المساحة والجيوديسيا

المساحة والجيوديسيا

ما هو علم الجيوديسيا؟

الجيوديسيا (Geodesy) هي كلمة لاتينية مكونة من مقطعين اثنين هما: المقطع الأول (Geo) والذي يعني القياس ورسم الخرائط وبالتالي،(desy) والذي يعني الأرض والمقطع الثاني فإن الترجمة الحرفية لمصطلح "جيوديسيا" هو علم القياس ورسم الخرائط لسطح الأرض.

وعلم الجيوديسيا (Geodesy)هو فرع من فروع الرياضيات التطبيقية وأحد علوم الأرض المتخصص في تحديد وقياس حجم وشكل الكرة الأرضية، كما أنه يتناول طرق القياس الدقيقة للعناصر المكونة للطبقة السطحية للأرض بالإضافة إلى قياس ووصف مجال الجاذبية الأرضية وتغييراتها، وكيفية استخدامها لتحديد المواقع الجغرافية على سطح الأرض.

ويعد علم الجيوديسيا المتخصص في حساب إحداثيات النقاط المحددة واتجاهات الخطوط الواقعة على سطحها، كما أنه العلم الذي يدرس ظاهرة المد والجزر، ودوران الأرض حول نفسها وحول الشمس، وكل ذلك يتم عن طريق إجراء بعض القياسات والأرصاد.

ما هو علم المساحة؟

علم المساحة هو العلم الذي يجمع مجموعة من التقنيات والعلوم والمهن لتحديد مكان أو موضع على سطح الأرض أو لتحديد موضع نقطة أو أكثر على سطح الأرض وحسابات المسافات والزوايا بينهما.

ويعد علم المساحة هو الذي يتم به تحديد المواقع المختلفة على سطح الأرض بالنسبة لبعضهن البعض، وذلك عن طريق تحديد قياس الأبعاد والزوايا اللازمة ثم توقيعها على الورق بمقياس رسم معين وإشارات اصطلاحية معينة على شكل خريطة أو على شكل مسقط أفقي.

ما هي أهمية علم المساحة وعلم الجيوديسيا؟

يعد علم المساحة ذو أهمية كبيرة خاصة مع تعدد تطبيقاته وتطوراته التي أصبح لها جزء كبير في حياة الإنسان اليومية، فتتعد عوامل أهميته التي تجعل منه ركن أساسي في العديد من المجالات المختلفة، ومن بعض جوانب أهميتها أنها:

•         أساسية بشكل رئيسي في معظم المشاريع الهندسية.
•         ذو أهمية وضرورة لكل من يعمل في تطبيقات الهندسة المدنية.
•         لها العديد من الفوائد العديدة في عدة مجالات مثل قياس وتقسيم الأراضي وتحديد المواقع.
•         الأساس في عمل وإنشاء الخرائط في مختلف الأغراض.

ولعلم الجيوديسيا أهمية كبيرة جدًا حيث له دور رئيسي في قياس هندسية الأرض وأبعادها وحساب أبعاد تضاريسها بدقة، وقياس مدي مجال الجاذبية الأرضية، فهو يعتمد بشكل أساسي على الرياضيات التطبيقية بالإضافة إلي العلوم وأجهزة القياس الأخرى.

كما أنه لعلم الجيوديسيا دور في العديد من المجالات والتطبيقات التي أفادت البشرية مثل:

رسم الخرائط بدقة، وتحديد وترسيم الحدود، ورسم وتخطيط أفضل لطرق وسائل المواصلات، والملاحة الآمنة، والتحذير المبكر من الهزات الأرضية المفاجئة.

العلاقة بين علم المساحة وعلم الجيوديسيا

قد يتساءل الكثيرون عن العلاقة بين علمي المساحة والجيوديسيا، فكلاهما في تعريفه البسيط

هو علم القياس وإنتاج الخرائط لسطح كوكب الأرض، فالعلماء قد اختلفوا في تحديد العلاقة

بينهما وكان هناك وجهتا نظر هما:

وجهة النظر الأولي: هي أن علم المساحة جزء أو فرع من فروع علم الجيوديسيا، وكان السبب وراء وجهة النظر هذه هي أن علم الجيوديسيا ينظر إلي كوكب الأرض بشكل كامل أو علي الأقل لأجزاء كبيرة منه (قارة أو دولة)، ومن ثم يضع القوانين الرياضية والمعادلات التي تعتمد علي القياس الحقيقي لكوكب الأرض، بينما علم المساحة يتعامل غالبًا مع أجزاء صغيرة من سطح الأرض بحيث من الممكن منطقيًا أن نري هذه الجزء البسيط كمستوي له حدود معينة، وبالتالي يتم تبسيط طرق القياس والمعادلات الرياضية.
وجهة النظر الثانية: هي أن علم المساحة قد عرفته البشرية أولاً ثم تلاه ظهور علم الجيوديسيا لاحقًا، ولذلك يتم القول إن علم الجيوديسيا أو المساحة الجيوديسية هي فرع من فروع علم المساحة.

وفي النهاية نحترم كلا الرأيين طالما كانت الفروق النظرية والرياضية واضحة عند تطبيق كلا من المساحة والجيوديسيا.

أقسام علم المساحة وعلم الجيوديسيا

ينقسم علم المساحة للعديد من الأقسام التي تتمثل كالتالي:

- المساحة الجيوديسية: (Geodetic Surveying) هذا النوع من المساحة يأخذ شكل الأرض

الحقيقي في الاعتبار وهو الأعلى دقة من حيث القياسات والأجهزة المستخدمة وبالتالي الحصول

على النتائج منها.

- المساحة المستوية (Plane Surveying): هذا الفرع من المساحة يتعامل مع سطح الأرض على أنه مستوي أي أنه يهمل كروية الأرض وذلك نظراً لمحدودية المساحات التي يتعامل معها،

والتي يمكن إهمال الخطأ فيها. وتنقسم المساحة المستوية إلى قسمين:

1- المساحة الطبوغرافية :(Topographic Surveying)

والغرض منها إنشاء خرائط تمثل انخفاضات وارتفاعات المنطقة على هيئة خطوط كنتور (contour Lines).

2- المساحة التفصيلية: (Cadastral Surveying)

والغرض منها إنشاء خرائط توضح تفاصيل حدود الملكيات العامة والخاصة سواء كانت زراعية أو مباني أو غير ذلك.

وينقسم علم الجيوديسيا إلى العديد من الأقسام والفروع تتمثل كالتالي:

1- الجيوديسيا الهندسية:

وتختص بتحديد حجم وشكل الأرض وعمل الربط الجيوديسي اللازم عبر القارات بين الكتل الأرضية المختلفة التي تفصل بينها مساحات مائية شاسعة، وحساب المواقع وأطوال واتجاهات الخطوط وتعيين إحداثيات النقاط وانحرافات الخطوط بينها عن الشمال الجغرافي، وبصفة عامة فإنها تختص بكل ما يتعلق بهندسة الكرة الأرضية

2- الجيوديسيا الطبيعية أو الفيزيائية:

وتختص بدراسة وتحديد مجال الجاذبية للكرة الأرضية ومعرفة قوى الجذب التي تؤثر على الأجسام القريبة والمحيطة بسطح الأرض، وتحديد مقادير واتجاهات القوة الطبيعية (الفيزيائية) التي تربط الأرض بالأجسام التي تقع على سطحها.

3- جيوديسيا الأقمار الصناعية:

وتشمل الأرصاد والقياسات الجيوديسية المعتمدة على الأقمار الصناعية، وتستخدم تطبيقات جيوديسيا الأقمار الصناعية في الجيوديسيا الهندسية والطبيعية والفلكية.

4- الجيوديسيا الفلكية:

وتختص بقياس الإحداثيات الفلكية (خط الطول الفلكي ودائرة العرض الفلكية) لنقاط شبكات المثلثات الأرضية، بالإضافة إلى الانحراف الفلكي لخطوط شبكات المثلثات الأرضية للدولة من خلال الرصد على النجوم .

5- الجيوديسيا الرياضية:

وتختص بالنظريات الرياضية والمعادلات وطرق الحسابات وتحليل الأرصاد المستخدمة في كافة أفرع الجيوديسيا الأخرى.

تطبيقات علي علم المساحة وعلم الجيوديسيا

يوجد العديد من الاستخدامات والتطبيقات على علم المساحة وهي تتثمل كالتالي:

• قياس المسافات: قبل ظهور أجهزة قياس المسافات الإلكترونية (EDM) كانت عملية قياس المسافات تتم باستخدام وسائل عديدة منها: القياس بواسطة سلاسل معروفة الطول مثل سلسلة غونتر أو القياس بالشريط المتري المصنوع سواءً من الحديد أو من أي مادة أخرى قليلة التأثر بالحرارة.
• قياس الزوايا: كانت عملية قياس الزوايا الأفقية في الماضي تتم باستخدام البوصلة التي تشير إلى القطب المغناطيسي، وبعد ذلك تم تطوير أقراص مكتوبة ساهمت في تحسين دقة قياس الزوايا، كما ساهم استخدام التلسكوبات والأقراص المدمجة الموضوعة بشكل شبكي في زيادة دقة الرؤية والمسح كما في جهاز المزواة (Theodolite)، بعد ذلك تم التمكن من قياس الزوايا العامودية باستخدام جهاز الميزان.
• التسوية: تعتمد عملية التسوية على قياسات الارتفاعات، وأبسط طريقة لقياس الارتفاعات تتم باستخدام جهاز مقياس الارتفاع (الالتيميتر) الذي يستخدم قراءات الضغط الجوي لعمل القياسات، وللحصول على دقة قياس أعلى يتم استخدام جهاز الميزان (Level) كما يتم باستخدام جهاز نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لقياس الارتفاع بين نقطتين وغالبا ما يكون الـ GPS أقل دقة من أجهزة الميزان.
• تحديد المواقع: إن الطريقة الرئيسية لتحديد موقع ما على سطح الأرض عندما لا يكون هناك نقاط معلومة بالقرب منه هي الرصد الفلكي باستخدام الأقمار الصناعية، كما يمكن الاستفادة من مشاهدات الشمس، والقمر والنجوم لتحديد الموقع باستخدام تقنيات الملاحة.