سیستم تصویر و نقشه UTM – آنچه باید بدانید

در این مطلب می خواهیم تمام جوانب مربوط به سیستم مختصات و نقشه UTM را مورد بررسی قرار دهیم.

اگر دانشجو یا مهندس نقشه بردار هستید پیشنهاد میکنیم مقاله را از ابتدا مطالعه کنید ولی اگر برای امور ملکی میخواهید بدانید نقشه utm چیست و چطور تهیه می شود می توانید از بخش ابتدایی مقاله صرف نظر کنید.

بصورت مختصر بدانید که برای فهم مختصات UTM ابتدا باید با مفهوم سیستم تصویر آشنا بشویم. سیستم تصویر ها یک عملیات تبدیل ریاضی است که مختصات ها، ترسیمات و فواصل روی یک جسم کروی (مانند کره زمین) را، به سیستم مختصات روی صفحه دو بعدی تبدیل می کند.

مثلا برای اینکه نقشه یک ناحیه از سطح کروی زمین را روی کاغذ ترسیم کنیم، باید از سیستم تصویر استفاده کنیم.

سیستم تصویر UTM هم یک سیستم تصویر استوانه ای است (استوانه یک سطح گسترش پذیر می باشد) که به صورت زیر به کره زمین فیت می شود و سطح کروی زمین را به صفحه دو بعدی تصویر می کند.

با انجام این عملیات مختصات هر نقطه بر روی صفحه دو بعدی مشخص می گردد. به این صورت میتوانیم نقشه utm یک منطقه را برای کاربرد های مختلف تهیه و تولید کنیم.

حالا که این تعریف کوتاه را خواندید در ادامه مطلب با ما همراه باشید تا تعریف کامل سیستم تصویر و و سپس سیستم تصویر مرکاتور جهانی یا همان utm را به طور کامل به شما توصیح دهیم و در پایان در مورد ترسیم نقشه های utm و لزوم استفاده از این نقشه ها صحبت کنیم.

سیستم تصویر

تاریخچه سیستم تصویر

در سال 1570 میلادی سیستم تصویر استوانه ای توسط جرداد مرکاتور، جغرافیدان و نقشه نگار فنلاندی ابداع گردید.

در ابتدا از این سیستم به دلیل نمایش خطوط با زاویه ثابت در تهیه نقشه های دریایی استفاده می گردید و سپس در جنگ جهانی دوم برای مقاصد نظامی از آن استفاده وسیعی گردید.

مفهوم سیستم تصویر

برای نشان دادن یک نقطه روی صفحه معمولاً از یکی از دو سیستم مختصات قائم الزاویه دکارتی و یا مختصات قطبی استفاده می شود.

در نقشه برداری ژئودتیک که منطقه وسیع است نمیتوان سطوح تصویر را مسطح فرض کرد، در این حالت برای مشخص کردن نقاط در صفحه ی تصویر،باید بین مختصات جغرافیایی با مختصات دکارتی یا قطبی بر روی صفحه ی تصویر رابطه ای برقرار کنیم.

مجموعه روابط ریاضی که بین مختصات جغرافیایی یک نقطه و مختصات قائم الزاویه آن وجود دارد تحت عنوان سیستم های تصویر بیان می شود که با استفاده از آن می توان سطح کروی را به سطح دو بعدی تبدیل کرد.

از انواع سیستم های تصویر می توان به موارد زیر اشاره کرد که با توجه به شکل زیر نحوه تصویر کردن سطح کروی در هرکدام قابل مشاهده می باشد:

• a.سیستم تصویر استوانه ای
• b.سیستم تصویر مخروطی
• c.سیستم تصویر صفحه ای

برای درک بهتر نحوه تصویر، فرض کنید کره زمین یک جسم شفاف است، سایه ایجاد شده از یک لامپ درون کره روی هرکدام از اشکال هندسی (استوانه، مخروط، صفحه) بیانگر سطح تصویر شده می باشد.

سیستم های تصویر از لحاظ نوع تصویرگری به چند دسته تقسیم می شوند که با توجه به نسبت حفظ هر مورد، هرکدام نام گذاری گردیده اند.

• هم شکل
• هم مساحت
• هم فاصله
• هم جهت

سیستم تصویر به چه صورت عمل می کند؟

برای این که بتوانیم سطح کروی زمین را بر روی کاغذ ترسیم کنیم باید ابتدا شکل کره زمین را به عنوان یک کره یا بیضوی فرضی منظم (مانند wgs84) در نظر بگیریم.

سپس به وسیله یکی از سیستم های تصویر (همانطور که از اسم آن مشخص است) کره زمین را بر روی صفحه دو بعدی کاغذ تصویر و ترسیم کنیم.

Wgs84 یک بیضوی مبنا می باشد که نزدیک ترین سطح به کره زمین را دارد و در بستر سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای کاربرد های مختلف مانند تهیه نقشه های UTM می توان مختصات به دست آمده از سامانه  GPS را که با طول و عرض جغرافیایی بیان می شود به مختصات UTM تبدیل نمود.

UTM مخفف چیست؟

UTM مخفف Universal Transverse Mercator است و به معنی سیستم تصویر مرکاتور جهانی می باشد که در سال 1940 توسط آمریکایی ها ابدا گردید.

مفهوم سیستم تصویر UTM

سیستم تصویر UTM یک سیستم تصویر جهانی بوده و در این سیستم تصویر زمین به 60 قسمت 6 درجه ای تقسیم خواهد شد که به هرکدام یک زون گفته می شود.

همچنین در راستای استوا نیز تقسیمات 8 درجه ای انجام گردیده و برای هر قسمت حروف C تا X اختصاص یافته است.

این سیستم تصویر، زیر مجموعه ای از سیستم تصویر مرکاتور بوده که یک سیستم تصویر استوانه ای می باشد و دقت این سیستم تصویر در محدوده خط استوا بیشتر است و هرچه از آن دور می شویم و به قطب ها نزدیک تر می شویم دقت آن کمتر خواهد شد.

از ابتدای مطالعات نقشه برداری و جغرافیایی تاکنون برای تصویر سطح کروی به صفحه دو بعدی سیستم تصویر های بسیاری تعریف شده است. ولی با کمی اندیشیدن و تجسم سه بعدی می توان دریافت که هر یک از سیستم های مختصات در جاهای خاصی از کره زمین دارای اعوجاج کمتری می باشند و سطح زمین را با دقت بیشتری بر روی صفحه دو بعدی تصویر می کنند.

نحوه نمایش مختصات در سیستم مختصات UTM

شماره زون که اعداد 1 تا 60 را به خود اختصاص می دهد معمولا با حرف S (نیمکره جنوبی) یا N (نیمکره شمالی) در کنار آن مشخص می گردد.

در بسیاری از نرم افزار ها مانند (Civil3d، ArcGIS) و کاربرد ها شماره زون و شمالی یا جنوبی بودن منطقه مشخص می گردد، ولی در نرم افزار pci geomatica حرف مربوط به زون منطقه مورد نظر را نیز می بایست مشخص کرد.

مختصات در این سیستم تصویر با دو مولفه E(Easting) و N(northing) مشخص می شود به این صورت که فاصله از مبدا در راستای شرقی غربی به صورت یک عدد 6 رقمی و با E بیان شده و فاصله از مبدا در راستای شمالی جنوبی به صورت یک عدد 7 رقمی و با N بیان می گردد.

تفاوت سیستم مختصات جغرافیایی و سیستم تصویر UTM

GCS = Geographic Coordinate System به معنای سیستم مختصات جغرافیایی که موقعیت هر نقطه روی کره زمین را بر روی سیستم کروی بیان می کند.

UTM = Universal Transverse Mercator سیستم تصویر مرکاتور جهانی که موقعیت هر نقطه روی کره را به صورت تصویر شده بر روی کاغذ نمایش می دهد.

برای تبدیل مختصات جغرافیایی به UTM و بالعکس می توانید از این وبسایت کمک بگیرید.

تا اینجا در مورد سیستم مختصات یو تی ام و ویژگی های آن صحبت کردیم. در ادامه به کاربرد این سیستم مختصات در تهیه و تولید نقشه های مختلف و اهمیت استفاده از آن میپردازیم.

اهمیت استفاده از سیستم UTM در ایران

با توجه به وجود سیستم تصویر های مختلف به منظور تبدیل فضای کروی و انتقال آن به صفحه دو بعدی کاغذ برای مصارف مختلف از جمله تهیه و تولید نقشه و همچنین پیاده سازی یک سطح روی صفحه مسطح کاغذ، از سیستم تصویرهای متفاوتی استفاده می شود.

با توجه به شکل زیر متوجه می شویم که هر یک از سیستم های تصویر قسمتی از کره زمین را بهتر از مناطق دیگر تصویر می کند و آن قسمت دارای اعوجاج و خطای ناچیزی می باشد.

برای ایران به دلیل نزدیک بودن به خط استوا، سیستم تصویر utm برای تهیه و تولید نقشه های مختلف بسیار مناسب می باشد.

به عبارت دیگر با تعیین مختصات چهار گوشه یک ملک، موقعیت دقیق آن با دقتی در حد سانتی متر به دست می آید. این موقعیت منحصر به فرد بوده و فقط مخصوص به آن ملک می باشد در غیر این صورت تعرض ملکی صورت گرفته یا عملیات برداشت به درستی انجام نشده است.

نقشه UTM چیست؟

منظور از نقشه UTM نقشه ای است که سیستم مختصات آن بر حسب UTM=Universal Transverse Mercator باشد در ایران نقشه های UTM به نقشه های مورد تایید ادارات و ارگان های دولتی معروفند.

مقیاس نقشه UTM

در ایران و در چند سال اخیر بسته به نوع کاربری نقشه های موجود در مقیاس های 1:500 ، 1:1000 و 1:2000 تهیه و تولید می گردند.

دو مشخصه اصلی هر نقشه مقیاس و سیستم مختصاتی آن است.

هدف از تهیه نقشه UTM

در طی سال های اخیر و با روی کار آمدن مبحث کاداستر، داشتن سند تک برگ که دارای شناسنامه جغرافیایی بود اجباری شد.

هر کدام از ادارات و ارگان های مختلف دولتی برای ارائه نقشه های ساختمان های مربوطه یا زمین، مقیاس های مربوط به خود را دارند. برای مثال برای شهرداری مقیاس 1:500 ملاک است و برای اداره ثبت اسناد و املاک، مقیاس مورد نظر باید 1:2000 با 1:1000 باشد.

برای ثبت مختصات ملکی زمین و حدود اربعه آن باید مختصات را با استفاده از روش های نقشه برداری (دوربین های نقشه برداری، گیرنده های مولتی فرکانس) با دقت بسیار بالا و در حد سانتی متر بدست آورد.

به این ترتیب مختصات هر ملک منحصر به همان ملک می شود و بسیاری از مسائل حقوقی ملکی از جمله تعرض به ملک دیگری بسیار کاهش می یابد.

ضرورت استفاده از نقشه UTM

امروزه به دلیل کارایی بالای نقشه های utm (از جمله مورد تایید بودن برای کارشناسان سازمان های دولتی مانند اداره ثبت اسناد)، اکثر ارگان ها و سازمان ها برای تهیه این نوع نقشه ها در مقیاس های 1:500، 1:1000 و 1:2000 اقدام می کنند. تهیه نقشه utm برای تغییر، ساخت، جانمایی و ثبت یک ملک امری ضروریست.

به همین دلیل در سال 1395 سامانه شمیم (شبکه مدیریت یکپارچه مالکیت ها) توسط سازمان ثبت اسناد و املاک در راستای گرد آوری بانک اطلاعاتی کاداستر املاک و اراضی در چهارچوب سیستم تصویر UTM راه اندازی گردید.

احتمالا این سوال برای شما ایجاد شده که داده های توپوگرافی با مختصات UTM یک محدوده را به چه صورت برداشت می کنیم و در مرحله بعد با استفاده از آن نقشه تهیه می کنیم:

نحوه برداشت داده های توپوگرافیک با مختصات UTM

تهیه نقشه UTM از یک محدوده را به دو صورت می توانیم انجام دهیم:

• برداشت هوایی
• برداشت زمینی

مراحل تهیه نقشه UTM با برداشت هوایی

تهیه نقشه UTM با این روش، به وسیله پهپاد های نقشه برداری انجام میگیرد. به این صورت که با عکسبرداری از سطح زمین تصاویر ارتو شده مختصات دار می توانیم تولید کنیم. سپس با انجام ترسیمات بر روی این تصاویر می توان نقشه های utm تهیه و تولید نمود.

در مقاله “نقشه برداری با پهپاد” در مورد این روش به طور کامل توضیح داده شده است.

مراحل تهیه نقشه UTM با برداشت زمینی

برای برداشت حدود اربعه یک قطعه زمین و تهیه نقشه وضع موجود به دو روش زیر می توان عمل کرد:

1. با استفاده از دوربین توتال استیشن و فایل نقشه های 1:2000 سازمان نقشه برداری

با استفاده از دوربین توتال استیشن ابعاد و مساحت قطعه زمین به صورت دقیق مشخص می شود و سپس با استفاده از GPS دستی مختصات یک نقطه از وسط ملک را بدست آورده و در فایل 1:2000 سازمان نقشه برداری ثبت می گردد. در اخر نیز عملیات جانمایی و ثبت گوشه های بدست آمده صورت می گیرد.

2. با استفاده از جی پی اس های مولتی فرکانس

روش های تعیین موقعیت با استفاده از گیرنده های مولتی فرکانس در مقاله “نحوه تعیین موقعیت با سامانه GNSS بوسیله گیرنده های مولتی فرکانس” به طور کامل شرح داده شد.

اما به طور معمول این روش برداشت با استفاده از یک گیرنده متصل به سامانه شمیم و قرائت مختصات گوشه های ملک انجام می گیرد.

تهیه نقشه در سامانه شمیم به این صورت است که با اتصال دستگاه گیرنده مولتی فرکانس به سامانه شمیم می توان مختصات نقاط برداشتی را به صورت UTM در دسترس داشت و با تخلیه اطلاعات GPS و انجام یکسری ترسیمات نقشه UTM به دست می آید.

جانمایی

منظور از جانمایی، تعیین محدوده ملک می باشد که با استفاده از دو روش زیر می توان این کار را انجام داد:

• جانمایی پلاک ثبتی : در این روش تعیین محدوده ملک با استفاده از پلاک ثبتی نقشه های قدیمی صورت می گیرد.
• جانمایی روی عکس هوایی : برای مواردی کاربرد دارد که محدوده ملک به دلیل نداشتن سند مشخص نیست و مجبور به استفاده از عکس هوایی هستیم.

برای جانمایی روی عکس هوایی باید نقشه UTM وضع موجود ملک و همچنین عکس هوایی منطقه در دست باشد تا بتوانیم عملیات کارتوگرافی و سپس جانمایی را انجام دهیم.

کاربردهای نقشه UTM

اصلی ترین کاربرد نقشه utm در ایران تهیه سند برای زمین هایی که مشمول ماده 147 یا 148 قانون می باشند، است. موارد زیر دیگر کاربردهای آن است:

• تفکیک اراضی کشاورزی، مسکونی و …
• برداشت وضعیت موجود و تعیین مساحت دقیق اراضی
• کاهش اختلافات ملکی
• تسهیل و تسریع جانمایی املاک
• عدم جابه جایی پلاک ها و تعارض به مجدوده های اطراف
• ارائه جهت ثبت ملک یا تغییر مالکیت
• تسهیل در بررسی وضعیت دقیق ملک

دقت نقشه ها UTM به چه چیزهایی وابسته است؟

• مقیاس درخواستی نقشه
• تجهیزات نقشه برداری مورد استفاده

نقشه UTM توسط چه کسانی تهیه میگردد؟

• مهندس نقشه بردار دارای تأییدیه نظام کاردانی
• مهندس نقشه بردار دارای تاییدیه سازمان نظام مهندسی
• کارشناس رسمی دادگستری نقشه برداری
• کارشناس رسمی دادگستری امور ثبتی

برای امور ثبتی و سند تنها نقشه های دارای مهر کارشناسان رسمی دادگستری مورد تایید می باشد.

با توجه به مواردی که در این مطلب به آن پرداخته شد و همچنین استفاده گسترده نقشه های utm برای امور ثبتی، جهت تهیه نقشه های utm باید با در نظر داشتن هدف تهیه و تولید نقشه، دقت مورد نظر، روش برداشتی (که در منطقه به کار برده می شود) و همچنین جی پی اس مورد استفاده به متخصصین نقشه بردار مراجعه کنیم.

اگر سوالی در مورد نقشه UTM دارید در بخش نظرات مطرح کنید.