τοπογραφία

Επιστήμη που μελετά τις μεθόδους και τα όργανα λεπτομερούς αναπαράστασης της φυσικής επιφάνειας της Γης, για την εκτέλεση πάνω σε αυτή διαφόρων γεωμετρικών πράξεων. Η εργασία γίνεται με την υπόθεση ότι η επιφάνεια του γεωειδούς μπορεί να ταυτιστεί με το εφαπτόμενο σε ένα επίπεδο σημείο της. Οι μέγιστες διαστάσεις των περιοχών που περιλαμβάνουν στην πράξη οι τοπογραφικοί χάρτες δεν ξεπερνούν τα 25-30 χλμ. σε κάθε πλευρά, που αντιστοιχούν περίπου σε ένα κύκλο διαμέτρου 30-35 χλμ., όρια μέσα στα οποία είναι δυνατόν να αγνοηθεί η καμπυλότητα της γήινης επιφάνειας. Η τ. διακρίνεται σε: επιπεδογραφία, που μελετά τα όργανα και τις μεθόδους προβολής των σημαντικότερων σημείων του εδάφους, του οποίου επιτυγχάνεται μία εικόνα όμοια με αυτό· υψομετρία, που μετρά τα ύψη των διαφόρων σημείων ως προς μία επιφάνεια αναφοράς, που αντιστοιχεί κατά κανόνα στη μέση στάθμη της θάλασσας. Τα αναγκαία για την αναπαράσταση στοιχεία εξάγονται με την αποτύπωση, τεχνική εργασία που συνίσταται σε μετρήσεις κατευθείαν στο έδαφος. Eπιτυγχάνονται έτσι κατόψεις που αφορούν πόλεις, τμήματα ποταμών, βουνά, αγροικίες, γενικές περιοχές κλπ. και που, ανάλογα με τα στοιχεία τα οποία προβάλλονται περισσότερο, είναι κατάλληλες για στρατιωτική χρήση, για έργα οδικά σιδηροδρομικά, οικοδομικά, υδραυλικά κλπ. Τα πραγματικά μεγέθη των διαφόρων αντικειμένων (δρόμοι, μονοπάτια, κτίρια, υδάτινες κοίτες, υψώματα κλπ.) παριστάνονται με συμβατικά σημεία, ενώ μειώνονται ανάλογα οι μεταξύ τους αποστάσεις κατά ένα σταθερό λόγο, που ονομάζεται κλίμαξ. Στην τ., η απόσταση μεταξύ δύο σημείων είναι κατά κανόνα αυτή που χωρίζει τα δύο σημεία επάνω στην επιφάνεια της μέσης στάθμης της θάλασσας (και επομένως επάνω στην επιφάνεια απεικόνισης)· ανάλογα, τα αζιμούθια νοούνται ότι αναφέρονται στις προβολές των σημείων στο επίπεδο του ορίζοντα και καθορίζουν τις θέσεις των διαφόρων σημείων στο επίπεδο αυτό. Αντίθετα, οι γωνίες ως προς το ζενίθ μετρώνται σε κατακόρυφα επίπεδα και είναι στραμμένες προς τα πάνω ή προς τα κάτω, αν το σημείο όρασης είναι επάνω ή κάτω από τον ορίζοντα· η υψομετρική θέση των διαφόρων σημείων χρησιμεύει για τον καθορισμό των υψών. Για να επιτύχουμε την οριζόντια αποτύπωση μιας περιοχής εδάφους υποθέτουμε ότι άγονται από τα σημεία του κατακόρυφες ευθείες, ώσπου να συναντήσουν το επίπεδο που εφάπτεται με την επιφάνεια της Γης σε ένα κεντρικό σημείο της ή ένα οποιοδήποτε άλλο επίπεδο αναφοράς παράλληλο με αυτό· οι τομές των κατακόρυφων με το επίπεδο αυτό σχηματίζουν τη φυσική κάτοψη της περιοχής. Οι λόγοι ομοιότητας (κλίμακες) που περιλαμβάνονται μεταξύ 1 : 100 και 1 : 500 χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση κατόψεων κτιρίων· οι κλίμακες μεταξύ 1 : 500 και 1-2.000 για τους κτηματολογικούς π.χ. χάρτες, που περιέχουν σχεδόν αποκλειστικά τα όρια των επιμέρους ιδιοκτησιών και τις φυσικές γραμμές του εδάφους (δρόμους, τάφρους, ποταμούς κλπ.)· οι κλίμακες μεταξύ: 1 : 10.000 και 1 : 100.000 για τους κυρίως τοπογραφικούς χάρτες. Οι πρακτικές εργασίες που εκτελούνται στο έδαφος διαιρούνται σε απλές και σύνθετες (ή τριγωνομετρικές). Κατά κανόνα, το έργο αρχίζει με τις τριγωνομετρικές εργασίες για να προσδιοριστούν τα κύρια (ή τριγωνομετρικά) σημεία της ορισμένης περιοχής. Οι απλές εργασίες εκτελούνται μετά τις σύνθετες και έχουν σκοπό να προσδιορίσουν τις θέσεις των λεπτομερειών του εδάφους ως προς τα τριγωνομετρικά σημεία, που ήδη προσδιορίστηκαν· χρησιμοποιούνται σταδιομετρικά τηλεσκόπια, σταδίες, κανόνες, γωνιόμετρα, ταχυμετρικοί πίνακες, τοπογραφικές πυξίδες και συνήθη όργανα ανάκλασης. Για την πλήρη αναπαράσταση του εδάφους απαιτείται ακόμα να προσδιοριστούν τα ύψη των διαφόρων σημείων από την επιφάνεια της θάλασσας. Για τον σκοπό αυτό στους τοπογραφικούς χάρτες χαράσσονται οι ισοϋψείς ή χωροσταθμικές καμπύλες, που συνδέουν όλα τα σημεία του ίδιου ύψους. Οι ισοϋψείς καμπύλες εκλέγονται κατά κανόνα για σημεία που έχουν ακέραια ύψη και απέχουν εξίσου μεταξύ τους· έτσι αποδίδεται με μεγάλη σαφήνεια επάνω στο σχέδιο η υψομετρική μορφή του εδάφους. Ενώ για τις σύνθετες υψομετρικές εργασίες χρησιμοποιείται ακόμα ο θεοδόλιχος, οι απλές εργασίες υψομετρικής αποτύπωσης εκτελούνται με αεροστάθμες, χωροβάτες, κλισίμετρα, εγκλισίμετρα και αντανακλαστικά όργανα οριζοντίωσης. Στην πράξη, οι τοπογραφικές εργασίες εκτελούνται με την ταχυμετρία, ταχεία μέθοδο οριζόντιας και υψομετρικής αποτύπωσης, που βασίζεται σε έμμεσες μετρήσεις, με βαθμολογημένες σταδίες, ταχύμετρα και θεοδόλιχους. Η μέθοδος περιλαμβάνει την εργασία εδάφους, τους υπολογισμούς γραφείου και τη σχεδίαση των αποτυπώσεων. Η εργασία εδάφους συνίσταται στη χάραξη ενός σχεδίου του εδάφους, στο οποίο σημειώνονται με αύξοντα αριθμό όλα τα ενδιαφέροντα σημεία. Τα σημεία αυτά θεωρούνται στάσεις της αποτύπωσης και σε καθένα τοποθετείται διαδοχικά το ταχύμετρο, με το οποίο υπολογίζονται τα ακόλουθα στοιχεία σε σχέση με τα άλλα σημεία: 1) η οριζόντια γωνία (ή αζιμούθιο) ως προς μια ορισμένη κατεύθυνση, η οποία λαμβάνεται ως βασική (κατά κανόνα η κατεύθυνση του Βορρά)· 2) η ζενιθία γωνία ως προς τον ορίζοντα· 3) οι δύο αριθμοί της κλίμακας της σταδίας που αντιστοιχούν στα σημεία οπτικής σκόπευσης από τα δύο οριζόντια νήματα, άνω και κάτω, του σταυρονήματος του τηλεσκοπίου. Με τελειοποιημένα όργανα, αντί για 2 διαστημομετρικές μετρήσεις, είναι δυνατόν να εκτελεστούν συγχρόνως 4 (σταυρόνημα τηλεσκοπίου με 5 οριζόντια νήματα)· στην περίπτωση αυτή επιτυγχάνονται μετρήσεις μεγάλης ακρίβειας, για τον πρόσθετο λόγο ότι οι μετρήσεις συγκρίνονται ανά 2 μεταξύ τους. Τα στοιχεία αυτά επιτρέπουν να χαραχθεί στο σχεδιαστήριο το ταχυμετρικό δίκτυο, που αποτελείται από πολύγωνα και τρίγωνα, και να προσδιοριστούν οι αμοιβαίες αποστάσεις και το ύψος κάθε σημείου. Για τη μέτρηση του εμβαδού μιας επίπεδης επιφάνειας που απεικονίζεται στον τοπογραφικό χάρτη (οικοδομή, λίμνη, οικόπεδο κλπ.) χρησιμοποιείται το εμβαδόμετρο. Πρόκειται για ένα μηχανισμό που διαθέτει μια ακίδα προσαρμοσμένη στο άκρο ενός αρθρωτού βραχίονα, το άλλο άκρο του οποίου στερεώνεται στο κέντρο βάρους του σχήματος που θέλουμε να μετρήσουμε· καθώς η ακίδα διαγράφει το περίγραμμα του σχήματος, ένα καταγραφικό όργανο δείχνει τη ζητούμενη επιφάνεια κατευθείαν σε τετραγωνικά μέτρα. Οι τοπογραφικές εργασίες διευκολύνονται σήμερα με τη χρησιμοποίηση μεθόδων μεγαλύτερης ταχύτητας και ακρίβειας όπως είναι η φωτογραμμετρία, η στερεοφωτογραμμετρία και η αεροφωτογραμμετρία. Η φωτογραμμετρία είναι μία μέθοδος οριζόντιας και υψομετρικής αποτύπωσης του εδάφους με φωτογραφικά όργανα. Η πλήρης εργασία αποτύπωσης περιλαμβάνει δύο διαδοχικές φάσεις: τη λήψη και την αποκατάσταση. Η λήψη πραγματοποιείται από δύο τουλάχιστον διαφορετικά σημεία προσδιορισμένης θέσης και δίνει εικόνες (φωτογράμματα) της ίδιας περιοχής του εδάφους· με την αποκατάσταση εξάγονται όλα τα αριθμητικά στοιχεία που προσδιορίζουν τα διάφορα σημεία και επιτρέπουν τη γραφική τους αναπαράσταση· κατάλληλα για τη μέθοδο αυτή όργανα είναι ο φωτοθεοδόλιχος για τη λήψη και το φωτογωνιόμετρο για την αναπαράσταση. Η στερεοφωτογραμμετρική μέθοδος βασίζεται στη στερεοσκοπική άποψη δύο φωτογραμμάτων που παριστάνουν την ίδια περιοχή του εδάφους από οπτικά σημεία που απέχουν κατά μία προκαθορισμένη βάση. Με κατάλληλα όργανα εξάγονται κατόπιν, με μεγάλη ακρίβεια, όλα τα απαιτούμενα στοιχεία. Με τα συστήματα αυτά, οι εργασίες εδάφους περιορίζονται στον προσδιορισμό κατάλληλων κορυφών τριγωνισμού στην αποτυπούμενη περιοχή και σε μια απόσταση που, ανάλογα με τη φύση του εδάφους, μπορεί να φτάσει τα 4 χλμ. Με αφετηρία τις κορυφές αυτές δημιουργείται μία βάση μήκους από 30 έως 300 μ., από τα άκρα της οποίας λαμβάνονται οι φωτογραφίες που θα χρησιμοποιηθούν για την αποτύπωση των στοιχείων ολόκληρης της απέναντι περιοχής. Η αεροφωτογραμμετρία βασίζεται στα φωτογράμματα που λαμβάνονται από αεροπλάνα. Έτσι εξουδετερώνονται όλα τα εμπόδια από τις ανωμαλίες του εδάφους, που, ειδικά στην περίπτωση πυκνής βλάστησης, είναι δυνατόν να καταστήσουν ανεπαρκή τα προηγούμενα συστήματα. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιούνται απλές φωτογραφικές μηχανές (τοποθετημένες με τον οπτικό άξονα κατακόρυφο προς τα κάτω), ή σύνθετες (που αποτελούνται κατά κανόνα από 3 φωτογραφικές μηχανές, από τις οποίες η κεντρική με κατακόρυφο οπτικό άξονα και οι 2 πλευρικές με κεκλιμένο άξονα, ώστε οι εικόνες τους να επικαλύπτουν περίπου κατά το 1/3 την κεντρική επιφάνεια). Για την ταχεία αποτύπωση μεγάλων εκτάσεων του εδάφους, οι μηχανές αυτές διαθέτουν αυτόματο διάφραγμα, αυτόματη αλλαγή των πλακών ή του φιλμ και ταχύτητα διαφράγματος ρυθμιζόμενη ανάλογα με την ταχύτητα του αεροπλάνου. Η αποκατάσταση επιτυγχάνεται με την εργαστηριακή αναπαραγωγή, κατά την οποία αποτυπώνονται όλα τα στοιχεία που απαιτούνται για τη χάραξη του χάρτη, με τη χρήση των κατάλληλων οργάνων. Από τα όργανα αποκατάστασης, πρακτικό ενδιαφέρον έχουν τα όργανα που παρουσιάζουν την άμεση οπτική προβολή (φωτοχαρτογράφος), την άμεση μηχανική προβολή (στερεοαυτογράφος) και την έμμεση οπτικο-μηχανική ή μηχανική προβολή (αεροχαρτογράφος). Με όλα αυτά τα όργανα είναι δυνατή η χάραξη της μορφής του εδάφους κατευθείαν από τις φωτογραφίες στον τοπογραφικό χάρτη, με βάση τα γνωστά βοηθητικά σημεία, τα οποία πρέπει να περιλαμβάνονται στα αρχικά φωτογράμματα. Σύνθετη (ή «καθ’ όδευσιν») χωροστάθμιση για τη μέτρηση της υψομετρικής διαφοράς μεταξύ των σημείων Α και Β. Η υψομετρική αυτή διαφορά ισούται με το αλγεβρικό άθροισμα των ενδιάμεσων υψομετρικών διαφορών (Δ1 +Δ2+Δ3...} καθεμιά από τις οποίες μετριέται με απλή χωροστάθμιση. Για την εργασία αυτή, τοποθετούνται σε δύο σημεία (π.χ. Α και b1) δυο σταδίες (στόχοι), στις οποίες, με τη βοήθεια ενός χωροβάτη (L) σκοπεύονται δύο σημεία (c1 και c2) που έχουν το ίδιο ύψος. Η υψομετρική διαφορά Δ1 δίνεται από τη διαφορά μεταξύ του ύψους του σημείου c1, ως προς το Α και του ύψους του σημείου c2 ως προς το b1. Φωτογραμμετρική μέθοδος αποτύπωσης: το τμήμα της γήινης επιφάνειας φωτογραφίζεται από δύο διαφορετικά οπτικά σημεία, των οποίων η θέση είναι ακριβώς γνωστή. Οι θέσεις των διαφόρων σημείων της φωτογραφημένης επιφάνειας προσδιορίζονται με τριγωνομετρικούς υπολογισμούς. Τοπογραφική αποτύπωση με χωροβάτη και σταδία. Τοπογραφικά εργαλεία του 16ου αιώνα (Ιστορικό Μουσείο, Οξφόρδη). Χωροβάτης με τηλεσκόπιο (φωτ. ΑΠΕ).

* * *

η, ΝΑ

1. εφαρμοσμένη επιστήμη η οποία έχει ως αντικείμενο την εκτέλεση ακριβών μετρήσεων, μεγάλης σχετικά κλίμακας, γήινων επιφανειών

2. (κατ' επέκτ.) η περιγραφή τής διαμόρφωσης ενός τόπου

αρχ.

1. η περιγραφή ενός τόπου

2. αστρολ. η περιγραφή περιοχών τού ουράνιου θόλου.

[ΕΤΥΜΟΛ. < τοπογράφος. Η λ., ως επιστημον. όρος τής Νέας Ελληνικής, είναι αντιδάνεια, πρβλ. αγγλ. topography].