GIS به شما اجازه می دهد تا داده های اطلاعاتی خود را در قالب نقشه ترسیم و ارائه کنید.
📜 مقدمه
سیستم اطلاعات جغرافیایی که بعنوان سیستم اطلاعات مکانی نیز شناخته می شود بعنوان سیستمی جهت جمع آوری، دسته بندی، تحلیل و مدیریت اطلاعات مربوط به زمین و ویژگی های مختلف آن استفاده می شود. اساس این سیستم ادغام، جمع آوری، اصلاح و ارائه نتایج مرتبط با اطلاعاتی است که مربوط به یک نقطه خاص برداشت و ثبت شده بر روی صفحه تصویر می باشد. به معنای ساده جی آی اس (GIS) یک سیستم مکانی است که انواع داده ها را ایجاد، مدیریت، تجزیه و تحلیل کرده و همه انواع داده ها را تصویر می کند.
در این نوشته قصد داریم تا بیشتر در مورد این حوزه و ویژگی ها و امکاناتی که برای کاربران خود فراهم میکند بحث کنیم.
🔹 سیستم اطلاعات جغرافیایی
این سیستم ها به کاربران کمک می کند تا الگوها، روابط و مفاهیم جغرافیایی را بهتر درک کنند و از مزایایی شامل بهبود ارتباطات و کارایی در فعالیت های خود به اندازه مدیریت و تصمیم گیری بهتر بهره مند شوند.
این سیستم ها از هر اطلاعاتی که در مورد مکان باشد برای غنی کردن منابع خود استفاده می کنند این اطلاعات در دسته بندی های مختلفی از جمله موقعیت نقطه، نوع کاربری، آدرس، مالکیت، کد پستی و… قرار می گیرند.
انواع مختلفی از اطلاعات را می توان با استفاده از فناوری سیستم اطلاعات جغرافیایی با هم مقایسه و همانند سنجی کرد، این اطلاعات می توانند از سطح تهسیلات افراد یک جامعه تا محل نهرهای موجود در یک باغ و مسیر خطوط برق موجود در یک شهر فراوانی داشته باشند. این قیاس برای پیدا کردن ارتباط بین ویژگی های مختلف انجام می شود. مثلا فرض کنید که در صورتی که اطلاعات مرتبط با جمعیت یک شهر بصورت دوره ای مورد بررسی قرار گرفته باشد و در قالب جداول موجود در سیستم اطلاعات جغرافیایی برای بررسی این شاخص ثبت شده باشد، پس از گذشت دوره یکساله می توان بررسی کرد که جمعیت شهر به سمت کاهش بوده و یا افزایش.
♦️ ساختار یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
نمودار بخش های یک سیستم اطلاعات مکانی
1- کاربران (مردم)
بخش اصلی هر سیستم اطلاعات جغرافیایی کاربر است که برای پاسخ سوالات مکانی خود از این سیستم‌ها استفاده می کند. افراد داده های مورد نیاز برای تشکیل جداول انواع سیستم اطلاعات جغرافیایی را جمع آوری می کنند و روش ها و عملگر های موجود در این سیستم ها را توسعه می دهند، سوالات هر بررسی را شناسایی می کنند و وضایف تحلیلی برای اجرا در GIS را تعریف می کنند.
2- داده
دو نوع اصلی داده در سیستم اطلاعات جغرافیایی وجود دارد؛ رستری و برداری
داده های رستری بعنوان تصاویر الکترونیک ذخییره می شوند مثل عکس هایی که توسط یک سنجنده هوایی یا فضایی برداشت شده است.
داده های برداری شامل ویژگی های فضایی (نقاط، خطوط و چندضلعی ها) عوارض و ویژگی های مربوط به اطلاعات توصیفی این عوارض هستند.
3- بررسی اطلاعات و روش ها
آنالیز و تجزیه و تحلیل داده ها فرآیند استفاده از داده های اطلاعات مکانی برای پاسخ دهی به سوالات مختلف است. روش های مختلفی در آنالیز داده های اطلاعات مکانی وجود دارد.
4- سخت افزار
نرم افزار های GIS قابل نصب بر روی کامپیوترها و پردازنده هایی که حافظه و قدرت محاسباتی بالایی دارند هستند، چون داده های مکانی عموما اطلاعات زیادی را شامل می شوند که ذخیره و مدیریت آنها فضای زیادی را اشغال میکند.
5- نرم افزار
استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی نیاز به نرم افزارهای تخصصی دارد که متداولترین این نرم افزارها ArcGIS و QGIS است اما هر ارگان و سازمانی می تواند نرم افزار مورد نیاز خود را مطابق با ویژگی ها و شرایط موجود در محیط و فضای کاری خود نیز گسترش بدهد. برای افزایش کارایی این نوع برنامه ها می توان از قابلیت انواع زبان های برنامه نویسی، انواع نرم افزارهای مرتبط با پایگاه داده، بسته های آماری و… نیز استفاده کرد.
🔹 وظایف اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS، داده‌ها را در قالب نقشه های اطلاعات روی هم می اندازد و یک پایگاه اطلاعاتی می سازد. با اتصال داده ها به جغرافیا، برنامه نویسی GIS به مردم کمک می کند تا چگونگی ارتباط داده ها با آن مکان خاص را درک کنند. شکل گیری داده ها از نظر جغرافیایی می تواند به افراد کمک کند تا الگوهایی را که تشخیص آن ها در یک صفحه گسترده بزرگ دشوار یا غیرممکن است، شناسایی کنند.
نقشه های GIS به روش های مختلفی از بررسی و رهگیری تغییرات آب و هوایی گرفته تا تجزیه و تحلیل الگوهای جرم و جنایت استفاده می شوند. بسیاری از شرکت ها از سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده می کنند و امروزه فناوری GIS تقریباً در هر صنعت و سازمان دولتی ورود پیدا کرده است.
همچنین برنامه های GIS به شرکت های املاک و مستغلات و طراحان بناها کمک می کند تا مکان ها و قطعات را با هم مقایسه کنند و خبرنگاران از GIS برای نشان دادن مفاهیم به مخاطبان خود استفاده می کنند. داده های GIS همچنین می توانند به طور موثر کمپین های تبلیغاتی را هدفمند کنند و نیرو های پلیس محلی از GIS برای پیش بینی و تجزیه و تحلیل تحقیقات محلیشان استفاده می کنند. GIS همچنین با به نمایش در آوردن گسترش بیماری، سلامت و ایمنی عمومی را متحول کرده است.
GIS با ایجاد امکان مطرح کردن سؤالات پیچیده در مورد داده‌های مبتنی بر مکان، برای کسب وکار ها و دولت ها مفید است. تجزیه و تحلیل GIS از داده‌های مکانی-زمانی جهت ارائه ویژگی های بصری استفاده می کند و به افراد کمک میکند تا بینش های عمیق تری نسبت به نقشه کاغذی یا روش های سنتی نسبت به عوارض و داده ها پیدا کنند به همین دلیل، GIS به ابزاری حیاتی برای واکنش به بلایای طبیعی و غیر طبیعی تبدیل شده است.
امروزه GIS در حال گسترش در حوزه های متنوعی از جمله باستان شناسی، آموزش و حمل و نقل است.
اگر مایلید بدانید که یک سیستم اطلاعات مکانی چطور می تواند به شما کمک کند، ما نمونه هایی از سوالاتی که این سیستم می تواند در حیطه الگوها، روندها و فضای اطراف به کاربران خود پاسخ دهد را در زیر دسته بندی کردیم:
1- زمانی که شما به دنبال نزدیک ترین رستوران هستید و یا خیابات مورد نظر خود را رد میکنید و دنبال نزدیک ترین دور برگردان به محل فعلیتان هستید، GIS می تواند راه را به شما نشان دهد، این سیستم بهینه ترین مسیر از نظر حجم ترافیکی، آلودگی و… را به شما معرفی میکند.
2- در منابع طبیعی و حفاظتی می توان با بستن ردیاب های GPS به حیوانات مختلف، زیستگاه طبیعی و رفتارهای مختلف حیوانات را شناسایی کرد در این صورت یک پایگاه داده عظیم از انواع گونه های گیاهی و جانوری خواهیم داشت که می تواند بسیار سودمند باشد.
3- اگر مایلید بدانید که زمین و عوارض در طی زمان های طولانی چه تغییراتی داشته اند، GIS به شما کمک میکند. این سیستم با جمع آوری و ثبت داده ها می تواند تغییرات یک عارضه در طول دوره زمانی معینی را بررسی کند و با تشخیص تغییرات ایجاد شده در طی زمان از رخداد بسیاری از بلاهای طبیعی و غیر طبیعی جلوگیری کند.
4- اگر شما کارمند شرکتی هستید که می خواهید پروژه جدیدی را راه اندازی کنید، GIS بهترین ابزار برای ذخیره سازی داده های محیطی است و برای ارزیابی چشم انداز ها و بررسی های زیست محیطی برای درک تاثیر پروژه های مختلف بر زمین و زمین بر پروژه های مختلف به شما کمک میکند.
مجموعه داده های GIS برای همه رایگان است و برخی از انواع آن جز دسته open source GIS هستند و کاربران قادر به تغییراتی بر این داده ها خواهند بود، در زیر نمونه هایی از سیستم های اطلاعات جغرافیایی آورده شده است:
♦️ داده زمین طبیعی
این داده های جهانی با گستردگی عمومی در دسترس هستند و توسط انجمن اطلاعات نقشه برداری آمریکای شمالی (NACIS) پشتیبانی می شوند.
♦️ داده های Esri Open
نزدیک به 70000 داده open source از 4000 سازمان توسط کمپانی Esri ارائه می شود این کمپانی بزرگترین سازمان تجاری GIS دنیا بوده و فرمت داده های مختلفی مانند KML، ShapeFile و spreadsheet را پوشش می دهد.
♦️ USGS Earth Explorer
این پایگاه داده، داده های سنجش از دوری را ارائه می دهد و یکی از بزرگترین پایگاه های داده برای دسترسی به تصاویر ماهواره ای و هوایی است.
♦️ OpenStreetMap (OSM)
کاربران مختلف می توانند اطلاعات مختلفی را در قالب نوشته یا تصاویر به این نقشه ها اضافه کنند. این نقشه ها داده های جمع آوری شده از چندین کاربر که داده های بسیار جزئی را با سطوح مختلف دقت و تکامل ارائه می دهد. این داده ها به طور کلی داده هایی با وضوح مکانی بالا هستند که شامل اطلاعات مختلفی درباره ی ساختمان ها، کاربری ها، جاده ها و… می شوند.
♦️ مرکز داده‌ها و برنامه‌های اجتماعی اقتصادی (SEDAC)
این مرکز داده های اجتماعی و اقتصادی جهانی را در 15 حوزه مختلف از جمله: کشاورزی، آب و هوایی، حفاظتی، حکومتی، مخاطرات، بهداشتی، زیرساختی، کاربری زمینی، دریایی و سواحل، جمعیتی، فقر، سنجش از دوری، پایداری، شهری و آبی ارائه میکند.
♦️ Open Topography
این پایگاه داده دسترسی به داده ها و ابزارهای توپوگرافی با وضوح مکانی بالا را فراهم میکند و داده های جمع آوری شده لایدار در ایالات متحده، کانادا، استرالیا، برزیل، هائیتی، مکزیک و پورتوریکو را در اختیار کاربران قرار می دهد.
♦️ پایگاه داده آنلاین کاوشگر داده های محیط زیستی سازمان ملل
این پایگاه داده، داده های مکانی و غیر مکانی را در حوزه های آب شیرین، جمعیت، جنگل ها، گازهای گلخانه ای، آب و هوا، بلایای طبیعی، سلامت و تولید ناخالص داخلی ارائه می دهد.
♦️ مشاهدات زمینی ناسا (NEO)
این پایگاه، تصاویر ماهواره ای جهانی را در فرمت‌های JPEG، PNG، Google Earth و GeoTIFF ارائه می دهد.
♦️ Terra Populus
این پایگاه اطلاعات داده های سرشماری و سوابق فردی و خانگی در 80 کشور طی 60 سال گذشته را شامل می شود.
🔹 انواع خروجی ها در سیستم اطلاعات جغرافیایی
در این بخش بطور مختصر به معرفی رایج ترین خروجی های سیستم اطلاعات مکانی با ارائه چند مثال از نحوه استفاده آنها پرداختیم:
1- ارتوموزائیک ها و ارتوفتوها
ارتو معمولا به نمای از بالا به پایین به صورت قائم از عوارض اشاره دارد، معمولا از این خروجی ها به عنوان پس زمینه نقشه های توپوگرافی که شامل ویژگی های مختلف زمین بوده و یک ابزار ضروری در برنامه ریزی و توسعه شهری و روستایی است، استفاده می شود.
2- ابر نقاط
یک ابر نقطه طبقه بندی شده به این معنی است که اشیاء طبیعی و ساخته دست بشر از هم تفکیک شده اند و می توان آنها را فیلتر کرد تا فقط نقاط مدل دیجیتالی زمین یعنی DTM را نمایش دهد.
3- مدل دیجیتالی سطح (DSM)
یک مدل سطحی دیجیتال نشان دهنده سطح زمین و شامل تمام ویژگی های طبیعی و ساخته دست بشر (درختان، سنگ ها، ساختمان ها، ماشین آلات) است.
4- مدل دیجیتالی زمین (DTM)
هنگامی که عوارض غیر از سطح طبیعی زمین (درختان، ساختمان‌ها، سازه‌ها و غیره) فیلتر می‌شوند و فقط زمین خالی باقی می‌مانند، مدلی از این سطح بعنوان یک مدل زمین دیجیتالی نمایش داده می‌شود. مدل های DTM در برنامه ریزی های هیدرولوژی (مثل بررسی جهت سیل، زهکشی و…) و مسائل مربوط به خاک و کاربری زمین و توسعه عوارض مهم است.
5- منحنی ها (کانتورها)
برای نشان دادن توپوگرافی روی نقشه و درک ارتفاعات زمین استفاده می شود و نحوه قرار گیری شیب های سطح زمین را صورت بصری نشان می دهد.
7- مدل های سه بعدی
مدل سه بعدی نمایشی از یک شی یا صحنه واقعی است. به تصویر کشیدن محیط های دنیای واقعی به برنامه ریزی و درک الگوها در طول زمان کمک می کند.
وابسته به نوع هدف شما از استفاده از یک سیستم GIS، انواع خروجی ها در سیستم اطلاعات جغرافیایی به شما کمک میکنند تا بهترین نتیجه را از داده هایی که جمع آوری و آنالیز کردید به کارفرما ارئه دهید.
🔹 کاربرد GIS چیست؟
هزاران شرکت در زمینه های مختلف از ویژگی های مفید ارائه شده در این سیستم ها برای ایجاد نقشه هایی مبتنی بر برقراری ارتباط بین بخش های مختلف، تجزیه و تحلیل اطلاعات ورودی و خروجی شرکت و به اشتراک گذاشتن نتایج بررسی ها استفاده می کنند. این سیستم ها می توانند مشکلات پیچیده ای نظیر از دست رفتن اطلاعات، انباشتگی و ازدیاد اطلاعات و بهم ریختگی در ساختار و سامان دهی اطلاعات را برطرف کنند.
یکی از وظایف اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی بکارگیری دانش جغرافیا با ابزارهایی برای افزایش درک و اشتراکات مختلف بین داده ها است و به افراد استفاده کننده از آن کمک می کند تا به هوش عملی از انواع داده های موجود بعنوان یک هدف مشترک برسند.
صنایع و دولت ها از ابزار GIS برای درک بهتر همه چیز از برنامه ریزی شهری گرفته تا تغییرات آب و هوایی استفاده می کنند.
همه روزه جی آی اس به اتخاذ میلیون ها تصمیم مختلف در سراسر جهان کمک می کند. این سیستم ها تاثیرات بسیاری بر زندگی افراد کره زمین دارند که ممکن است حتی متوجه این اثرات نباشیم بعنوان مثال از یک سیستم اطلاعات مکانی برای تصمیم گیری در موارد زیر استفاده می شود:
ایجاد مکان های جدید برای یک فروشگاه با هر شکل از ارائه خدمات
از ویژگی های سیستم اطلاعات جغرافیایی می توان برای تحقیقات علمی، مدیریت دارایی ها، مدیریت منابع، برنامه ریزی های شهری و روستایی، ارزیابی اثرات و تغییرات زیست محیطی، نقشه برداری استفاده کرد. قابلیت اصلی این سیستم ها این است که به راحتی قابل تحلیل هستند و می توانند به سوالات دسته بندی شده و استعلامات مختلفی که در یک پروژه ممکن است با آن روبرو شوید پاسخ دهند، مثلا به راحتی می توانند به شما نشان دهند که چه تعداد از املاک برداشت شده دارای کاربری تجاری و چه تعداد کاربری مسکونی دارند.
یک سیستم GIS قابلیت نمایش انواع مختلفی از داده ها و اطلاعات مربوط به یک نقطه روی سطح زمین مانند خیابان ها، ساختمان ها، پوشش های گیاهی، خطوط برق و گاز و .. را دارد، که درک و تجزیه و تحلیل روابط بین این عوارض برای کاربر را بسیار راحت می کند.
ویژگی های برجسته این سیستم ها سبب شده تا از حوزه های مرتبط با نقشه برداری و علوم زمینی پا فراتر نهاده و در فروش، بازاریابی و برنامه ریزی های مختلف نیز مورد استفاده قرار بگیرند.
در فرایند کارتوگرافی نقشه ها، افزودن اطلاعات مختلف به نقشه توسط لایه های مختلف انجام می شود اما GIS می تواند با بهره گیری از جداول اطلاعات مکانی، حجم اطلاعات افزوده شده به نقشه را کم کرده و پردازش و خروجی گرفتن از این اطلاعات را ساده تر کند.
🔹 رشته GIS یا سیستم اطلاعات مکانی چیست؟
جی آی اس (GIS) یکی از گرایش های تحصیلات تکمیلی رشته نقشه برداری است که امروزه در مقاطع ارشد و دکتری در بسیاری از دانشگاه های برتر نقشه برداری ایران ارائه می شود. فارغ التحصیلان این گرایش می توانند در مشاغل مختلفی از تهیه نقشه های ثبتی تا کشاورزی و نگهداری و نظارت بر منابع آب و فاضلاب از آموزه های خود برای غنی تر کردن اطلاعات موجود در نقشه ها استفاده کنند.
در حالی که سیستم اطلاعات جغرافیایی به «چه» و «کجا» پاسخ می دهد، علم اطلاعات مکانی (GIScience) به «چگونگی» و توسعه آن می پردازد.
علم اطلاعات مکانی به گردآوری و فراهم کردن تمام اجزای سازنده سیستم های اطلاعات جغرافیایی کمک می کند. داده های مورد نیاز برای این سامانه ها از علوم کامپیوتر، ریاضیات، جغرافیا، آمار، نقشه برداری و ژئودزی استخراج می شود. بطور کلی سیستم های اطلاعات جغرافیایی “چه چیزی” را به “کجا” متصل می کند و علم اطلاعات مکانی پاسخ ” چگونه ” را پیدا می کند.
GIS سیستمی تشکیل شده از نرم افزار و سخت افزار رایانه ای، اطلاعات، روش ها و کارمندان است که برای کمک، اداره، تجزیه و تحلیل و ارائه اطلاعاتی که به یک موقعیت جغرافیایی مرتبط است، با هم ادغام می شوند.
اطلاعات مکانی یا جغرافیایی (GeoSpatial) چیست؟
داده مکانی موقعیت هندسی یک ویژگی یا عارضه خاص که می تواند بصورت نقطه، خط یا محدوده باشد را همراه با اطلاعاتی که ویژگی های آن را توصیف می کند، ثبت و ذخیره می کند. این داده ها می توانند از منابع مختلفی استخراج شوند.
گیرنده GNSS چگونه به تولید یک پایگاه اطلاعاتی GIS کمک میکند؟
برای ایجاد یک GIS به موقعیت نقاط و عوارض احتیاج است که می توان با استفاده از یک گیرنده GPS یا GNSS به آن دست یافت از طرفی یک گیرنده تعیین موقعیت، قابلیت استفاده در تمام استعلامات و مراحل مختلف جمع آوری و مدیریت اطلاعات را خواهد داشت.
🚩 منابع
1. Williams, Robert (1987), Selling a geographical information system to government policymakers. Papers from the 1987 Annual Conference of the Urban and Regional Information Systems Association.
2. Stefan Hahmann & Dirk Burghardt. How much information is geospatially referenced? Networks and cognition (Pages 1171-1189). Received 27 Jun 2012, Accepted 21 Oct 2012, Published online: 23 Nov 2012.
3. R. F. Tomlinson. A Geographic Information System for Regional Planning. Department of Forestry and Rural Development. Government of Canada, Published 1969.
همگام با فناوری‌های روز دنیا
