سیستم تصویر UTM (Universal Transverse Mercator)

نویسنده : | ۱۳۹۵-۷-۶ ۱۸:۴۶:۳۹ +۰۰:۰۰ ۷م مهر, ۱۳۹۵|GIS, آموزش, ژئوماتیک, کارتوگرافی|۲ دیدگاه

سیستم تصویر UTM

   یکی از انواع سیستمهای تصویر که کاربرد زیادی در نقشه‌های بزرگ‌مقیاس دارد، سیستم تصویر UTM است. شناخت سیستم‌های تصویر نقشه و خصوصیات هرکدام به ما کمک می‌کند تا بتوانیم هنگام تولید نقشه از هرکدام بهره مناسبی ببریم. ازاین‌رو بر آن شدیم تا توضیحاتی را در خصوص سیستم تصویر UTM ، برگرفته از کتاب ارزشمند کارتوگرافی (سید جعفر مقیمی- مجید همراه)، برای شما خوانندگان عزیز بازگو نماییم.

U.T.M مخفف سه کلمۀ Universal Transverse Mercator است که برگردان فارسی آن، تصویر (سیستم تصویر) مرکاتور جانبی جهانی است. بطوریکه از اسم این سیستم تصویر می‌توان استنباط نمود، این سیستم تصویر از نوع استوانه ای جانبی است. درواقع، نوعی از سیستم تصویر مرکاتور جانبی است که اصلاحاتی در آن نیز انجام گرفته است.

   هر سیستم تصویر، بر پایۀ ماهیت و ویژگی‌های آن فقط برای مناطق خاصی از کرۀ زمین مناسب است. به همین جهت، هر کشور بر مبنای موقعیت جغرافیایی، شکل و اندازۀ سرزمین خود، سیستم تصویر یا سیستم های تصاویر را انتخاب می‌نماید. بدیهی است، یک سیستم تصویر به تنهایی نمی‌تواند برای نمایش کلیۀ کشورها و کل زمین مناسب باشد. به همین دلیل، ما با تنوع سیستم تصویرها روبرو هستیم و می‌بینیم که هر کشوری سیستم تصویری را انتخاب می‌نماید که از جهات گوناگون، متفاوت با کشورهای دیگر است.

در طول جنگ جهانی دوم، نیاز به یک سیستم مختصات مستوی جهانی برای مقاصد نظامی بیش از پیش محسوس گردید. چنین سیستمی می بایست ویژگی‌های زیر را در بر می داشت:

1- سیستم تصویر از نوع Conformal یا متشابه می‌بود تا خطاها در جهات مختلف به حداقل ممکن می رسید.
2- مناطق با اندازه‌های مختلف را به طریقی به هم پیوند می‌داد و درعین‌حال تعداد قاچ‌ها و نوارهایی را که می‌بایست نشان می‌داد، به حداقل ممکن می‌رساند.
3- خطای مقیاس سیستم تصویر از یک حد مشخصی تجاوز نمی‌کرد.
4- سیستم مبنایی قائم‌الزاویه‌ای مستوی یکسان و واحد برای تمام نوارها و قاچ‌ها می‌شد.
5- فرمول‌های انتقال از یک قاچ به قاچ دیگر در تمام سیستم، یکسان و یکنواخت می‌بود.
6- زاویۀ تقارب نصف‌النهارات از پنج درجه تجاوز نمی‌کرد.

بر مبنای ویژگی‌های فوق، سیستم تصویر UTM در دهۀ 1950 میلادی به‌وسیلۀ سازمان پیمان آتلانتیک شمالی یا ناتو (NATO) معرفی شد. امروزه، بیش از 60 کشور دنیا از این سیستم تصویر بهره‌گیری می‌کنند. 50 کشور از کشورهای فوق علاوه سیستم تصویر UTM، از سیستم تصویر دومی هم برای نمایش سرزمین خود استفاده می‌نمایند.
اتحاد جماهیر شوروی، چین و سایر کشورهای بلوک شرق سیستم تصویر مرکاتور جانبی را پذیرفته‌اند. ازاین‌جهت، سیستم تصویر UTM باوجودی که برای کل جهان مناسب است و از آن برای تهیۀ نقشه یک میلیونیم جهان بهره‌گیری شده است، هنوز جنبۀ جهانی به خود نگرفته است و تا روزی که همۀ کشورها آن را به‌عنوان سیستم تصویر ملی خود بپذیرند، فاصلۀ زیادی مانده است.

شایان‌ذکر است که ایران هم سیستم تصویر UTM را به‌عنوان سیستم تصویر ملی پذیرفته است و تمامی نقشه‌های تهیه‌شده در ایران، در سیستم تصویر UTM است، به‌استثنای تعدادی از نقشه‌ها که توسط وزارت نفت در سیستم تصویر لامبرت تهیه‌شده است.

مشخصات سیستم تصویر UTM

   در این سیستم، کره زمین به 60 نوار بصورت عمودی یا قاچ (Zone) که هرکدام شامل 6 درجه طول جغرافیایی است، تقسیم می‌شود. محدودۀ شمالی این سیستم عرض جغرافیایی 80 درجۀ شمالی است و محدودۀ جنوبی آن عرض جغرافیایی 80 درجۀ جنوبی است.
برای نمایش عرض‌های بالاتر از 80 درجۀ شمالی و جنوبی یا مناطق منجمد شمالی و جنوبی، از تصویر دیگری به نام سیستم تصویر استرئوگرافیگ قطبی جهانی 16 (UPS) استفاده می‌شود. هرکدام از نوار 60 گانه با یک رقم مشخص می‌شود. نوار محصور بین طول جغرافیایی 180 درجه و 174 درجه غربی، عدد یک را به خود اختصاص می‌دهد و مطابق شکل زیر اعداد به‌طرف شرق افزایش می‌یابند. مثلاً، نوارهای مربوط به ایران نوارهای 38، 39، 40 و 41 است.

نحوه شماره گذاری قاچ ها در سیستم تصویر UTM

نحوه شماره گذاری قاچ ها در سیستم تصویر UTM

   هر قاچ یا نوار دارای یک خط مرکزی به نام نصف‌النهار مرکزی است که درنتیجه، 60 نصف‌النهار مرکزی خواهیم داشت. درواقع، از نظر تئوری هر بار کره زمین در راستای یکی از این نصف‌النهارات با استوانه مماس می‌شود، یعنی استوانه جانبی به‌طور فرضی 60 بار دور کره می‌چرخد و هر بار یک قاچ یا نوار را ایجاد می‌نماید.

پیشنهاد بعدی :  نگاهی گذرا بر مقوله آمایش سرزمین

مطابق شکل زیر حروف C تا X برای هر 8 درجه عرض جغرافیایی بکار می‌رود. این مرحله از مشخص کردن مختصات که جنبه کلی دارد، برای تعیین موقعیت یک نقطه در سطح جهانی بکار می‌رود.

نحوه شماره گذاری ردیفی در سیستم تصویر UTM

نحوه شماره گذاری ردیفی در سیستم تصویر UTM

   مرحله بعدی معرفی مختصات دقیق‌تر نقطه است، به‌طوری‌که در شکل زیر دیده می‌شود، هر 100 کیلومترمربع از کره زمین به‌وسیله دو حرف مشخص می‌شود. این روش برای هر 18 درجه عرض و 24 درجه طول جغرافیایی تکرار می‌شود.

نحوه حروف گذاری شبکه 100 کیلومتری

نحوه حروف گذاری شبکه 100 کیلومتری

مرحله بعدی، نوشتن مختصات دقیق نقطه در داخل هر 100 کیلومتر است که در شکل زیر نمایش داده‌شده است.

شماره گذاری در داخل شبکه 100 کیلومتری

شماره گذاری در داخل شبکه 100 کیلومتری

ضریب مقیاس در سیستم تصویر UTM

   در سیستم تصویر مرکاتور جانبی (M،T) کره زمین با استوانه در راستای نصف‌النهاری که نصف‌النهار مرکزی نامیده می‌شود، مماس است. ضریب مقیاس در راستای خط تماس برابر با 1 است(خط بدون تغییر مقیاس). مناطقی که از نصف‌النهار مرکزی فاصله می‌گیرند مقیاس آن‌ها به‌طور فزاینده‌ای تغییر می‌یابند.
برای تعدیل این تغییر مقیاس در سیستم تصویر UTM، به‌جای اینکه کره و استوانه در راستای یک نصف‌النهار باهم مماس شوند، در راستای دو دایره همدیگر را قطع می‌نمایند و به‌جای یک نصف‌النهار مرکزی دو دایره با ضریب مقیاس 1 خواهیم داشت( شکل زیر را ببینید). نتیجه این عمل این است که تغییرات مقیاس در سرتاسر نوار سرشکن می‌گردد و نصف‌النهار میان دو دایره حاصل از تقاطع استوانه و کره دارای ضریب مقیاس 0.9996 خواهد شد.

خطوط استاندارد b و d موجود در تصویر B به اندازه 180 کیلومتر از شرق و غرب نصف النهار مرکزی فاصله دارند.

خطوط استاندارد b و d موجود در تصویر B به اندازه 180 کیلومتر از شرق و غرب نصف النهار مرکزی فاصله دارند.
پهنای قاچی که در اینجا دیده میشود، شامل قسمتهای پوششی نیز هست و از اینجهت مقدار آن حدود 725 کیلومتر یا 6.5 درجه طول جغرافیایی در نزدیکی استوا میباشد.

   دو ضلع شرقی و غربی هر قاچ هرکدام 3 درجه طول جغرافیایی از نصف‌النهار مرکزی فاصله خواهند داشت(شکل زیر را ببینید). پراکندگی ضریب مقیاس در هر قاچ UTM، در شکل دیده می‌شود. مبنای مختصات شبکه UTM، برای هر قاچ یا نوار متفاوت است. محل تلاقی نصف‌النهار مرکزی با استوا مبنای مختصات هر قاچ محسوب می‌گردد.

عدد500000 متر برای راستای شرق و غرب (محورy) و عدد 10000000 متر برای راستای شمال و جنوب(محورx) انتخاب شده است. این اعداد، طوری تعیین شده است که نقاطی که در سمت چپ و پائین مبدأ مختصات واقع می‌شوند، دارای مختصات منفی نگردد. فرمول‌ها و محاسبات هر قاچ کاملاً شبیه هم هستند. به دلیل پیچیده بودن محاسبات ، از ذکر جزئیات خودداری می‌شود.

utm_06

   جدول‌هایی برای پیاده کردن سیستم تصویر UTM، به‌وسیلۀ کشورهای مختلف تهیه‌شده است که این جدول‌ها در مراکز عمده تهیه نقشه ایران (سازمان نقشه‌برداری کشور – سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح) موجود است. همچنین، نرم افزارهای مختلفی برای انجام محاسبات سیستم تصویر UTM، تهیه‌شده است که از طریق آن به‌راحتی می‌توان مختصات نقاط را به دست آورده و تبدیلات بین سیستم تصویرهای مختلف را انجام داد.

درباره نویسنده :

پوران اصلی

کارشناس مهندسی عمران-نقشه برداری
pouran.asli [at] gmail.com

۲ ديدگاه

  1. حسین نریمانی راد ۱۳۹۵/۰۷/۰۸ در ۱۰:۴۹ ق.ظ- پاسخ دادن

    بسم الله
    سلام
    بسیار عالی. اطلاعات خیلی خوبی بود.
    فقط ای کاش این نکته هم اشاره می‌کردید که از این سیستم تصویر بایستی با احتیاط، برای محاسبه مساحت استفاده بشه. چون این سیستم تصویر متشابه هست و یه سیستم تصویر هم‌مساحت نیست که مساحت رو حفظ کنه. البته این مقدار برای کارهای شهری خیلی ناچیزه (تو تهران حدود ۷ صدم درصد هست یعنی حدودا در هر ۱۰۰ هکتار ۱۰۰۰ متر مربع مساحت کم‌تر محاسبه می‌شه) اما برای اندازه‌گیری مساحت منطقه‌های بزرگ مثل بخش یا شهرستان و استان یا در کاربردهایی که دقت بالا نیاز داره، اصلا مناسب نیست.

    • حسن واعظی
      حسن واعظی ۱۳۹۵/۰۷/۰۸ در ۳:۱۸ ب.ظ- پاسخ دادن

      سلام
      بسیار سپاسگزارم
      حق با شما است. محاسبه مساحت یکی از کاربردهای مرسوم است و استفاده کنندگان باید به این نکته توجه داشته باشند.

ثبت ديدگاه