[জিওগ্রাফিক ইনফরমেশন সিস্টেম (GIS) – লেকচার ২]

[জিওগ্রাফিক ইনফরমেশন সিস্টেম (GIS) – লেকচার ৪]

পৃথিবীর আকৃতি এবং স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা

‘জিআইএস’ নিয়ে কাজ শুরু করার আগে একটি অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল, পৃথিবীর আকার-আকৃতি নিয়ে সঠিক ধারণা রাখা। এছাড়াও কোন কিছুর (ব্যক্তি/ বস্তু) ভৌগোলিক অবস্থান নির্ণয় করার জন্য আমাদেরকে ‘ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা (Geographic Coordinate System)’ সম্পর্কেও জানতে হবে। যদিও এই বিষয়গুলো ‘ভূগণিত (Geodesy)’, ‘মানচিত্রনির্মাণবিদ্যা (Cartography)’ এবং ‘ভূপদার্থবিদ্যা (Geophysics)’-এর ছাত্র-ছাত্রী/বিশেষজ্ঞদেরকে আরও বিস্তারিতভাবে জানতে হয়, তবুও এই সম্পর্কে আমাদেরকেও সম্যক ধারণা রাখতে হবে।

পৃথিবীর আকার-আকৃতি

 পৃথিবী (Earth) বলতেই আমাদের সামনে ভেসে ওঠে উপরের ছবির মতো সুন্দর এবং বৃত্তাকার কোন কিছু।

কিন্তু পাহাড়-পর্বত, উপত্যকা এবং সমতল-ভূমি ইত্যাদি নিয়ে পৃথিবীর আকৃতি অসম (Irregular)। প্রকৃতপক্ষে পৃথিবী অনেকটা নিচের এই ছবিটার মতো দেখতে (মহাকর্ষ বলের কারণে)।

পৃথিবীর এই ত্রিমাত্রিক (3-Dimensional) অনিয়মিত আকৃতি, বিভিন্ন হিসাব-নিকাষের জন্য (যেমনঃ ভূপৃষ্ঠে কোন বস্তুর অবস্থান নির্ণয়) গাণিতিক উপায়ে সঠিকভাবে বর্ণনা করা জটিল। সহজ কথায়, পৃথিবীর একটি নিখুঁত জ্যামিতিক আকৃতি নেই।

এমতাবস্থায়, পৃথিবীর এই অনন্য (Unique) এবং অনিয়মিত আকৃতি বর্ণনা করতে ‘ভূগোলক (Geoid)’ ব্যবহার করা হয়। ‘ভূগোলক’ বলতে গড় সমুদ্র সমতলের (Mean Sea Level) প্রায়-সদৃশ একটি সমবিভব তলকে (Equipotential Surface) বোঝায়। এইটা মনে রাখতে হবে যে, ‘ভূগোলক’ এবং ‘গড় সমুদ্র সমতল’ কিন্তু এক নয়।

কিন্তু পৃথিবী অবশ্যই শুধুমাত্র সমুদ্র (গড় সমুদ্র সমতল) নয়। পৃথিবীর বেশিরভাগ অংশই গড় সমুদ্র সমতলের উপরে অবস্থিত (যেমনঃ ‘মাউন্ট এভারেস্ট’- যা গড় সমুদ্র সমতলের প্রায় ৯,০০০ মিটার উপরে)। মহাসাগরের তলদেশের ‘মারিয়ানা খাত’- যা গড় সমুদ্র সমতলের প্রায় ১১,০০০ মিটার গভীরে/ নিচে অবস্থিত। তাই পৃথিবীর প্রকৃত আকৃতি হল এর ভূখণ্ড (Terrain)।

পৃথিবীর ‘ভূগোলক’ (Geoid)-এর এই ধরণের অসমতার (Irregularity) জন্য ভূগণিতবিদগণ (Geodesists) কোন কিছুর অবস্থান নির্ণয়ের (অক্ষাংশ এবং দ্রাঘিমাংশ) জন্য, পৃথিবীকে একটি ‘উপবৃত্ত’ (Ellipsoid) বা ‘গোলক’ (Sphere) হিসাবে কল্পনা করেন।

যদিও পৃথিবী ‘উপবৃত্ত’ (Ellipsoid/Spheroid) দিয়েই সবচেয়ে ভালভাবে উপস্থাপিত হয়, তবুও প্রায় সময়ই পৃথিবীকে একটি গোলক (Sphere) হিসাবে বিবেচনা করা হয় শুধুমাত্র গাণিতিক হিসাব সহজে করার জন্য।

‘ভূখণ্ড’ (Terrain), ‘ভূগোলক’ (Geoid), ‘উপবৃত্ত’ (Ellipsoid) এবং ‘গড় সমুদ্র সমতল’(Mean Sea Level)-এই চারটি পৃষ্ঠভাগ/ তলের (Surface) মধ্যে সম্পর্ক যে একই না তা নিম্নের ছবিটি থেকে স্পষ্ট।

আরও ভালভাবে এই চারটি পৃষ্ঠ-তলের মধ্যকার পার্থক্য বুঝতে হলে নিচের রেখাচিত্রটি (Cross-Sectional Diagram) গুরুত্বপূর্ণঃ

‘A’ এবং ‘C’-এর ক্ষেত্রে দেখা যাচ্ছে যে, ‘Terrain’ গড় সমুদ্র সমতলের নিচে অবস্থিত। ইহা সামুদ্রিক-এলাকার (Ocean) সমতূল্য।

আবার ‘B’ এবং ‘D’-এর ক্ষেত্রে দেখা যাচ্ছে যে, ‘Terrain’ গড় সমুদ্র সমতলের উপরে অবস্থিত। ইহা ভূমি-এলাকার (Land) সমতূল্য।

স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা

‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ (Coordinate Systems) হল, কোন নির্দিষ্ট স্থানে কোন কিছুর আপেক্ষিক অবস্থান (Relative Location) নির্ণয়ের একটি কাঠামো (Framework)। ‘জিআইএস’-এ সাধারণত দুই ধরণের ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ ব্যবহৃত হয়ঃ

• ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা (Geographic Coordinate System)
• অভিক্ষিপ্ত স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা (Projected Coordinate System)

এখন আমরা এই দুই ধরণের ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ নিয়ে জানতে চেষ্টা করবঃ

১. ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা

পৃথিবীতে কোন কিছুর অবস্থান নির্ণয় করার জন্য, ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা, একটি ত্রিমাত্রিক পৃষ্ঠতল (Spherical Surface) ব্যবহার করে।

‘ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ তিনটি স্থানাঙ্ক মানের সাহায্য পৃথিবীর যেকোন স্থানের অবস্থান সুনির্দিষ্ট করার একটি ব্যবস্থা। এই ব্যবস্থার ফলে পৃথিবীর যেকোন স্থানের একটি ‘অনন্য স্থানাঙ্ক’ (Unique Coordinate) থাকে। স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার তিনটি মাত্রা হচ্ছে- ‘অক্ষাংশ’, ‘দ্রাঘিমাংশ’ এবং ‘সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে উচ্চতা বা গভীরতা’।

‘জিআইএস’-এ একটি কৌণিক পরিমাপক একক (Angular Unit), একটি মূল-মধ্যরেখা (Prime Meridian), এবং একটি ‘Datum’ নিয়ে একটি ‘ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ গঠিত হয়।

ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায়, একটি বিন্দু/ কোন কিছুর অবস্থান তার ‘দ্রাঘিমাংশ’  এবং ‘অক্ষাংশ’-এর মান দ্বারা উল্লিখিত হয়।

অক্ষাংশ

‘অক্ষাংশ’ (Latitude) হল একটি কৌণিক পরিমাপ যা নিরক্ষরেখা (Equator) থেকে উত্তরে বা দক্ষিণে কোন বস্তুর অবস্থান নির্দেশ করে। এটিকে গ্রিক বর্ণ ‘φ’ (Phi=ফাই) দিয়ে সাধারণত নির্দেশ করা হয়।

প্রতিটি মেরুর (Pole) অক্ষাংশের পরিমাপ হচ্ছে ৯০ ডিগ্রী: উত্তর মেরু ৯০° উ এবং দক্ষিণ মেরু ৯০° দ। ০° সমান্তরাল অক্ষাংশকে ‘বিষুব বা নিরক্ষরেখা’ (Equator) বলা হয়। এই রেখাটিই পৃথিবীকে উত্তর ও দক্ষিণ গোলার্ধে বিভক্ত করেছে।

দ্রাঘিমাংশ

‘দ্রাঘিমাংশ’ (Longitude) হল একটি কৌণিক পরিমাপ যা পৃথিবীর মূল মধ্যরেখা (Central/ Prime Meridian) থেকে পূর্বে বা পশ্চিমে কোন বস্তুর অবস্থান নির্দেশ করে। এটিকে গ্রিক বর্ণ ‘λ’ (Lambda=ল্যাম্‌ডা) দিয়ে সাধারণত নির্দেশ করা হয়।

এর প্রতিটি রেখা উত্তর ও দক্ষিণ মেরুতে মিলিত হয়। ঐতিহাসিকভাবে যে ভূ-মধ্য রেখাটি ‘রয়াল অবজারভেটরি, গ্রীনউইচ’ (যুক্তরাজ্যের লন্ডনের কাছে) এর মধ্যে দিয়ে গেছে সেটিকে ‘শূন্য-দ্রাঘিমাংশ’ বা ‘প্রামাণ্য ভূ-মধ্য রেখা’ (Prime Meridian) ধরা হয়।

সহজ কথায়, এই ধরণের বর্তুল পদ্ধতিতে (Spherical System), অনুভূমিক বা পূর্ব থেকে পশ্চিমের রেখাগুলো হল ‘অক্ষাংশ’, এবং উল্লম্ব বা উত্তর থেকে দক্ষিণের রেখাগুলো হল ‘দ্রাঘিমাংশ’। পৃথিবীরকে ঘিরে অক্ষাংশ ও দ্রাঘিমাংশের এই সকল কাল্পনিক ছেদক-রেখাগুলো (Intersecting Lines), জালের ন্যায় যা (Network) তৈরি করে তাকে ‘Graticule’ বলে। নিচের ছবিটি দেখুনঃ

এই দুইটি কোণের (অক্ষাংশ এবং দ্রাঘিমাংশ) মাধ্যমে ভূপৃষ্ঠের যেকোন স্থানের ‘আনুভূমিক অবস্থান’ (Horizontal Location) নির্ণয় করা সম্ভব [দ্রাঘিমাংশ = ‘X-অক্ষ এবং অক্ষাংশ = ‘Y’-অক্ষ]।

অক্ষাংশের মানসমূহ (Values) নিরক্ষরেখার সাপেক্ষে -৯০° (দক্ষিণ মেরু) থেকে +৯০° (উত্তর মেরু) পর্যন্ত বিস্তৃত। আর দ্রাঘিমাংশের মানসমূহ মূল মধ্যরেখার সাপেক্ষে -১৮০° (পশ্চিম) থেকে +১৮০° (পূর্ব) পর্যন্ত বিস্তৃত। আমাদেরকে খুব ভালভাবে মনে রাখতে হবে, দক্ষিণ এবং পশ্চিম গোলার্ধের ‘স্থানাঙ্ক’ (Coordinate)-এর মানসমূহ সবসময় ঋণাত্মক (-) হয়। আবার অক্ষাংশ ও দ্রাঘিমাংশ বিভিন্ন স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার (Coordinate System) জন্য বিভিন্ন হতে পারে।

অক্ষাংশ ও দ্রাঘিমাংশ ব্যবস্থা, ৩৬০° ডিগ্রীর উপর ভিত্তি করে প্রতিষ্ঠিত। আবার প্রতিটি ডিগ্রী ৬০ মিনিট এবং প্রতিটি মিনিট ৬০ সেকেন্ড করে বিভক্ত। ‘জিআইএস’-এ আমরা “ডিগ্রীঃমিনিটঃসেকেন্ড”কে “দশমিক ডিগ্রী”তে রূপান্তরিত করে কাজ করি। কেননা এর ফলে হিসাব-নিকাশ করা সহজ হয়।

উদাহরণস্বরুপ কোন স্থানের অক্ষাংশ ৫৫°৩০′০″ উত্তর ও দ্রাঘিমাংশ ৬০°০০′০০″ পূর্ব বলতে বোঝায়, পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে বিষুবরেখার ৫৫°৩০′০″ উত্তরে এবং গ্রীনউইচ/ মূল মধ্যরেখা থেকে ৬০°০০′০০″ পূর্বে অঙ্কিত কোন ভেক্টর রেখা উক্ত স্থানের মাঝ দিয়ে যাবে (নিচের ছবিটি দেখুন)।

আমরা আগেই বলেছি, ‘ভৌগোলিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’র মাত্রা হচ্ছে তিনটি- ‘অক্ষাংশ’, ‘দ্রাঘিমাংশ’ এবং ‘সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে উচ্চতা বা গভীরতা’। ‘অক্ষাংশ’ এবং ‘দ্রাঘিমাংশ’ নিয়ে আমরা এখন কিছুটা জানি। আর ‘সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে উচ্চতা বা গভীরতা’ নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে এই লেকচারের উপর থেকে নিচের দিকের ৫ নম্বর ছবিটাতে [চারটি পৃষ্ঠতলের মধ্যকার পার্থক্য দেখানো রেখাচিত্র (Cross-Sectional Diagram)]।

শেষ কথাঃ

আপনারা অনেকেই হয়তবা ভাবছেন, “আমাদেরকে ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ নিয়ে কেন এতো জানতে হবে”? আমি মনে করি, আসলেই আমাদেরকে জানতে হবে। কেননা ‘জিআইএস’-এর প্রত্যেকটি ‘Dataset’-এর একটি করে ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ আছে, যা ঐ ‘Dataset’-কে অন্যান্য ভৌগলিক তথ্য স্তরের (Geographic Data Layers) সঙ্গে একটি সাধারণ স্থানাঙ্ক কাঠামোর (Common Coordinate Framework) আওতায় একীভূত (Integrate) করে।

সহজ কথায়, ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ ‘জিআইএস’-এ নিম্নলিখিত ২ টি কারণে খুবই প্রয়োজনীয়ঃ

• মানচিত্রের মধ্যে ডেটাসেট (Dataset) সংহত (Integrate) করতে।
• বিভিন্ন সমন্বিত বিশ্লেষণাত্মক (Integrated Analytical) ক্রিয়াকাণ্ড (Operations) সম্পাদন করতে। যেমনঃ অসম-উত্স (Disparate Sources) এবং ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ থেকে সংগৃহীত তথ্য স্তরসমূহকে (Data Layers) পরস্পরের উপরে বিস্তৃত/ স্থাপন করা (Overlay)।

‘Overlaying’ বুঝার জন্য নিচের ছবিটি দেখুনঃ

‘জিআইএস’-এ প্রত্যেকটি ‘Dataset’-এর (যা ‘Shapefile’ নামেও পরিচিত) নিজস্ব একটি করে ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ থাকে। এই প্রত্যেকটি স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার আবার অনেকগুলো পরামিতি (Parameters)/ বিশিষ্টতা (Properties) থাকে। নিচের ছবিটি দেখুনঃ

নিম্নে ‘জিআইএস’-এর একটি স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায় সাধারণত কি কি পরামিতি থাকে, তা আরও বিস্তারিতভাবে দেয়া হলঃ

Geographic Coordinate System: GCS_Everest_1830

Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)

Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)

Datum: D_Everest_1830

  Spheroid: Everest_1830

    Semimajor Axis: 6377299.360000000300000000

    Semiminor Axis: 6356098.351628040000000000

    Inverse Flattening: 300.801699999999980000

Projection: Lambert_Conformal_Conic

False_Easting: 2743185.699000

False_Northing: 914395.233000

Central_Meridian: 90.000000

Standard_Parallel_1: 23.150000

Standard_Parallel_2: 28.800000

Scale_Factor: 0.999600

Latitude_Of_Origin: 26.000000

Linear Unit: Meter (1.000000)

তাই ভালভাবে ‘জিআইএস’ বুঝতে গেলে আমাদেরকে কোন স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার প্রত্যেকটি পরিভাষার (Terminology) অগ্র-পশ্চাৎ (A-Z) জানতে হবে। আমরা ইতিমধ্যে, ‘Geographic Coordinate System’, ‘Angular Unit’, ‘Prime Meridian’ এবং ‘Spheroid’ কি তা জেনে গেছি। ভবিষ্যতে পর্যায়ক্রমে বাকি পরিভাষাগুলো জানার চেষ্টা করব।

আজকের মতো ‘লেকচার-৩’ এইখানেই শেষ করছি। ‘স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা’ নিয়ে আমাদের আরও অনেক অনেক কিছু জানার বাকি আছে। আশা করছি আগামী লেকচারগুলোতে আপনাদের সামনে তা তুলে ধরতে পারব।

ধন্যবাদ, সবাই ভাল থাকবেন।