نظام الإسناد المكاني

نظام الإسناد المكاني (بالإنجليزية: spatial reference system (SRS))‏ أو نظام الإحداثيات المرجعي (بالإنجليزية: coordinate reference system (CRS))‏ هو إطار يستخدم لقياس المواقع كإحداثيات على سطح الأرض بدقة.

يعتمد نظام الإسناد المكاني على الرياضيات المجردة مثل أنظمة الإحداثيات والهندسة التحليلية لتمثيل وتحليل الفضاء الجغرافي.

تشتمل مواصفات نظام الإسناد المكاني الخاصة على مجموعة من المعلومات التي تحدد كيفية تحديد موقع نقطة ما على سطح الأرض. تتضمن هذه المعلومات ما يلي: إهليلجية الأرض: الشكل الأرض الحقيقي والذي يختلف عن الشكل الكروي المثالي، والمسند الأفقي: هو نظام يربط بين النقاط على سطح الأرض، وإسقاط الخريطة: عملية تحويل الإحداثيات الجغرافية إلى إحداثيات على الخريطة، ونقطة الأصل: هي النقطة التي تحدد مبدأ نظام الإحداثيات، ووحدة القياس: هي وحدة تستخدم لقياس المسافات بين النقاط.

ومن الامثلة على ذلك نظام الإسقاط مركاتور المستعرض العالمي WGS 84 Zone 16N هو نظام إسناد مكاني خاص يعتمد على إهليلجية WGS 84، والمسند الأفقي العالمي، وإسقاط مركاتور المستعرض، ونقطة الأصل في مركز المنطقة 16 شمالًا، ووحدة القياس هي متر.

توجد آلاف أنظمة الإحداثيات المختلفة، منها ما يستخدم في جميع أنحاء العالم، ومنها ما يستخدم في مناطق محددة، ومنها ما يستخدم لأغراض معينة. أدى ذلك إلى الحاجة إلى إجراء تحويلات بين هذه الأنظمة المختلفة لضمان دقة تحديد المواقع.

أصبحت أنظمة الإسناد المكاني اليوم والتي تعود جذورها إلى الفترة الهيلينية أساسًا لعلوم وتقنيات المعلوماتية الجغرافية، بما في ذلك رسم الخرائط ونظم المعلومات الجغرافية والمسح والاستشعار عن بعد والهندسة المدنية. وقد أدى ذلك بدوره إلى توحيدها في المواصفات الدولية، مثل ترميز EPSG، وISO 19111: 2019 المعلومات الجغرافية - الإسناد المكاني حسب الإحداثيات. وقد أعدت هذه المواصفة من قبل ISO / TC 211، ونشرها أيضا الاتحاد الجغرافي المكاني المفتوح كمواصفات مجردة، الموضوع 2: الإسناد المكاني حسب الإحداثيات.

نظام الإسناد المكاني - الأنواع

تعتمد الآلاف من أنظمة الإسناد المكاني المستخدمة اليوم على عدد قليل من الاستراتيجيات العامة المحددة في معايير EPSG و ISO و OGC:

• نظام الإحداثيات الجغرافية (أو الجيوديسية): وهو نظام إحداثيات يُستخدم لتحديد المواقع على سطح الأرض، ويستند إلى مبدأ تقسيم سطح الأرض إلى شبكة من خطوط الطول ودوائر العرض. وخطوط الطول هي خطوط وهمية تمتد من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، وتُقاس من خط الطول الرئيسي، وهو خط يمر بمدينة غرينتش في إنجلترا. أما دوائر العرض فهي بدورها خطوط وهمية تحيط بخط الاستواء، وتُقاس من خط الاستواء، وهو خط يمر في وسط الأرض ويقسمها إلى نصفين متساويين، نصف شمالي ونصف جنوبي. ودرجات الطول والعرض: تُقاس خطوط الطول ودوائر العرض بدرجات، بدءًا من 0 درجة عند خط الطول الرئيسي وخط الاستواء، وتنتهي بـ 180 درجة في كل اتجاه.

  مثال: تقع مدينة القاهرة في مصر على خط عرض 30 درجة شمالًا وخط طول 31 درجة شرقًا.

• نظام إحداثيات مركزية الأرض: يُعرف أيضًا باسم نظام الإحداثيات الثابت للأرض محوره الأرض، وهو نظام إحداثيات ثلاثي الأبعاد يمثل الأرض كجسم ثلاثي الأبعاد. يُحدد موقع أي نقطة على الأرض من خلال إحداثييها في هذا النظام، والذين يُعرفان باسم خط العرض وخط الطول والارتفاع.

  نقطة الأصل: تقع نقطة الأصل في نظام إحداثيات مركزية الأرض في مركز الأرض. هذا يعني أن أي نقطة على الأرض تقع عند مسافة معينة من مركز الأرض، والتي يمكن حسابها باستخدام الإحداثيات الثلاثة.

  المحاور: تحدد ثلاثة محاور نظام الإحداثيات. يشير المحور x إلى خط الاستواء، ويشير المحور y إلى خط الطول الرئيسي، ويشير المحور z إلى القطب الشمالي.

  يستخدم نظام إحداثيات مركزية الأرض في العديد من التطبيقات، بما في ذلك: تتبع مدارات الأقمار الصناعية وأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية والتطبيقات الجيوفيزيائية

  من الأمثلة على استخدام نظام إحداثيات مركزية الأرض هو تحديد موقع مدينة القاهرة. تقع القاهرة عند خط عرض 30 درجة شمالًا وخط طول 31 درجة شرقًا. هذا يعني أن القاهرة تقع على بعد 30 درجة من خط الاستواء في اتجاه الشمال، وعلى بعد 31 درجة من خط الطول الرئيسي في اتجاه الشرق.

  مثال آخر هو تحديد موقع قمر صناعي في مدار حول الأرض باستخدام الإحداثيات الثلاثة التالية: خط العرض، وخط الطول، والارتفاع.