8. الأنظمة المرجعية للاحداثيات

	اهداف	فهم الأنظمة المرجعية للاحداثيات.
	كلمات الدلالة	نظام الارجاع الاحداثي (CRS)، مسقط الخريطة، اسقاط مباشر، خط العرض، خط الطول، تشميل، تشريق

8.1. نظرة عامة

تحاول إسقاطات الخرائط تمثيل سطح الأرض، أو جزء منه، على قطعة ورق مستوية أو على شاشة الحاسوب. وبعبارة بسيطة، تحاول إسقاطات الخرائط تحويل الأرض من شكلها الكروي (ثلاثي الأبعاد 3D) إلى شكل مستوٍ (ثنائي الأبعاد 2D).

ثم يحدد نظام الإحداثيات المرجعي (CRS) كيف ترتبط الخريطة المُسقَطة ثنائية الأبعاد في نظام GIS لديك بالأماكن الحقيقية على الأرض. ويعتمد قرار اختيار إسقاط الخريطة ونظام CRS على الامتداد الإقليمي للمنطقة التي تريد العمل عليها، وعلى التحليل الذي تريد إجراءه، وغالبًا على مدى توفر البيانات.

8.2. مسقط الخريطة بشكل مفصل

الطريقة التقليدية لتمثيل شكل الارض هي باستخدام نماذج الكرات الارضية، هناك، على كل حال، مشكلة في هذا الهدف. مع أنه نماذج الكرات الارضية تمثل الغالبية العضمى من شكل الارض وتوضح معالم القارات بحجم وأشكال مناسبة، هذه النماذج صعبة الحمل ضمن جيب الانسان. انها أيضا مناسبة فقط ضمن مقاييس رسم صغيرة ( على سبيل المثال. مليون 1:100).

معظم بيانات الخرائط الموضوعية الشائعة الاستخدام في تطبيقات GIS ذات مقياس رسم أكبر بكثير. فمجموعات بيانات GIS النموذجية لها مقاييس رسم 1:250 000 أو أكبر، تبعًا لمستوى التفاصيل. ومن الصعب والمكلف إنتاج كرة أرضية بهذا الحجم، والأصعب من ذلك حملها والتنقل بها. ونتيجة لذلك، طوّر رسّامو الخرائط مجموعة من التقنيات تُسمى إسقاطات الخرائط، صُممت لتمثيل الأرض الكروية في بُعدين بدقة معقولة.

عندما تُرى الأرض عن قرب تبدو مستوية نسبيًا، أما عندما تُرى من الفضاء فيمكننا أن نلاحظ أنها كروية تقريبًا. والخرائط، كما سنرى في موضوع إنتاج الخرائط القادم، هي تمثيلات للواقع، وهي مصممة لا لتمثيل المعالم فحسب، بل لتمثيل أشكالها وترتيبها المكاني أيضًا. لكل إسقاط خرائط مزايا و عيوب. ويعتمد أفضل إسقاط لخريطة ما على مقياس رسم الخريطة وعلى الأغراض التي ستُستخدم من أجلها. فعلى سبيل المثال، قد يُحدث إسقاطٌ ما تشوهات غير مقبولة إذا استُخدم لرسم خريطة القارة الإفريقية بأكملها، لكنه قد يكون خيارًا ممتازًا لـ خريطة كبيرة المقياس (مفصّلة) لبلدك. وقد تؤثر خصائص إسقاط الخريطة أيضًا في بعض سمات تصميم الخريطة. فبعض الإسقاطات مناسبة للمناطق الصغيرة، وبعضها مناسب لرسم المناطق ذات الامتداد الكبير من الشرق إلى الغرب، وبعضها أفضل لرسم المناطق ذات الامتداد الكبير من الشمال إلى الجنوب.

8.3. الأسر الثلاث من توقعات الخريطة

أفضل طريقة لتوضيح عملية إنشاء إسقاطات الخرائط هي وضع مصدر ضوء داخل كرة أرضية شفافة رُسمت عليها معالم الأرض بلون معتم، ثم إسقاط حدود المعالم على قطعة ورق مستوية ثنائية الأبعاد. ويمكن الحصول على طرق إسقاط مختلفة بإحاطة الكرة الأرضية على شكل أسطوانة، أو على شكل مخروط، أو حتى على شكل سطح مستوٍ. وتُنتج كل طريقة من هذه الطرق ما يُسمى عائلة إسقاط الخرائط. وبذلك توجد عائلة الإسقاطات المستوية، وعائلة الإسقاطات الأسطوانية، وعائلة أخرى تُسمى الإسقاطات المخروطية (انظر شكل 8.45)

شكل 8.45 الأسر الثلاث من توقعات الخريطة. ويمكن تمثيلها من خلال الإسقاطات الأسطوانية أو ب) الإسقاطات المخروطية أو )ج) الإسقاطات المستوية.

أما اليوم، فبطبيعة الحال، تُنفَّذ عملية إسقاط الأرض الكروية على ورقة مستوية باستخدام المبادئ الرياضية للهندسة وعلم المثلثات. وهذا يحاكي الإسقاط الفيزيائي للضوء عبر الكرة الأرضية.

8.4. دقة توقعات الخريطة

لا تكون إسقاطات الخرائط أبدًا تمثيلات دقيقة تمامًا للأرض الكروية. فنتيجةً لعملية الإسقاط، تُظهر كل خريطة تشوهات في تطابق الزوايا والمسافة والمساحة. وقد يجمع إسقاطٌ ما بين عدة من هذه الخصائص، أو قد يكون حلًا وسطًا يشوّه جميع خصائص المساحة والمسافة وتطابق الزوايا ضمن حدود مقبولة. ومن أمثلة الإسقاطات الوسطية إسقاط Winkel Tripel و إسقاط Robinson (انظر شكل 8.46)، اللذان يُستخدمان كثيرًا لإنتاج خرائط العالم وعرضها.

شكل 8.46 إسقاط Robinson هو حل وسط تكون فيه تشوهات المساحة والتطابق الزاوي والمسافة مقبولة.

يتعذر عادةً الحفاظ على جميع الخصائص في آن واحد في إسقاط الخريطة. وهذا يعني أنك عندما تريد إجراء عمليات تحليلية دقيقة، فعليك استخدام إسقاط للخريطة يوفر أفضل الخصائص لتحليلاتك. فعلى سبيل المثال، إذا كنت بحاجة إلى قياس المسافات على خريطتك، فعليك محاولة استخدام إسقاط لبياناتك يوفر دقة عالية في المسافات.

8.4.1. توقعات الخرائط ذات مطابقة الزاوي

عند العمل على كرة أرضية، تكون الاتجاهات الرئيسية لوردة البوصلة (الشمال والشرق والجنوب والغرب) دائمًا متعامدة بزاوية 90 درجة فيما بينها. وبعبارة أخرى، يقع الشرق دائمًا بزاوية 90 درجة من الشمال. ويمكن الحفاظ على الخصائص الزاويّة الصحيحة في إسقاط الخريطة أيضًا. ويُسمى الإسقاط الذي يحتفظ بخاصية تطابق الزوايا هذه إسقاطًا متوافقًا (conformal) أو إسقاطًا متعامد الشكل (orthomorphic).

تُستخدم هذه الإسقاطات عندما يكون الحفاظ على العلاقات الزاويّة مهمًا، وهي شائعة الاستخدام في مهام الملاحة والأرصاد الجوية. ومن المهم أن تتذكر أن الحفاظ على الزوايا الحقيقية في الخريطة صعب بالنسبة للمناطق الكبيرة، ولا ينبغي محاولته إلا لأجزاء صغيرة من الأرض. ويؤدي الإسقاط المتوافق إلى تشوهات في المساحات، أي أنه إذا أُجريت قياسات للمساحة على الخريطة فستكون غير صحيحة. وكلما كبرت المنطقة قلّت دقة قياسات المساحة. ومن الأمثلة على ذلك إسقاط Mercator (كما هو موضح في شكل 8.47) و إسقاط Lambert المخروطي المتوافق. وتستخدم هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية (U.S. Geological Survey) إسقاطًا متوافقًا للعديد من خرائطها الطبوغرافية.

شكل 8.47 يُستخدم إسقاط Mercator، على سبيل المثال، حيث تكون العلاقات الزاوية مهمة، لكن علاقات المساحات تكون مشوهة.

8.4.2. إسقاطات الخرائط متساوية المسافات

إذا كان هدفك من إسقاط الخريطة هو قياس المسافات بدقة، فعليك اختيار إسقاط مصمم للحفاظ على المسافات جيدًا. وتتطلب هذه الإسقاطات، المسماة الإسقاطات متساوية المسافات، أن يكون مقياس رسم الخريطة ثابتًا. وتكون الخريطة متساوية المسافات عندما تمثّل بشكل صحيح المسافات من مركز الإسقاط إلى أي مكان آخر على الخريطة. وتحافظ الإسقاطات متساوية المسافات على دقة المسافات من مركز الإسقاط أو على امتداد خطوط معيّنة. وتُستخدم هذه الإسقاطات في الخرائط اللاسلكية والزلزالية وفي الملاحة. ويُعد الإسقاط الأسطواني متساوي المسافات Plate Carree (انظر شكل 8.48) و الإسقاط متساوي المستطيلات (Equirectangular) مثالين جيدين على الإسقاطات متساوية المسافات. أما الإسقاط السمتي متساوي المسافات (Azimuthal Equidistant) فهو الإسقاط المستخدم في شعار الأمم المتحدة (انظر شكل 8.49).

شكل 8.48 يُستخدم الإسقاط الأسطواني متساوي المسافات Plate Carree، على سبيل المثال، عندما يكون القياس الدقيق للمسافات مهمًا.

شكل 8.49 يستخدم شعار الأمم المتحدة الإسقاط السمتي متساوي المسافات.

8.4.3. الإسقاطات متساوية المساحات

عندما تمثّل الخريطة المساحات على كامل الخريطة بحيث تكون لجميع المساحات المرسومة العلاقة النسبية نفسها مع المساحات التي تمثلها على الأرض، تكون الخريطة خريطة متساوية المساحات. وفي الواقع العملي، تتطلب الخرائط المرجعية العامة والتعليمية في أغلب الأحيان استخدام الإسقاطات متساوية المساحات. وكما يدل الاسم، تكون هذه الخرائط أفضل ما يكون عندما تكون حسابات المساحة هي الحسابات الغالبة التي ستجريها. فإذا كنت، على سبيل المثال، تحاول تحليل منطقة معيّنة في بلدتك لمعرفة ما إذا كانت كبيرة بما يكفي لمركز تسوق جديد، فإن الإسقاطات متساوية المساحات هي الخيار الأفضل. فمن ناحية، كلما كبرت المنطقة التي تحللها زادت دقة قياسات المساحة إذا استخدمت إسقاطًا متساوي المساحات بدلًا من نوع آخر. ومن ناحية أخرى، يؤدي الإسقاط متساوي المساحات إلى تشوهات في تطابق الزوايا عند التعامل مع مناطق كبيرة. أما المناطق الصغيرة فتكون أقل عرضة بكثير لتشوه زواياها عند استخدام إسقاط متساوي المساحات. وتُعد إسقاطات Alber's equal area و Lambert's equal area و Mollweide Equal Area Cylindrical projections (الموضح في شكل 8.50) أنواعًا من الإسقاطات متساوية المساحات التي يُصادفها المرء كثيرًا في أعمال GIS.

شكل 8.50 يضمن الإسقاط الأسطواني متساوي المساحات Mollweide، على سبيل المثال، أن تكون لجميع المساحات المرسومة العلاقة النسبية نفسها مع المساحات على الأرض.

ضع في اعتبارك أن إسقاط الخرائط موضوع معقّد جدًا. فهناك مئات الإسقاطات المختلفة المتاحة حول العالم، يحاول كل منها تمثيل جزء معيّن من سطح الأرض بأكبر قدر ممكن من الدقة على قطعة ورق مستوية. وفي الواقع، كثيرًا ما يكون اختيار الإسقاط المستخدم محسومًا مسبقًا. فلدى معظم الدول إسقاطات شائعة الاستخدام، وعند تبادل البيانات يتّبع الناس التوجه الوطني.

8.5. نظام الإحداثيات المرجعي (CRS) بالتفصيل

بمساعدة أنظمة الإحداثيات المرجعية (CRS) يمكن تحديد كل مكان على الأرض بمجموعة من ثلاثة أرقام تُسمى الإحداثيات. وبشكل عام يمكن تقسيم أنظمة CRS إلى أنظمة إحداثيات مرجعية مُسقَطة (تُسمى أيضًا أنظمة الإحداثيات المرجعية الديكارتية أو المستطيلة) و أنظمة إحداثيات مرجعية جغرافية.

8.5.1. أنظمة الإحداثيات الجغرافية

استخدام أنظمة الإحداثيات المرجعية الجغرافية شائع جدًا. فهي تستخدم درجات العرض والطول، وأحيانًا قيمة ارتفاع أيضًا، لوصف موقع على سطح الأرض. وأكثرها انتشارًا يُسمى WGS 84.

تمتد خطوط العرض موازية لخط الاستواء، وتقسّم الأرض إلى 180 قسمًا متساوي التباعد من الشمال إلى الجنوب (أو من الجنوب إلى الشمال). وخط الأساس لدوائر العرض هو خط الاستواء، ويُقسَم كل نصف كرة إلى تسعين قسمًا يمثل كل منها درجة عرض واحدة. وفي نصف الكرة الشمالي تُقاس درجات العرض من الصفر عند خط الاستواء إلى تسعين عند القطب الشمالي. وفي نصف الكرة الجنوبي تُقاس درجات العرض من الصفر عند خط الاستواء إلى تسعين درجة عند القطب الجنوبي. ولتبسيط رقمنة الخرائط، كثيرًا ما تُعطى درجات العرض في نصف الكرة الجنوبي قيمًا سالبة (من 0 إلى -90°). وأينما كنت على سطح الأرض، تكون المسافة بين خطوط العرض هي نفسها (60 ميلًا بحريًا). انظر شكل 8.51 للاطلاع على عرض مصوّر.

شكل 8.51 نظام الإحداثيات الجغرافية مع خطوط عرض موازية لخط الاستواء وخطوط طول يمر خط الطول الرئيسي منها عبر Greenwich.

أما خطوط الطول فلا تحقق معيار الانتظام بالقدر نفسه. إذ تمتد خطوط الطول متعامدة مع خط الاستواء وتلتقي عند القطبين. ويمتد خط الأساس لخطوط الطول (خط الطول الرئيسي) من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي مرورًا بـ Greenwich في إنجلترا. وتُقاس خطوط الطول التالية من صفر إلى 180 درجة شرق خط الطول الرئيسي أو غربه. لاحظ أن القيم الواقعة غرب خط الطول الرئيسي تُعطى قيمًا سالبة لاستخدامها في تطبيقات الخرائط الرقمية. انظر شكل 8.51 للاطلاع على عرض مصوّر.

عند خط الاستواء، وعنده فقط، تساوي المسافةُ التي تمثلها درجة طول واحدة المسافةَ التي تمثلها درجة عرض واحدة. وكلما اتجهت نحو القطبين تقل المسافة بين خطوط الطول تدريجيًا، حتى تُمثَّل جميع درجات الطول البالغة 360° عند الموقع الدقيق للقطب بنقطة واحدة يمكنك أن تضع إصبعك عليها (مع أنك قد ترغب في ارتداء قفازات). وباستخدام نظام الإحداثيات الجغرافية نحصل على شبكة من الخطوط تقسّم الأرض إلى مربعات تغطي كل منها نحو 12363.365 كيلومترًا مربعًا عند خط الاستواء --- وهي بداية جيدة، لكنها ليست مفيدة كثيرًا لتحديد موقع أي شيء داخل ذلك المربع.

لكي تكون شبكة الخريطة مفيدة حقًا، يجب أن تُقسَم إلى أقسام صغيرة بما يكفي لاستخدامها في وصف موقع نقطة على الخريطة (بمستوى دقة مقبول). ولتحقيق ذلك، تُقسَم الدرجات إلى دقائق (') و ثوانٍ ("). ففي الدرجة الواحدة ستون دقيقة، وفي الدقيقة ستون ثانية (3600 ثانية في الدرجة). وبذلك تساوي ثانية واحدة من العرض أو الطول عند خط الاستواء 30.87624 مترًا.

8.5.2. أنظمة الإحداثيات المرجعية المُسقَطة

يُعرَّف نظام الإحداثيات المرجعي ثنائي الأبعاد عادةً بمحورين متعامدين يشكّلان ما يُسمى المستوى XY (انظر شكل 8.52 في الجانب الأيسر). ويُسمى المحور الأفقي عادةً X، والمحور الرأسي عادةً Y. وفي نظام الإحداثيات المرجعي ثلاثي الأبعاد يُضاف محور آخر يُسمى عادةً Z، وهو أيضًا متعامد مع المحورين X و Y. ويوفّر المحور Z البُعد الثالث للفضاء (انظر شكل 8.52 في الجانب الأيمن). ويمكن التعبير عن كل نقطة معبَّر عنها بإحداثيات كروية بإحداثيات X Y Z.

شكل 8.52 أنظمة الإحداثيات المرجعية ثنائية وثلاثية الأبعاد.

يكون لنظام الإحداثيات المرجعي المُسقَط في نصف الكرة الجنوبي (جنوب خط الاستواء) عادةً نقطة أصل على خط الاستواء عند خط طول معيّن. وهذا يعني أن قيم Y تزداد نحو الجنوب وقيم X تزداد نحو الغرب. وفي نصف الكرة الشمالي (شمال خط الاستواء) يكون الأصل أيضًا على خط الاستواء عند خط طول معيّن، لكن قيم Y تزداد هنا نحو الشمال وقيم X تزداد نحو الشرق. وفي القسم التالي نصف نظام إحداثيات مرجعيًا مُسقَطًا يُسمى Universal Transverse Mercator (UTM)، كثيرًا ما يُستخدم في جنوب إفريقيا.

8.6. نظام الإحداثيات المرجعي Universal Transverse Mercator (UTM) بالتفصيل

يقع أصل نظام الإحداثيات المرجعي Universal Transverse Mercator (UTM) على خط الاستواء عند خط طول معيّن. وهنا تزداد قيم Y نحو الجنوب وقيم X نحو الغرب. ونظام UTM هو إسقاط خرائط عالمي، أي أنه يُستخدم عمومًا في جميع أنحاء العالم. ولكن كما سبق وصفه في قسم 'دقة إسقاطات الخرائط' أعلاه، كلما كبرت المنطقة (جنوب إفريقيا مثلًا) زادت تشوهات تطابق الزوايا والمسافة والمساحة. ولتجنب التشوه الكبير، يُقسَم العالم إلى 60 نطاقًا متساويًا عرض كل منها 6 درجات طولية من الشرق إلى الغرب. وتُرقَّم نطاقات UTM من 1 إلى 60، بدءًا من خط الطول المقابل (النطاق 1 عند خط الطول 180 درجة غربًا) وتقدّمًا نحو الشرق عودةً إلى خط الطول المقابل (النطاق 60 عند خط الطول 180 درجة شرقًا) كما هو موضح في شكل 8.53.

شكل 8.53 نطاقات Universal Transverse Mercator. تُستخدم في جنوب إفريقيا نطاقات UTM التالية: 33S و 34S و 35S و 36S.

كما ترى في شكل 8.53 و شكل 8.54، تُغطّى جنوب إفريقيا بأربعة نطاقات UTM لتقليل التشوه. وتُسمى هذه النطاقات UTM 33S و UTM 34S و UTM 35S و UTM 36S. ويعني الحرف S بعد رقم النطاق أن نطاقات UTM تقع جنوب خط الاستواء.

شكل 8.54 نطاقات UTM 33S و 34S و 35S و 36S مع خطوط الطول المركزية (خطوط الزوال) الخاصة بها، وتُستخدم لإسقاط جنوب إفريقيا بدقة عالية. ويُظهر الصليب الأحمر منطقة الاهتمام (AOI).

لنفترض مثلًا أننا نريد تحديد إحداثي ثنائي الأبعاد داخل منطقة الاهتمام (AOI) المميّزة بصليب أحمر في شكل 8.54. يمكنك أن ترى أن المنطقة تقع داخل نطاق UTM 35S. وهذا يعني أنه لتقليل التشوه والحصول على نتائج تحليل دقيقة، ينبغي أن نستخدم نطاق UTM 35S نظامًا للإحداثيات المرجعي.

يجب الإشارة إلى موقع إحداثي في نظام UTM جنوب خط الاستواء بـ رقم النطاق (35) وبـ قيمة الإحداثي الشمالي (Y) و قيمة الإحداثي الشرقي (X) بالأمتار. و قيمة الإحداثي الشمالي هي مسافة الموقع عن خط الاستواء بالأمتار. أما قيمة الإحداثي الشرقي فهي المسافة عن خط الطول المركزي لنطاق UTM المستخدم. وبالنسبة لنطاق UTM 35S فهو 27 درجة شرقًا كما هو موضح في شكل 8.54. وعلاوة على ذلك، ولأننا جنوب خط الاستواء والقيم السالبة غير مسموح بها في نظام الإحداثيات المرجعي UTM، علينا أن نضيف ما يُسمى قيمة الإحداثي الشمالي الزائفة وقدرها 10,000,000 m إلى قيمة الإحداثي الشمالي (Y)، وقيمة إحداثي شرقي زائفة قدرها 500,000 m إلى قيمة الإحداثي الشرقي (X). يبدو هذا صعبًا، لذا سنعرض مثالًا يوضح لك كيفية إيجاد إحداثي UTM 35S الصحيح لـ منطقة الاهتمام.

8.6.1. قيمة الإحداثي الشمالي (Y)

يقع المكان الذي نبحث عنه على بُعد 3,550,000 متر جنوب خط الاستواء، لذا تأخذ قيمة الإحداثي الشمالي (Y) إشارة سالبة وتكون -3,550,000 m. ووفقًا لتعريفات UTM علينا أن نضيف قيمة إحداثي شمالي زائفة قدرها 10,000,000 m. وهذا يعني أن قيمة الإحداثي الشمالي (Y) لإحداثينا هي 6,450,000 m (-3,550,000 m + 10,000,000 m).

8.6.2. قيمة الإحداثي الشرقي (X)

علينا أولًا إيجاد خط الطول المركزي لـ نطاق UTM 35S. وكما نرى في شكل 8.54 فهو 27 درجة شرقًا. ويقع المكان الذي نبحث عنه على بُعد 85,000 متر غربًا من خط الطول المركزي. وكما في قيمة الإحداثي الشمالي، تأخذ قيمة الإحداثي الشرقي (X) إشارة سالبة، فتكون النتيجة -85,000 m. ووفقًا لتعريفات UTM علينا أن نضيف قيمة إحداثي شرقي زائفة قدرها 500,000 m. وهذا يعني أن قيمة الإحداثي الشرقي (X) لإحداثينا هي 415,000 m (-85,000 m + 500,000 m). وأخيرًا، علينا إضافة رقم النطاق إلى قيمة الإحداثي الشرقي للحصول على القيمة الصحيحة.

ونتيجة لذلك، يُكتب إحداثي نقطة الاهتمام لدينا، مُسقَطًا في نطاق UTM 35S، على النحو التالي: 35 415,000 m E / 6,450,000 m N. وفي بعض أنظمة GIS، عندما يكون نطاق UTM 35S الصحيح معرّفًا والوحدات مضبوطة على الأمتار داخل النظام، قد يظهر الإحداثي ببساطة على الشكل 415,000 6,450,000.

8.7. الإسقاط الفوري (On-The-Fly)

كما يمكنك أن تتخيل على الأرجح، قد تواجه موقفًا تكون فيه البيانات التي تريد استخدامها في GIS مُسقَطة في أنظمة إحداثيات مرجعية مختلفة. فعلى سبيل المثال، قد تحصل على طبقة متجهية تُظهر حدود جنوب إفريقيا مُسقَطة في UTM 35S، وطبقة متجهية أخرى تحتوي على معلومات نقطية عن الأمطار مقدَّمة في نظام الإحداثيات الجغرافية WGS 84. وفي GIS توضع هاتان الطبقتان المتجهيتان في مناطق مختلفة تمامًا من نافذة الخريطة، لأن إسقاطيهما مختلفان.

لحل هذه المشكلة، تتضمن كثير من أنظمة GIS وظيفة تُسمى الإسقاط الفوري (on-the-fly). وهذا يعني أنه يمكنك تحديد إسقاط معيّن عند بدء تشغيل GIS، وستُعرض جميع الطبقات التي تحمّلها بعد ذلك تلقائيًا بالإسقاط الذي حددته، بغض النظر عن نظام الإحداثيات المرجعي الخاص بها. وتتيح لك هذه الوظيفة تركيب الطبقات فوق بعضها في نافذة الخريطة في GIS، حتى لو كانت في أنظمة مرجعية مختلفة. وفي QGIS تُطبَّق هذه الوظيفة افتراضيًا.

8.8. المشاكل الشائعة / أشياء يجب أن تكون على علم بها

موضوع إسقاط الخرائط معقّد جدًا، وحتى المحترفون الذين درسوا الجغرافيا أو الجيوديسيا أو أي علم آخر مرتبط بـ GIS كثيرًا ما يواجهون صعوبات في التعريف الصحيح لإسقاطات الخرائط وأنظمة الإحداثيات المرجعية. وعادةً عندما تعمل في GIS تكون لديك بيانات مُسقَطة مسبقًا تبدأ بها. وفي معظم الحالات تكون هذه البيانات مُسقَطة في نظام CRS معيّن، فلا تحتاج إلى إنشاء نظام CRS جديد أو حتى إعادة إسقاط البيانات من نظام CRS إلى آخر. ومع ذلك، من المفيد دائمًا أن تكون لديك فكرة عن معنى إسقاط الخريطة ونظام CRS.

8.9. ماذا تعلمنا؟

لنختتم ما تناولناه في ورقة العمل هذه:

• تمثّل إسقاطات الخرائط سطح الأرض على قطعة ورق مستوية ثنائية الأبعاد أو على شاشة الحاسوب.

• توجد إسقاطات خرائط عالمية، لكن معظم إسقاطات الخرائط مُنشأة و مُحسَّنة لإسقاط مناطق أصغر من سطح الأرض.

• لا تكون إسقاطات الخرائط أبدًا تمثيلات دقيقة تمامًا للأرض الكروية، فهي تُظهر تشوهات في تطابق الزوايا والمسافة والمساحة. ومن المستحيل الحفاظ على جميع هذه الخصائص في الوقت نفسه في إسقاط واحد.

• يحدد نظام الإحداثيات المرجعي (CRS)، بمساعدة الإحداثيات، كيف ترتبط الخريطة المُسقَطة ثنائية الأبعاد بالمواقع الحقيقية على الأرض.

• هناك نوعان مختلفان من أنظمة الإحداثيات المرجعية: أنظمة الإحداثيات الجغرافية و أنظمة الإحداثيات المُسقَطة.

• الإسقاط الفوري (On the Fly) وظيفة في GIS تتيح لنا تركيب الطبقات فوق بعضها، حتى لو كانت مُسقَطة في أنظمة إحداثيات مرجعية مختلفة.

8.10. الآن تحاول!

إليك بعض الأفكار التي يمكنك تجربتها مع متعلميك:

1. شغّل QGIS

2. في Project ► Properties... ► CRS فعّل الخيار No projection (or unknown/non-Earth projection)

3. حمّل طبقتين للمنطقة نفسها ولكن بإسقاطين مختلفين

4. اجعل طلابك يجدون إحداثيات عدة أماكن على الطبقتين. ويمكنك أن تبيّن لهم أنه لا يمكن تركيب الطبقتين فوق بعضهما.

5. ثم عرّف نظام الإحداثيات المرجعي على أنه Geographic/WGS 84 داخل نافذة الحوار Project Properties

6. حمّل الطبقتين للمنطقة نفسها مرة أخرى، ودع طلابك يرون كيف يعمل تعيين نظام CRS للمشروع (ومن ثمّ تفعيل الإسقاط "الفوري").

7. يمكنك فتح نافذة الحوار Project Properties في QGIS وعرض أنظمة الإحداثيات المرجعية الكثيرة المختلفة على طلابك ليكوّنوا فكرة عن مدى تعقيد هذا الموضوع. ويمكنك اختيار أنظمة CRS مختلفة لعرض الطبقة نفسها بإسقاطات مختلفة.

8.11. شيء لتفكر به

إذا لم يكن لديك حاسوب متاح، يمكنك أن تشرح لطلابك مبادئ عائلات إسقاط الخرائط الثلاث. أحضر كرة أرضية وورقًا، ووضّح كيف تعمل الإسقاطات الأسطوانية والمخروطية والمستوية بشكل عام. وبمساعدة ورقة شفافة يمكنك رسم نظام إحداثيات مرجعي ثنائي الأبعاد يُظهر المحورين X و Y. ثم اجعل طلابك يحددون إحداثيات (قيم X و Y) لأماكن مختلفة.

8.12. قراءة متعمقة

كتائب:

• Chang, Kang-Tsung (2006). Introduction to Geographic Information Systems. الطبعة الثالثة. McGraw Hill. ISBN: 0070658986

• DeMers, Michael N. (2005). Fundamentals of Geographic Information Systems. الطبعة الثالثة. Wiley. ISBN: 9814126195

• Galati, Stephen R. (2006): Geographic Information Systems Demystified. الناشر: Artech House Inc. ISBN: 158053533X

مواقع الويب:

• الرابط: https://foote.geography.uconn.edu/gcraft/notes/mapproj/mapproj_f.html

• الرابط: http://geology.isu.edu/wapi/geostac/Field_Exercise/topomaps/index.htm

يحتوي دليل مستخدم QGIS أيضًا على معلومات أكثر تفصيلًا حول العمل مع إسقاطات الخرائط في QGIS.

8.13. ماذا بعد؟

في القسم التالي سنلقي نظرة أقرب على إنتاج الخرائط.