آموزش و انجام پروژه های GIS
09194506403

مخفف Geographic Information System به معنی سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشد. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بستری برای ذخیره سازی، نگهداری، مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی می باشد و جهت کار همزمان با داده هایی که وابستگی مکانی (جغرافیایی) و توصیفی دارند،‌ طراحی شده است. امروزه در اختیار داشتن داده های به هنگام و استخراج اطلاعات مورد نیاز از این داده‌ها دارای اهمیت وافری می ‏‏‏باشد. در این رابطه سیستم های اطلاعات جغرافیایی به عنوان ابزاری مهم در مدیریت داده های زمین مطرح می‏ باشند که با فراهم ساختن امکان یکپارچه سازی داده های حاصل از منابع مختلف، امکان استخراج اطلاعات مورد نیاز و کشف ارتباطات پیچیده و ناپیدای ما بین پدیده های مختلف را فراهم می نمایند.

داده های زمینی، دربسیاری از کاربردها مورد نیاز می باشند، لذا سیستم های اطلاعات جغرافیایی پاسخگوی نیازهای طیف وسیعی از کاربران می باشند. از دیدگاه فنی این سیستم ها با دو جنبه مختلف از داده ها سر و کار دارند، مکان و توصیفات مربوطه. در نتیجه در اختیار داشتن داده های جغرافیایی رقومی به عنوان پایه ای برای ورود به سیستم اطلاعات جغرافیایی دارای اهمیت بسزایی می باشد.

برای بهره گیری صحیح از قابلیتهای یک GIS، در درجه اول نیاز به درک صحیح از سیستم GIS و سپس ساختار اطلاعات در آن میباشد.جهت پیاده سازی یک سیستم GIS، توجه به ماهیت و ساختار اطلاعات جغرافیایی متشکله آن که رکن اساسی هر سیستمGIS را تشکیل داده و توانمندیها و پتانسیلهای آن را تعیین می کند، اجتناب ناپذیر است.

از قابلیتهای یک پایگاه اطلاعاتی، مدیریت اطلاعات و قابلیت دستیابی به داده های مختلف آن بر حسب نیاز می باشد. در طراحی پایگاه اطلاعات سیستم GIS بر اساس تحلیل نیازهای انجام شده، ساختار داده ها به گونه ای باید طراحی گردد که ارتباط های منطقی بین داده ها حفظ شده و براساس آن بتوان سیستم مدیریت داده های موجود را پیاده سازی نمود. با توجه به استفاده از منابع متفاوت اطلاعاتی در تکمیل داده های بانک اطلاعاتی باید الگوریتم مدیریت داده ها با قابلیت بازیابی و دسترسی به رکوردها و لایه های اطلاعاتی سایر منابع اطلاعاتی بر حسب موقعیت جغرافیایی و در شرایط مورد نیاز کاربر، طراحی و در محیط نرم افزاری بستر GIS انتخاب و پیاده سازی گردد.
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) یک سیستم کامپیوتر مبنا می باشد که به عنوان یک مجموعه متشکل از سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات جغرافیایی، نیروی انسانی و مدلهای پردازش داده، به منظور تولید، ذخیره سازی، نمایش، بازاریابی، پردازش، بهنگام رسانی و... اطلاعات جغرافیایی مربوط به عوارض و پدیده های مختلف، مورد استفاده قرار می گیرد. به عبارت دیگر، GIS یک سیستم حامی تصمیم گیری است که به صورت وسیع در زمینه بهینه سازی فعالیتها و فرآیندهای مختلف، مورد استفاده قرار می گیرد. 
وظایف اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی

یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، اصولاً شش فعالیت اصلی زیر را شامل می‌شود‌:

1-    ورود اطلاعات

2-    دستکاری و ویرایش اطلاعات

3-    مدیریت اطلاعات

4-    پرسش و پاسخ و تجربه و تحلیل اطلاعات

5-    نمایش اطلاعات

 1-    ورود اطلاعات

قبل از آنکه اطلاعات جغرافیایی بتوانند وارد محیط GIS شده و مورد استفاده قرار گیرند، می بایست این اطلاعات به فرمت و ساختار رقومی قابل قبول سیستم GIS، تعدیل شوند.

*       منابع تولید کننده اطلاعات مورد نیاز یک سیستم GIS:

-   تصاویر ماهواره ای و تکنیکهای سنجش از دور

-   عکسهای هوایی و تکنیکهای فتوگرامتری

-   نقشه برداری کلاسیک

-   سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)

-   اسناد، مدارک و نقشه های موجود

2-    دستکاری اطلاعات

استفاده از انواع داده و اطلاعات مورد نیاز یک پروژه خاص GIS، نیازمند تبدیل و دستکاری آن اطلاعات به منظور قابل استفاده نمودن آنهادر سیستم می باشد. به عنوان مثال، اطلاعات جغرافیایی در استانداردهای مختلف وجود دارند و به منظور استفاده از آنها درGIS می بایست اطلاعات فوق قبل از یکپارچه سازی در محیط نرم افزار GIS، به یک استاندارد واحد، تبدیل شوند.

3-    مدیریت اطلاعات

برای پروژه های کوچک GIS، امکان ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در قالب فایلها و اطلاعات ساده وجود دارد. ولیکن هنگامیکه حجم اطلاعات زیاد باشد و همچنین تعداد کاربران سیستم از یک تعداد محدود فراتر می‌رود، بهترین روش برای مدیریت اطلاعات، استفاده از سیستم مدیریت پایگاه داده (Database Management System) می باشد. DBMS به منظور ذخیره سازی، سازماندهی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در GIS مورد استفاده قرار می گیرد.
مدلهای پایگاه داده مختلفی از قبیل سسله مراتبی، شبکه ای، رابطه ای، شئ‌گرا و ... وجود دارد که از این میان، مدلهای داده رابطه ای (Relational) و شئ گرا (Object Oriented) به صورت وسیع در نرم افزارهای GIS مورد استفاده قرار می گیرند.

4-    پرسش و پاسخ و تجزیه و تحلیل اطلاعات

4-1-  پرسش و پاسخ

سیستم های اطلاعات جغرافیایی این قابلیت را در اختیار کاربر قرار می دهند تا براساس اطلاعات مکانی و توصیفی ذخیره سازی شده در سیستم، اقدام به انجام پرسش و پاسخهای مورد نظر خود نماید. انواع این پرسش و پاسخهای، به شرح زیر می باشد:

-   پرسشهای مکانی

این پرسشها براساس اطلاعات مکانی و عوارض موجود در پایگاه داده GIS صورت می پذیرد. به عنوان نمونه، می توان به جست و جوی پست های برق واقع در محدوه یک استان یا رودخانه های واقع در یک حوزه آبریز اشاره نمود.

-   پرسشهای توصیفی

این پرسشها بر اساس اطلاعات توصیفی ذخیره شده در پایگاه داده برای هرعارضه، صورت می پذیرد. به عنوان نمونه، می‌توان به یافتن یک رودخانه و یا یک حوزه آبریز، با نام مشخص، اشاره نمود.

-   پرسشهای تابعی/ شرطی

این پرسش براساس معرفی یک شرط به عنوان معیار پرسش، صورت می پذیرد. به عنوان نمونه می توان به جستجوی حوزه های آبریز که حجم بارندگی در آنها در طول سال بیش از یک مقدار مشخص می‌باشد، اشاره نمود.

-   پرسشهای روند تغییرات

این پرسشها بر اساس پارامترها و اطلاعات متغیر که با یک پریود زمانی در سیستم ذخیره می شوند، انجام می‌شود. به عنوان نمونه، می توان به انجام پرسش به منظور بررسی روند تغییرات میزان بارش یک حوزه آبریز در طی چندین سال گذشته، اشاره نمود.

-   پرسشهای ترکیبی

این پرسشها به صورت ترکیبی از پرسشهای مکانی، توصیفی و شرطی انجام می شوند.

4-2-  تجزیه و تحلیل

عموماً سیستمهای اطلاعات جغرافیایی، اداری ابزارهای متنوع جهت تجزیه و تعلیل اطلاعات می باشند. به طور خلاصه این ابزار شامل موارد زیر می گردد:

-   تجزیه وتحلیل همپوشانی اطلاعات (Overlay)

ترکیب لایه های اطلاعاتی مختلف درGIS، تحت عنوان Overlay شناخته می شود. در حالت بسیار ساده، این مفهوم به امکان نمایش چندلایه اطلاعاتی بر روی همدیگر اشاره می کند ولیکن در مفهوم وسیعتر،‌ این مفهوم به ترکیب چند لایه اطلاعاتی بر اساس معیارهای تعریف شده توسط کاربر و تولید یک لایه اطلاعاتی جدید، اشاره دارد. به عنوان نمونه می توان اطلاعات مربوط به نوع خاک، ‌نوع پوشش گیاهی، شیب زمین و... را به منظور بررسی امکان وقوع سیل در یک منطقه، با یکدیگر ترکیب کرده و مناطق دارای پتانسیل در این خصوص را تحت یک لایه اطلاعاتی جداگانه، مشخص نمود.

-   منطقه حائل (Buffering)

در این آنالیز، با تعریف یک منطقه حائل در اطراف عوارض نقطه ای، خطی و سطحی، ‌به تجزیه و تحلیل اطلاعات می پردازیم. به عنوان نمونه، می توان به کاربردهای زیر اشاره نمود:

· یافتن مناطق شهری و یا تأسیساتی که در فاصله 1 کیلومتری از یک رودخانه، قرار دارند.

· یافتن تعداد مصرف کنندگانی که در فاصله 500 متری از یک مخزن آب قرار دارند.

-   پردازش تصاویر (Image Processing)

تعدادی از سیستمهای GIS، دارای ابزار و قابلیتهای آنالیز و پردازش تصاویر سنجش از راه دور می باشند. این ابزار با دریافت تصاویر ماهواره ای خام و تبدیل آن به نقشه مکان مرجع، از طریق قابلیتهای مختلف موجود در سیستم از قبیل کلاسه‌بندی (Classification) و...، نسبت به تولید اطلاعات پایه مورد نیاز سیستم GIS، اقدام می نمایند.

-   تجزیه و تحلیلهای آماری

این ابزار به منظور انجام پردازشهای آماری بر روی عوارض مکانی و همچنین اطلاعات توصیفی منتسب شده به عوارض مختلف، مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان نمونه، می توان به تهیه، تولید و ارائه یک گزارش آماری از میزان بارندگی صورت گرفته طی ماههای مختلف در حوزه های آبریز، اشاره نمود.

-   ابزار نمایش کارتوگرافی اطلاعات (Visualization)

در بسیاری از پردازشها جغرافیایی، نمایش نتایج پردازشها به صورت گویا و خوانا، دارای اهمیت می باشد. GIS ابزار متنوعی را به منظور نمایش توام اطلاعات مکانی و توصیفیذخیره سازی شده در پایگاه اطلاعات GIS، فراهم می نماید. در GIS نمایش نقشه می تواند با قابلیتهایی از قبیل؛ ارائه گزارشات متنوع، نمایش سه‌بعدی،‌ نمایش تصاویر و سایر خروجی ها و گرافها، ترکیب گردد.


تکنولوژیهای مرتبط با
GIS

1ـ سیستمهای تولید نقشه رقومی (CAD)

سیستمهای CAD عموماً به منظور تولید و سازماندهی اطلاعات مکانی در قالب نقشه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستمها نوعاً از نظر مدیریت پایگاههای اطلاعات جغرافیایی گسترده و حجیم همچنین انجام پردازشها و تجزیه وتحلیل بر روی اطلاعات، ضعیف بوده و درخصوص مدیریت اطلاعاتی توصیفی دارای محدودیتهای می باشند.

2- سنجش از دور (Remote Sensing)

سنجش از دور به عنوان علم، هنر و تکنولوژی کسب اطلاعات درخصوص پدیده های مختلف سطح زمین از طریق سنجنده هایی که هیچگونه ارتباط مستقیمی با خود پدیده ندارند، شناخته می شود. سنجنده های ماهواره ای نسبت به ثبت و جمع آوری اطلاعات در قالب تصاویر ماهواره ای اقدام نموده و با استفاده از نرم افزارها و سیستمهای پردازش تصاویر، امکان استخراج اطلاعات و تولید نقشه های مختلف فراهم می گردد:

به علت فقدان ابزار مدیریت و پردازش قومی جهت تجزیه وتحلیل اطلاعات جغرافیایی، سیستمهای فوق قابل مقایسه با GIS، نمی باشند.

3- سیستمهای مدیریت پایگاه داده (DBMS)

سیستمهای مدیریت پایگاه داده، به صورت خاص جهت ذخیره سازی و مدیریت انواع مختلف اطلاعات از جمله اطلاعات جغرافیایی، مورد استفاده قرار می گیرند.

امروزه DBMS به منظور ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات، بهینه سازی و توسعه یافته اند و GIS نیز از این ابزار، برای اهداف ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی استفاده می کند. DBMS اصولاً فاقد ابزار تجزیه و تحلیل و نمایش گرافیکی اطلاعات که در سیستمهای GIS مرسوم وجود دارد، می باشد.

کاربردهای GIS

از جمله کاربردهای این سیستم‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

*       تهیه نقشه های حوادث و بلایای طبیعی

*       نقشه های مکان یابی (site selection): که انتخاب محل های مناسب جهت اجرای پروژه های مهندسی نظیر دفن مواد زائد، خط لوله، جاده ومسیر راه آهن، سدها و گسترش و توسعه ساختمان سازی می باشد.

*       فراوری های متنوع زمین شناسی: جهت ارزیابی منابعی مانند آب، ماسه وگراول، سنگ ساختمانی، نفت خام، گاز طبیعی، زغال سنگ، انرژی زمین گرمایی در کنار کانیهای فلزی

*       تحقیقات اکتشافی: در زمینه شناسایی روابط متقابل مکانی میان مجموعه داده ها در طول دوره تحقیق زمین شناسی، مانند درک علائم ژئوشیمیایی وژئوفیزیکی منطقه ای گرانیت های نوع S و I و یا ارزیابی علائم حاصل از تصاویر ماهواره ای در ارتباط با لیتولوژی و پوشش گیاهی

*       منابع آب و آبخیزداری: کشف منابع آبی زیر زمینی و بررسی آبهای سطحی

*       کشاورزی و برنامه ریزی برای کاربری اراضی: بسیاری از سازمانهای مربوط به کشاورزی و کاربری اراضی، هم اکنون از تکنیک های GIS بهره می گیرند. به عنوان نمونه، داده های مربوط به کاربری اراضی و هواشناسی حاصل از ماهواره ها، اندازه گیری های زمینی و اطلاعات مربوط به محصول سال قبل، همه با هم برای پیش بینی میزان یک یا چند نوع محصول دریک منطقه می توانند تجزیه و تحلیل شوند.

*       جنگلداری و مدیریت حیات وحش: به وسیله یک سیستم اطلاعات جغرافیایی نقشه جنگل ها می توانند دائماً وبطور پیوسته به روز شوند. همچنین GIS می تواند برای ذخیره و تجزیه و تحلیل اطلاعات جنگل از قبیل محاسبه مقدار چوب قابل برداشت از یک منطقه، بررسی چگونگی توزیع آتش سوزی در جنگل و یا ارزیابی برنامه های مختلف برداشت چوب، بکار رود، در حالی که انجام بسیاری از این تجزیه و تحلیل ها بدون بکار گیری GIS امکان پذیر نمی باشند.

*       تجارت: محلها و سیستم های تحویل مناسب در امور تجاری

*       صنعت حمل و نقل، ارتباطات و ... : کاربرد GIS در صنعت می تواند به عنوان نمونه، تعیین مسیر ترانزیت کالا، تعیین موقعیت مناسب برای احداث جاده ها، خطوط نیرو، سیستم های مخابراتی و... باشد.

*       سازمانها: استفاده در کلیه اموراستانها به صورت محلی و استانی

*       سرویسهای اضطراری: مثل آتشنشانی و پلیس

*       نظامی: استفاده دربرنامه ریزی های نظامی

*       تعلیم و تربیت: تحقیق، آموزش ابزار و نظارت

 

ارسال در تاريخ سه شنبه هجدهم اسفند 1388 توسط
قالب وبلاگ