Կոորդինատային համակարգերը քարտեզագրման մեջ
Քարտեզագրության աշխարհում տեղորոշման տեղեկատվությունը ամբողջ գործընթացի հիմքում է։ Երկրի մակերևույթի վրա որևէ կետ ճշգրիտ որոշելու համար անհրաժեշտ է ստանդարտ ձև՝ այդ կետի գտնվելու վայրը արտահայտելու համար։ Ահա թե որտեղ են գործի դրվում կոորդինատային համակարգերը։ Կոորդինատային համակարգերը ծառայում են որպես համընդհանուր լեզու, որը թույլ է տալիս քարտեզները հետևողականորեն ստեղծել, կարդալ, վերլուծել և ինտեգրել այլ տվյալների հետ։ Առանց հստակ կոորդինատային համակարգի քարտեզները դժվար կլինեին օգտագործել, քանի որ օբյեկտների դիրքը չէր կարող ճշգրիտ որոշվել, հատկապես, երբ քարտեզները ստացվում են տարբեր աղբյուրներից կամ օգտագործվում են տեխնիկական նպատակներով, ինչպիսիք են տարածաշրջանային պլանավորումը, նավիգացիան և աղետների մոնիթորինգը։
Կոորդինատային համակարգերի հասկացողություն
Կոորդինատային համակարգը կետի դիրքը որոշակի համաձայնեցված արժեքների հիման վրա արտահայտելու մեթոդ է: Քարտեզագրման մեջ կոորդինատները սովորաբար արտահայտվում են երկու կամ երեք չափումներով՝ արևելք-արևմուտք (x), հյուսիս-հարավ (y) և երբեմն բարձրություն (z): Կոորդինատային համակարգը գոյություն չունի մեկուսացված: Այն ավելի մեծ շրջանակի՝ աշխարհագրական հղման համակարգի մի մասն է, որը ներառում է Երկրի մոդելը (տվյալ), քարտեզագրական պրոյեկցիաները և չափման միավորները:
Աշխարհագրական կոորդինատային համակարգ (լայնություն և երկայնություն)
Առավել հայտնի կոորդինատային համակարգը աշխարհագրական կոորդինատային համակարգն է, որն օգտագործում է լայնությունը և երկայնությունը: Այս կոորդինատները հիմնված են Երկրի մոտավոր էլիպսոիդային ձևի վրա: Լայնությունը չափում է անկյունը հասարակածից (0°) դեպի Հյուսիսային բևեռ (90° հյուսիս) և Հարավային բևեռ (90° հարավ): Երկայնությունը չափում է անկյունը Գրինվիչի գլխավոր միջօրեականից (0°) դեպի 180° արևելք կամ արևմուտք:
Աշխարհագրական կոորդինատները հաճախ գրվում են մի քանի ձևաչափերով, օրինակ՝
1. Աստիճաններ Րոպե Վայրկյաններ (DMS): 7° 48' 30” հարավային լայնություն, 110° 22' 15” արևելյան երկայնություն
2. Տասնորդական աստիճան (DD): -7.80833, 110.37083
3. Աստիճաններ և տասնորդական րոպեներ (DM): 7° 48.500' հարավային լայնություն, 110° 22.250' արևելյան երկայնություն
Աշխարհագրական համակարգի առավելությունը դրա գլոբալ բնույթն է և GPS-ի հետ լայն կիրառումը։ Սակայն լայնության և երկայնության կոորդինատները անկյուններով են, այլ ոչ թե երկարության միավորներով։ Հետևաբար, հեռավորության կամ մակերեսի հաշվարկը անմիջապես աշխարհագրական կոորդինատներից այնքան էլ հեշտ չէ, որքան մետրերի վրա հիմնված կոորդինատային համակարգում։
Նախագծված կոորդինատային համակարգ (հարթության կոորդինատներ)
Քարտեզագրման նպատակներով, մասնավորապես՝ մեծամասշտաբ քարտեզների, ինչպիսիք են քաղաքային քարտեզները, տարածական քարտեզները կամ ճարտարագիտական քարտեզները, հաճախ օգտագործվում է պրոյեկտվող կոորդինատային համակարգ: Այս համակարգը Երկրի կոր մակերևույթը պրոյեկտում է հարթ հարթության վրա, որպեսզի կոորդինատները արտահայտվեն երկարության միավորներով (սովորաբար մետրերով): Նախագծվող կոորդինատները սովորաբար արևելյան (X) և հյուսիսային (Y) կոորդինատներն են:
Պրոյեկցիոն համակարգերը շատ օգտակար են հետևյալ դեպքերում.
– Հեռավորության և մակերեսի չափումն ավելի գործնական է։
– Տարածական վերլուծությունը (վերադրում, բուֆերացում, տարածքի հաշվարկ) դառնում է ավելի ճշգրիտ որոշակի տարածաշրջանների համար։
– Տվյալների ինտեգրում մանրամասն մասշտաբով, օրինակ՝ ճանապարհային ցանցեր, հողային սահմաններ կամ ենթակառուցվածքներ։
Այնուամենայնիվ, յուրաքանչյուր պրոյեկցիա ունի աղավաղումներ, այդ թվում՝ ձևի, մակերեսի, հեռավորության և ուղղության աղավաղումներ: Հետևաբար, պրոյեկցիայի տեսակի ընտրությունը կարևոր է և պետք է համապատասխանեցվի քարտեզի նպատակին և քարտեզագրվող տարածքի գտնվելու վայրին:
Տվյալ. Կոորդինատային համակարգի հիմքը
Մարդիկ հաճախ կոորդինատներին են անդրադառնում՝ առանց տվյալը նշելու, նույնիսկ եթե տվյալը որոշում է կոորդինատների դիրքը Երկրի մոդելի նկատմամբ։ Տվյալը պարամետր է, որը սահմանում է էլիպսոիդի չափսն ու ձևը, և թե ինչպես է այն «տեղավորվում» իրական Երկրին։
Ընդհանուր տվյալների օրինակներ՝
– WGS84 (Աշխարհի գեոդեզիական համակարգ 1984). GPS-ի կողմից օգտագործվող գլոբալ ստանդարտ։
– NAD83 (Հյուսիսային Ամերիկա), ETRS89 (Եվրոպա) և այլ ազգային տվյալներ։
– Ինդոնեզիայում կան DGN95-ի նման տվյալներ, որոնք կապված են WGS84-ի հետ, ինչպես նաև ազգային քարտեզագրման մեջ օգտագործվող այլ հղման համակարգեր։
Եթե տվյալը տարբերվում է, նույն թվացող կոորդինատները կարող են ցույց տալ մի քանի մետրով կամ նույնիսկ տասնյակ մետրերով շեղված վայրեր։ Ճշգրիտ քարտեզագրման մեջ այս տարբերությունը նշանակալի է։
UTM համակարգի օրինակ քարտեզագրման մեջ
Ամենատարածված պրոյեկցիոն կոորդինատային համակարգերից մեկը UTM-ն է (Universal Transverse Mercator): UTM-ը Երկիրը բաժանում է 60 գոտիների, որոնցից յուրաքանչյուրը 6° երկայնական լայնությամբ է: Յուրաքանչյուր գոտի ունի իր սեփական կոորդինատային համակարգը: Օրինակ, Ինդոնեզիան գտնվում է մի քանի գոտիներում, ինչպիսիք են 46, 47, 48, 49, 50, 51 և 54 գոտիները՝ կախված գտնվելու վայրից:
UTM-ի առավելությունները՝
– Հաշվիչների օգտագործումը որպես չափման միավոր հեշտացնում է հաշվարկները։
– Յուրաքանչյուր գոտում համեմատաբար փոքր աղավաղում։
– Լայնորեն օգտագործվում է ԱՏՀ և քարտեզագրական հետազոտություններում։
Սակայն, թույլ կողմն այն է, որ երբ քարտեզագրման տարածքը հատում է գոտու սահմանները, տվյալների մշակումն ավելի բարդ է դառնում, քանի որ կոորդինատները գտնվում են տարբեր գոտիական համակարգերում։
Տեղական կոորդինատային համակարգեր և քարտեզային ցանցեր
Բացի աշխարհագրական և UTM-ի նման գլոբալ համակարգերից, կան նաև տեղային կոորդինատային համակարգեր: Այս համակարգերը նախագծված են հատուկ կարիքների համար, ինչպիսիք են շինարարական նախագծերը, հանքարդյունաբերությունը կամ փոքր տարածքների քարտեզագրումը: Տեղային համակարգերը սովորաբար ավելի պարզ են և նախագծված են որոշակի աշխատանքային տարածքին համապատասխանելու համար, նվազագույնի հասցնելով աղավաղումը և չափումներն ավելի գործնական դարձնելով:
Բացի այդ, տպագիր քարտեզները հաճախ ներառում են ցանց (վանդակավոր գծեր կամ լայնության-երկայնության գծեր) որպես տեսողական հղում: Ցանցերը օգնում են քարտեզագրողներին արագ կարդալ օբյեկտների դիրքը և հեշտացնել գտնվելու վայրի մասին հաղորդումը, օրինակ՝ տեղագրական կամ ռազմական քարտեզների վրա:
Կոորդինատային համակարգերի կապը ԱՏՀ-ի և GPS-ի հետ
Ժամանակակից դարաշրջանում քարտեզագրումը սերտորեն կապված է ԱՏՀ (Աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգ) և GPS (Գլոբալ դիրքորոշման համակարգ) տեխնոլոգիաների հետ: GPS-ը սովորաբար տրամադրում է կոորդինատներ աշխարհագրական ձևաչափով և WGS84 տվյալով: Երբ GPS տվյալներն օգտագործվում են ԱՏՀ-ում քարտեզներ ստեղծելու համար, հաճախ անհրաժեշտ են լինում հետևյալ գործընթացները.
– Վերարտադրում՝ կոորդինատային համակարգի փոփոխություն աշխարհագրականից պրոյեկցիայի (օրինակ՝ UTM-ի):
– Տվյալի փոխակերպում. ճշգրտում է տվյալը՝ համապատասխանեցնելով այն օգտագործված այլ տվյալներին։
– Մասշտաբի և ճշգրտության ճշգրտում. ապահովելով, որ տվյալները համապատասխանեն նախատեսված քարտեզի մասշտաբին։
Թվային քարտեզագրման տարածված սխալներից մեկը տարբեր կոորդինատային համակարգերից տվյալների խառնումն է՝ առանց պատշաճ փոխակերպման: Սա կարող է տեղաշարժել օբյեկտների դիրքերը, ստեղծել անճշտ համընկնումներ կամ հանգեցնել սխալ վերլուծությունների:
Կոորդինատային համակարգերի ճշգրտությունը և ընտրությունը
Քարտեզներ կազմելիս կոորդինատային համակարգի ընտրությունը պետք է հաշվի առնի.
1. Տարածքի չափը. շատ մեծ տարածքների համար ավելի նպատակահարմար է որոշակի աշխարհագրական համակարգ կամ պրոյեկցիա, փոքր տարածքների համար՝ ավելի ճշգրիտ կարող է լինել տեղային պրոյեկցիան։
2. Քարտեզի նպատակը. նավիգացիոն քարտեզները պահանջում են հետևողական ուղղություններ, թեմատիկ քարտեզները կարող են ավելի շատ կենտրոնանալ տարածքի կամ բաշխման վրա, իսկ ճարտարագիտական քարտեզները՝ ճշգրիտ չափիչ կոորդինատներ։
3. Տվյալների աղբյուր. եթե տվյալների մեծ մասը WGS84-ում է, այդ տվյալի պահպանումը կարող է ինտեգրումը հեշտացնել։
4. Քարտեզի մասշտաբ. որքան մեծ է մասշտաբը (որքան ավելի մանրամասն), այնքան ավելի կարևոր է տվյալի ճշգրտությունը և ճիշտ պրոյեկցիան։
Մասնագիտական աշխատանքի համատեքստում ազգային ստանդարտները կամ քարտեզագրման գործակալությունները (օրինակ՝ աշխարհագրական գործակալությունները) սովորաբար տրամադրում են խորհուրդ տրվող կոորդինատային համակարգի ուղեցույցներ՝ գործակալությունների միջև տվյալների համատեղելիությունն ապահովելու համար։
Penutup
Կոորդինատային համակարգերը քարտեզագրման հիմնարար տարրեր են, քանի որ դրանք հիմք են հանդիսանում տեղորոշման և տարածական տվյալների ինտեգրման համար: Աշխարհագրական կոորդինատները (լայնություն-երկայնություն) հարմար են գլոբալ հղումների և ընդհանուր օգտագործման համար, ինչպիսին է GPS-ը, մինչդեռ պրոյեկցիոն կոորդինատները, ինչպիսին է UTM-ը, հեշտացնում են հեռավորության և մակերեսի չափումը մետրերով: Տվյալները և պրոյեկցիաները չպետք է անտեսվեն, քանի որ դրանք զգալիորեն ազդում են դիրքային ճշգրտության վրա: Հասկանալով կոորդինատային համակարգերը, ներառյալ դրանց ընտրության և կիրառման եղանակը՝ արդյունքում ստացված քարտեզները կլինեն ավելի ճշգրիտ, հետևողական և հուսալի տարբեր նպատակների համար՝ կրթությունից մինչև տարածական պլանավորում և որոշումների կայացում:
