التضاريس

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "Topography" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( يناير 2021 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

الطبوغرافيا هي دراسة أشكال وخصائص سطح الأرض . قد تشير تضاريس منطقة ما إلى أشكال وخصائص الأرض نفسها، أو إلى وصف أو تصوير في الخرائط.

التضاريس هي مجال من مجالات علوم الأرض وعلم الكواكب وتهتم بالتفاصيل المحلية بشكل عام، بما في ذلك ليس فقط التضاريس ، ولكن أيضًا السمات الطبيعية والاصطناعية والثقافية مثل الطرق وحدود الأراضي والمباني. ^[1] في الولايات المتحدة ، غالبًا ما تعني التضاريس التضاريس على وجه التحديد ، على الرغم من أن الخرائط الطبوغرافية لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لا تسجل فقط خطوط الارتفاع ، ولكن أيضًا الطرق والأماكن المأهولة بالسكان والهياكل وحدود الأراضي وما إلى ذلك. ^[2]

تتضمن التضاريس بالمعنى الضيق تسجيل التضاريس أو التضاريس ، والجودة ثلاثية الأبعاد للسطح، وتحديد أشكال الأرض المحددة ؛ يُعرف هذا أيضًا باسم علم التضاريس الأرضية . في الاستخدام الحديث، يتضمن هذا إنشاء بيانات الارتفاع في شكل رقمي ( DEM ). غالبًا ما يُعتقد أنه يشمل التمثيل الرسومي لشكل الأرض على الخريطة من خلال مجموعة متنوعة من تقنيات تصوير التضاريس الخرائطية ، بما في ذلك خطوط الكنتور ، والصبغات الهايبومترية ، وتظليل التضاريس .

نشأ مصطلح الطبوغرافيا في اليونان القديمة واستمر في روما القديمة ، كوصف تفصيلي لمكان ما. تأتي الكلمة من الكلمة اليونانية τόπος ( topos ، "مكان") و- γραφία ( -graphia ، "كتابة"). ^[3] في الأدب الكلاسيكي يشير هذا إلى الكتابة عن مكان أو أماكن، وهو ما يُطلق عليه الآن على نطاق واسع " التاريخ المحلي ". في بريطانيا وأوروبا بشكل عام، لا تزال كلمة الطبوغرافيا تُستخدم أحيانًا بمعناها الأصلي. ^[4]

كانت المسوحات العسكرية التفصيلية في بريطانيا (التي بدأت في أواخر القرن الثامن عشر) تسمى المسوحات العسكرية ، واستُخدم هذا المصطلح في القرن العشرين كمصطلح عام للمسوحات الطبوغرافية والخرائط. ^[5] كانت أقدم المسوحات العلمية في فرنسا هي خرائط كاسيني نسبةً إلى العائلة التي أنتجتها على مدى أربعة أجيال. ^[6] يبدو أن مصطلح "المسوحات الطبوغرافية" أمريكي الأصل. أجريت أقدم المسوحات التفصيلية في الولايات المتحدة بواسطة "المكتب الطبوغرافي للجيش"، الذي تم تشكيله أثناء حرب عام 1812 ، ^[7] والذي أصبح فيلق المهندسين الطبوغرافيين في عام 1838. ^[8] بعد أن تولت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية عمل رسم الخرائط الوطنية في عام 1878، ظل مصطلح الطوبوغرافي مصطلحًا عامًا للمسوحات التفصيلية وبرامج رسم الخرائط، وقد تبنته معظم الدول الأخرى كمعيار.

في القرن العشرين، بدأ استخدام مصطلح التضاريس لوصف وصف السطح في مجالات أخرى حيث يتم استخدام رسم الخرائط بالمعنى الأوسع، وخاصة في المجالات الطبية مثل علم الأعصاب .

الهدف من علم التضاريس هو تحديد موقع أي سمة أو بشكل عام أي نقطة من حيث نظام الإحداثيات الأفقية مثل خطوط العرض والطول والارتفاع . كما أن تحديد (تسمية) السمات والتعرف على أنماط التضاريس النموذجية هي أيضًا جزء من هذا المجال.

يمكن إجراء الدراسة الطبوغرافية لأسباب متنوعة: كان التخطيط العسكري والاستكشاف الجيولوجي من الدوافع الأساسية لبدء برامج المسح، ولكن المعلومات التفصيلية حول التضاريس وميزات السطح ضرورية لتخطيط وإنشاء أي مشاريع هندسة مدنية كبرى أو أشغال عامة أو استصلاح .

توجد مجموعة متنوعة من الأساليب لدراسة التضاريس. وتعتمد الطريقة أو الطرق التي يجب استخدامها على نطاق وحجم المنطقة قيد الدراسة، وإمكانية الوصول إليها، وجودة المسوحات الحالية.

تساعد المساحة في تحديد موقع النقاط على الأرض أو في الفضاء ثلاثي الأبعاد بدقة والمسافات والزوايا بينها باستخدام أدوات التسوية مثل أجهزة قياس الزوايا ومقاييس الزوايا وأجهزة قياس الميل . كما يتم استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS ) وأنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS).

بدأ العمل على إحدى أولى الخرائط الطبوغرافية في فرنسا على يد جيوفاني دومينيكو كاسيني ، عالم الفلك الإيطالي العظيم.

على الرغم من أن الاستشعار عن بعد قد سرّع بشكل كبير عملية جمع المعلومات، وسمح بتحكم أكبر في الدقة على مسافات طويلة، إلا أن المسح المباشر لا يزال يوفر نقاط التحكم الأساسية والإطار لجميع الأعمال الطبوغرافية، سواء كانت يدوية أو تعتمد على نظم المعلومات الجغرافية .

في المناطق التي تم فيها تنفيذ برنامج مسح ورسم خرائط مباشر واسع النطاق (معظم أوروبا والولايات المتحدة القارية على سبيل المثال)، تشكل البيانات المجمعة الأساس لمجموعات بيانات الارتفاع الرقمية الأساسية مثل بيانات USGS DEM . غالبًا ما يتعين "تنظيف" هذه البيانات لإزالة التناقضات بين المسوحات، لكنها لا تزال تشكل مجموعة قيمة من المعلومات للتحليل على نطاق واسع.

شملت المسوحات الطبوغرافية الأمريكية الأصلية (أو المسوحات البريطانية) ليس فقط تسجيل التضاريس، بل وتحديد المعالم البارزة والغطاء النباتي للأرض.

الاستشعار عن بعد هو مصطلح عام لجمع البيانات الجغرافية على مسافة من منطقة الموضوع.

بالإضافة إلى دورها في التصوير الفوتوغرامتري، يمكن استخدام الصور الجوية وصور الأقمار الصناعية لتحديد ورسم معالم التضاريس وملامح الغطاء الأرضي الأكثر عمومية. ومن المؤكد أنها أصبحت جزءًا متزايدًا من التصوير الجغرافي ، سواء كانت خرائط أو أنظمة GIS . يمكن أن يساعد التصوير بالألوان الزائفة والأطياف غير المرئية أيضًا في تحديد موقع الأرض من خلال تحديد الغطاء النباتي وغيره من معلومات استخدام الأراضي بشكل أكثر وضوحًا. يمكن أن تكون الصور بألوان مرئية وفي طيف آخر.

التصوير الفوتوغرامتري هو تقنية قياس يتم فيها تحديد إحداثيات النقاط في الأبعاد الثلاثية لجسم ما من خلال القياسات التي يتم إجراؤها في صورتين فوتوغرافيتين (أو أكثر) مأخوذتين بدءًا من مواضع مختلفة، وعادةً من مسارات مختلفة لرحلة التصوير الجوي. في هذه التقنية، يتم تحديد النقاط المشتركة في كل صورة . يمكن بناء خط رؤية (أو شعاع ) من موقع الكاميرا إلى النقطة على الجسم. إن تقاطع أشعتها ( التثليث ) هو الذي يحدد الموضع الثلاثي الأبعاد النسبي للنقطة. يمكن استخدام نقاط التحكم المعروفة لإعطاء هذه المواضع النسبية قيمًا مطلقة. يمكن للخوارزميات الأكثر تطورًا استغلال معلومات أخرى عن المشهد معروفة مسبقًا (على سبيل المثال، التناظرات في حالات معينة تسمح بإعادة بناء إحداثيات ثلاثية الأبعاد بدءًا من موضع واحد فقط للكاميرا).

تعد خرائط الرادار عبر الأقمار الصناعية واحدة من التقنيات الرئيسية لإنشاء نماذج الارتفاع الرقمية (انظر أدناه). يتم تطبيق تقنيات مماثلة في المسوحات الباثيمترية باستخدام السونار لتحديد تضاريس قاع المحيط. في السنوات الأخيرة، تم استخدام LIDAR ( كشف الضوء والقياس ) ، وهي تقنية استشعار عن بعد تستخدم الليزر بدلاً من الموجات الراديوية، بشكل متزايد لتلبية احتياجات رسم الخرائط المعقدة مثل رسم خرائط القمم الجليدية ومراقبة الأنهار الجليدية.

يتم عادةً نمذجة التضاريس إما باستخدام نماذج رياضية متجهة ( شبكة مثلثية غير منتظمة أو TIN) أو شبكية ( صورة نقطية ). في معظم التطبيقات في العلوم البيئية ، يتم تمثيل سطح الأرض ونمذجته باستخدام نماذج شبكية. في الهندسة المدنية وشركات الترفيه، تستخدم معظم تمثيلات سطح الأرض بعض أشكال نماذج TIN. في علم الإحصاء الجغرافي ، يتم عادةً نمذجة سطح الأرض كمزيج من إشارتين - الإشارة الملساء (المرتبطة مكانيًا) والإشارة الخشنة (الضوضاء).

في الممارسة العملية، يقوم المساحون أولاً بأخذ عينات من الارتفاعات في منطقة ما، ثم يستخدمونها لإنتاج نموذج رقمي لسطح الأرض في شكل TIN . يمكن بعد ذلك استخدام DLSM لتصور التضاريس، ونشر صور الاستشعار عن بعد، وقياس الخصائص البيئية لسطح ما أو استخراج كائنات سطح الأرض. بيانات الكنتور أو أي مجموعات بيانات ارتفاع تم أخذ عينات منها ليست نموذجًا رقميًا لسطح الأرض. يشير DLSM إلى أن الارتفاع متاح باستمرار في كل موقع في منطقة الدراسة، أي أن الخريطة تمثل سطحًا كاملاً. لا ينبغي الخلط بين نماذج سطح الأرض الرقمية ونماذج السطح الرقمية، والتي يمكن أن تكون أسطحًا للمظلة والمباني والأشياء المماثلة. على سبيل المثال، في حالة إنتاج نماذج السطح باستخدام تقنية الليدار، يمكن للمرء أن يكون لديه عدة أسطح - بدءًا من أعلى المظلة إلى الأرض الصلبة الفعلية. يمكن بعد ذلك استخدام الفرق بين نموذجي السطح لاستنباط مقاييس حجمية (ارتفاع الأشجار وما إلى ذلك).

تعتمد معلومات المسح الطبوغرافي تاريخيًا على ملاحظات المساحين. وقد يستمدون معلومات التسمية والثقافة من مصادر محلية أخرى (على سبيل المثال، قد يتم استخلاص ترسيم الحدود من رسم الخرائط المساحية المحلية ). ورغم الأهمية التاريخية لهذه الملاحظات الميدانية، فإنها تتضمن بطبيعتها أخطاء وتناقضات يتم حلها في مراحل لاحقة من إنتاج الخرائط.

وكما هي الحال مع الملاحظات الميدانية، فإن بيانات الاستشعار عن بعد (التصوير الجوي والتصوير بالأقمار الصناعية، على سبيل المثال)، هي بيانات خام وغير قابلة للتفسير. وقد تحتوي على ثغرات (بسبب الغطاء السحابي على سبيل المثال) أو تناقضات (بسبب توقيت التقاط صور معينة). وتتضمن أغلب الخرائط الطبوغرافية الحديثة جزءًا كبيرًا من البيانات الملتقطة عن بعد في عملية تجميعها.

في تعريفها المعاصر، تُظهر الخرائط الطبوغرافية التضاريس. في الولايات المتحدة، تُظهر الخرائط الطبوغرافية التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية التضاريس باستخدام خطوط الكنتور . وتسمي هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية الخرائط المستندة إلى المسوحات الطبوغرافية، ولكن بدون خطوط الكنتور، "خرائط مستوية".

لا تظهر هذه الخرائط الخطوط العريضة فحسب، بل تظهر أيضًا أي مجاري مائية مهمة أو مسطحات مائية أخرى، أو غطاء غابات ، أو مناطق مبنية أو مباني فردية (اعتمادًا على المقياس)، وميزات ونقاط اهتمام أخرى.

على الرغم من أنها ليست خرائط "طبوغرافية" رسمية، فإن المسوحات الوطنية للدول الأخرى تشترك في العديد من الميزات نفسها، ولذلك غالبًا ما يطلق عليها "خرائط طبوغرافية".

تشكل خرائط المسح الطبوغرافي الموجودة، بسبب تغطيتها الشاملة والموسوعية، الأساس لكثير من الأعمال الطبوغرافية المستمدة. على سبيل المثال، غالبًا ما تم إنشاء نماذج الارتفاع الرقمية ليس من بيانات الاستشعار عن بعد الجديدة ولكن من الخرائط الطبوغرافية الورقية الموجودة. يستخدم العديد من الناشرين الحكوميين والخاصين الأعمال الفنية (خاصة خطوط الكنتور) من أوراق الخرائط الطبوغرافية الموجودة كأساس لخرائطهم الطبوغرافية المتخصصة أو المحدثة. ^[9]

لا ينبغي الخلط بين رسم الخرائط الطبوغرافية ورسم الخرائط الجيولوجية . فالأخيرة تهتم بالهياكل والعمليات الأساسية على السطح، وليس بالسمات السطحية التي يمكن التعرف عليها.

نموذج الارتفاع الرقمي (DEM) هو مجموعة بيانات رقمية تعتمد على الشبكة لتضاريس ( قياس الارتفاع و/أو قياس الأعماق ) لكامل أو جزء من الأرض (أو كوكب أرضي ). يتم تعيين قيمة ارتفاع لكل بكسل من مجموعة البيانات، ويحدد جزء رأس مجموعة البيانات منطقة التغطية والوحدات التي يغطيها كل بكسل ووحدات الارتفاع (ونقطة الصفر). يمكن اشتقاق نماذج الارتفاع الرقمي من الخرائط الورقية وبيانات المسح الموجودة، أو يمكن إنشاؤها من الأقمار الصناعية الجديدة أو بيانات الرادار أو السونار الأخرى المستشعرة عن بعد .

يمكن لنظام المعلومات الجغرافية التعرف على العلاقات المكانية الموجودة داخل البيانات المكانية المخزنة رقميًا وتحليلها. تسمح هذه العلاقات الطوبولوجية بإجراء نمذجة وتحليل مكانيين معقدين. تتضمن العلاقات الطوبولوجية بين الكيانات الهندسية تقليديًا التجاور (ما يجاور ماذا)، والاحتواء (ما يحيط بماذا)، والقرب (مدى قرب شيء ما من شيء آخر).

• إعادة بناء مشهد في صور مركبة للأرض،
• تحديد مسار التحليق فوق الأرض،
• حساب الأسطح أو الأحجام،
• تتبع الملفات الطبوغرافية،

تم تطبيق التضاريس في مجالات علمية مختلفة. في علم الأعصاب ، يستخدم تخصص التصوير العصبي تقنيات مثل تضاريس تخطيط كهربية الدماغ لرسم خرائط الدماغ . في طب العيون ، تُستخدم تضاريس القرنية كتقنية لرسم خريطة انحناء سطح القرنية . في هندسة الأنسجة ، تُستخدم مجهر القوة الذرية لرسم خريطة تضاريس النانو .

في علم التشريح البشري ، التضاريس هي التشريح البشري السطحي .

في الرياضيات، يتم استخدام مفهوم التضاريس للإشارة إلى الأنماط أو التنظيم العام للميزات على الخريطة أو كمصطلح يشير إلى النمط الذي يتم به توزيع المتغيرات (أو قيمها) في الفضاء.

هذه القائمة غير كاملة ؛ يمكنك المساعدة عن طريق إضافة العناصر المفقودة. ( مايو 2021 )

علماء التضاريس هم خبراء في علم التضاريس، حيث يقومون بدراسة ووصف السمات السطحية لمكان أو منطقة.

• رسم الخرائط
• نموذج الارتفاع الرقمي
• خط السقوط (التضاريس)
• جيومورفولوجيا
• نموذج الإغاثة العالمي
• هيبوغرافيا
• التضاريس البحرية
• خريطة طبوغرافية
• علم الجبال