زمین‌عکاسی؛ عکس علمی از پدیده های علوم زمین!

زمین‌عکاسی چیست؟

“زمین‌عکاسی” (Geophotography) اصطلاحی است که بواسطه نقش حیاتی و متفاوت عکاسی در علوم زمین از یک سو و از سوی دیگر به جهت گردآوری و یکپارچه سازی روشها و دانش عکاسی در زیر یک سرفصل، به عنوان یک زیر شاخه یا دیدگاه در علوم زمین مطرح شده است. این تعریف به شکلی آزمایشی عنوان شده تا مشخص کند که چه چیزهایی باید شامل این گستره از علم و فن گردد تا بتوان آن را از اصطلاح عمومی” عکاسی” تفکیک کرد: ” زمین‌عکاسی در واقع شامل ضبط واقع گرایانه (به طور معمول در بازه نور های مرئی ، ماورای بنفش و مادون قرمز) تصاویری از عوارض و فرآیندهای طبیعی یا معادل آزمایشگاهی آنها است که به جهت رسیدن به درک و یا مطرح کردن سئوالی علمی از عوارض و فرآیندهای طبیعی با هدفی مفید و خاص مانند پژوهش، آموزش و یا نمایش بهتر این پدیده ها انجام می گردد.” (Magloughlin, 2010, 2011)

در این زمینه شباهت زیادی مابین زمین‌عکاسی و “عکاسی نجومی” – رشته ای شناخته شده و باسابقه – وجود دارد. این رشته بواسطه معمول بودن استفاده از تلسکوپ و motor drive برای ثبت عکس های با زمان ظهور بالا و همینطور تکنیک های فراوان آن، بسیار پیشتر از زمین‌عکاسی جایگاه خود را به عنوان یکی از زیرشاخه های علم نجوم یافته است.

بر اساس تعریف فوق، علوم زمین شناسان زمین‌عکاسی می کنند، زمانی که آنها درک و فهمی (و یا سئوالی) در مورد پدیده های زمین شناسی و جغرافیایی و فرآیندهای مرتبط با آنها داشته باشند. آنها زمین‌عکاسی می کنند زمانی که قصد خاصی از تصویرهای برداشت شده در ذهن داشته و همینطور زمانی که بخواهند حقیقت موضوعی در طبیعت را در طی یک فرآیند، ثبت و ضبط نمایند. زمین‌عکاسان می بایست از دانش علوم زمین آگاه باشند همچنانکه باید از مهارت و روش های عکاسی اطلاع داشته باشند. (Goetz, 2009)

چنین شاخص هایی موجب کنار رفتن ابعادی از عکاسی مانند عکاسی گاه به گاه و اتفاقی، عکاسی از چشم اندازها و عکاسی هنری می گردد. در نتیجه زمین‌عکاسی شامل بسیاری از روش ها و موضوعاتی است که در مورد پدیده ها و فرآیندهای زمین شناسی و جغرافیایی طبیعی و مصنوعی، در فضای باز و بسته، در بازه طیف ماورای بنفش تا مادون قرمز و با روش هایی متنوعی مانند عکاسی برگشتی (Rephotography)، عکاسی ساکن و متحرک (فیلمبرداری) انجام می پذیرد.

از آنجاکه از بسیاری جهات و در بسیاری از زیرشاخه های علوم زمین، عکاسی نیز فرآیندی مبنایی و پایه ای محسوب می گردد و از طرفی با توجه به اینکه دانشمندان علوم زمین ماموریت دشوار شناخت زمین را بر عهده دارند، مشخص است که بیشتر متخصصان علوم زمین نمی توانند عکاسان ماهری باشند. البته این قابل فهم است زیرا عکاسی حرفه ای نیازمند تمرین برای بدست آوردن مهارت لازمه بوده و به عنوان مثال زمین شناسان فرصتی برای آشنایی با آخرین مدل های دوربین های عکاسی و لنزهای مرتبط با آنها و همینطور روش های عکاسی ندارند. با این وجود اکثر زمین شناسان می توانند عکاسان بهتری باشند بدون اینکه یک عکاس حرفه ای تلقی گردند که در نتیجه آن تمام جامعه علوم زمین از تصویربردای بهتر آنها استفاده ببرند، چه آنهایی که با قصد پژوهش و مقاصد علمی تصویر برداری می کنند و چه آنهایی که برای تفریح و سرگرمی اقدام به این کار می کنند.

نکته دیگر اینکه بعید به نظر می رسد که زمین شناسان و جغرافیدانان، تاثیرات شگرف تصاویر با موضوع طبیعت را در ایجاد اشتیاق برای یادگیری شاخه زمین شناسی را فراموش کرده باشند و شاهد این مطلب هم اکنون نیز مدرسان رشته های علوم زمین می توانند قدرت جذب تصاویر مناسب و عالی را در کلاس های درس امتحان کنند. همچنین هنگامیکه از عوامل موثر در جذب افراد در رشته های علوم زمین مانند زمین شناسی نام برده می شود عواملی مانند :” فرصت کار کردن در محیط باز، کار صحرایی، مشاهده طبیعت، سفر، استفاده دوستانه از طبیعت ” نام برده می شود که قطعا نمایش این جذابیت ها (در قالب تصاویر) نیز یکی دیگر از این عوامل تاثیر گذار است.

فرآیند زمین‌عکاسی

یکی از شاخه های اصلی سرفصل زمین‌عکاسی، زمین‌عکاسی در سرِ زمین است که به عنوان واضح ترین و معمول ترین نماد زمین‌عکاسی مطرح می باشد. این بخش شامل طیفی از روش های عکاسی مانند عکاسی ماکرو (عکاسی ماکرو یا تصویر برداری ماکرو نوعی عکاسی از نمای نزدیک، بطور معمول از سوژه‌های کوچک است. بطور کلاسیک سوژه موجود در یک تصویرماکرو بزرگ‌تر از اندازه آن در طبیعت بر روی نگاتیو بوده‌است. به هر شکل امروزه تصویر برداری ماکرو، تهیه تصویر از سوژه در ابعاد بزرگتر و واضح‌تر از آن چیزی است که در طبیعت دیده می‌شود) تا عکاسی با دید باز، عکاسی پانورامیک، ۳۶۰ درجه و عکاسی گیگاپیکسل است. در این سبک عکاسی از مقدماتی ترین و عمومی ترین ابزارها و روش های عکاسی تا حرفه ای ترین سطح آن استفاده می گردد. بطور کلی فرآیند زمین‌عکاسی را می توان در چهار بخش تقسیم نمود: انتخاب ابزار و دستگاه، برنامه ریزی برای یک سفر خاص، ترکیب و سرهم سازی تمام شرایط در سر زمین و فرآوری و تولید.

خوانندگان محترم را برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد بخش اول این فرآیند، یعنی کسانی که ابزار تصویر برداری در اختیار ندارند و برای آنهایی که ابزارهایی در اختیار دارندو سعی در ارتقا ظرفیت تصویر برداری خود هستند به مقاله “(Magloughlin, J.F. (2011 ” ارجاع می دهیم. طبیعی است چنین راهنمایی هایی مربوط به زمان تولید این مقاله بوده که با پیشرفت های سریع فن آوری در زمینه های عکاسی می بایست شرایط زمان کنونی را در آن لحاظ نمود.

هنگامی که انتخاب ابزار مناسب صورت پذیرفت یک زمین‌عکاس چه اقداماتی را می بایست انجام دهد تا بتواند بهترین عکس و تصویر ممکن را در شرایط موجود بگیرد؟ بعضی از عکاسان توصیه می کنند که در زمانی که شرایط نورپردازی و محیطی بهینه نیست، خود را برای برداشت عکس های مناسب به زحمت نیندازید. با این وجود اکثر دانشمندان علوم زمین در بیشتر مواقع امکان کنترل شرایط و زمان تصویر برداری از موضوعات خود را ندارند. علوم زمین شناسان می بایست در برنامه هایی شرکت کنند که زمان آن در روز و ساعت مشخصی تعیین شده و آنها مجبور به پیروی از زمان تعیین شده می باشند. آنها در مواردی مشغول رانندگی هستند که توجهشان را بریدگی های کنار جاده جلب می کند و یا مواردی که فرآیندهای در حال انجام و رخدادی از علوم زمین را مشاهده می کنند. در واقع نکته در اینجاست که دانشمندان علوم زمین دلایلی متعدد و درستی در اختیار دارند که از پدیده های پیرامونشان تصویر برداری کنند اما قدرت کنترل اندکی بر تعیین زمان این تصویر برداری دارند که در نتیجه قدرت کنترل اندکی بر شرایط محیطی تصویر برداری خواهند داشت.

اگرچه برنامه ریزی برای سفر می تواند مفید باشد و در جایی که امکان داشته باشد موجب افزایش شانس حضور در مکان مناسب با شرایط محیطی بهینه گردد. اما بر خلاف بسیاری از عکاسان حرفه ای که برای برداشت تصاویر مناسب ، بارها به مکانِ تصویربرداری باز می گردند تا بتوانند شرایط بهینه محیطی را تجربه کنند؛ رویکرد عملیاتی و واقع گرایانه اینست که یک زمین‌عکاس بهترین عکس ممکن را در شرایط پیش آمده ضبط و ثبت نماید. همانند بسیاری از ورزشکاران فعال در رشته های صحرایی، زمین‌عکاسان نیز می بایست با انواع شرایط و موقعیت های محیطی کنار آمده و تصاویر موفقی را ذخیره کنند. چه آسمان صاف باشد و چه ابری، چه بارانی و چه بادی و …

طبیعتا پیشنهادات فوق مربوط به فرآیندهای صحرایی و سرِزمین بسته به ابزار ها و توانایی های موجود، ممکن است اجرایی و یا غیرقابل اجرا باشند که نهایتا هر چه گزینه ها بیشتر باشد فرصت های گرفتن تصاویر با کیفیت تر افزایش خواهد یافت.

در انتها هدف از این مقاله گردآوری اطلاعاتی است که بتواند مدرسان علوم زمین را برای ایجاد مسیری مشخص در آموزش زمین‌عکاسی به عنوان یکی از دروس و فعالیت های علوم زمین ترغیب کند و همچنین ضمن فراهم آوردن اطلاعاتی پایه ای در این زمینه، پیشنهاداتی در مورد نقطه شروع و نحوه شروع این فعالیت را ارائه دهد. دومین هدف ارائه اطلاعاتی به دانشمندان علوم زمین است تا بتوانند در زمینه ارتقا مهارت های زمین‌عکاسی اقدام کنند. اما سومین هدف اینست که بتوان متخصصان علوم زمین را در گرد دیدگاه نوین زمین‌عکاسی به گونه ای در کنار یکدیگر قرار داد تا بتوان به کمک دانش و مهارت و اطلاعات آنها مجموعه ای از منابع مفید را در این زمینه گردآوری کرده و روش و دیدگاه زمین‌عکاسی را گسترش داد.

عکاسی علمی در عصر جدید

اما تحولات فن آوری، امروزه عکاسی را به سمت عکاسی با موبایل تغییر جهت داده است. گوشی‌های هوشمند تقریبا در دسترس همگان قرار دارند و در نتیجه آیفون و انواع گوشی‌های اندرویدی و ویندوزی به محبوب‌ترین ابزار برای عکاسی تبدیل‌شده‌اند. از این گذشته، پیشرفت روزافزون تکنولوژی و پیدایش فناوری‌های نوینی مانند عکاسی محاسباتی (Computational Photography) با بالا بردن کیفیت تصویربرداری و فیلم‌برداری گوشی‌های هوشمند باعث شده نیاز افرادی عادی به دوربین‌های عکاسی حرفه‌ای روز به روز کمتر شود. چنین امکانی می تواند فرصتی طلایی برای نه تنها دانشمندان علوم زمین بلکه برای علاقه مندان شناخت طبیعت فراهم آورد تا با صرف زمان و زحمت کمتر ، تصاویری گویا از پدیده ها و عوارض و فرآیندهای پیرامون ثبت و ضبط گردد.

بر همین اساس سرویس عکس علوم زمین تار نمای زمین گشت (زمین نگار) در نظر دارد ضمن دعوت از تمامی علاقه مندان عکاسی علمی و زمین‌عکاسی، تصاویری گویا ،واقع گرایانه،کاربردی و زیبا از پدیده ها و عوارض (طبیعی و غیر طبیعی) و فرایندهای پیرامون را با موضوعاتی مانند زمین شناسی، جغرافیا، زیست شناسی،نجوم، فیزیک و… گردآوری و با بهره گیری از روش های علمی مرسوم و با حفظ حقوق معنوی کاربران به اشتراک بگذارد . زمین گشت تلاش می کند با برانگیختن کاربران به گشت و گذار در طبیعت، همزمان آنان را به دقت در پدیده ها و عوارض پیرامون توجه داده تا از این مسیر، بهره ای دوچندان از حضور در کلاس بی مانند طبیعت نصیب همگان گردد.

منابع:

Magloughlin, J.F. 2011. Geophotography as a subfield within the geosciencesGeological Society of America Abstracts with Programs. ۴۳ (۵): ۲۵

Goetz, E. 2009. The digital explosion in science education. Geological Society of America Abstracts with Programs, 41:91

زمین مرجع

زمین مرجع یا Georefrence از ۲ بخش Geo به معنای زمین و Reference به معنای مرجع تشکیل یافته است و هدف از انجام آن انتقال هر نوع تصویر، نقشه و یا داده اولیه یک پروژه GIS به مختصات حقیقی آن بر روی زمین است و تنها کاری که باید انجام گردد، انتقال طول و عرض جغرافیایی چندین نقطه کنترلی (ترجیحاً گرید نقشه) به نقاطی که طول و عرض جغرافیایی مشخص دارند.

قبل از انجام هر عملیاتی بر روی تصاویر، ابتدا باید سیستم تصویر درخور آنها را مشخص نمایید. پس از انجام این مرحله، زمین مرجع نمودن تصاویر لازم می باشد. این کار برای انجام هر پروژه GIS و سنجش از دور ضروری است. در حقیقت، پردازش های بعدی شما به این مهم وابسته است و برای انجام هر نوع عمل دیگری، نرم افزار به تصویر ژئورفرنس شده نیاز دارد.

ژئورفرنس کردن بر روی تصاویر رستری (تصاویری که از پیکسل ها یا همان مربعات کوچک هم اندازه تشکیل شده اند) و (یا داده های رقومی  انجام می گیرد). در واقع در طی این فرآیند داده ای که اطلاعات مکان برای آن نامشخص می باشد بوسیله نقاط مشخص و مکان دار در طی فرآیند ژئورفرنس مکان دار می گردد.

تصاویر رستری به طور معمول از اسکن نقشه ها و یا برداشت عکس های هوایی و یا تصاویر ماهواره ای بدست می آیند. نقشه های اسکن شده نیز معمولا دارای اطلاعات مکانی نمی باشند و همچنین در مورد تصاویر ماهواره ای ویا عکس های هوایی داده های برداشت شده، ممکن است در مواردی با سایر داده ها و اطلاعات موجود همخوانی مناسب را نداشته و نیاز به تصحیحات بیشتر و با دقت بالاتری باشند. در چنین مواردی برای همخوان نمودن و همراه نمودن داده های برداشت شده و یا اسکن شده با داده های قبلی ، از فرآیند زمین مرجع نمودن استفاده می گردد.

به طور کلی فرآیند زمین مرجع نمودن در نرم افزار ARC MAP به چهار دسته عمده تقسیم می باشد:

  1. اضافه نمودن داده رستری در محیط نرم افزار
  2. اضافه نمودن نقاط کنترلی برای انتقال رستر دلخواه به مکان واقعی آن در روی زمین
  3. ذخیره سازی اطلاعات زمین مرجع پس از اطمینان از درستی جانمایی صورت گرفته
  4. انتقال پایدار رستر به مکان خود بر روی زمین و ذخیره سازی آن

همانطور که در بالا به آن اشاره گردید شما داده های رستری خود را با استفاده از اطلاعات مکان دار که می تواند ارتباط بین رستر شما و مختصات واقعی آن بر روی زمین را برقرار کند ، زمین مرجع می نمایید. در واقع نقاط کنترلی ، مکان هایی هستند که می توان مختصات آن ها را با دقت مناسب از روی دادگان مکان دار (مانند نقشه و یا تصاویر ماهواره ای) و یا  از روی مکان آن در جهان واقعی (برداشت های انجام شده توسط GPS در بازدیدهای میدانی ) به دست آورد.

این نقاط در تبدیلات چند جمله ای خاصی بکار گرفته می شوند تا بتوانند داده رستری مورد نظر را به مکان صحیح آن بر روی زمین انتقال دهند ، ارتباطی که بین هر نقطه مشخص شده بر روی رستر و مکان متناظر با آن نقطه بر روی زمین وجود دارد یک ارتباط (link) نامیده می شود.

مثال زیر ارتباط یک نقطه کنترلی بر روی نقشه مکان دار مقصد (با رنگ زرد) و نقطه متناظر آن بر روی تصویر رستری مبدا (با رنگ سبز) را نمایش می دهد، خط آبی نیز نمایش دهنده ارتباط این دو می باشد.

تعداد نقاط مورد نیاز برای انجام این فرآیند بستگی به میزان پیچیدگی فرآیند زمین مرجع دارد و برای تبدیلات پیچیده تر نیازمند نقاط کنترلی بیشتری خواهیم بود با این وجود استفاده از نقاط کنترلی بیشتر لزوما به معنی دقیقتر شدن جانمایی رستر مورد نظرمان نخواهد بود. در این بین بهتر است نقاط کنترلی را در تمام سطح نقشه پراکنده نمود تا اینکه نقاط بر روی منطقه خاصی متمرکز شده باشند. در واقع وجود حداقل ۱ نقطه کنترلی به ازای هر یک از گوشه ها و همینطور تعدادی از آنها در داخل نقشه، می توانند بهترین نتیجه را در بر داشته باشد.

به این نکته حتما توجه داشته باشید که دقت مکان رستر شما حداکثر می تواند در حد دقت داده های کنترلی شما (به عنوان مثال داده های GPS) باشند و نه بیشتر. لذا برای افزایش دقت زمین مرجع نمودن داده هایتان می بایست از نقاط کنترلی با بالاترین دقت استفاده نمایید .