آشنایی با رشته مهندسی نقشه برداری

مهندسی نقشه برداری (Surveying Engineering) که به آن مهندسی ژئوماتیک (Geomatics Engineering) نیز گفته می شود به مباحث مرتبط با زمین می پردازد. به عبارت دیگر این رشته علم، فن و هنر جمع آوری اطلاعات مکانی و پردازش و تجزیه و تحلیل آن ها برای مقاصد مختلف می باشد.

بنابراین فعالیت های نقشه برداری عموما به دو بخش مهم تقسیم بندی می شود:

بخش اول مربوط به همه علوم و فنونی است که برای جمع آوری اطلاعات از سطح زمین به طور مستقیم یا غیر مستقیم انجام می شود و بخش دوم تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده به منظور تولید خروجی های (مانند نقشه و …) مورد نظر است.

به طور مثال یک نقشه بردار می تواند با برداشت مستقیم، مختصات یکسری نقطه را برآورد کرده و با استفاده از آنها نقشه تولید کند و یا با جمع آوری و تحلیل داده های چند ساله ماهواره ای به صورت غیر مستقیم، پدیده های طبیعی مهم مثل زمین لرزه را پیش بینی کند.

تولید و تهیه نقشه اهمیت بسیار زیادی در این رشته دارد و خروجی بسیاری از کارها نقشه می باشد که منظور از نقشه تصویر افقی منطقه ای از سطح زمین با مقیاس کوچک بر روی یک صفحه است.

پیشنهاد می کنیم برای آشنایی با کاربردهای نقشه برداری ویدئو جالب زیر را مشاهده کنید:

تاریخچه نقشه برداری

تاریخچه نقشه برداری به دوران مصر باستان بر می گردد. پس از سیل رودخانه نیل و همچنین ساخت هرم بزرگ جیزه، تعیین مجدد مرز زمین های کشاورزی با استفاده از اطلاعاتی که قبل از وقوع سیل ثبت شده بود انجام شد.

در زمان رومیان، نقشه برداری به عنوان یک حرفه بنیان گذاری شد. در آن زمان نقشه برداران زمین ها را به وسیله طناب به قطعات مشخصی برای اخذ مالیات تقسیم کردند.

در قرن هجدهم در اروپا روشی برای نقشه برداری معروف به مثلث بندی که بر اساس اندازه گیری زوایا بود، برای ساخت یک شبکه کلی به منظور موقعیت یابی نقطه ای در داخل یک کشور مورد استفاده قرار گرفت.

با گذشت زمان، زنجیره گونتر و نوارهای اینوار و پس از آن تجهیزات اندازه گیری مانند فاصله یاب های الکترومغناطیسی (EDM) و سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) جایگزین روش های قبلی شد. هر کدام از این روش های نوین به نوبه خود منجر به سهولت بیشتر در انجام کار و بهبود دقت اندازه گیری نسبت به روش های قبلی شدند. به همین ترتیب امروزه برداشت با پهپاد ها ، لیزر اسکنر ها و ماهواره ها (برای جمع آوری اطلاعات سطح بسیار بزرگی از زمین به صورت یکجا) جایگاه ویژه ای در جوامع بدست آورده اند.

محیط کار رشته نقشه برداری

در گذشته معمولا شاغلین در این رشته در محیط های باز و به صورت مستقیم اطلاعات مورد نیاز خود را جمع آوری می کردند ولی امروزه کار های نقشه برداری هم به صورت مستقیم و هم به صورت جمع آوری اطلاعات از طریق دور سنجی انجام می شود. در روش دورسنجی مهندسین فقط می بایست داده های بدست آمده از ماهواره ها را برای کاربردهای خاص، مورد تحلیل و برسی قرار دهند و دیگر نیازی به جمع آوری اطلاعات به صورت دستی و مستقیم توسط مهندسین وجود ندارد.

ویژگی ها و توانمندی های لازم

برای شروع و در پی آن موفقیت در هر کاری، یک سری توانمندی ها و ویژگی های فردی مورد نیاز است که به مقتضی هر رشته هم متفاوت خواهد بود. در این رشته به طور کلی ویژگی های زیر برای شروع کار نقشه برداری حائز اهمیت می باشد.

• داشتن دانش بالای ریاضی و فیزیک و قدرت تجسم سه بعدی
• دارا بودن قدرت تجزیه و تحلیل
• داشتن دقت (برای رسیدن به نتایج مطلوب)
• داشتن روحیه کار در محیط های باز و صحرایی
• داشتن توان و قوای جسمی (برای عملیات میدانی)
• داشتن دانش اقتصادی برای کاهش هزینه ها
• داشتن روحیه کار تیمی و گروهی

تحصیل در رشته نقشه برداری

این رشته تا سال 96 به صورت یک شاخه تحصیلی در هنرستان ها تدریس می شد و از آن به بعد تدریس رشته نقشه برداری در هنرستان متوقف گردید و ورود به این رشته فقط ملزم به کسب درصد ها و تراز لازم در کنکور سراسری ریاضی شد.

برای ورود به این رشته در مقطع کارشناسی، نیاز است که دروس ریاضی(هندسه و مثلثات) و فیزیک را در دوره متوسطه به خوبی فرا گرفته باشید.

دروس مهم این رشته در پایه کارشناسی:

• نقشه برداری 1 و 2
• نقشه برداری زمینی
• فتوگرامتری 1 و 2
• ریاضیات مهندسی
• تئوری خطاها
• ژئومورفولوژی – زمین شناسی
• مبانی کارتوگرافی
• ژئودزی 1 و 2
• سرشکنی
• الکترونیک – فاصله یاب
• استاتیک و مقاومت مصالح
• هندسه دیفرانسیل
• فیزیکال ژئودزی

برای ورود به مقطع کارشناسی ارشد و تحصیل در هرکدام از گرایش های تخصصی این رشته، نیاز است که به یکسری از دروس مقطع کارشناسی تسلط کامل داشت. دروس امتحانی تخصصی به صورت کلی در کنکور کارشناسی ارشد فتوگرامتری (ضریب 2)، ژئودزی (ضریب 2) و نقشه برداری (ضریب 1) می باشد.

گرایش های ارشد در رشته نقشه برداری شامل :

• سیستم های اطلاعات مکانی (GIS)

علم اخذ، ذخیره سازی، بازیابی، مدیریت و پردازش داده های مکانی و توصیفی از طریق نقشه های مکانی، موضوعی و داده های آماری است.

• سیستم های اداره زمین (LIS)

علم اخذ، ذخیره سازی، بازیابی، مدیریت و پردازش داده های مکانی و توصیفی از طریق نقشه های کاداستر است در واقع این گرایش یکی از زیر شاخه های سامانه اطلاعات مکانی می باشد. این گرایش از سال جاری (سال تحصیلی 1401-1400) به مقطع کارشناسی ارشد اضافه شد.

• گرایش سنجش از دور (RS)

هدف از این گرایش بدست آوردن، تحلیل، ذخیره سازی اطلاعات حاصل از نقشه ها و عکس های هوایی و ماهواره ای در نهایت تفسیر اطلاعات بدست آمده برای پروژه های عمرانی، زیست محیطی و… می باشد.

با تحصیل در این رشته می توانید اطلاعاتی در مورد تغییرات دوره ای زمین نظیر تغییر مسیر رودخانه ها، تعیین حد و مرز انواع خاک ها، سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، درجه حرارت و رطوبت زمین و… بدست آورید. این رشته برای پیش بینی وضع آب و هوا، آلودگی های آب ها و اکتشافات معادن نیز به کار می رود.

• گرایش فتوگرامتری

موضوع اصلی این رشته اندازه گیری مختصات و ابعاد هندسی اجسام مانند قسمتی از سطح زمین، عوارض و… از روی تصاویر ماهواره ای، هوایی و زمینی یا بردکوتاه می باشد.

• گرایش ژئودزی

یکی از گرایش های دشوار رشته نقشه برداری ژئودزی می باشد. موضوع اصلی این رشته، اندازه گیری شکل و عوارض سطح زمین می باشد. در این رشته به بررسی انواع ویژگی های ساختاری و هندسی زمین، اجزای فیزیکی زمین(هسته، پوسته و…)پرداخته می شود.

• گرایش هیدروگرافی

موضوع اصلی این رشته بررسی و مطالعه در رابطه با تغییرات اقیانوس ها، دریاها، رودخانه ها و … در مقایسه با موقعیت جغرافیایی زمین می باشد. پیش بینی این تغییرات و علل ایجاد آن کمک بسیاری در حوزه ناوبری کشور می باشد.

لازم به ذکر است که امکان ادامه تحصیل در این رشته در مقاطع بالاتر از دکتری در ایران وجود ندارد.

ادامه تحصیل در ایران

در ایران این رشته در مقطع کارشناسی در بسیاری از دانشگاه های آزاد و دولتی و در مقطع کارشناسی ارشد به تعداد محدود تری در تمام گرایش های تخصصی این رشته ارائه می شود.

در مقطع دکتری فقط دانشگاه های تهران و خواجه نصیرالدین طوسی چهار گرایش (سیستم های اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور، فتوگرامتری و ژئودزی) را ارائه می دهند و برای مقطع پسا دکتری و مقاطع بالاتر در ایران امکان تحصیل وجود ندارد.

ادامه تحصیل در خارج کشور

با تحصیل در این رشته در هر مقطعی می توانید با داشتن رزومه و بار علمی قوی (نمرات بالا، مقاله و …) و همچنین مدارک بین المللی زبان های خارجی به راحتی در دانشگاه های معتبر جهان پذیرش بگیرید.

لازم به ذکر است که تقریبا هر ساله تعدادی از دانشجویان فارغ التحصیل در دانشگاه های معتبر ایران، برای ادامه تحصیل در مقطع دکتری و همچنین کارشناسی ارشد برای دانشگاه های خارج از ایران اقدام می نمایند.

برخی از دانشگاه های معتبر جهان که این رشته را در کلیه مقاطع ارائه می دهند:

• دانشگاه دلفت (Delft University)
• موسسه فناوری ماساچوست (MIT)
• دانشگاه کالیفرنیا، برکلی (University of California, Berkeley)
• دانشگاه کلگری (University of Calgary)
• دانشگاه نیویورک (NYU)
• دانشگاه UCLA
• و …

نرم افزار های کاربردی و مهم در رشته نقشه برداری

امروزه اکثرا در رشته های مهندسی برای انجام پروژه ها به دلیل حجم زیاد محاسبات و همینطور نیاز به دقت بسیار بالا ملزم به استفاده از نرم افزار های مربوطه هر تخصص هستیم.

در رشته نقشه برداری برای انجام پردازش ها، محاسبات مربوطه و ترسیمات نیاز به استفاده از نرم افزار هایی داریم که پاسخگوی نیاز ما باشند که در ادامه به برخی از مهم ترین آن ها اشاره شده است:

Civil 3D

از نرم افزار Civil 3D جهت تولید نقشه های توپوگرافی، محاسبه احجام عملیات خاکی، طراحی مسیر، تولید مقاطع طولی و عرضی، شبیه سازی سه بعدی و… استفاده می شود.

Auto CAD

از این نرم افزار جهت ترسیم نقشه ها و عوارض مسطحاتی، شیت بندی و آماده سازی نقشه جهت چاپ و پلات استفاده می شود.

Arc GIS

نرم افزار Arc GIS یک نرم افزار جامع و بسیار گسترده در حوزه علوم مکانی است. از این نرم افزار جهت انجام آنالیزهای مکانی، ترسیم و تولید نقشه، تولید دیتابیس، اضافه نمودن اطلاعات توصیفی به نقشه و… استفاده می شود.

Metashape

از نرم افزار متاشیپ که بسیار مهم و کاربردی است جهت پردازش تصاویر پهپاد، پردازش تصاویر چند طیفی پهپاد، تولید مدل های سه بعدی با کیفیت بالا، تولید مدل های رقومی ارتفاعی DEM ، تولید ابر نقاط متراکم و ارتوفتو و … استفاده می شود.

ENVI

از این نرم افزار جامع جهت پردازش تصاویر چند طیفی ماهواره ای، تولید مدل های رقومی ارتفاعی، تولبد اینترفروگرام و … استفاده می شود. افرادی که در شاخه سنجش از دور تحصیل می کنند با این نرم افزار سر و کار خواهند داشت.

Google earth

این نرم افزار یک نرم افزار مکان محور است که تمامی سطح کره زمین به همراه تمامی عوارض روی آن را شبیه سازی کرده است. از این نرم افزار جهت بررسی منطقه، تعیین شیب حدودی منطقه، ترسیم عوارض با دقت بسیار پایین و کلی و … استفاده می شود. این نرم افزار برای کاربران غیر از نقشه بردار نیز می تواند مفید و کاربردی باشد.

MATLAB

متلب یک پلت فرم جهت برنامه نویسی و انجام محاسبات پیشرفته و تکرار پذیر است. از آنجایی که برنامه نویسی در محیط این نرم افزار به نسبت دیگر زبان های برنامه نویسی ساده تر می باشد معمولا از آن در رشته های فنی و مهندسی استفاده می شود. علاوه بر این نرم افزار، زبان برنامه نویسی دیگری به نام Python وجود دارد که با توجه به قابلیت های بالای آن مورد استقبال جامعه مهندسی بالاخص برنامه نویسان حوزه پردازش تصویر و هوش مصنوعی قرار گرفته است.

از دیگر نرم افزار های کاربردی در این رشته می توان به نرم افزار های Pix4Dmapper ، context capture ، microstation ،PCI geomatica ، global mapper ، Leica photogrammetry suit  ، Inpho، ERDAS، surfer اشاره کرد.

برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد نرم افزارها این مطلب را مطالعه کنید:  بررسی بهترین نرم افزارهای نقشه برداری

مشاغل و حوزه های کاری یک نقشه بردار

به طور کلی بازار کار نقشه برداری برای فعالان این رشته همیشه خوب است و برای افرادی که دانش کافی و انگیزه لازم در این زمینه را دارند همیشه کار وجود دارد.

برخی از زمینه های کاری نقشه برداران را می توانیم به این صورت دسته بندی کنیم:

• تهیه نقشه های توپوگرافی
• تهیه نقشه های کاداستر شهری، روستایی و کشاورزی
• محاسبات احجام عملیات خاکی
• کنترل کارهای اجرایی و تعیین میزان نشست ساختمان ها در عملیات اجرایی
• طرح های مربوط به تسطیح اراضی در شهرسازی و کشاورزی
• طرح های مربوط به راهسازی
• انتقال نقاط و امتدادها در معادن و راه های زیرزمینی نظیر تونل، مترو و …
• طراحی خطوط انتقال گاز، آب و …
• تعیین میزان عمق اب و تهیه نقشه های دریایی
• اکتشاف منابع زیر زمینی
• پیش بینی زلزله

شاخه های اجرایی نقشه برداری را هم می توانیم به صورت زیر دسته بندی کنیم:

• نقشه برداری عمومی و کاربردی
• نقشه برداری مسطحاتی (پلانیمتری): تهیه نقشه های مسطحاتی
• نقشه برداری توپوگرافی: تهیه نقشه های مسطحاتی همراه با اطلاعات ارتفاعی به صورت خطوط تراز
• نقشه برداری مسیر: طراحی و پیاده سازی خطوط انتقال نیرو، راه، راه آهن و…
• نقشه برداری زیر زمینی: نقشه برداری به منظور احداث تونل، معادن زیر زمینی و…
• نقشه برداری دریایی(هیدروگرافی): بررسی عمق و وضعیت کف دریاها و اقیانوس ها
• نقشه برداری ثبت املاکی: تعیین حدود و مساحت زمین های شهری و تفکیک قطعات ملکی
• نقشه برداری ساختمانی: پیاده کردن پلان های ساختمانی، موقعیت ستون ها و کنترل عمودی بودن آنها
• نقشه برداری نظامی: تهیه نقشه های نظامی برای تعیین موقعیت های استراتژیک با اهداف چیدمان و آرایش نظامی برای دفاع یا حمله می باشد.
• نقشه برداری شهری: برای تهیه نقشه های هادی، انواع طرح های تفصیلی و… به کار می رود.

مشاغل نقشه برداران در ایران

از آنجایی که همه کارهای عمرانی وابسته به وجود نقشه بردار می باشد و حدود 30 الی 40 درصد از بودجه کشور به کارهای عمرانی اختصاص دارد، فارغ التحصیلان و حتی دانشجویان این رشته با داشتن علم و تخصص کافی می توانند در این رشته به راحتی مشغول به کار شود. افراد متخصص در گرایش های خاص اگر از سطح علمی بالایی برخوردار باشند در حوزه های علمی با درآمد های عالی می توانند مشغول به کار شوند.

نقشه برداران در ایران امکان فعالیت در حوزه های زیر را دارند:

• امور عمرانی مانند سد سازی، پل سازی، خطوط انتقال آب و گاز و…
• شرکت های خصوصی فعال در زمینه فتوگرامتری، سنجش از راه دور و…
• کارشناس فعال در حوزه دادگستری
• نظام مهندسی
• کارگاه های پروژه های ساختمانی
• فعالیت در ارگان های نظامی
• پایش گودبرداری‌های عظیم
• پیش بینی فرونشست و زلزله
• وزارت راه و ترابری
• سازمان آب  و فاضلاب
• سازمان مدیریت و برنامه ریزی
• سازمان بنادر و کشتی رانی
• سازمان نقشه برداری کشور
• سازمان ثبت اسناد و املاک کشور
• سازمان جغرافیایی و وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح
• شهرداری ها
• شرکت های پیمانکاری و مشاوره
• منابع طبیعی
• کارگاه های ساختمانی بزرگ

دروس دانشگاهی تا چه حد پاسخگوی نیاز بازار کار می باشند؟

از آنجایی که تکنولوژی در این رشته هر روز در حال پیشرفت می باشد و ابزارهای جدیدی برای بالا بردن دقت و همچنین سهولت کار نقشه برداری دائما در حال ارائه می باشند، دروس دانشگاهی نیز باید هرساله بروز شوند. اما با این حال از آنجایی که رشته نقشه برداری بسیار فنی و گسترده می باشد، صرفا تحصیلات آکادمیک پاسخگوی بازار کار نمی باشد و برای کار در این رشته می بایست علاوه بر فراگرفتن یکسری اصول و قوائد از طریق دروس دانشگاهی، یکسری مهارت ها نیز در حین انجام کار و از افراد متخصص و با تجربه فرا گرفته شوند.