Ik wil alles weten

Topografie

Pin
Send
Share
Send


Topografie (Grieks topos, "plaats" en graphia, 'schrijven') is de studie van aardoppervlakken of die van planeten, manen en asteroïden.

In de breedste zin houdt topografie zich bezig met lokale details in het algemeen, inclusief niet alleen verlichting, maar ook vegetatieve en door de mens gemaakte kenmerken, en zelfs lokale geschiedenis en cultuur. Deze betekenis is minder gebruikelijk in Amerika, waar topografische kaarten met hoogtecontouren "topografie" synoniem hebben gemaakt met reliëf. Het oudere gevoel van topografie als plaatsonderzoek heeft nog steeds geld in Europa.

Voor de toepassing van dit artikel omvat topografie specifiek het opnemen van reliëf of terrein, de driedimensionale kwaliteit van het oppervlak en de identificatie van specifieke landvormen. In het moderne gebruik omvat dit het genereren van hoogtegegevens in elektronische vorm. Het wordt vaak beschouwd als de grafische weergave van de landvorm op een kaart met behulp van verschillende technieken, waaronder contourlijnen, hypsometrische tinten en reliëfschaduw.1

Etymologie

De term "topografie" is ontstaan ​​in het oude Griekenland en ging verder in het oude Rome, als de gedetailleerde beschrijving van een plaats. Het woord komt van de Griekse woorden τόπος (topos, plaats) en γραφία (graphia, schrijven).2 In de klassieke literatuur verwijst dit naar het schrijven over een plaats of plaatsen, wat nu grotendeels 'lokale geschiedenis' wordt genoemd. In Groot-Brittannië en in Europa in het algemeen wordt het woord topografie nog steeds in zijn oorspronkelijke betekenis gebruikt, zoals door de London Topographical Society.3

Gedetailleerde militaire surveys in Groot-Brittannië (beginnend in de late achttiende eeuw) werden Ordnance Surveys genoemd en deze term werd tot in de twintigste eeuw gebruikt als generiek voor topografische surveys en kaarten.4 De eerste wetenschappelijke enquêtes in Frankrijk werden de Cassini-kaarten genoemd naar de familie die ze vier generaties lang produceerde. De term "topografische enquêtes" lijkt van Amerikaanse origine te zijn. De vroegste gedetailleerde enquêtes in de Verenigde Staten werden gedaan door het "Topografische Bureau van het Leger", gevormd tijdens de oorlog van 1812. Nadat het werk van nationale kartering werd aangenomen door de US Geological Survey in 1878, bleef de term topografisch als een algemeen term voor gedetailleerde enquêtes en kaartprogramma's, en is standaard overgenomen door de meeste andere landen.

In de twintigste eeuw begon de term topografie op grotere schaal te worden gebruikt om oppervlaktebeschrijvingen te beschrijven in andere gebieden waar kaarten in bredere zin worden gebruikt, met name in medische gebieden zoals neurologie.

Doelen

Het doel van topografie is het bepalen van de positie van elk kenmerk of meer in het algemeen elk punt in termen van zowel een horizontaal coördinatensysteem zoals lengte- en breedtegraad en hoogte. Het identificeren (kenmerken) van kenmerken en het herkennen van typische landvormpatronen zijn ook onderdeel van het veld. Even belangrijk is de nauwkeurige weergave van multidimensionale kenmerken, van nature voorkomend of door de mens gemaakt, in tweedimensionale vorm. Voorafgaand aan de ontwikkeling van teledetectietechnieken werden ongebruikelijke technieken gebruikt. Houten gravures werden gebruikt door inheemse volkeren om kustlijnen en verhogingen af ​​te beelden; "stokdiagrammen" zijn gemaakt door Marshall Islanders om niet alleen afstanden in kaart te brengen, maar ook om stromingen en golffronten te noteren (Southworth en Southworth 1982).

Een topografisch onderzoek kan om verschillende redenen worden uitgevoerd: militaire planning en geologische exploratie zijn de belangrijkste motivaties geweest om onderzoeksprogramma's te starten, maar gedetailleerde informatie over terrein- en oppervlaktekenmerken is essentieel voor de planning en bouw van belangrijke civiele techniek, openbare werken, of reclamatieprojecten. Milieuonderzoek, reizen en sport profiteren allemaal van nauwkeurige weergaven van terrein en reliëf.

Technieken voor topografie

Er zijn verschillende benaderingen om topografie te bestuderen. De meest geschikte methode om te gebruiken hangt af van de schaal en de grootte van het bestudeerde gebied, de toegankelijkheid ervan en de kwaliteit van bestaande enquêtes.

Direct onderzoek

Een meetpunt in Duitsland

Landmeten helpt bij het nauwkeurig bepalen van de aardse of driedimensionale positie van punten en de afstanden en hoeken daartussen met behulp van meetinstrumenten.

Hoewel teledetectie het proces van het verzamelen van informatie aanzienlijk heeft versneld en grotere nauwkeurigheidscontrole over lange afstanden mogelijk heeft gemaakt, biedt het directe onderzoek nog steeds de basiscontrolepunten en het raamwerk voor al het topografische werk, zowel handmatig als geografische informatiesystemen (GIS) - gebaseerd.

In gebieden waar er een uitgebreid direct onderzoeks- en kaartprogramma is geweest (bijvoorbeeld in het grootste deel van Europa en de continentale VS), vormen de verzamelde gegevens de basis van digitale gegevens voor digitale hoogteverschillen, zoals gegevens van de United States Geological Survey Digital Elevation Model. Deze gegevens moeten vaak worden bewerkt om discrepanties tussen enquêtes te elimineren, maar vormen nog steeds een waardevolle set informatie voor grootschalige analyse.

De originele Amerikaanse topografische enquêtes (of de Britse "Ordnance" enquêtes) omvatten niet alleen het opnemen van reliëf, maar ook de identificatie van historische kenmerken en vegetatieve landbedekking.

Teledetectie

Radarbeeld met synthetische apertuur van Death Valley gekleurd met behulp van polarimetrie.

In de breedste zin van het woord is teledetectie de korte of grootschalige verwerving van informatie over een object of fenomeen, door het gebruik van opname- of realtime-detectieapparatuur die geen fysiek of intiem contact heeft met het object ( zoals met een vliegtuig, ruimtevaartuig, satelliet, boei of schip). Methoden voor teledetectie zijn onder meer:

Lucht- en satellietbeelden

Naast hun rol in fotogrammetrie, kunnen lucht- en satellietbeelden worden gebruikt om terreinkenmerken en meer algemene landbedekkingskenmerken te identificeren en af ​​te bakenen. Dit soort afbeeldingen is in toenemende mate onderdeel geworden van geovisualisatie, hetzij als kaarten of GIS-afbeeldingen. Valse kleuren en niet-zichtbare spectrabeelden kunnen ook helpen de leugen van het land te bepalen door vegetatie en andere informatie over landgebruik duidelijker af te bakenen. Afbeeldingen kunnen in zichtbare kleuren en in andere spectra zijn.

Photogrammetry

Fotogrammetrie is een meettechniek waarbij de coördinaten van de punten van een multidimensionaal object worden bepaald door metingen in twee fotografische afbeeldingen (of meer) genomen vanuit verschillende posities, meestal vanuit verschillende passen van een luchtfotovlucht. In deze techniek worden de gemeenschappelijke punten op elke afbeelding geïdentificeerd. Een zichtlijn (of straal) kan worden afgeleid van de cameralocatie tot het punt op het object. De kruising van deze stralen (triangulatie) bepaalt de relatieve driedimensionale positie van het punt. Bekende controlepunten kunnen worden gebruikt om deze relatieve posities absolute waarden te geven. Meer geavanceerde algoritmen kunnen gebruikmaken van andere informatie over de scène die al bekend is.

Radar en sonar

Satellietradartoewijzing is een van de belangrijkste technieken voor het genereren van digitale hoogtemodellen. Seismografische informatie kan nuttig zijn bij het in kaart brengen van structuren onder het oppervlak. Soortgelijke technieken worden toegepast in bathymetrische surveys met behulp van sonar- of dieptepeilingen om het terrein van de oceaanbodem te bepalen.

Vormen van topografische gegevens

Terrein wordt meestal gemodelleerd met behulp van vector (Triangulated Irregular Network of TIN) of gerasterde (Raster image) wiskundige modellen. In de meeste toepassingen in de milieuwetenschappen wordt landoppervlak weergegeven en gemodelleerd met behulp van gerasterde modellen. In de civiele techniek, bijvoorbeeld, gebruiken de meeste voorstellingen van landoppervlak een variant van TIN-modellen. In de geostatistiek wordt landoppervlakte gewoonlijk gemodelleerd als een combinatie van de twee signalen - het gladde (ruimtelijk gecorreleerde) en het ruwe (ruis) signaal.

In de praktijk bemonsteren landmeters eerst de hoogten in een gebied en gebruiken deze vervolgens om een ​​Digital Land Surface Model (ook bekend als een digitaal hoogtemodel) te produceren. De DLSM kan vervolgens worden gebruikt om terrein te visualiseren, teledetectiebeelden te draperen, ecologische eigenschappen van een oppervlak te kwantificeren of landoppervlakobjecten te extraheren. Merk op dat de contourgegevens of andere gesamplede hoogtegegevensreeksen geen DLSM zijn. Een DLSM houdt in dat op elke locatie in het studiegebied continu hoogte beschikbaar is, d.w.z. dat de kaart een volledig oppervlak weergeeft. Digitale landoppervlakmodellen mogen niet worden verward met digitale oppervlaktemodellen, dit kunnen oppervlakken van de kap, gebouwen en soortgelijke objecten zijn. In het geval van oppervlaktemodellen die met de LIDAR-technologie worden geproduceerd, kunnen er bijvoorbeeld meerdere oppervlakken zijn, beginnend vanaf de bovenkant van de kap tot de werkelijke vaste aarde. Het verschil tussen de twee oppervlaktemodellen kan vervolgens worden gebruikt om volumetrische metingen af ​​te leiden (hoogte van bomen, enz.).

Ruwe enquêtegegevens

Topografische enquêtegegevens zijn historisch gebaseerd op de aantekeningen van landmeters die mogelijk naamgeving en culturele informatie hebben ontleend aan andere lokale bronnen (grensafbakening kan bijvoorbeeld worden afgeleid uit lokale kadastrale kaarten). Hoewel van historisch belang, bevatten deze veldnotities onvermijdelijk fouten en tegenstrijdigheden die latere stadia in de kaartproductie oplossen.

Remote sensing data

Net als bij veldnotities zijn teledetectiegegevens (bijvoorbeeld lucht- en satellietfotografie) onbewerkt en niet geïnterpreteerd. Het kan hiaten bevatten (bijvoorbeeld door bewolking) of inconsistenties (vanwege de timing van specifieke afbeeldingen). De meeste moderne topografische kaarten bevatten een groot onderdeel van op afstand gedetecteerde gegevens in het compilatieproces.

Topografische afbeelding

Een kaart van Europa gebruiken hoogte modellering.

In zijn hedendaagse definitie toont topografische mapping verlichting. In de Verenigde Staten tonen USGS topografische kaarten reliëf met contourlijnen. De USGS noemt kaarten op basis van topografische enquêtes, maar zonder contouren, 'planimetrische kaarten'.

Deze planimetrische kaarten tonen niet alleen de contouren, maar ook alle significante stromen of andere waterlichamen, bosbedekking, bebouwde gebieden of individuele gebouwen (afhankelijk van de schaal), en andere kenmerken en aandachtspunten.

Hoewel het geen officiële "topografische" kaarten is, hebben de nationale enquêtes van andere landen veel van dezelfde kenmerken, en daarom worden ze vaak "topografische kaarten" genoemd.

Bestaande topografische enquêtekaarten vormen vanwege hun uitgebreide en encyclopedische dekking de basis voor veel afgeleid topografisch werk, bijvoorbeeld thematische kaarten. Digitale hoogtemodellen zijn bijvoorbeeld vaak niet gemaakt op basis van nieuwe teledetectiegegevens, maar op basis van bestaande papieren topografische kaarten. Veel overheids- en particuliere uitgevers gebruiken het kunstwerk (met name de contourlijnen) van bestaande topografische kaartbladen als basis voor hun eigen gespecialiseerde of bijgewerkte topografische kaarten.5

Topografische kaarten moeten niet worden verward met geologische kaarten. Dit laatste houdt zich bezig met onderliggende structuren en processen onder het oppervlak, in plaats van met identificeerbare oppervlaktekenmerken.

Digitale hoogtemodellering

3D-weergave van een DEM die wordt gebruikt voor de topografie van Mars.

Het digitale hoogtemodel (DEM) is een op raster gebaseerde digitale gegevensset van de topografie (altimetrie en / of bathymetrie) van de hele of een deel van de aarde (of een tellurische planeet). Aan de pixels van de gegevensset wordt elk een hoogtewaarde toegewezen en een kopgedeelte van de gegevensset definieert het dekkingsgebied, de eenheden die elke pixel bedekt en de eenheden van hoogte (en het nulpunt). DEM's kunnen worden afgeleid van bestaande papieren kaarten en onderzoeksgegevens, of ze kunnen worden gegenereerd op basis van nieuwe satelliet- of andere op afstand waargenomen radar- of sonardata.

Topologische modellering

Een geografisch informatiesysteem (GIS) kan de ruimtelijke relaties binnen digitale opgeslagen ruimtelijke gegevens herkennen en analyseren. Deze topologische relaties laten complexe ruimtelijke modellering en analyse toe. Topologische relaties tussen geometrische entiteiten omvatten traditioneel nabijheid (wat aan wat grenst), insluiting (wat wat omsluit) en nabijheid (hoe dicht iets bij iets anders staat). Deze worden gebruikt om:

  • reconstrueer een zicht in gesynthetiseerde beelden van de grond,
  • een traject van overvliegen van de grond bepalen,
  • oppervlakken of volumes berekenen,
  • topografische profielen traceren,
  • kwantitatief omgaan met de bestudeerde grond.

Topografie op andere gebieden

Topografie is toegepast op verschillende wetenschapsgebieden. In de neurowetenschappen gebruikt de neuroimaging-discipline technieken zoals EEG-topografie voor hersenkartering. In de oogheelkunde wordt cornea-topografie gebruikt als een techniek voor het in kaart brengen van de oppervlaktekromming van het hoornvlies.

Zie ook

  • cartografie
  • geomorfologie

Notes

  1. Michigan Center voor geografische informatie. Wat is topografie? Ontvangen 17 maart 2008.
  2. Online woordenboek voor etymologie. Online woordenboek voor etymologie - topografie opgehaald 17 maart 2008.
  3. ↑ The London Topographical Society opgehaald 17 maart 2008.
  4. ↑ Oxford English Dictionary "Ordnance Survey"
  5. ↑ Zie bijvoorbeeld de publicaties van National Geographic Trails Illustrated Maps en Delorme-producten. Ontvangen 17 maart 2008.

Referenties

  • Robinson, A. R. Sale en J. Morrison. 1978. Elementen van cartografie. John Wiley and Sons: New York. ISBN 0471017817
  • Southworth, M. en S. Southworth. 1982. Kaarten: een visuele enquête en ontwerpgids. Little, Brown and Co: Boston. ISBN 0821215035

Pin
Send
Share
Send