می‌شود. این داده‌ها مشتمل بر شکل و موقعیت پدیده‌های طبیعی سطح زمین همچون رود، دریاچه، جنگل، ناهمواری ها یا پدیده انسانی همچون ساختمان ها، جاده ها، معادن و نظایر آن است. بعد از جمع آوری داده‌ها می‌توان تصویر کوچک شده آنها را در موقعیت دقیقی نسبت به یکدیگر روی کاغذ نشان داد.

معمولا اطلاعات اولیه برای همگان قابل درک نیست. این اطلاعات به فرد متخصصی به نام نقشه کش (رسام نقشه ها) سپرده می‌شود و او با استفاده از اصول و مبانی طراحی نقشه، به کارگیری علائم قراردادی، رنگ‌های گوناگون و انتخاب مقیاس مناسب، این اطلاعات را روی صفحه‌ای به صورت یک نقشه گویا می‌کند؛ بنابراین، حاصل تلاش علمی و هنری نقشه کش ها، نقشه‌های مختلف جغرافیایی بسیار دقیق، زیبا و در عین حال کاربردی است.

امروزه گردآوری اطلاعات جغرافیایی برای تهیه نقشه به یکی از چهار روش زیر انجام می‌گیرد:

١- نقشه‌برداری زمینی،

۲- نقشه‌برداری هوایی و سنجش از دور،

۳- نقشه‌برداری دریایی،

۴- با استفاده از سایر نقشه‌ها و مدارک موجود. در اینجا هریک از روش‌های یادشده را به طور مختصر توضیح می دهیم.

١- نقشه‌برداری زمینی

برای گردآوری داده‌ها از منطقه مورد نظر با دوربین نقشه‌برداری (تئودولیت)، موقعیت و ابعاد پدیده‌ها را به طور مستقیم در روی زمین اندازه گیری می‌کنند (برداشت) (شکل ۴).

شکل ۴- نقشه‌برداری زمینی

در این روش، مکان و موقعیت پدیده‌ها نسبت به یکدیگر و نیز ابعاد هر پدیده، به طور دقیق اندازه گیری می‌شود. سپس همه پدیده‌ها را به یک نسبت مشخص (مقیاس)، کوچک کرده و به روی کاغذ منتقل می‌کنند.

مثلا برای نقشه‌برداری از یک زمین فوتبال یا هر پدیده دیگر، ابتدا دوربین نقشه‌برداری در یک نقطه مشخص استقرار می یابد (ایستگاه) و سپس، چهار گوشه‌های پدیده اندازه گیری می‌شود(شکل ۵). اعداد قرائت شده در این اندازه گیری عبارت اند از: فاصله گوشه‌ها از ایستگاه و انحراف زاویه هر یک از گوشه های A، B، C و D نسبت به یکی از نقطه‌های گوشه زمین مانند A (مثل جدول زیر).

سپس، نقشه بردار با توجه به مقیاس مورد نظر، این فاصله‌ها را کوچک می‌کند. آن گاه محل دقیق نقاط برداشت شده را روی کاغذ مشخص می‌کند و شکل نهایی پدیده را ترسیم می‌کند.

شکل ۵- اندازه گیری زمینی و جدول تنظیم شده

۲- نقشه‌برداری هوایی و سنجش از دور (دور کاوی)

در این روش، نقشه بردار به علت وجود محدودیت‌های جغرافیایی مانند گستردگی منطقه مورد نظر یا دشواری‌های دسترسی، از روش نقشه‌برداری هوایی استفاده می‌کند. به‌این ترتیب که دوربین مخصوصی در هواپیما مستقر می‌شود و هواپیما با پرواز در ارتفاع معین از سطح زمین به طور متوالی از منطقه مورد نظر و همه پدیده‌های طبیعی و انسانی عکس‌های افقی تهیه می‌کند (شکل ۶). این عکس‌های متوالی که هریک حدود ۶۰ درصد پوشش مشترک دارد، بعدها در دستگاه ویژه‌ای به نام دستگاه تبدیل قرار می‌گیرند.

شکل ۶- عکس‌برداری هوایی برای تهیه نقشه

در این دستگاه به دلیل پوشش مشترک عکس ها، پدیده‌ها به صورت برجسته دیده می‌شوند شكل ۷). شخصی که با این دستگاه آشناست، می‌تواند از پدیده‌های گوناگونی که در عکس می بیند، در صفحه‌ای جداگانه به طور مستقیم نقشه‌ای ترسیم کند (شکل 8). به مجموعه‌این فرایند، فتوگرامتری می‌گویند.

شکل ۷- ترسیم نقشه از روی عکس‌های هوایی به کمک رایانه

تبدیل عکس هوایی به نقشه به کمک دستگاه‌های فتوگرامتری از سال ها پیش در کشورهای مختلف آغاز شده است. در ایران، سازمان نقشه‌برداری کشور از سال ۱۳۳۵ عملیات نقشه‌برداری هوایی و تبدیل عکس به نقشه را در مقیاس‌های گوناگون بر عهده گرفته است.

شکل ۸- تهیه نقشه از روی عکس هوایی

در دهه‌های اخیر، علاوه بر عکس‌های هوایی، از تصاویر ماهواره‌ای نیز برای تهیه نقشه استفاده می-شود.

امروزه ماهواره‌های متعددی در ارتفاعات متفاوت به طور مداوم از سطح زمین تصویربرداری کرده و داده‌های خود را به‌ایستگاه‌های زمینی مخابره می‌کنند. این اطلاعات به پردازش نیاز دارد. پس از پردازش، تصاویر به نقشه‌های جالب و متنوعی تبدیل می‌شوند (شکل 9).

شکل ۹- نمونه یک نقشه که از تبدیل تصاویر ماهواره‌ای به دست آمده است.

۳- نقشه‌برداری دریایی (آب نگاری)

تهیه نقشه‌های دقیق از وضعیت ناهمواری‌های کف دریاها و اقیانوس ها و نیز نقشه‌هایی که خطر برخورد کشتی ها را با صخره‌ها و پدیده‌های بستر دریا کاهش می دهد، از مدت ها قبل مورد توجه قرار گرفته است. برای این کار، ابتدا عمق آب با ارسال امواج و اندازه گیری مدت زمان رفت و برگشت آنها مشخص می‌شود. ترسیم شکل سواحل، مشخص نمودن مرزهای دریایی و نیز چگونگی هدایت کشتی ها برای نزدیک شدن به بنادر، اسکله ها، خلیج ها و تنگه‌ها از دیگر کاربردهای نقشه‌برداری دریایی است. علاوه بر این، اندازه گیری ابعاد پنهان آیسبرگها (کوه‌های یخی) نیز به کمک نقشه‌برداری دریایی امکان پذیر شده است (شكل ۱۰).

شکل ۱۰- نقشه‌برداری دریایی (آب نگاری)

امروزه نقشه‌های دریایی کارایی بسیار دارند. در آینده، آب‌های شمالی کره زمین یکی از پررفت و آمدترین خطوط تجاری جهان خواهند شد و نقشه‌های دریایی این مناطق اهمیت بیشتری خواهند یافت.

به شکل زیر نگاه کنید؛ در این نقشه، بستر دریای سیاه و دریای آزوف، سواحل کم عمق، نواحی عمیق و پرشیب و رسوبات رود دانوب به وسیله نقشه‌برداری دریایی مشخص و پس از پردازش به کمک رنگ آمیزی، بسیار گویا شده است.

شکل ۱۱- تهیه نقشه بستر دریاها با استفاده از روش آب نگاری

4- تهیه نقشه‌های تلفیقی

نقشه‌های تلفیقی حاصل ترکیب اطلاعات سایر نقشه‌ها و مدارک موجود است. معمولا اطلاعاتی که از طریق نقشه‌برداری زمینی یا هوایی از یک منطقه به دست می آید، با اطلاعات موجود در نقشه های دیگر آن منطقه ترکیب شده و یک نقشه جدید با اهداف مشخص تهیه می‌شود. از میان چهار نوع نقشه معرفی شده، فقط نقشه‌های تلفیقی در زمره فعالیت‌های نقشه کشی قرار می‌گیرند.

در گذشته، فرایند تهیه نقشه به شکل دستی انجام می‌شد، اما امروزه کلیه‌این فعالیت ها به وسیله نرم افزارهای رایانه‌ای انجام می‌پذیرد (شکل ۱۳).

شکل ۱۲- یک نقشه تلفیقی

شکل ۱۳- دستگاه نقشه کشی رایانه‌ای

مقیاس نقشه

پدیده‌های سطح زمین را به علت وسعت و بزرگی ابعاد آنها نمی‌توان در اندازه حقیقی روی کاغذ نمایش داد؛ از این رو، آنها را به نسبت معینی کوچک و سپس روی کاغذ منتقل می‌کنند. این عمل را در علم نقشه کشی، «تعیین مقیاس» می‌گویند. مقیاس نقشه، نسبت بین فاصله دو نقطه روی نقشه و فاصله حقیقی همان دو نقطه روی زمین است. در گذشته، مقیاس نقشه را کنار نقشه به شکل یک جمله می نوشتند و به آن مقیاس بیانی می‌گفتند؛ مانند «یک سانتی متر روی نقشه، معادل با دو هزار و پانصد متر بر روی زمین است».

گاهی در کنار نقشه‌این جمله را به شکل ترسیمی نشان می دهند که به آن «مقیاس ترسیمی» می‌گویند.

شکل ۱۴

به شکل ۱۴ توجه کنید. این شکل نشان می دهد که هر سانتی متر (یک واحد) روی نقشه معادل ۲۵۰ متر بر روی زمین است. از مزایای مقیاس ترسیمی این است که چنانچه نقشه در مراحل چاپ یا کپی‌برداری کوچک یا بزرگ شود، با استفاده از این مقیاس می‌توان فاصله‌های واقعی را روی زمین. محاسبه کرد.

علاوه بر مقیاس بیانی و مقیاس ترسیمی، نوع سومی از نمایش مقیاس وجود دارد که به شکل کسری (عددی) در پایین نقشه نوشته می‌شود.

مقیاس کسری ساده ترین و متداول ترین روش نمایش مقیاس نقشه است؛ مانند 1/1000، 1/150000، 1/50000 در این مقیاس، صورت کسر، عدد یک است که مربوط به نقشه بوده (1 واحد) و مخرج کسر، نشانگر میزان کوچک شدگی نقشه است؛ برای مثال، مقیاس 1/1000 نشان می دهد که هر واحد از روی نقشه، معادل ۱۰۰۰ واحد بر روی زمین است یا مقیاس 1/10000 نشان دهنده آن است که در این نقشه، ابعاد پدیده‌ها ۱۰ هزاربار کوچک شده اند.

الف) طبقه بندی نقشه‌ها براساس مقیاس

نقشه‌ها براساس اهداف و کاربردهای گوناگونی که دارند، طبقه بندی می‌شوند؛ زیرا عواملی که بتوان نقشه‌ها را بر حسب آنها دسته بندی کرد، بسیار متنوع اند. استفاده از نقشه‌ها بسیار فراگیر است؛ به طوری که امروزه متخصصان بسیاری از رشته‌ها در مطالعات خود آنها را به کار می برند.

١- نقشه‌های با مقیاس بسیار بزرگ، این نقشه‌ها از مقیاس 1/100 تا 1/2000 هستند که عمدتا برای اجرای عملیات عمرانی تهیه می‌شوند و به دقت بالایی نیاز دارند؛ مانند نقشه‌های ساختمانی (پلانها).

۲- نقشه‌های بزرگ مقیاس از 1/2000 تا 1/10000. این نقشه‌ها از دقت کافی برخوردارند و در پروژه‌های عمرانی سازمان‌های مختلف به کار گرفته می‌شوند؛ مانند نقشه‌های شهرسازی، شبکه‌های انتقال نیرو، نقشه مسیر لوله‌های آب و نفت و گاز.

۳- نقشه‌های متوسط مقیاس از 1/10000 تا 1/100000 مانند نقشه‌هایی که سراسر کشور را پوشش می دهد.

۴- نقشه‌های کوچک مقیاس که از 1/100000 تا (چند میلیونیم)/1 را در بر می‌گیرند؛ مانند نقشه‌های قاره‌ها و کشورهای بزرگ، در منابع مختلف، تقسیم بندی مقیاس ها ممکن است اندکی متفاوت باشد.

مقیاس شکل ۱۶- نقشه قاره ها، نقشه‌های کوچک مقیاس هستند.

ب) طبقه بندی نقشه‌ها بر اساس موضوع

١- نقشه‌های طبیعی که نشان دهنده پدیده‌های طبیعی همچون آب و هوا، پوشش گیاهی و توپوگرافی است (شکل ۱۶).

۲- نقشه‌های انسانی که پدیده‌های انسانی همچون شهرها، معادن، فرودگاه ها، سدها، پل ها و مکان‌های دیدنی باشد را نشان می دهند (شکل‌های ۱۷ و ۱۸).

۳- نقشه‌های تلفیقی که از تلفیق دو یا چندین نقشه حاصل می‌شود؛ مانند نقشه کاربری اراضی و گردشگری که از تلفیق اطلاعات گوناگون حاصل شده است (شکل ۱۲).

شكل ۱۷- نقشه پراکندگی معادن ایران (نقطه‌های رنگی معادن مختلف را نشان می دهند.)

شکل ۱۸- بخشی از یک نقشه شهری

نقشه‌های ذهنی (کروکی)

کروکی‌ها نقشه‌های بزرگ مقیاسی هستند که معمولا برای مشخص کردن مکان مورد نظر در یک محله ترسیم می‌شوند. آنها مقیاس چندان دقیقی ندارند، ولی برای دادن نشانی بسیار کاربردی و مفیدند. کوهنوردان برای عبور از ارتفاعات و جنگل ها نیز از کروکی‌های ساده استفاده می‌کنند.

شکل ۱۹- کروکی یک محله فرضی

برای رسم کردن کروکی نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد.

* شمال منطقه موردنظر در کروکی مشخص شود.

* زاویه بندی مسیرهای اصلی و راه‌های فرعی نسبتا دقیق رسم شود.

* مسیرهایی که موردنظر نیستند، به طور ناقص رسم شوند.

* نسبت عرض مسیرهای اصلی به عرض مسیرهای فرعی تا حدودی رعایت شود.

* مكان مهم و مورد نظر با علامت یا هاشور مشخص شود و زیر کروکی نام محل موردنظر ثبت گردد.