Topografi
Topografi är studiet av formerna och egenskaperna hos landytor . Topografin för ett område kan hänvisa till själva landformerna och särdragen, eller en beskrivning eller skildring på kartor.
Topografi är ett område inom geovetenskap och planetvetenskap och handlar om lokala detaljer i allmänhet, inklusive inte bara relief , utan också naturliga , konstgjorda och kulturella särdrag som vägar, landgränser och byggnader. I USA betyder topografi ofta specifikt relief , även om USGS topografiska kartor inte bara registrerar höjdkonturer , utan även vägar, befolkade platser, strukturer, landgränser och så vidare.
Topografi i en snäv betydelse innebär registrering av lättnad eller terräng , den tredimensionella kvaliteten på ytan och identifieringen av specifika landformer ; detta är också känt som geomorfometri . I modern användning innebär detta generering av höjddata i digital form ( DEM ). Det anses ofta att inkludera den grafiska framställningen av landformen på en karta av en mängd olika kartografiska lättnadsavbildningstekniker , inklusive konturlinjer , hypsometriska toner och lättnadsskuggning .
Etymologi
Termen topografi har sitt ursprung i antikens Grekland och fortsatte i antikens Rom , som den detaljerade beskrivningen av en plats. Ordet kommer från grekiskan τόπος ( topos , "plats") och -γραφία ( -graphia , "skrift"). I klassisk litteratur syftar detta på att skriva om en plats eller platser, det som nu till stor del kallas ' lokalhistoria '. I Storbritannien och i Europa i allmänhet används ordet topografi fortfarande ibland i sin ursprungliga betydelse.
Detaljerade militära undersökningar i Storbritannien (med början i slutet av artonhundratalet) kallades Ordnance Surveys , och denna term användes in på 1900-talet som generisk för topografiska undersökningar och kartor. De tidigaste vetenskapliga undersökningarna i Frankrike kallades Cassini-kartorna efter familjen som producerade dem under fyra generationer. [ citat behövs ] Termen "topografiska undersökningar" verkar vara amerikanskt ursprung. De tidigaste detaljerade undersökningarna i USA gjordes av "Topografiska byrån för armén", som bildades under kriget 1812 , som blev Corps of Topographical Engineers 1838. Efter arbetet med nationell kartläggning antogs av US Geological Survey 1878 förblev termen topografisk som en allmän term för detaljerade undersökningar och kartläggningsprogram, och har antagits av de flesta andra nationer som standard.
På 1900-talet började termen topografi användas för att beskriva ytbeskrivning inom andra områden där kartläggning i bredare mening används, särskilt inom medicinska områden som neurologi .
Mål
Ett syfte med topografi är att bestämma positionen för vilken funktion som helst eller mer generellt vilken punkt som helst i termer av både ett horisontellt koordinatsystem som latitud, longitud och höjd . Att identifiera (namnge) funktioner och känna igen typiska landformmönster är också en del av fältet.
En topografisk studie kan göras av en mängd olika anledningar: militär planering och geologisk utforskning har varit primära drivkrafter för att starta undersökningsprogram, men detaljerad information om terräng- och ytegenskaper är avgörande för planering och konstruktion av alla större civilingenjörer , offentliga arbeten , eller återvinningsprojekt .
Tekniker
Det finns en mängd olika sätt att studera topografi. Vilken eller vilka metoder som ska användas beror på omfattningen och storleken på det område som studeras, dess tillgänglighet och kvaliteten på befintliga undersökningar.
Intervjuundersökning
Mätning hjälper till att noggrant bestämma den markbundna eller tredimensionella rymdpositionen för punkter och avstånden och vinklarna mellan dem med hjälp av utjämningsinstrument som teodoliter , dumpningsnivåer och klinometrar . GPS och andra globala satellitnavigeringssystem (GNSS) används också.
Arbetet med en av de första topografiska kartorna påbörjades i Frankrike av Giovanni Domenico Cassini , den store italienske astronomen.
Även om fjärranalys avsevärt har påskyndat processen att samla in information och har möjliggjort större noggrannhetskontroll över långa avstånd, ger den direkta undersökningen fortfarande de grundläggande kontrollpunkterna och ramverket för allt topografiskt arbete, vare sig det är manuellt eller GIS- baserat .
I områden där det har funnits ett omfattande direkt undersöknings- och kartprogram (större delen av Europa och den kontinentala USA, till exempel), utgör de sammanställda data basen för grundläggande digitala höjddatauppsättningar som USGS DEM- data . Dessa data måste ofta "rensas" för att eliminera diskrepanser mellan undersökningar, men de utgör fortfarande en värdefull uppsättning information för storskalig analys.
De ursprungliga amerikanska topografiska undersökningarna (eller de brittiska "Ordnance"-undersökningarna) involverade inte bara registrering av relief, utan identifiering av landmärken och vegetativt marktäcke.
Fjärranalys
Fjärranalys är en allmän term för geodatainsamling på avstånd från ämnesområdet.
Passiva sensormetoder
Förutom deras roll i fotogrammetri, kan flyg- och satellitbilder användas för att identifiera och avgränsa terrängegenskaper och mer allmänna landtäckande egenskaper. Visst har de blivit mer och mer en del av geovisualisering , oavsett om det är kartor eller GIS -system. Avbildning av falska färger och icke-synliga spektra kan också hjälpa till att bestämma läget i landet genom att avgränsa vegetation och annan markanvändningsinformation tydligare. Bilder kan vara i synliga färger och i annat spektrum.
Fotogrammetri
Fotogrammetri är en mätteknik där koordinaterna för punkterna i 3D för ett objekt bestäms av de mätningar som görs i två fotografiska bilder (eller fler) tagna med utgångspunkt från olika positioner, vanligtvis från olika passager av en flygfotograferingsflygning. I denna teknik identifieras de gemensamma punkterna på varje bild. En siktlinje (eller stråle ) kan byggas från kameraplatsen till punkten på objektet. Det är skärningspunkten mellan dess strålar ( triangulering ) som bestämmer punktens relativa tredimensionella position. Kända kontrollpunkter kan användas för att ge dessa relativa positioner absoluta värden. Mer sofistikerade algoritmer kan utnyttja annan information på scenen som är känd a priori (till exempel symmetrier i vissa fall som tillåter återuppbyggnad av tredimensionella koordinater med utgångspunkt från en enda position i kameran).
Aktiva sensormetoder
Satellit RADAR kartläggning är en av de viktigaste teknikerna för att generera digitala höjdmodeller (se nedan). Liknande tekniker används i batymetriska undersökningar med ekolod för att bestämma havsbottens terräng. Under de senaste åren har LIDAR ( LI ght D etection A nd R anging), en fjärranalysteknik som använder laser istället för radiovågor, alltmer använts för komplexa kartläggningsbehov som att kartlägga skärmtak och övervaka glaciärer.
Former av topografiska data
Terräng modelleras vanligtvis antingen med vektor ( triangulerat oregelbundet nätverk eller TIN) eller rutnät ( rasterbild ) matematiska modeller. I de flesta tillämpningarna inom miljövetenskap är markytan representerad och modellerad med hjälp av rutmönster. I anläggnings- och underhållningsföretag använder de flesta representationerna av markytan någon variant av TIN-modeller. I geostatistik modelleras landytan vanligtvis som en kombination av de två signalerna - den jämna (spatialt korrelerade) och den grova (brus) signalen.
I praktiken tar lantmätare först prov på höjder i ett område och använder sedan dessa för att producera en digital landytamodell i form av ett TIN . DLSM kan sedan användas för att visualisera terräng, drapera fjärranalysbilder, kvantifiera ekologiska egenskaper hos en yta eller extrahera objekt på markytan. Observera att konturdata eller andra samplade höjddatauppsättningar inte är en DLSM. En DLSM innebär att höjd är tillgänglig kontinuerligt på varje plats i studieområdet, dvs att kartan representerar en hel yta. Digitala landytamodeller ska inte förväxlas med digitala ytmodeller, som kan vara ytor på kapell, byggnader och liknande föremål. Till exempel, när det gäller ytmodeller som producerar med hjälp av lidar-tekniken, kan man ha flera ytor – från toppen av baldakinen till den faktiska fasta jorden. Skillnaden mellan de två ytmodellerna kan sedan användas för att härleda volymetriska mått (höjd på träd etc.).
Rå undersökningsdata
Topografisk undersökningsinformation är historiskt baserad på lantmätares anteckningar. De kan härleda namngivning och kulturell information från andra lokala källor (t.ex. gränsdragningen härledas från lokal matrikelkartläggning ). Även om de är av historiskt intresse innehåller dessa fältanteckningar i sig fel och motsägelser som senare stadier i kartproduktionen löser.
Fjärravkänningsdata
Precis som med fältanteckningar är fjärranalysdata (till exempel flyg- och satellitfotografering) rå och otolkad. Det kan innehålla hål (till exempel på grund av molntäcke) eller inkonsekvenser (på grund av tidpunkten för specifika bildtagningar). De flesta moderna topografiska kartläggningar inkluderar en stor komponent av fjärravkänd data i sin kompilering.
Topografisk kartläggning
I sin samtida definition visar topografisk kartläggning relief. I USA USGS topografiska kartor relief med konturlinjer . USGS kallar kartor baserade på topografiska undersökningar, men utan konturer, "planimetriska kartor".
Dessa kartor visar inte bara konturerna, utan också alla betydande bäckar eller andra vattendrag, skogstäcke , bebyggda områden eller enskilda byggnader (beroende på skala) och andra funktioner och intressanta platser.
Även om det inte är officiellt "topografiska" kartor, delar de nationella undersökningarna av andra nationer många av samma egenskaper, och därför kallas de ofta "topografiska kartor."
Befintliga topografiska kartor, på grund av deras omfattande och encyklopediska täckning, utgör grunden för mycket härledda topografiska arbeten. Digitala höjdmodeller, till exempel, har ofta inte skapats från nya fjärranalysdata utan från befintliga topografiska papperskartor. Många statliga och privata förlag använder konstverket (särskilt konturlinjerna) från befintliga topografiska kartblad som grund för sina egna specialiserade eller uppdaterade topografiska kartor.
Topografisk kartläggning bör inte förväxlas med geologisk kartläggning . Det senare handlar om underliggande strukturer och processer till ytan, snarare än med identifierbara ytegenskaper.
Digital höjdmodellering
Den digitala höjdmodellen (DEM) är en rasterbaserad digital datauppsättning av topografin ( hypsometri och/eller batymetri ) för hela eller delar av jorden (eller en tellurisk planet ). Pixlarna i datamängden tilldelas var och en ett höjdvärde, och en rubrikdel av datamängden definierar täckningsområdet, de enheter som varje pixel täcker och höjdenheterna (och nollpunkten) . DEM kan härledas från befintliga papperskartor och undersökningsdata, eller så kan de genereras från nya satelliter eller andra fjärravkända radar- eller ekolodsdata .
Topologisk modellering
Ett geografiskt informationssystem (GIS) kan känna igen och analysera de rumsliga relationer som finns inom digitalt lagrad rumslig data. Dessa topologiska samband tillåter komplex rumslig modellering och analys att utföras. Topologiska relationer mellan geometriska enheter inkluderar traditionellt närhet (vad som gränsar till vad), inneslutning (vad som omsluter vad) och närhet (hur nära något är något annat).
- återskapa en syn i syntetiserade bilder av marken,
- bestämma en bana för överflygning av marken,
- beräkna ytor eller volymer,
- spåra topografiska profiler,
Topografi inom andra områden
Topografi har tillämpats på olika vetenskapsområden. Inom neurovetenskapen använder neuroimaging - disciplinen tekniker som EEG-topografi för hjärnkartläggning . Inom oftalmologi används hornhinnetopografi som en teknik för att kartlägga hornhinnans ytkrökning . Inom vävnadsteknik används atomkraftsmikroskopi för att kartlägga nanotopografi .
Inom mänsklig anatomi är topografi ytlig mänsklig anatomi .
Inom matematik används begreppet topografi för att ange mönstren eller den allmänna organisationen av särdrag på en karta eller som en term som hänvisar till det mönster i vilket variabler (eller deras värden) är fördelade i ett utrymme.
Topografer
Topografer är experter på topografi.
Se även
- Kartografi
- Digital höjdmodell
- Falllinje (topografi)
- Geomorfologi
- Global Relief Model
- Hypsografi
- Marin topografi
- Topografisk karta
| Myndighetskontroll : Nationell |
|---|
