Please ensure Javascript is enabled for purposes of website accessibility
plus
reset
minus
plus
minus
تاریخ انتشارجمعه ۱۲ دی ۱۳۹۹ ساعت ۲۰:۵۴
کد مطلب : ۳۳۲۶

توسعه و تحول در نقشه‌برداری و ژئودزی

ترجمه و تدوین: مهندس غلامرضا کریم‌زاده و دکتر سیدعبدالرضا سعادت، اداره کل زمین سنجی و نقشه برداری
بی گمان یکی از تحولات اساسی و مهم که در علوم و فنون نقشه‌برداری و ژئودزی به وقوع پیوسته را می‌توان با آغاز عصر فضا مرتبط دانست. جایی که در آن شاخه جدیدی از علم‌، یعنی ژئودزی فضایی‌، متولد شده و امکان تعریف، حفظ و به‌روز‌ نگهداری چارچوب‌های مرجع مختصات زمینی - جهانی با دقت سانتی‌متر و همچنین پایش حرکات زمین با صحت و دقت زمانی بالا، فراهم گردیده است. در این نوشتار برای تبیین هر چه بیشتر موضوع، ابتدا به تحولاتی در نقشه‌برداری و ژئودزی پرداخته می‌شود که با ظهور عصر فضا و طی دوره‌های مختلف در قرن بیستم، اتفاق افتاده و پس از آن، به چگونگی ایجاد و سیر تکاملی و تحولی شبکه‌های نقاط مبنایی ایران، به ویژه در نتیجۀ پیدایش ژئودزی فضائی، اشاره می‌گردد.
توسعه و تحول در نقشه‌برداری و ژئودزی
plusresetminus
چکیده
بی گمان یکی از تحولات اساسی و مهم که در علوم و فنون نقشه‌برداری و ژئودزی به وقوع پیوسته را می‌توان با آغاز عصر فضا مرتبط دانست. جایی که در آن شاخه جدیدی از علم‌، یعنی ژئودزی فضایی‌، متولد شده و امکان تعریف، حفظ و به‌روز‌ نگهداری چارچوب‌های مرجع مختصات زمینی - جهانی با دقت سانتی‌متر و همچنین پایش حرکات زمین با صحت و دقت زمانی بالا، فراهم گردیده است. در این نوشتار برای تبیین هر چه بیشتر موضوع، ابتدا به تحولاتی در نقشه‌برداری و ژئودزی پرداخته می‌شود که با ظهور عصر فضا و طی دوره‌های مختلف در قرن بیستم، اتفاق افتاده و پس از آن، به چگونگی ایجاد و سیر تکاملی و تحولی شبکه‌های نقاط مبنایی ایران، به ویژه در نتیجۀ پیدایش ژئودزی فضائی، اشاره می‌گردد.
 
مقدمه
چارچوب مرجع مختصات ملی، در واقع مبنای تعیین موقعیت نقاط و عوارض در یک کشور می‌باشد. حفظ و به‌روز نگهداری چارچوب مرجع مختصات ملی، از جمله وظایف مهم و بنیادین سازمان‌‌های ملی متولی تهیه نقشه و اطلاعات مکانی هر کشور محسوب می‌شود. انجام این مأموریت و وظیفۀ مهم در ایران، بر اساس ماده (11) قانون احکام دائمی توسعه کشور، بر عهده سازمان نقشه‌برداری کشور گذاشته شده است.
فرآیند تعریف و به‌روز نگهداری چارچوب مرجع مختصات ملی، شامل ایجاد، حفظ، بازسازی، به‌‌‌روز‌رسانی، تکمیل و توسعۀ شبکه‌های مبنایی مسطحاتی و ارتفاعی است که از طریق انجام مجموعه‌ای از مشاهدات ژئودتیک بر روی نقاط و ایستگاه‌های شبکه صورت می‌پذیرد. وجود و در دسترس بودن اطلاعات دقیق و بهنگام از موقعیت نقاط مبنائی، در همۀ فعالیت‌های عمرانی، برنامه‌ریزی و آمایش سرزمین، در پایش ژئودتیکی حرکات و جابجائی‌های پوسته زمین و در بهبود مدیریت مخاطرات طبیعی نقشی مهم و زیربنائی دارد.
با توجه به این ضرورت مهم، سازمان نقشه‌برداری کشور حسب وظیفه ذاتی خود در سالیان گذشته مبادرت به ایجاد، حفظ و به‌روز نگهداری شبکه‌های نقاط مبنائی مختلف در سراسر کشور نموده و به طور مستمر در راستای بهبود، تکمیل و گسترش هر چه بیشتر آن‌ها تلاش نموده است.
در این مسیر، همگام و همراه با دنیای در حال تغییر نقشه‌برداری و ژئودزی، روش‌های گردآوری داده در شبکه‌های نقاط بنیادی کشور نیز دستخوش تغییر و تحول شده‌اند. بکارگیری روش‌ها و فناوری‌های نوین به ویژه در زمینۀ ژئودزی فضائی، موجب بهبود و توسعۀ شبکه‌های نقاط مبنائی کشور در دوره‌های مختلف شده است. همچنین افزایش دقت و نیز گسترش پوشش شبکه‌های مذکور، دسترسی کاربران به اطلاعات موقعیتی دقیق‌تر و بهنگام‌تر را بیش از گذشته تسهیل نموده است.
 
ظهور عصر فضا‌، ژئودزی ماهواره‌ای و ژئودزی فضایی
عصر فضا با پرتاب اولین قمر مصنوعی‌، اسپوتنیک 1[1]، در 4 اکتبر سال 1957 آغاز شد. با پرتاب ماهواره‌ها (قمرهای مصنوعی)‌، امکان استفاده از آن‌ها برای بررسی اندازه و شکل زمین از فضا یا برای مشاهده آن‌ها به عنوان اهدافی از روی سطح زمین فراهم گردید و سرانجام، با بکارگیری قمرهای مصنوعی برای مقاصد ژئودتیکی، ژئودزی ماهواره‌ای توسعه یافت.
دومین پیشرفت اساسی (از نقطه نظر ژئودزی) که در نیمه دوم قرن بیستم‌ اتفاق افتاد، تکنیک اندازه‌گیری طول‌های خیلی بلند با استفاده از روش تداخل‌سنجی (VLBI) به عنوان ابزاری جدید برای تحقق سیستم مختصات مرجع (سماوی) اینرشیال ثابت و فوق‌العاده دقیق بوده است. جایگزین شدن کاتالوگ کوازارها به جای کاتالوگ‌های بنیادی ستاره‌ای برای تعریف چارچوب مرجع سماوی (که هم توسط توسط اتحادیه بین‌المللی ژئودزی و ژئوفیزیک[2] و هم اتحادیه بین‌المللی نجوم[3] در دهه 1990 پذیرفته شد) یک واقعه تاریخی مهم محسوب می‌گردد. اغلب از مجموعۀ ژئودزی ماهواره‌ای و VLBI‌، به عنوان روش‌ها یا تکنیک‌های ژئودتیکی فضایی نام برده می‌شود.
امروزه‌، تکنیک‌های ژئودزی فضایی ابزار اصلی برای بررسی اندازه‌، شکل، تغییر شکل و حرکت زمین به عنوان جسمی محدود در سیستم مرجع اینرشیال است. از این‌رو تکنیک‌های ژئودزی فضایی، ابزاری اساسی برای ژئودزی‌، نجوم ژئودزی و ژئودینامیک تلقی می‌شوند.
توسعه ژئودزی فضایی در دوره‌هائی با پوشش زمانی مشترک اتفاق افتاده است. همۀ این دوره‌ها‌، به جز آخرین دوره‌، عمدتاً مورد توجه علمی قرار گرفته‌اند. مورد‌ آخر، یعنی دوره سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای جهانی GNSS‌، تأثیرگذاری بسیار بیشتری داشته و البته خواهد داشت. از این‌رو به GNSS‌ که مبتنی بر اندازه‌گیری‌ سیگنال‌های مایکروویو ساطع‌شده از ماهواره‌های مصنوعی است باید‌ به عنوان جایگزینی برای ناوبری و تعیین موقعیت کلاسیک نگاه کرد که بر پایۀ مشاهدۀ موقعیت‌های نجومی اجرام طبیعی آسمانی استوار بوده است.
 
دوره‌های ژئودزی فضایی را می‌توان به صورت زیر مطالعه و بررسی کرد:
ـ دوره نوری؛ مشاهدات نوری (نجوم‌سنجی) با استفاده از اولین قمر‌های مصنوعی زمین مانند ماهواره‌های اسپوتنیک 2 و اکسپلورر 1 (Explorer 1) انجام شد. بالون ماهواره‌های موسوم به اکو 1 و 2 و ماهواره ژئودتیکی پاژئوس (PAGEOS)، که حتی با چشم غیرمسلح قابل رؤیت بودند، توسط یک شبکه ردیابی اختصاصی در سراسر جهان مشاهده می‌شدند. این ماهواره‌های (به ظاهر) کروی‌، شامل لایه‌هایی از جنس فویل آلومینیومی مایلار بودند و به خاطر درخشندگی که داشتند عکس گرفتن از عبور آن‌ها در پس زمینۀ ستارگان به راحتی میسر بود. ماهواره‌های کوچکتری مانند Geos 1 (Explorer 29) و Geos 2 (Explorer 36)، که ردیابی آن‌ها دشوارتر بود، به لامپ‌های فلش مجهز بودند.
نتایج جالبی از مرحلة نخست ژئودزی ماهواره‌ای به دست آمده است. از جمله این که سطح مبنای ژئودتیکی قاره‌های مختلف نسبت به مرکز زمین و در نتیجه به یکدیگر با دقت حدود 5 متر تعیین شدند و اولین ضرایب قابل اعتماد از میدان ثقل (بسط هارمونیک کروی تا درجه و مرتبه حدود 12 تا 15) نیز استخراج گردیدند.
تکنیک نجوم‌سنجی، که در سال‌های 1960 و 1970 برای قمرهای مصنوعی بکار گرفته شد‌، با معایب جدی همراه بوده است. مشاهدات، به آب و هوای روزانه بستگی داشتند. کاتالوگ‌های ستاره از کیفیت کافی برخوردار نبودند و زمان پردازش (زمان بین مشاهده و دسترسی به نتایج) نیز، در بهترین حالت، بازه‌ای چند هفته‌ای بود. به همین دلیل، تکنیک نوری از حدود سال 1975 دیگر نقش مهمی در ژئودزی فضائی نداشت. ماهواره‌های سنجش از دور‌، مانند لندست (LANDSAT) و اسپات (SPOT)‌، که تصاویری از سطح زمین اخذ می‌کنند‌، را شاید بتوان در این گروه جای داد. با این حال‌، یکی از مزایای جانبی مهم این ماهواره‌ها، تعیین میدان جاذبه زمین یا تعیین یک چارچوب مرجع مختصات زمینی کاملاً دقیق بوده است.
ـ دوره داپلر؛ سامانه ناوبری ماهواره‌ای نیروی دریایی ایالات متحده (NNSS) که سیستم ترانزیت (TRANSIT) نیز نامیده می‌شود‌، تأثیر بسزایی در توسعۀ ژئودزی فضایی داشت. در این دوره ثابت شد که می‌توان از یک سیستم مبتنی بر اندازه‌گیری اختلاف داپلرِ سیگنال‌های تولید‌شده توسط اسیلاتورهای پایدار روی ماهواره‌ها، برای موقعیت‌یابی با دقت قابل توجه استفاده کرد (دقت نسبی 0.1 تا 0.5 متر‌، و تقریباً دقت مطلق 1 متر). در این سیستم، ماهواره‌ها اطلاعات مربوط به دو فرکانس حامل (400 و 150 مگاهرتز) را در نزدیکی باند مایکروویو منتقل می‌کردند. این دو فرکانس برای جبران اثر خطای انکسار یونوسفری بکار برده می‌شدند. در عوض گیرنده‌های کوچک متصل به آنتن‌های همه طرفه[4]، این روش را برای ایجاد شبکه‌های ژئودتیکی منطقه‌ای و جهانی مناسب می‌ساختند. البته، برای دستیابی به دقت گفته‌شده‌، دوره‌های مشاهداتی چند روزه لازم بود. ماهواره‌های NNSS در مدارهای قطبی تقریباً دایره‌ای شکل و در حدود 1100 کیلومتری سطح زمین قرار داشتند. تکنیک داپلر، همچنین، به آب و هوا وابسته نبود. مأموریت سیستم ترانزیت به عنوان یک سیستم موقعیت‌یابی در دسامبر 1996 به پایان رسید (Kouba 1983).
ـ دوره SLR و LLR‌؛ عبارت اختصاری SLR برگرفته ازSatellite Laser Ranging ، و عبارت LLR مخفف Lunar Laser Ranging است. از تکنیک لیزر‌، که در دهه 1950 توسعه یافت، می‌توان برای تولید پالس‌های نور کوتاه پر انرژی استفاده کرد. این پالس‌ها که توسط یک تلسکوپ عادی نجومی ارسال می‌شوند، پس از حرکت به سمت ماهواره (یا ماه) توسط رفلکتور‌های corner cubes موجود روی ماهواره (یا ماه) منعکس شده و به تلسکوپ برمی‌گردند. زمان سفر پالس لیزر از تلسکوپ به ماهواره (یا ماه) و بازگشت آن به تلسکوپ اندازه‌گیری می‌شود و پس از ضرب در سرعت نور، دو برابر فاصلۀ ماهواره تا تلسکوپ (در زمان و لحظۀ انعکاس پالس نوری توسط ماهواره)، به دست می‌آید. تکنیک SLR امروزی، قادر است فاصله بین رصدخانه‌ها و ماهواره‌ها را با دقت چند میلی‌متر و با نرخ تکرار بالای تا چند هرتز تعیین کند. تکنیک‌های SLR را می‌توان برای هر ماهوارۀ مجهز به رفلکتور‌های corner cubes استفاده نمود. کاربرد خاص و ارزش‌مند SLR، در تعیین میدان ثقل (متغیر) زمین ‌، برای تعیین مرکز زمین و در کالیبراسیون تکنیک‌های ژئودتیکی مایکروویو است. در تکنیک LLR، فاصله بین رصدخانه و بازتابنده‌های مستقر در ماه (مربوط به مأموریت‌های فضایی آپولوی آمریکا و مأموریت‌های فضائی لونوخود[5] روسیه) اندازه‌گیری می‌گردد. برای مثال‌، با این روش می‌توان روند افزایش فاصله زمین تا ماه (3.8 سانتی‌متر در سال) را به طور مستقیم اندازه‌گیری کرد. تکنیک LLR همچنین‌ برای ارزیابی نظریه‌های گرانشی مناسب است.
ـ دوره VLBI؛ تداخل‌سنجی با فواصل بسیار بلند (VLBI) تنها روش ژئودتیکی غیر ماهواره‌ای است که به ارایۀ سرویس بین‌المللی دوران زمین (IERS) کمک می‌کند. نقش منحصر به فرد و اساسی این تکنیک در ژئودزی و نجوم‌، تحقق سیستم مختصات مرجع سماوی و حفظ پایداری بلند مدت انتقال بین چارچوب‌های مرجع مختصات سماوی و زمینی است.
سیستم مختصات مرجع سماوی جهانی (ICRS)‌، توسط سرویس بین‌المللی دوران زمین و سیستم‌های مرجع مختصات (IERS)، که اخیراً به این نام تغییر یافته، تعریف و به‌روز نگهداری می‌شود. این سیستم توسط اتحادیه بین‌المللی نجوم و اتحادیه بین‌المللی ژئودزی و ژئوفیزیک، به عنوان سیستم مرجع اصلی سماوی به تصویب رسید و جایگزین سیستم‌های نوری پیشین بر مبنای کاتالوگ‌های ستاره‌ای گردید. امروزه امور مشاهداتی و تجزیه و تحلیل مربوطه، توسط سرویس بین‌المللی VLBI برای نجوم‌سنجی و ژئودزی هماهنگ می‌شود.
ـ مأموریت‌های ارتفاع‌سنجی (Altimetry)؛ مأموریت‌های ارتفاع‌سنجی‌، بر اساس تکنیک رادار‌، دانش ما را از توپوگرافی سطح دریا‌، جریان‌های اقیانوسی‌، حرکات جزر و مدی اقیانوس‌ها و غیره به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است. فهرست بلندی از مأموریت‌های ارتفاع‌سنجی وجود دارد‌، از جمله‌، GEOS-3 ، SEASAT ، ERS-1&2‌، Envisat و غیره. مأموریت TOPEX / Poseidon (برای جریان‌سنجی اقیانوسی) اولین مأموریتی بود که به طور خاص برای مطالعه جریان‌های اقیانوسی طراحی شده بود. برای ژئودزی فضایی‌، مأموریت TOPEX / Poseidon نوعی از مأموریت rosetta stone (آژانس فضائی اروپائی) محسوب می‌شد، زیرا مدار آن با استفاده از سه سیستم مستقل (سیستم DORIS فرانسه‌، ردیابی SLR و GPS) تعیین شده بود. باید در نظر داشت که مأموریت TOPEX / Poseidon اولین و آخرین مأموریت ارتفاع‌سنجی نبوده، چرا که جانشین آن جیسون از قبل در مدار قرار گرفته است. بی‌تردید، مأموریت‌های دیگری مانند CRYOSAT (مأموریت سه سالۀ ارتفاع‌سنجی راداری ESA برای تعیین تغییرات ضخامت صفحات یخی قارۀ زمین) و ICESAT (مأموریت ناسا برای اندازه‌گیری تعادل جرم صفحات یخ‌، ارتفاع ابر و ذرات معلق در هوا و غیره)، دانش ما در مورد صفحات یخی زمین را به میزان قابل توجهی افزایش خواهد داد.
ـ مأموریت‌های SAR و InSAR؛ مأموریت‌های ماهواره‌ای مبتنی بر تکنیک راداری دریچه مصنوعی (SAR) یا تداخل‌سنجی SAR (InSAR) ثابت کرده‌اند که پتانسیل ایجاد تحول در پایش و اندازه‌گیری تغییر شکل پوسته زمین را دارند. برخلاف تکنیک‌های متداول موقعیت‌یابی‌، روش‌های SAR و InSAR اطلاعات دگرشکلی را برای مناطق گسترده (تا چند صد کیلومتر) ارائه می‌دهند. از این لحاظ تکنیک‌های SAR و فتوگرامتری با هم ارتباط نزدیک دارند.
ـ مأموریت‌های فضایی ثقل‌سنجی؛ در زمینه ژئودزی و ژئودینامیک‌، مأموریت ماهواره CHAMP برای تحقیقات ژئوفیزیکی و کاربردی‌، مأموریت جفت ماهواره‌های GRACE و GRACE-FO برای مطالعات میدان ‌ثقل زمین و تغییرات آب و هوائی و به ویژه مأموریت ماهواره GOCE اروپا در زمینه میدان ثقل و اکتشافات اقیانوسی، مهم و قابل توجه هستند. انتظار می‌رود دانش ما در خصوص میدان ثقل زمین (با وجود استفاده از گیرنده‌های GPS فضایی‌، شتاب‌سنج‌ها و شیب‌سنج‌ها) و نیز به واسطۀ این مأموریت‌ها، به طور قابل توجهی رشد نماید. مأموریت‌های ثقل‌سنجی برای اهداف ارتفاع‌سنجی از اهمیت خاصی برخوردارند، زیرا مدل‌های ژئوئید دقیق برای ارجاع توپوگرافی سطح دریا به ژئوئید مورد نیاز هستند.
ـ دوره GNSS؛ عبارت اختصاری GNSS برای سامانه ناوبری ماهواره‌ای جهانی به کار می‌رود. نسل فعلی GNSS را می‌توان به عنوان جانشین سیستم‌های داپلر در نظر گرفت. این سیستم‌ها بر اساس سیگنال‌های منسجم (امواج با اختلاف فاز و فرکانس یکسان) مایکروویو (در باند L) ساطع‌شده توسط ماهواره‌ها در (حداقل) دو موج حامل کار می‌کنند. همزمانی اندازه‌گیری سیگنال‌های ساطع‌شده توسط چندین ماهواره و ضبط‌شده توسط یک گیرنده، امکان تعیین موقعیت‌ آنی (فوری) را فراهم می‌نماید. سامانه GPS (سیستم موقعیت‌یابی جهانی) یکی از بهترین GNSS شناخته‌شده، و علاوه بر این‌، بهترین روش ژئودتیک فضایی شناخته‌شده تا به امروز است. به طور کل می‌توان گفت این سیستم روی علوم و جوامع تأثیرگذاری بالائی دارد. سیستم موقعیت‌یابی جهانی GPS، انقلابی در نقشه‌برداری‌، زمان‌سنجی، مسیریابی و ناوبری زمینی، دریایی و هوائی ایجاد کرده است. امروزه میلیون‌ها گیرنده در حال استفاده هستند. کاربردهای فضائی GPS تأثیری عمیق روی ژئودزی و علوم جوی گذاشته است. با این حال، با توجه به برنامه‌ریزی‌های انجام شده سیستم‌های تعیین موقعیت دیگر مانند بیدو (Beidou) چین، گلوناس (GLONASS) روسی و سیستم گالیله (GALILEO) اروپایی در آینده تأثیرگذاری بیشتری خواهند داشت.

معرفی شبکه‌های نقاط مبنایی ایران
ایجاد و استقرار شبکه‌های نقاط (ایستگاه‌های) مبنائی نقشه‌برداری و ترازیابی در کشور، پیش‌نیاز انتقال مختصات مسطحاتی و ارتفاعی در پروژه‌های مختلف نقشه‌برداری و تهیه نقشه است. از جمله شبکه‌های نقاط مبنائی ایجاد‌شده در کشور می‌توان به شبکه‌های ژئودزی قدیمی، شبکه‌های ترازیابی دقیق سراسری، شبکه‌های ژئودزی چندمنظوره و شبکه‌ ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک اشاره کرد که توسط سازمان نقشه‌برداری کشور، طراحی و اجرا شده‌اند.
 
ـ شبکه‌های ژئودزی قدیمی
شبکه ژئودزی کلاسیک یکی از قدیمی‌ترین شبکه‌های مختصات مبنایی ایران است که با استفاده از دستگاه‌های فاصله‌سنج زمینی و زوایه‌یاب‌های قدیمی اندازه‌گیری شده‌اند. كار ژئودزی به روش كلاسیك از سال 1363 آغاز و تا سال 1369 با ایجاد یك شبكه 242 نقطه‌ای با فواصل تقریبی 25 تا 60 كیلومتر انجام و مختصات آن محاسبه گردید. در روش كلاسیك، نقاط روی مناطق مرتفع كوهستانی قرار داشتند تا دید مستقیم بین ایستگاه‌ها به منظور اندازه‌گیری طول و زاویه برقرار گردد.
با پیشرفت فناوری، سامانه تعیین موقعیت ماهواره‌ای جایگزین روش و ابزار تعیین موقعیت سنتی گردید. شبكه ژئودزی درجه یك ماهواره‌ای به صورت سه‌ضلع‌بندی (مثلث‌بندی) با اضلاع متوسط 100 كیلومتر در سطح كشور طراحی شد. هدف از این طراحی ایجاد یك شبكه ژئودزی همگن در سراسر كشور به منظور استفاده در تهیه نقشه‌های پوششی، به ویژه طرح تهیه نقشه‌های پوششی1:25000 بوده است. کار احداث فیزیکی نقاط مبنائی و اندازه‌گیری‌های ماهواره‌ای و تعیین مختصات‌ نقاط این شبكه طی سال‌های 1367 تا 1369 انجام شد. این شبکه دارای 264 ایستگاه است كه با شبكه ژئودزی كلاسیك 38 ایستگاه مشترك دارد.
در سال 1374 به منظور بالا‌بردن دقت مطلق و نسبی شبكه‌های ژئودزی،  شبكه صفر ماهواره‌ای شامل 10 ایستگاه با فواصل تقریبی 600 كیلومتر طراحی، اندازه‌گیری و محاسبه گردید. این شبكه از طریق دو نقطه به شبكه جهانی ژئودزی متصل شد. با ایجاد این شبكه، محاسبات شبكۀ ژئودزی درجه یك نیز تجدید گردید.
از سال 1371 طراحی و مشاهدات شبکه درجه دو، با فواصل 15 تا 25 كیلومتر بین نقاط مثلث‌بندی شبکه درجه یک انجام شد[6] که در مجموع دارای بیش از 2000 ایستگاه است. با اتمام فعالیت‌های اجرائی و محاسباتی شبکه ژئودزی درجه دو، مختصات نقاط این شبکه، به دلیل تراکم مناسب و راه‌های دسترسی آسان‌تر نقاط مبنائی آن، سال‌ها در فعالیت‌های تهیه نقشه سازمان نقشه‌برداری کشور و نیز در پروژه‌های نقشه‌برداری مهندسان مشاور بخش خصوصی مورد استفاده قرار می‌گرفته است.
شبكه ژئودزی درجه سه نیز بر اساس نیاز بخش خصوصی و دولتی و به طور عموم برای انجام نقشه‌برداری‌های موردی‌ طراحی گردید. شبکه‌بندی درجه سه بر مبنای بلوك‌بندی نقشه‌های 1:25000 انجام و در هر بلوك حدود 150 ایستگاه با فواصل 10 تا 15 كیلومتری ایجاد شد. عملیات اجرایی این شبکه  از سال 1378 آغاز و تعدادی از بلوک‌های آن نیز اندازه‌گیری گردید. اما به تدریج و با توسعه شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک و امکان واگذاری مشاهدات این شبکه به متقاضیان و اتصال مبنای مختصات پروژ‌های موردی به شبکه ژئودینامیک، عملیات تکمیل شبکه ژئودزی درجه سه متوقف گردید.
 
ـ شبكه‌های ترازیابی سراسري كشور
شبكه‌های ترازیابی سراسري با هدف ايجاد مبناي ارتفاعی کشور و تأمین نیاز به ارتفاعات دقیق در پروژه‌های مختلف از جمله طرح تهيه نقشه‌هاي پوششي 1:25000 و طرح ژئودینامیک، طراحی و ایجاد شدند. اين شبكه‌ها براساس نياز، دقت مورد نظر و اهداف آن‌، در سه دسته درجه يك، دو و سه طبقه‌بندي و هر کدام نیز براساس دستورالعمل‌هاي خاص خود ايجاد و اندازه‌گيري شده‌اند. طول مسير شبكه ترازیابی درجه یک، دو و سه سراسری کشور به بيش از 81 هزار كيلومتر مي‌رسد.
سری نخست مشاهدات شبکه ترازيابي درجه يك كشور، بر اساس 98 لوپ یا حلقه (68 لوپ بسته و 30 لوپ باز) و 239 مسیر ترازیابی طراحی شد. از این تعداد مسیرهای ترازیابی، 233 مسیر شامل 13280 نقطه مبنایی ترازیابی بین سال‌های1360 تا 1377 طبق دستورالعمل مصوب زمان خود و با تجهيزات اپتيكي (ترازياب اپتیکی و دیگر تجهیزات مربوطه) اندازه‌گیری شدند. در این سری از مشاهدات، حجم عمليات ترازیابی صورت گرفته در كل كشور براي ترايابي درجة يك، بیش از 30500 كيلومتر است.
مشاهدات سری دوم اين شبكه، به منظور بررسي تغییرات ارتفاعي یا تعیین ارتفاع نقاطی که به دلایل مختلف پس از اندازه‌گیری سری اول از بین رفته و به طور کل بازسازی شده بودند، از نیمه دوم سال 1380 شروع و تا سال 1388 به اتمام رسید. مشاهدات جدید بر اساس دستورالعمل اصلاح‌شدۀ ترازیابی درجه یک انجام گردید. مهم‌ترین بخش‌های تصحیح‌ شده‌ی دستورالعمل، مربوط به استفاده از دستگاه‌های رقومی و الزام در اندازه‌گیری مشاهدات اضافی برای تصحیح خطاهای سیستماتیک در زمان اندازه‌گیری بوده است. از مشاهدات تکمیلی دیگر می‌توان به اندازه‌گیری دما و فشار هوای محیط و دمای شاخص اشاره کرد. در این سری از مشاهدات نیز حجم عمليات ترازیابی درجة يك كل كشور، بیش از 33500 كيلومتر بوده است.
شبكه ترازیابی درجه دو نیز دستورالعمل خاص خود را دارد. مسیرهای ترازیابی درجه دو شبکه سراسری، در داخل لوپ‌های درجه یک طراحی شده و نقاط مبنایی آن نیز در طول این مسیرها ساخته و اندازه‌گیری شده‌اند. از 340 مسیر طراحی‌شده شبكه سراسری درجه دو‌، 325 خط ترازیابی آن شامل 8400 ایستگاه ترازیابی همزمان با مشاهدات ترازیابی درجه یک و با تجهيزات اپتيكي اندازه‌گیری شده‌اند. حجم عمليات ترازیابی صورت‌گرفته در كل كشور، براي ترايابي درجة دو، بیش از 25370 كيلومتر است.
شبكه ترازیابی درجه سه سراسری، نیز مطابق دستورالعمل خاص خود، در داخل لوپ‌های درجه دو طراحی و ایجاد شده است. از 863 خط طراحی‌شده شبكه سراسری درجه سه‌، 826 خط ترازیابی مشتمل بر 8200 ایستگاه همزمان با مشاهدات درجه یک و دو و با استفاده از تجهيزات اپتيكي  اندازه‌گیری شده‌اند. حجم عمليات ترازیابی صورت‌گرفته در كل كشور، براي ترايابي درجة سه، بیشتر از 25000 كيلومتر است. گفتنی است که مبنای ارتفاعی نقاط ترازیابی درجه یک، دو  و سه کشور، ایستگاه جزر و مد سنجی واقع در بندر شهید رجایی است.
 
ـ شبکه‌های مبنایی ژئودزی چند‌منظوره
سازمان نقشه‌برداری کشور، طی سال‌های گذشته، علاوه بر شبکه‌های ژئودزی قدیمی، شبکه‌های ژئودزی چندمنظوره مختصات را در سراسر کشور طراحی و ایجاد نموده که به عنوان سرمایه‌های ملی ماندگار به حساب می‌آیند. از جمله این شبکه‌ها، شبکه مبنایی ژئودزی چندمنظوره درجه یک و درجه دو و داده‌های ثقل‌سنجی با تراکم بالا در کشور است.
شبکه‌ ژئودزی چندمنظوره ابتدا با هدف مدل‌سازی میدان ثقل زمین و تعیین مدل ژئوئید دقیقی در کشور ایجاد شد. اما لزوم انجام مشاهدات ترازیابی دقیق، مشاهدات دقیق GPS و مشاهدات نجومی در مدل‌سازی میدان ثقل زمین، موجب گردید تا این شبکه از نظر ارتفاعی و مسطحاتی نیز از دقت بالایی برخوردار گردد. هم اکنون، ارتفاعات دقیق از شبکه ترازیابی کشور به ایستگاه‌های این شبکه منتقل شده و نقاط آن نیز با استفاده از ایستگاه‌های شبکه ژئودینامیک کشور تعیین موقعیت شده‌اند.
شبکه ژئودزی چند‌منظوره درجه یک ایران در سال 1382 طراحی گردید. این شبکه شامل 700 نقطه مبنایی است که با تراکم 45 تا 65 کیلومتر و به‌ صورت منظم در سطح کشور توزیع شده‌اند. مختصات مسطحاتی این نقاط توسط گیرنده‌های تعیین موقعیت ماهواره‌ای GPS با پریود 24 ساعته به طور دقیق تعیین گردیده‌اند. ارتفاع‌ نقاط شبکه ژئودزی چندمنظورۀ درجه یک به روش ترازیابی دقیق هندسی تعیین و مشاهدات ثقل‌سنجی آن‌ها نیز با استفاده از ثقل‌سنج‌های نسبی با اتصال به شبکه ثقل‌سنجی درجه صفر کشور انجام شده است.
شبکه ژئودزی چندمنظوره درجه دو کشور، به منظور ارتقای شبکه‌های مبنایی کشور، به گونه‌ای طراحی و ایجاد گردید که پوشش شبکه مبنایی در کشور را تکمیل نماید و خلاء نقاط مبنایی بین نقاط شبکۀ ژئودزی چندمنظوره درجه یک را پر کند. به‌عبارت دیگر، استقرار این شبکه با  هدف افزایش تراکم نقاط ژئودزی چندمنظوره در سطح کشور صورت گرفته است. شبکه ژئودزی چندمنظوره درجه دو کشور با تراکم 15 دقیقه‌ای (20 تا 25 کیلومتر) مشتمل بر 1909 ایستگاه در سال 1386 طراحی و سپس وارد فاز اجرا گردید. شبکه چندمنظوره ژئودزی سازمان نقشه‌برداری برای مدل‌سازی محلی ژئوئید، در دو دهه اخیر در حال گسترش است. عملیات احداث نقاط و اندازه‌گیری شبکه ژئودزی درجه سه با هدف ‌مدل‌سازی میدان ثقل زمین در کشور و با تراکم حدود 10 کیلومتر در حال انجام است.
ـ شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک
شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک ایران در فاز اول با تراکم و توزیع جغرافیایی متناسب با دو پارامتر لرزه‌خیزی و جمعیت، و مشتمل بر 105 ایستگاه در مناطق مختلف کشور طراحی و در قالب یک شبکه اصلی و سه شبکه محلی آذربایجان‌، تهران و خراسان به مرحله اجرا رسید. در ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک، گیرنده‌ها به صورت 24 ساعته به ردیابی و ثبت امواج دریافتی از ماهواره‌های GPS می‌پردازند. داده‌های جمع‌آوری‌شده در هر ایستگاه شامل داده‌های مشاهداتی، ناوبری، داده‌های هواشناسی و غیره، روزانه به صورت برخط و یا غیر برخط به مراکز اصلی پردازش داده‌ها در سازمان نقشه برداری کشور ارسال می‌شوند. پردازش در این مراکز به دو صورت روزانه و نهایی انجام می‌شود و نتایج آن به صورت اطلاعاتی شامل مختصات دقیق ایستگاه‌ها در سیستم مختصات مرجع ملی[7]، سری‌های زمانی مختصاتی و بردارهای جابجائی و سرعت به همراه شاخص‌های خطای هر ایستگاه ارائه می‌گردند. این اطلاعات در پایش‌ دقیق ژئودتیکی حرکات و جابجائی‌های پوسته زمین در کشور نقشی حیاتی دارند. پایش‌ ژئودتیکی انواع دگرشکلی‌ها، گسل‌ها، فرونشست‌ها، رانش‌ها و لغزش‌های زمین، نیازمند افزایش تعداد ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک است و البته تعداد ایستگاه‌ها‌ی موجود در کشور برای انجام اموری مانند پایش، ارزیابی و مدیریت مخاطرات و بحران‌های طبیعی کفایت نمی‌کند.
 
نتیجه
بررسی رویکردها و روندهای موجود در دنیای در حال تغییر و تحول ژئودزی و نقشه‌برداری نشان می‌دهد که نهادهای مرتبط بین‌المللی در مسیر توسعة سیستم جهانی مشاهدات یکپارچه ژئودتیک و ژئودینامیک (GIGGOS) پیش می‌روند. سیستمی که در آن، مؤلفه‌های دوران زمین، هندسه و کینماتیک و میدان ثقل زمین، حول یک چارچوب مختصات زمینی جهانی کاملاً تعریف‌‌شده‌ و قابل بازتولید قرار می‌گیرند. این سیستم، مرجعِ همه سیستم‌های پایشی و چارچوبی برای مدل‌سازی فرآیندهای زمین خواهد بود. مدل‌هایی که پوستة جامد زمین، صفحات یخی، سطح اقیانوس‌ها (هیدروسفر)، اتمسفر و تغییرات زمانی و مکانی آن‌ها را در بر می‌گیرد. بی تردید، دقت و استحکام سیستم مشاهدات یکپارچه، بر صحت مدل‌سازی سه مؤلفه مذکور اثر خواهد گذاشت. تأسیس و نگهداری چنین چارچوب مختصات مرجعی با استفادة ترکیبی از تکنیک‌های فضایی مانند VLBI ، SLR ، LLR ، GPS ، سیستم ماهواره‌ای فرانسوی DORIS، سیستم آلمانیPRARE  و بالاخره GNSS ممکن خواهد شد.
سازمان نقشه‌برداری کشور نیز طی هفتاد سال مجاهدت و تلاش خود، ضمن ایجاد و نگهداری شبکه‌های نقاط مبنایی ارتفاعی سراسری، شبکه‌های مبنایی مسطحاتی، شبکه‌های ثقل‌سنجی، شبکه‌های چندمنظوره ژئودزی و شبکه ایستگاه‌های دائم ژئودینامیک و GNSS‌، چارچوب مرجع مختصات ملی را ایجاد و ارائه نموده است.
‌اکنون مختصات نقاطِ شبکه‌های مختلف مربوط به دیگر دستگاه‌ها و ارگان‌ها هم تحت چارچوب‌ مرجع مختصات ملی (منطبق با شبکه ایستگاه‌های دائمی سازمان نقشه‌برداری کشور) پردازش و محاسبه می‌شوند که با مختصات نقاط در چارچوب مرجع مختصات جهانی نیز انطباق بیشتری دارند.
 
منابع:
ـ https://www.fig.net/resources/monthly_articles/2004/july_2004/beutler_july_2004.pdf
ـ https://www.fig.net/organisation/comm/5/Library/reports/gavle/schwarz.pdf
ـ https://www.ncc.gov.ir/
ـ https://www.ncc.gov.ir/fa/news/3029/
 
 
 
[1] Sputnik I
[2] IUGG
[3] IAU
[4] omni-directional antennas
[5] Lunokhod
[6]  به طور تقریبی هر مثلث 7 نقطه
[7] ITRF
https://www.ncc.gov.ir/vdcf.0dmiw6dmvgiaw.html
ncc.gov.ir/vdcf.0dmiw6dmvgiaw.html
ارسال نظر
نام شما
آدرس ايميل شما
کد امنيتی