ژئودزی و هیدروگرافی

هيدروگرافی عبارت است از علم اندازه گيري و ترسيم پارامترهايي براي توصيف  شكل بستر دريا نسبت به موقعيت جغرافيايي عوارض زمين و اما ژئودزی، علمي است كه هدف از آن تعيين شكل و اندازه زمين و مختصات نقاط روي سطح زمين و همچنين بررسي تغييرات زماني در شكل و ميدان ثقل زمين مي باشد.

ژئودزی چیست؟

اساس و پایه علم مکان‌یابی و نقشه­ برداری زمینی، علم ژئودزی می باشد. ریشه یونانی کلمه ژئودزی به معنای تقسیم کردن زمین است. این توضیح نشان دهنده این است که ژئودزی از نظر تاریخی با تهیه نقشه، تجزیه و تحلیل وضعیت زمین و داده های مکانی، ارتباط نزدیکی دارد. همچنین می‌توان گفت ژئودزی، شاخه‌ای از ریاضیات کاربردی‌ است که ابعاد، حرکات، و فیزیک زمین را مورد بررسی قرار می‌دهد. تعریف کلاسیک این واژه، علم اندازه گیری و نمایش سطح زمین است و اما  تعریف جدیدتر آن این است که:  ژئودزی مجموعه قواعدی است که در ارتباط با اندازه گیری و نمایش زمین در یک فضایی سه بعدی که با زمان تغییر می کند، بحث می کند.

تعریف دیگر آن به این گونه است که ژئودزی از واژه یونانی geodaisia به معنای «تقسیم زمین» نشأت گرفته‌است اما اسم این دانش همچون اسم هندسه (Geo+metry) تنها ریشۀ تاریخی این دانش را نشان می‌دهد و همین‌طور که از نام این دو دانش مشخص است و با نگاهی تاریخی به این دو دانش می‌بینیم که علم ژئودزی با علم هندسه یک مهد و خاستگاه تاریخی داشته‌اند. ژئودزی هم شاخه‌ای از ریاضیات کاربردی و هم شاخه‌ای از علوم زمین محسوب می‌گردد. تمامی علوم زمین (همچون ژئوفیزیک، جغرافیا، زمین‌شناسی …) به بررسی مبدأ پیدایش انسان یعنی زمین می‌پردازند و هریک فنون و علمی را برای این امر اختیار می‌نماید، به عنوان مثال ژئوفیزیک، دانش فیزیک را و ژئوشیمی دانش شیمی را، جغرافیا (Geography) فنون کارتوگرافی را و … . در این بین ژئودزی علمی است که از هندسه برای شناخت مبدأ انسان یعنی زمین کمک می‌گیرد، بهتر است بگوییم ژئودزی دانشی است که با چشمان هندسه به زمین می‌نگرد.

 وظایف ژئودزی

وظایف ژئودزی در نقشه برداری زمینی عبارتند از:

از وظایف ژئودزی، تعیین شکل زمین و میدان جاذبه آن به همراه تغییرات زمانی آن ها است که به منظور مطالعۀ تغییر شکل پوسته، مشاهده حرکت قطبی و مانتیرینگ سطح اقیانوس ها انجام می شود.

ایجاد سیستم مختصات ژئودتیک، نگهداری شبکه‌های ملی کنترل افقی ژئودتیک و شبکه ­ها‌ی ترازیابی.

توصیف مدل‌های ریاضی برای محاسبات ژئودتیکی بر روی سطح بیضوی و تصویر آن بر روی صفحه­ نقشه.

بکارگیری تکنیک­ها و ابزارهای ژئودتیکی مختلف نظیر توتال استیشن، VLBI، GNSS و... به منظور اندازه ­گیری دقیق فاصله، جهت و طول­های مبنا

ژئودزی در نقشه برداری زمینی

ژئودزی در نقشه برداری زمینی انواع مختلف دارد که در ادامه به آن ها می پردازیم:

1- ژئودزی فیزیکی

مشاهده و استفاده از اندازه­ گیری­های جاذبی یعنی اندازه­ گیری­های زمینی، هوایی و فضایی جهت تعیین شکل زمین و بطور مشخص ژئویید به گونه ای که  شامل فرمولاسیون و حل مسائل مقدار مرزی ­باشد، ژئودزی فیزیکی می گویند.

2- ژئودزی هندسی 

ژئودزی هندسی شاخه ای از علم پهناور ژئودزی است که هدف آن تعیین شکل و ابعاد زمین می باشد. این شاخه از علم ژئودزی با استفاده از مفاهیم هندسی به تعیین شکل و ابعاد زمین می پردازد.

3- ژئودزی فضایی

وظیفه ژئودزی فضایی تعیین مدارات ماهواره­ ها، تعیین میدان جاذبه، تعیین موقعیت بر روی سطح زمین با استفاده از مشاهدات طولی از ماهواره­ های ناوبری است.

4- ژئودزی نجومی

 ژئودزی نجومی شاخه­ های از ژئودزی است که شامل تحقیق و توسعه تئوری،روش­های ایجاد شبکه­ های ژئودتیک نجومی، تعیین شکل، ابعاد و میدان جاذبه زمین یا استفاده از مشاهدات نجومی و روش­ های اپتیکی تعیین مدار ماهواره می شود.

هیدروگرافی در نقشه برداری زمینی

هیدروگرافی شاخه‌ای از علوم کاربردی است که درباره اندازه‌گیری، توصیف عوارض فیزیکی دریاها و منابع آبی دیگر، مناطق ساحلی مجاور آن ها و پدیده ‌های مرتبط با دریا، نظیر جزر و مد، جریان‌های آبی، حفاظت از محیط زیست و… بحث می‌کند. در واقع هیدروگرافی در نقشه برداری زمینی، شاخه ­ای از ژئودزی می باشد. تردد شناورها در مناطق دریایی، تهیه نقشه های دریایی، اکتشاف معادن و منابع موجود در زیر آب، زمین شناسی بستر دریاها و مطالعه جنس رسوبات  از مهمترین و کاربردی ترین دستاوردهای  عملیات هیدروگرافی در جهت حفظ ایمنی است.

اندازه گیری و ترسیم پارامترهایی که برای توصیف دقیق طبیعت و شکل بستر دریا نسبت به موقعت جغرافیایی عوارض زمین و دیگر ویژگی حرکت های دریا که به منظور ایجاد امنیت جهت ناوبری دریایی می باشد، از اهداف هیدروگرافی در نقشه برداری زمینی است. سازمانInternational Hydrography Organization (IHO) ، سازمان بین المللی آب نگاری نامیده می شود که  اطلاعات هیدروگرافی را در اختیار دارد. در ایران بزرگ ترین مرجع برای تهیه نقشه های آب نگاری و نظارت بر داده های آن، سازمان نقشه برداری است.

وظایف و اهداف هیدروگرافی

مهمترین وظایف و اهداف هیدروگرافی در نقشه برداری زمینی عبارتست از:

1. ایجاد نقاط کنترل ساحلی از شبکه ژئودتیک
2. تعیین موقعیت افقی شناور
3. تعیین عمق
4. مشاهدات نوسانات سطح آب
5. نمونه ­برداری از بستر دریا
6. جاروب نمودن، تعیین و آشکارسازی عارضه­ های خطرناک زیر آبی
7. تعبیر و تفسیر لایه­ های زیر بستر دریاها به لحاظ ساختار زمین ­شناسی و ژئوفیزیکی
8. اندازه­ گیری و بررسی جریان­ های آبی و جزر و مد
9. بررسی توپوگرافی و ژئومورفولوژی کف دریا
10. تعیین موقعیت مکانی عوارض ساحلی و دریایی جهت اهداف ناوبری

مشکلات هیدروگرافی

1- بر روی نقطه موردنظر  کشتی یا شناور  تعادل کافی وجود ندارد به این منظور تعیین موقعیت در دریا، با دقت بسیار پایین انجام می شود.

2- در دریا مشکلات،حوادث و عوارض بیشتر از سطح زمین وجود دارد.

3- قیمت وسایل نقشه برداری دریایی به نسبت گران تر از دستگاه های نقشه برداری زمینی است.

4- امکان نقشه برداری دریایی در شب وجود ندارد زیرا برای عملیات هیدروگرافی با محدودیت زمانی مواجه می شویم.

کاربردهای هیدروگرافی

از کاربرد های هیدروگرافی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ناوبری تجاری و نظامی
• مدیریت سواحل و بندرها
•  ماهیگیری
• کنترل عملیات لایروبی  (dredging)
• نصب سکوها
•  نصب لوله های گاز و نفت در بستر و زیر بستر دریا
• نصب لوله آب
• اکتشاف و استخراج
• صنعت نفت و گاز
•  ناوبری

نقاط ژئودزی

طبق تعریف، نقطه ژئودزی عبارتست از نقطه ای با موجودیت فیزیکی که مختصات آن در یک سیستم مختصات مشخص، معلوم باشد. مختصات یک نقطه ژئودزی عموماً به روش مثلث بندی تعیین می شود که در این صورت نقطه ژئودتیک را نقطه مثلث بندی یا نقطه مثلثاتی می نامند. اگر مختصات نقطه ژئودزی به روش پلی گون بندی ثابت شده باشد آن را نقطه پلیگونومتری می نامند. برای تعیین ارتفاع نقاط ژئودزی از تراز یابی استفاده می شود. این نقاط در سایت با استفاده از نشانه گذاری های خاص مشخص شده و مورد محفاظت قرار می گیرند. سیستم متشکل از چندین نقطه ژئودزی متقابل، تشکیل یک شبکه ژئودزی را می دهد که می توان از آن برای دستیابی به اهداف مختلف، من جمله مطالعات توپوگرافیکی سطح زمین استفاده نمود.

ژئودزین های برجسته

فیثاغورث 580-490 قبل از میلاد، یونان باستان

ارشمیدس 276-194 قبل از میلاد، یونان باستان

بطلمیوس 168-90 میلادی، امپراتوری روم، مصر

مأمون 833-786 میلادی، بغداد، بین‌النهرین

ابوریحان بیرونی 1048-973 میلادی، خراسان، ایران/سامانیان

شریف ادریسی 1166-1100 میلادی، شبهه جزیره عربستان

پیر سیمون لاپلاس 4827-1749 میلادی، پاریس، فرانسه

کارل فریدریش گاوس 1855-1777 میلادی، گوتینگن، آلمان