مفاهیم جغرافیایی

هدف یادگیری

هدف این بخش، بررسی و توضیح نحوه ارتباط مفاهیم کلیدی مانند مکان، جهت، فاصله، فضا و ناوبری با علم جغرافیا و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) است.

برای یادگیری نحوه عملکرد یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، ابتدا باید چند مفهوم کلیدی جغرافیایی را که اغلب بدیهی فرض می‌شوند، مرور و بازبینی کنیم. به‌عنوان مثال، مکان چیست و چگونه تعریف می‌شود؟ در چه فاصله‌ای یک مکان “نزدیک” محسوب می‌شود؟ یا وقتی می‌گوییم فردی “احساس جهت‌یابی خوبی” دارد، دقیقاً به چه چیزی اشاره می‌کنیم؟ با پاسخ به این پرسش‌ها و سوالات مرتبط، چارچوبی ایجاد می‌کنیم که به ما در یادگیری و استفاده مؤثر از GIS کمک می‌کند. این چارچوب همچنین امکان به اشتراک‌گذاری و انتقال اطلاعات جغرافیایی را فراهم می‌آورد و موجب تسهیل همکاری، حل مسئله و تصمیم‌گیری می‌شود.

محل

یکی از مفاهیم متمایز جغرافیا، مکان است که در سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) نقشی محوری ایفا می‌کند. مکان به‌سادگی به معنای یک موقعیت در سطح زمین است و تقریباً به هر چیزی می‌توان موقعیت جغرافیایی اختصاص داد. با دانستن موقعیت یک پدیده، می‌توان آن را، به‌عنوان مثال، روی نقشه‌ای در GIS نمایش داد.

به‌طور کلی، مکان‌ها را می‌توان به دو روش اسمی یا مطلق تعریف و توصیف کرد:

1. مکان‌های اسمی:
   در این روش، مکان‌ها با نام‌های خاص خود شناخته و توصیف می‌شوند. برای مثال، نام شهرهایی مانند نیویورک، توکیو یا لندن به مکان‌های اسمی اشاره دارد. مطالعه تاریخچه و معانی نام مکان‌ها در حوزه‌ای به نام توپونیمی صورت می‌گیرد. منابعی همچون آثار Monmonier، مانند چگونه با نقشه‌ها دروغ بگوییم (۱۹۹۶) و از Squaw Tit تا Whorehouse Meadow (2006)، به بررسی این موضوع پرداخته‌اند.

۲٫مکان‌ها می‌توانند به نقاط خاصی در سطح زمین (مانند نیویورک) یا به ویژگی‌های جغرافیایی (مانند کوه‌های راکی) و حتی مناطق وسیع (مانند سیبری) اشاره کنند. در ایالات متحده، هیئت نام‌های جغرافیایی استانداردهای مربوط به نام‌گذاری مکان‌ها را تعیین و از طریق سیستم اطلاعات نام‌های جغرافیایی (GNIS) آن‌ها را مدیریت می‌کند. GNIS اطلاعاتی مانند موقعیت جغرافیایی، ایالت و شهرستان مرتبط با هر مکان را ارائه می‌دهد.

   ۳٫مکان‌های مطلق:
مکان‌های مطلق با استفاده از سیستم‌های مرجع مشخص، موقعیت‌ها را روی سطح زمین تعیین می‌کنند. نمونه‌ای از این روش، استفاده از طول و عرض جغرافیایی برای تعریف یک مکان است. کدهای پستی و آدرس‌های خیابان نیز نمونه‌هایی از مکان‌های مطلق هستند که معمولاً منطق محلی را دنبال می‌کنند.

با وجود اینکه استاندارد جهانی برای آدرس‌دهی خیابان وجود ندارد، می‌توان از طریق فرآیندی به نام ژئوکدگذاری (Geocoding)، مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی) آدرس‌ها، کدهای پستی، و سایر داده‌های جغرافیایی را تعیین کرد. ابزارهای آنلاین متعددی (مانند worldkit.org/geocoder) به صورت رایگان خدمات ژئوکدگذاری را ارائه می‌دهند.

سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS):

با ظهور سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS)، تعیین موقعیت هر جسمی روی سطح زمین به فرایندی ساده تبدیل شده است. GPS از مجموعه‌ای شامل ۲۴ ماهواره تشکیل شده که در مدار زمین قرار دارند و به‌صورت مداوم سیگنال‌های زمانی ارسال می‌کنند.

برای تعیین موقعیت، دستگاه‌های GPS زمینی (مانند دستگاه‌های دستی، سیستم‌های ناوبری خودرو و تلفن‌های همراه) سیگنال‌های حداقل سه ماهواره را دریافت کرده و از طریق مثلث‌بندی، موقعیت دقیق یک نقطه را محاسبه می‌کنند. تمامی دستگاه‌های GPS از سیستم مختصات جغرافیایی (GCS) برای گزارش موقعیت استفاده می‌کنند.

ابتدا GPS برای اهداف نظامی توسط وزارت دفاع ایالات متحده توسعه داده شد، اما امروزه کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های تجاری و علمی دارد.

شکل ۱٫۴ صورت فلکی ماهواره های سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS).

مکان را می‌توان به صورت نسبی نیز تعریف کرد. مکان نسبی به توصیف موقعیت یک مکان در ارتباط با مکان‌های دیگر اشاره دارد. به‌عنوان مثال:

• قاهره، مصر، در شمال ژوهانسبورگ، آفریقای جنوبی قرار دارد.
• نیوزیلند در جنوب شرقی استرالیا واقع شده است.
• کابل، افغانستان، در شمال غربی لاهور، پاکستان قرار دارد.

برخلاف مکان‌های اسمی یا مطلق که به‌طور خاص یک نقطه منفرد را تعریف می‌کنند، مکان‌های نسبی اطلاعات بیشتری ارائه می‌دهند و موقعیت یک مکان را در مقایسه یا ارتباط با مکان دیگری مشخص می‌کنند.

جهت

مانند مفهوم مکان، جهت نیز در جغرافیا و GIS نقش مرکزی دارد. جهت به موقعیت یک چیز نسبت به چیز دیگر، معمولاً در امتداد یک خط، اشاره دارد. برای تعیین جهت، باید یک نقطه مرجع یا معیار مشخص شود که بر اساس آن جهت اندازه‌گیری شود.

یکی از رایج‌ترین معیارها برای تعیین جهت، خودمان هستیم. جهت‌گیری خودمحور به حالتی اشاره دارد که از خود به‌عنوان معیار جهت‌دار استفاده می‌کنیم. برای مثال، توصیف چیزی به‌عنوان «سمت چپ»، «پشت سرم» یا «کنار من» نمونه‌هایی از جهت‌گیری خودمحور هستند.

جهت نقطه عطف

همان‌طور که از نام آن پیداست، جهت نقطه عطف به استفاده از یک ویژگی برجسته یا نشانه مشخص به‌عنوان معیار جهت اشاره دارد. این مکان‌های دیدنی ممکن است شامل تقاطع‌های شلوغ شهری، نقاط برجسته‌ای مانند کولوسئوم در رم، یا ویژگی‌های طبیعی مانند رشته‌کوه یا رودخانه باشند.
نکته مهم: هنگام استفاده از جهت نقطه عطف، به‌ویژه برای ارائه مسیرها، باید اطمینان حاصل کرد که نقطه عطف برای مخاطب نسبتاً شناخته‌شده و واضح باشد.

معیارهای استاندارد جهت در جغرافیا و GIS

در جغرافیا و GIS، سه معیار استاندارد برای تعریف جهت وجود دارد:

1. شمال واقعی (True North):
   شمال واقعی بر اساس نقطه‌ای است که محور چرخش زمین، سطح زمین را قطع می‌کند. این نقطه به قطب شمال جغرافیایی اشاره دارد و به‌عنوان معیار اصلی جهت‌گیری جغرافیایی عمل می‌کند.
2. شمال مغناطیسی (Magnetic North):
   شمال مغناطیسی به نقطه‌ای از سطح زمین اشاره دارد که میدان‌های مغناطیسی زمین در آنجا همگرا می‌شوند. این همان نقطه‌ای است که قطب‌نماهای مغناطیسی به آن اشاره می‌کنند.
   • توجه: شمال مغناطیسی با شمال واقعی منطبق نیست و موقعیت آن در شمال کانادا است.
3. شمال شبکه (Grid North):
   شمال شبکه به جهتی اشاره دارد که خطوط شبکه‌ای عرض و طول جغرافیایی روی نقشه، موسوم به گرتیکول، به سمت آن کشیده شده‌اند.

این سه معیار، چارچوبی استاندارد برای تعیین و استفاده از جهت در جغرافیا و GIS ارائه می‌دهند.

شکل ۱٫۵ سه شمال: درست، مغناطیسی و شبکه

منبع: http://kenai.fws.gov/overview/notebook/2004/sept/3sep2004.htm

فاصله

تکمیل‌کننده مفاهیم مکان و جهت، فاصله است. فاصله به میزان یا درجه جدایی بین مکان‌ها اشاره دارد و می‌تواند به دو صورت اسمی یا مطلق اندازه‌گیری شود.

1. فاصله اسمی:
   در این حالت، می‌توان فواصل بین مکان‌ها را به‌صورت کیفی توصیف کرد، مانند «بزرگ» یا «کوچک»، یا مکان‌ها را «نزدیک» یا «دور از هم» در نظر گرفت.
2. فاصله مطلق:
   فاصله مطلق با استفاده از یک معیار استاندارد محاسبه می‌شود. فرمول فاصله بین دو نقطه روی یک سطح مسطح (یعنی دو بعدی) به شکل زیر است:D=(x2−x1)2+(y2−y1)2D = \sqrt{(x_2 – x_1)^2 + (y_2 – y_1)^2}با این حال، محاسبه فاصله بین دو مکان روی سطح زمین پیچیده‌تر است، زیرا زمین یک جسم سه‌بعدی است. انتقال از سطح سه‌بعدی زمین به نقشه‌های دوبعدی روی کاغذ، صفحه‌نمایش رایانه یا دستگاه‌های تلفن همراه چالشی خاص دارد که در پست بعدی آناتومی نقشه با جزئیات بیشتری بررسی خواهد شد.

واحدهای اندازه‌گیری فاصله:

فاصله را می‌توان با استفاده از واحدهای مختلف اندازه‌گیری کرد. برای مثال:

• فاصله بین لندن و سنگاپور را می‌توان بر حسب مایل یا کیلومتر اندازه گرفت.
• می‌توان آن را با مدت زمان پرواز با یک هواپیمای جت یا تعداد روزها با یک کشتی باری نیز بیان کرد.

اینکه آیا فاصله بین لندن و سنگاپور «نزدیک» یا «دور» به‌حساب می‌آید، به دیدگاه فرد، تجربه و میزان صبر بستگی دارد.

اهمیت معیارهای مطلق در فاصله:

استفاده از معیارهای فاصله مطلق، مانند آنچه از فرمول فاصله به دست می‌آید، یک روش استاندارد و دقیق برای اندازه‌گیری یا مقایسه فاصله یا نزدیکی مکان‌ها ارائه می‌دهد. این روش به‌ویژه زمانی اهمیت دارد که معیارهای ذهنی یا نسبی کافی نباشند.

فضا

در جایی که فاصله یک کمیت قابل اندازه گیری را بر حسب فاصله مکان ها از هم نشان می دهد، فضا مفهومی انتزاعی تری است که بیشتر به جای اندازه گیری توصیف می شود. به عنوان مثال، فضا را می توان به عنوان “خالی”، “عمومی” یا “خصوصی” توصیف کرد.

در محدوده یک GIS، ما به فضا علاقه مندیم و به طور خاص، ما علاقه مندیم که چه چیزی فضاهای خاص را پر می کند و چگونه و چرا اشیا در فضا توزیع می شوند. در این معنا، فضا یک اصطلاح تا حدودی مبهم و کلی است که برای نشان دادن منطقه جغرافیایی عمومی مورد علاقه استفاده می شود.

یکی از فضاهایی که ارتباط خاصی با GIS دارد، فضای توپولوژیکی است. به بیان ساده، فضای توپولوژیکی به ماهیت روابط و اتصال مکان ها در یک فضای معین مربوط می شود. آنچه در فضای توپولوژیکی مهم است این است (۱) چگونگی ارتباط یا عدم ارتباط مکان ها با یکدیگر و (۲) قوانین حاکم بر چنین روابط جغرافیایی.

نقشه های حمل و نقل مانند نقشه های مترو برخی از بهترین تصاویر فضاهای توپولوژیکی را ارائه می دهند ( شکل ۱٫۶ “نقشه مترو از لندن” و شکل ۱٫۷ “نقشه مترو از مسکو” را ببینید). هنگام استفاده از چنین نقشه هایی، ما در درجه اول به نحوه رسیدن از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر در طول شبکه حمل و نقل توجه می کنیم. قوانین خاصی نیز بر نحوه سفر در طول شبکه حاکم است (به عنوان مثال، انتقال خطوط تنها در چند ایستگاه کلیدی امکان پذیر است؛ ما می توانیم فقط یک جهت را در یک خط خاص طی کنیم). چنین نقشه هایی ممکن است هنگام سفر در یک شهر با ماشین یا پیاده استفاده کمی داشته باشند، اما آنها شبکه حمل و نقل محلی و نحوه پیوند مکان ها را به شیوه ای موثر و کارآمد نشان می دهند.

شکل ۱٫۶ نقشه مترو از لندن

شکل ۱٫۷ نقشه مترو از مسکو

جهت یابی

نقشه‌های حمل‌ونقل، مانند نمونه‌هایی که پیش‌تر به آن‌ها اشاره شد، نحوه حرکت ما را در محیط‌هایی که در آن زندگی، کار و تفریح می‌کنیم، نمایش می‌دهند. این حرکت، به‌ویژه سفرهای هدفمند، معمولاً به‌عنوان ناوبری شناخته می‌شود. حرکت در فضا فرآیندی پیچیده است که ترکیبی از مهارت‌های حرکتی، فناوری، نقشه‌های ذهنی، و آگاهی ما از مکان‌ها، فواصل، جهت‌ها و فضاهای اطرافمان است (گولج و استیمسون، ۱۹۹۷). علاوه بر این، دانش جغرافیایی و آگاهی فضایی ما به‌طور مداوم از طریق حرکت و جابه‌جایی میان مکان‌ها به‌روزرسانی و تغییر می‌کند.

دانش جغرافیایی: یک تلاش مداوم

کسب دانش جغرافیایی فرایندی است که در طول زندگی ادامه دارد. اگرچه عوامل مختلفی بر این دانش تأثیر می‌گذارند، اما هنگام حرکت در فضا به سه نوع اصلی از دانش جغرافیایی متکی هستیم:

1. دانش نقطه عطف:
   این نوع دانش، توانایی ما برای مکان‌یابی و شناسایی نقاط، الگوها یا ویژگی‌های خاص (مانند نشانه‌ها یا نقاط دیدنی) در فضا را شامل می‌شود.
2. دانش مسیر:
   این نوع دانش به ما امکان می‌دهد با حرکت در فضا، مسیرها را میان نقاط دیدنی مختلف کشف و بین آن‌ها ارتباط برقرار کنیم.
3. دانش نظرسنجی:
   این نوع دانش ما را قادر می‌سازد تا درک کنیم مکان‌ها و نشانه‌ها نسبت به یکدیگر چگونه قرار گرفته‌اند و بتوانیم میانبرهایی را برای رسیدن به مقصد پیدا کنیم.

فرایند کسب دانش جغرافیایی

هر نوع از این دانش طی مراحلی متوالی کسب می‌شود. برای مثال، در مواجهه با یک مکان جدید یا ناآشنا، ابتدا چند نقطه مشخص مانند یک هتل، ساختمان برجسته، یا فواره را برای جهت‌یابی شناسایی می‌کنیم. این مرحله نشان‌دهنده ایجاد دانش نقطه عطف است. سپس، حرکت بین این نقاط دیدنی دانش مسیر ما را تقویت می‌کند و در عین حال دانش نقطه عطف و آگاهی کلی ما از محیط را غنی‌تر می‌سازد.

دانش نظرسنجی زمانی ایجاد می‌شود که شروع به درک نحوه اتصال مسیرها به یکدیگر و جایگاه مکان‌ها در فضا می‌کنیم. در این مرحله، با داشتن دانش نظرسنجی کامل، می‌توانیم میانبرها را شناسایی و استفاده کنیم. اگرچه تضمینی برای موفقیت یک میانبر وجود ندارد، اما حتی گم شدن نیز بخشی از فرایند یادگیری جغرافیایی محسوب می‌شود.

اهمیت حس جهت‌گیری

دانش نقطه عطف، مسیر و نظرسنجی، اساس شکل‌گیری حس جهت‌گیری و چارچوب یادگیری جغرافیایی ما هستند. برخی افراد بر این باورند که با یک حس طبیعی جهت‌گیری به دنیا می‌آیند، درحالی‌که دیگران به‌راحتی گم می‌شوند. محبوبیت دستگاه‌های ناوبری شخصی و خدمات آنلاین نقشه‌برداری، گواهی بر میل شدید انسان به آگاهی از موقعیت خود در جهان است.

هرچند ممکن است توسعه فناوری‌های ناوبری نیاز به حفظ حس دقیق جهت‌گیری را کاهش دهد، می‌توان استدلال کرد که هر چه بیشتر از موقعیت خود در جهان بدانیم، علاقه و انگیزه بیشتری برای یادگیری در این زمینه خواهیم داشت.

جمع‌بندی

این بخش، مفاهیم اساسی مکان، جهت و فاصله را که برای جغرافیا GIS و بسیاری از حوزه‌های دیگر ضروری هستند، تشریح می‌کند. درک چگونگی تعریف و توصیف این مفاهیم، پایه‌ای محکم برای استفاده و اجرای موفق GIS فراهم می‌کند. همچنین، تفکر درباره فضا و چگونگی حرکت در آن، دانش جغرافیایی و آگاهی فضایی ما را بهبود می‌بخشد و ما را در استفاده مؤثرتر از سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی یاری می‌دهد.

خوراکی های کلیدی

• مکان به موقعیت یک جسم در سطح زمین اشاره دارد و معمولاً بر حسب طول و عرض جغرافیایی بیان می شود.
• جهت همیشه نسبت به یک معیار تعیین می شود.
• فاصله به جدایی بین مکان ها اشاره دارد.
• ناوبری حرکت مقصد گرا در فضا است.

تمرینات

1. شهر خود را در GNIS بیابید و ببینید چه ویژگی های دیگری این نام را به اشتراک می گذارند. به صورت آنلاین نام شهر خود را کاوش کنید.
2. GPS و فناوری ناوبری مرتبط چگونه بر نحوه یادگیری ما در مورد محیط های محلی خود تأثیر می گذارند؟
3. آیا فناوری ناوبری حس جهت‌گیری و یادگیری در مورد محل زندگی‌مان را بهبود می‌بخشد یا مانع می‌شود؟
4. جهت های رانندگی بین دو مکان ارائه شده توسط دو سرویس نقشه برداری آنلاین مختلف (مثلاً نقشه های گوگل در مقابل نقشه های یاهو) را مقایسه و مقایسه کنید. آیا مغایرتی وجود دارد؟اگر چنین است، چه توضیحی می توانید برای این تفاوت در نظر بگیرید؟ آیا این بهترین راه برای سفر بین این مکان ها است؟