نقشه‌برداری به فرآیند تعیین فاصله دو نقطه و زاویه‌ی بین آن دو نقطه گفته می‌شود. نقشه‌برداری معمولا در محل‌های ساخت و ساز، به منظور تراز کردن نقاط و آغاز کار انجام می‌شود. تهیه نقشه یکی از مهم‌ترین مراحل مهم در ساخت و ساز است و برای این منظور، باید از ابزارهای نقشه برداری به طور دقیق استفاده نمود.
با پیشرفت علوم و فناوری، از گذشته تا به امروز، از ابزارهای نقشه برداری مختلفی استفاده شده است. برای آشنایی بیشتر با این موضوع، در این مقاله به بررسی ابزارهای نقشه برداری قدیمی، ابزارهایی که امروزه استفاده می‌شوند و ابزارهایی که احتمالا در آینده استفاده خواهند شد، خواهیم پرداخت. از شما دعوت می‌کنیم که تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
ابزارهای نقشه برداری قدیمی
ابزارهای نقشه برداری اولیه
در گذشته، معماران از ابزارهایی نظیر زنجیر، قطب نما، قطب نمای خورشیدی، transit و تئودولیت برای نقشه‌برداری استفاده می‌کردند. برای اندازه‌گیری فاصله دو نقطه، از زنجیر‌هایی با دانه‌های مساوی و اندازه مشخص استفاده می‌شد. با استفاده از قطب نمای خورشیدی و با کمک خورشید و ستارگان، جهت و عرض جغرافیایی یک نقطه را مشخص می‌کردند. علاوه بر این، قطب نما خورشیدی می‌توانست در اندازه گیری زوایای افقی و مشخص نمودن شمال واقعی کمک کند. از نوارهای اندازه‌گیری نیز برای تعیین مسافت‌های کوتاه استفاده می‌شد.
با پیشرفت فناوری و گذشت زمان، این ابزارها تکامل پیدا کرده و کارآمدی ابزارهای نقشه برداری افزایش یافت. در اوایل دهه 1900، نقشه برداران شروع به استفاده از ابزارهای نقشه برداری جدیدی نظیر پلانی‌متر، تئودولیت، ترازیاب‌های اتوماتیک (automatic levels) و چرخ اندازه‌گیری کردند.
تئودولیت
یکی از ابزارهای جدید، تئودولیت بود که برای اندازه‌گیری زاویه‌های افقی و عمودی طراحی شد. این ابزار از یک تلسکوپ متحرک و یک پایه عمودی تشکیل شده است و برای اندازه‌گیری دقیق زاویه‌ها استفاده می‌شود. تئودولیت جزء جداناپذیری از کیت‌های نقشه برداری است.
چرخ اندازه‌گیری
چرخ‌های اندازه‌گیری (Measuring wheels) نیز در تعیین فواصل طولانی در مدت زمان کوتاه، به مهندسان کمک می‌کرد. امروزه چرخ‌های اندازه‌گیری در دو نوع مکانیکی و برقی وجود دارند که اساس کار هر دو مشابه است.
پلانی‌متر
پلانی‌متر یکی از بهترین ابزارهایی است که در اندازه‌گیری مناطق ناهموار و نامتقارن، می‌توان از آن بهره برد. چرا که با استفاده از آن، پیگر نیازی به انجام محاسبات دستی و رسم نمودار نخواهید داشت.
ترازیاب
ترازیاب‌ها نوعی تئودولیت هستند که دقت کمتری دارند. ترازیاب اتوماتیک از یک تلسکوپ و یک سه پایه تشکیل شده است و ب رای تعیین ترازهای افقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. Auto level، tilting level و self-leveling انواع مختلفی از ترازیاب‌ها هستند که هرکدام به ما اجازه اندازه‌گیری در زوایای مختلف را می‌دهند.
سه‌پایه
بیشتر این ابزارها روی یک سه پایه (tripod) نصب می‌شوند. همانطور که از نام تری پاد پیدا است، دارای سه پایه است که هر پایه قابلیت تغییر طول دارد. با گذشت زمان، هنوز هم بسیاری از ابزارهای نقشه برداری قدیمی توسط مهندسان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ابزارهای نقشه برداری جدید
پیشرفت‌های اخیر فناوری، تجهیزات جدید و کارآمدی را برای مهندسان نقشه‌بردار فراهم کرده است.
سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS)
با گسترش سیستم موقعیت‌یاب جهانی، روش‌های ترازیابی به کلی دچار تغییر شده‌اند. GPS نه تنها فرآیند نقشه‌برداری را تسریع کرده، بلکه دقت کار مهندسان را نیز به شکل چشمگیری افزایش داده است. GPS با کمک سیستم‌های ماهواره‌ای کار می‌کند و اطلاعات دقیق جمع آوری شده را به طور مستقیم از طریق رایانه به معماران و مهندسان ارائه می‌کند.
انواع مختلفی از دستگاه‌های GPS وجود دارد، از انواع خیلی ساده تا پیشرفته این دستگاه در بازار موجود است. حتی برخی از تجهیزات GPS، قابلیت دید در شب دارند و امکان نقشه برداری در شب را فراهم می‌کنند.
توتال استیشن
اگرچه GPS در پیدا کردن موقعیت دقیق به شما کمک زیادی می‌کند، اما این ابزار محدودیت‌هایی دارد. مثلا در مناطقی با جنگل‌های متراکم یا سازه‌های بتنی، جی پی اس معمولا نتایج خوبی را ارائه نمی‌کند. به همین دلیل، لازم است که از ابزار دیگری به نام توتال استیشن ( total station) در کنار GPS استفاده شود.
توتال استیشن در واقع یک تئودولیت به همراه یک دستگاه اندازه‌گیری از راه دور الکترونیک است. این دستگاه یکی از ابزارهای نقشه برداری است که باعث تغییر شگفت انگیز فناوری نقشه برداری شده است.
ابزارهای مسافت سنج الکترونیک
ابزارهای مسافت سنج الکترونیک(EDM) باعث حرکت فناوری از ابزارهای مکانیکی و چشمی به سمت دستگاه‌های الکترونیکی و دیجیتال شد. بیشتر ابزارهای فوق مدرن امروزی در واقع ترکیبی از دو یا چند دستگاه مختلف است.
امروزه ابزارهای نقشه برداری مختلفی در بازار وجود دارد. انتخاب اینگونه تجهیزات به کار و دقت مورد نیاز شما بستگی دارد. باتوجه به اینکه وجود این تجهیزات طیف گسترده‌ای از انتخاب را به شما ارائه می‌دهند، توصیه می‌کنم در مورد هر یک از این تجهیزات اطلاعات کافی کسب کنید و باتوجه به نیازتان انتخاب کنید. این کار نه تنها دقت کار شما را افزایش خواهد داد بلکه در وقت و هزینه‌های شما نیز صرفه‌جویی خواهد نمود.
آینده ابزارهای نقشه‌برداری
مانند هر صنعت دیگری، با پیشرفت فناوری، آینده نقشه‌برداری نیز دچار تغییر و تحول خواهد شد. با افزایش استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین، پیشرفت نقشه‌برداری سه بعدی از طریق موبایل و تغییر روش‌های مدیریت داده، می‌توان گفت که نقشه‌برداری آینده درخشانی پیش روی خود دارد. این روند پیشرفت، جمع‌آوری، ذخیره داده و دسترسی به آن را تسریع می‌کند. در ادامه چشم اندازی از آینده ابزارهای نقشه برداری را ارائه خواهیم کرد و تعدادی از مدرن‌ترین ابزارهای مورد انتظار را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
استفاده از پهپادها
تجهیزات هوایی بدون سرنشین یا همان پهپادها، به دلیل صرفه اقتصادی و امکانات بالایی که دارند، امروزه در بخش‌های گوناگون زندگی بشر مورد استفاده قرار می‌گیرند. قبل از گسترش این فناوری، اغلب تصور می‌شد که به دلیل مخارج بالا، پهبادها تنها در صنعت نظامی مورد استفاده قرار خواهند گرفت؛ اما امروزه این ابزار مدرن به نقشه برداری نیز راه یافته و انجام سرمایه‌گذاری‌های مختلف در این زمینه، پهپادها را به یکی از کارآمدترین ابزارهای نقشه برداری تبدیل کرده است. این فناوری نوظهور، نسبت به تیم‌های نقشه‌برداری زمینی و هواپیماهای معمولی، مزیت‌های فراوانی دارد که از آن جمله، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پوشش دادن نواحی بزرگی از زمین در مدتی کوتاه
- عبور از زمین‌هایی که گذشتن از آن‌ها بسیار دشوار است.
- تهیه تصاویر دقیق از مناطقی که دسترسی به آن‌ها ممکن نیست.
- انجام کارهای مختلف مثل نقشه‌برداری سه بعدی، تهیه توپوگرافی، فتوگرامتری و…
روش‌های سنتی به دلیل زمان‌بر بودن یا غیرممکن بودن دسترسی به برخی نواحی، هرگز نمی‌توانند این کارها را با این سرعت و کیفیت انجام دهند. با گسترش فناوری پهبادی، مهندسان می‌توانند اطلاعات مورد نیاز خود را در مدت زمان کم و دقت بالا دریافت کنند. همچنین انجام نقشه‌برداری توسط پهبادها، ایمن‌تر از گذشته است. ین تازه آغاز راه است، هواپیماهای بدون سرنشین روز به روز در حال گسترش و رسیدن به کسب ویژگی‌های جدید هستند و با توجه به کارایی بالای آن‌ها، احتمالا به زودی به یک صنعت قدرتمند تبدیل خواهند شد.
سیستم نقشه‌برداری موبایلی (MOBILE 3D MAPPING)
سیستم نقشه‌برداری موبایلی که امروزه در حال گسترش است، می‌تواند در مدت زمان کوتاهی، تصاویری با جزئیات بالا به مهندسان ارائه دهد. این دسته از ابزارهای نقشه برداری انعطاف پذیری بالایی داشته و به نقشه‌برداران امکان تهیه مدلهای سه بعدی از محیط‌های مختلف را خواهند داد. این فناوری می‌تواند در نقشه‌برداری از فضای داخلی، فضای باز بیرون و یا زیرزمین‌ها مورد استفاده قرار گیرد. جمع آوری داده‌های جغرافیایی با استفاده از ابزارهای مدرن و با کمک نرم افزارها، تهیه نقشه را بسیار ساده‌تر و سریع‌تر خواهد کرد. در آینده، نقشه‌برداران بدون نیاز به تجهیزات دست و پاگیر و یا صرف زمان زیاد به راحتی خواهند توانست که ماکت‌های دیجیتالی مدنظر خود را تهیه کنند.
تجهیزات انعطاف پذیر و متنوع جدید، دستگاه‌های قابل حمل دستی یا هوایی، فرآیند mobile 3D mapping را به یک رویکرد کارآمد و مناسب تبدیل کرده است. این روش مزیت‌های زیادی نسبت به استفاده از پهپاد یا روش‌های سنتی خواهد داشت. این دسته از ابزارهای نقشه برداری به آموزش جدی نیاز نداشته و کارایی بالایی دارند. اگر نیاز به نقشه‌برداری از یک محیط وسیع داشته باشید، به راحتی می‌توانید دستگاه را به وسیله نقلیه خود متصل کنید و با حرکت در زمین، از منطقه مورد نظرتان نقشه‌برداری نمایید.
همچنین جالب است که بدانید برای استفاده از تکنولوژی Mobile 3D mapping به GPS نیاز نخواهید داشت. از دیگر مزیت‌های این فناوری، امکان تهیه نتایج واقعی و فوری است. چراکه می‌توانید داده‌های خود را به سرعت به تصاویر سه بعدی تبدیل کنید.
دسترسی پذیری داده‌ها ( DATA ACCESSIBILITY)
یکی دیگر از فناوری‌های در حال رشد LiDAR است. این تکنولوژی نوعی اسکن لیزری سه بعدی است که از پالس‌های ماوراء بنفش، نور مرئی و امواج فروسرخ برای اندازه‌گیری مسافت‌ها استفاده می‌کند. به طور کلی، این دستگاه از لیزر، یک نوع خاص از گیرنده‌های GPS و اسکنر تشکیل شده است. LiDAR معمولا در هواپیماها و بالگردها برای جمع‌آوری داده از یک منطقه بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش سنجش از راه دور، اطلاعات را از پالس‌های نوری و سایر داده‌ها جمع می‌کند و به شکل مدلهای سه بعدی دقیقی ارائه می‌نماید.
چندین نوع مختلف از این تکنولوژی وجود دارد:
نوع زمینی (Terrestrial): این نوع از LiDAR با استفاده از مقادیر توپوگرافیک، از سطح زمین نقشه تهیه می‌کند. با استفاده از این ابزار می‌توان خطوط برق، پل‌ها، درختان یا سایر مواردی که ممکن است در این ناحیه باشند را از نقشه حذف نمود.
نوع Bathymetric: این نوع از این دستگاه، با فرستادن یک طیف نور سبز به عمق یک رودخانه یا دریا و دریافت بازتاب آن به مهندسان در تعیین ارتفاعات بستر دریاها و رودخانه‌ها کمک می‌کند. این کار معمولا به صورت هوایی انجام می‌شود.
نوع Airborne: این دستگاه شامل یک اسکنر لیزری است به هواپیما متصل می‌شود و معمولا برای تهیه مدلهای سه بعدی از یک منطقه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند بسیار دقیق بوده و در تهیه مدلهای سطحی و ارتفاعی دیجیتال کمک‌کننده خواهد بود.
یکی از مهم‌ترین مزایای LiDAR این است که اطلاعات را در لحظه تحویل می‌دهد. اکثر سیستم‌های اندازه‌گیری این قابلیت را ندارند. این ویژگی منحصربه‌فرد تاثیر چشمگیری در سرعت و نحوه دسترسی به داده‌ها خواهد داشت، بنابراین پروژه‌های شما منعطف‌تر و کارآمدتر از همیشه پیش خواهند رفت.
از آنجایی که سیستم‌های LiDAR ارزان‌تر و در دسترس‌تر هستند، احتمالا در آینده به یکی از ابزارهای متداول نقشه برداری تبدیل خواهند شد.
ذخیره سازی ابری داده‌ها
باتوجه به پیشرفت ابزارهای نقشه برداری و استفاده بیشتر از آن‌ها، داده‌های بیشتری نیز تولید خواهد شد. این داده‌ها فضای قابل توجهی را اشغال خواهند کرد و محدودیت در این زمینه می‌تواند فرآیند نقشه‌برداری را تحت تاثیر خود قرار دهد. از طرفی، بسیاری از نقشه‌برداران زیرساخت لازم برای ذخیره این حجم از اطلاعات را ندارند. برای رفع این مشکلات، بسیاری از مهندسان از روش ذخیره سازی ابری داده‌ها استفاده می‌کنند. در این روش داده‌ها خارج از مرکز تحقیقاتی شما و در یک مکان امن که معمولا می‌توان ظرفیت آن را تعیین نمود، نگه‌داری می‌شوند.
یکی دیگر از دلایلی که بسیاری از شرکت‌ها به ذخیره سازی ابری داده‌ها روی آورده‌اند، امکان دسترسی آسان به داده‌ها و سهولت در اشتراک گذاری آن‌ها است. با استفاده از این ابزار دیگر نیاز نخواهد بود پروژه‌های خود را به شکل قدیمی ارسال کنید. این فناوری از بروز مشکل در انتقال و ایجاد داده‌های غیر‌ضروری جلوگیری می‌کند و تمام کاربران از هر سیستمی قادر خواهند بود به اطلاعات یکسان دسترسی پیدا کنند.
سخن آخر
مهندسان برای نقشه برداری ساختمان یا طراحی نقشه یک منطقه از طیف وسیعی از ابزارهای نقشه برداری استفاده می‌کنند. این ابزارها از گذشته تا امروز دچار تغییرات شگرفی شده‌اند و هر زمان که فناوری به جلو حرکت کرده، شاهد تغییراتی در ابزارهای نقشه برداری نیز بوده‌ایم. اخیرا تلاش‌های مهندسان بیشتر بر تسریع و سهولت در دریافت، آنالیز و ذخیره داده‌ها متمرکز بوده است و توسعه ابزارهای جدید، بیشتر در این راستا صورت گرفته‌است. امیدوارم که این مقاله برای شما مخاطبان گرامی، مفید واقع شده باشد. از اینکه تا انتهای این مقاله ما را همراهی نمودید، از شما بسیار سپاسگذاریم.
