Topografia on laaja termi, jota käytetään kuvaamaan maapallon yksityiskohtaista tutkimusta. Tähän sisältyy pinnan muutoksia, kuten vuoria ja laaksoja, sekä ominaisuuksia, kuten jokia ja teitä. Se voi sisältää myös muiden planeettojen, kuun, asteroidien ja meteorien pinnan. Topografia liittyy läheisesti mittauskäytäntöön, joka on pisteiden sijainnin määrittäminen ja tallentaminen suhteessa toisiinsa.
Historia
Itse sana topografia on johdettu kreikan kielestä "topo", joka tarkoittaa paikkaa, ja "graphia", joka tarkoittaa kirjoittamista tai äänittämistä. Jotkut ensimmäisistä tunnetuista topografisista tutkimuksista tekivät Ison-Britannian armeija 1800-luvun lopulla. Yhdysvalloissa varhaisimmat yksityiskohtaiset tutkimukset tekivät vuoden 1812 sodan aikana armeijan topografinen toimisto. 1900-luvun topografinen kartoitus muuttui monimutkaisemmaksi ja tarkemmaksi keksimällä instrumentteja, kuten teodoliitit ja automaattiset tasoilla. Viime aikoina digitaalisen maailman kehitys, kuten GIS (paikkatietojärjestelmä), on antanut meille mahdollisuuden luoda yhä monimutkaisempia topografisia karttoja.
Tavoitteet
Nykypäivän topografia koskee yleensä korkeuskäyrien mittaamista ja rekisteröintiä, jolloin saadaan kolmiulotteinen esitys maan pinnasta. Sarja pisteitä valitaan ja mitataan niiden horisontaalisten koordinaattien, kuten leveys- ja pituusasteiden, ja pystysuoran sijainnin perusteella korkeuden suhteen. Sarjaksi tallennettuna nämä pisteet tuottavat ääriviivoja, jotka osoittavat asteittaisia muutoksia maastossa.
Tekniikat
Laajimmin käytetty mittausmuoto tunnetaan nimellä Direct Survey. Tämä on prosessi, jossa etäisyydet ja kulmat mitataan manuaalisesti tasauslaitteilla, kuten teodoliiteilla. Suora kartoitus tarjoaa perustiedot kaikelle topografiselle kartoitukselle, digitaaliset kuvantamisjärjestelmät mukaan lukien. Näitä tietoja voidaan käyttää yhdessä muiden järjestelmien, kuten ilmakuvien tai satelliittikuvien, kanssa, jotta saadaan täydellinen kuva kyseisestä maasta.
Luotaimen kartoitus on ensisijainen tekniikka, jota käytetään merenpohjan kartoittamiseen. Äänen pulssi lähetetään veden läpi vedenalaisesta kaiuttimesta, ja vedessä olevat esineet, kuten valtameren pohja, korallipohjat tai sukellusvene, heijastuvat takaisin takaisin. Mikrofonit mittaavat heijastuneita ääniaaltoja. Aika, jonka kaiku palaa, on verrannollinen heijastavan kohteen etäisyyteen. Nämä tiedot mahdollistavat muutosten tekemisen vedenalaisessa maastossa ja muiden kohteiden, kuten haaksirikkojen, kartoittamisen.
Sovellukset
Topografista tutkimusta voidaan käyttää erilaisiin sovelluksiin, kuten sotilaalliseen suunnitteluun ja geologiseen tutkimukseen. Yksityiskohtaiset tiedot maastosta ja pintaominaisuuksista ovat myös välttämättömiä suurten maa- ja vesirakennushankkeiden suunnittelussa ja rakentamisessa. Viime aikoina laajamittaiset tutkimukset, kuten Google Maps, on tuotettu satelliittitekniikan avulla, mikä on ensimmäinen kattava, laajalti saatavilla oleva tutkimus maapallosta.
Digitaaliset kartoitusjärjestelmät
On olemassa useita digitaalisia järjestelmiä, jotka hyödyntävät topografisesta kartoituksesta kerättyä perustietoa karttojen tuottamiseen:
GIS käyttää tietokoneohjelmistoja erittäin yksityiskohtaisten karttojen luomiseen, joissa on erilliset kerrokset ja jotka esittävät melkein minkä tahansa tyyppisiä elementtejä, kuten tiet, sillat, rakennukset, joet, poliittiset rajat, maaperät,
3D-renderointi tuottaa satelliitti- tai ilmakuvia kolmiulotteisen mallin tuottamiseksi tietokoneohjelmistoa käyttäen.
Ilmakuva ja fotogrammetria yhdistävät valokuvia eri kulmista ja käyttävät kolmiomittausta elementtien sijainnin laskemiseen.