مقاله آشنایی با اصول gis

مقاله آشنایی با اصول gis

تعریف gis
در مقاله زیر به بررسی سیستم مبانی اطلاعات جغرافیایgis می پردازیم. آنچه که امروزه بخش مهمی از رشته های جغرافیایی، زمین شناسی، نقشه برداری و ... می باشد.
با گسترش gis و کاربردهای آن بسیاری با این سوال مواجه می شوند که به راستی gis چیست? حجم زیاد داده و کاربردهای روزافزون آنها در نظام های مختلف مرتب با زمین نظیر منابع طبیعی، محیط زیست، خاک و زمین شناسی و … از یک سو و ماهیت پویایی و تغییرپذیری آنها در بعضی از نظامها از جمله منابع طبیعی و محیط زیست از سویی دیگر، ضرورت استفاده از ابزارهای کمکی الکترونیکی و روشهای نوین را مطرح ساخته اند. توسعه و تکامل بسیار سریع فن آوری رایانه ای در بخش های سخت و نرم افزاری آن در دهه های اخیر ابتدا امکانات و تسهیلات فنی بسیار زیادی در رابطه با پردازش هندسی و گرافیکی داده های مرتبط با زمین و همچنین سازماندهی، مدیریت و بکارگیری اطلاعات موضوعی را به طور مجزا از فراهم ساخت. تشخیص ضرورت در اختیار داشتن و بکارگیری تسهیلات فوق به طور یکپارچه و توامان در رابطه با داده های زمینی، منجر به طراحی و ایجاد سیستمهای اطلاعات جغرافیایی گردید. سیستم اطلاعات جغرافی قادر است داده های مربوط به موقعیت مکانی پدیده ها را به همراه اطلاعات توصیفی آنها به طور یکپارچه نگهداری و به طور همزمان جهت طراحی، برنامه ریزی و حل مشکلات مورد استفاده قرار دهد. ایجاد و بکارگیری سیستمهای اطلاعات جغرافیایی منجر به بروز تغییرات و جهش های عظیمی در بسیاری از زمینه ها نظیر زیست، آمایش سرزمین و جنگل داری شده است.
تاریخچه ایجاد gis

اولین نمونه از یک جی‌آی‌اس ملّی، جی‌آی‌اس کانادا است که از اواخر1960 به این طرف ‌به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه‌های 1970 و1980 میلادی پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در فناوری جی‌آی‌اس به وجود آمد، به طوری که عبارت «سیستم اطلاعات جغرافیایی» در مورد مجموعه ابزارهایی برای تحلیل و نمایش نقشه‌ها و ادغام فنون و شیوه‌های آماری و نقشه‌ای و کاربرد فراگیرتر آن، بویژه برای تحلیل تأثیرات وخط مشی‌های دولتی به کارگرفته شد.

در حالی‌که سابقه فناوری جی‌آی‌اس درکشورهای غربی ازجمله کانادا وآمریکا به بیش از40 سال می‌رسد، فناوری جی‌آی‌اس در اغلب کشورهای جهان سوم بسیار جوان است.

در ایران، اولین مرکزی که به طور رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را در کشور آغاز کرد سازمان نقشه‌برداری کشور بود که در سال 1369 براساس مصوبه مجلس شورای اسلامی، عهده‌دار طرح به کارگیری این سیستم شد.

فعالیت‌های اجرایی پروژه ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی در وزارت صنایع و معادن، از فروردین 1371 آغاز گردید و هم‌اکنون از این سیستم به طور گسترده در ارتباط با فعالیت‌های آن استفاده می‌گردد.

از دیگر مؤسساتی که در زمینه این سیستم فعالیت می‌کنند می‌توان شهرداری تهران، وزارت مسکن و شهرسازی، وزارت جهاد کشاورزی، مؤسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، و سازمان جنگل‌ها و مراتع را نام برد. در دانشگاه‌های کشور تاکنون از این سیستم، چنان که باید، به عنوان یک فناوری با قابلیت بسیار بالا برای در اختیار قراردادن طراحی پروژه‌ها و کاربرد آن در رشته‌های مختلف استفاده نگردیده است.

عناصراصلی تشکیل دهنده سیستم‌های اطلاعات جغرافیاییgis

gis بر روی هرمی با چهار طبقه زیربنایی ساخته شده است:
- سخت‌افزار: با توجه به مرحله‌ای که مطالعات در آن قرار دارد، کاربران می‌توانند از سخت‌افزارهای موجود در دسته‌بندی زیر استفاده نمایند:
٭ سخت‌افزارهای مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه کلید، رقومی‌کننده، اسکنر، و ...)،
٭ سخت افزارهای مرتبط با مدیریت اطلاعات (سخت‌افزارهای جانبی رایانه‌ها مانند ماوس، ...)،
٭ سخت‌افزارهای مرتبط با خروج نتایج (چاپگرها، رسام‌ها، و ...).

- نرم افزار: برای راه اندازی جی‌آی‌اس برنامه رایانه‌ای لازم است. از معروف‌ترین آن‌ها می‌توان به «آرک اینفو»، «آرک ویو»، «اسپانز[8]»، «مپ اینفو[9]» اشاره نمود که دارای توابع عملیاتی متعدد در جهت تجزیه و تحلیل مسائل و محاسبات آماری هستند و عمدتاً توسط شرکت‌های بزرگ رایانه‌ای تولید می‌گردند.

هر یک از این نرم‌افزارها برای مطالعات خاصی برنامه‌ریزی شده و دارای محدودیت‌ها و محاسن خاص خود می‌باشند. در این پژوهش از دو نمونه از نرم‌افزارهای رایج این سیستم (یعنی‌«آرک اینفو» و «آرک ویو» استفاده شده است.

- اطلاعات: بدون اطلاعات نه هدفی وجود دارد و نه پیشنهادی. تمرکز توجه روی اطلاعات است. در واقع اکثر فعالیت‌ها برای اطلاعات انجام می‌شود، زیرا اطلاعات قلب جی‌آی‌اس را تشکیل می‌دهد. کیفیت اطلاعات یکی از مهم‌ترین موضوعات قابل توجه و اساسی می‌باشد. کیفیت اطلاعات در ارتباط مستقیم با دقت، صراحت، مبانی علمی، ترکیب اطلاعات، و تحلیل و مدلسازی است.

- سازمان و نیروی انسانی: مهم‌ترین بخش تشکیل‌دهنده جی‌آی‌اس می‌باشد، زیرا سازمان و نیروی انسانی است که عملیات جی‌آی‌اس را کنترل می‌کند. سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای بسیار قوی جی‌آی‌اس بدون پشتیباتی کادر متبحر، به کارآیی مناسب نخواهند رسید. برای اجرای موفق سیستم، سازماندهی نیروهای متخصص و کارآمد که در جهت اجرا، بهینه نمودن و نهایتاً راهبری سیستم‌ها نقش‌های گوناگونی را ایفا می‌نمایند، الزامی است
اثراتgis
. GIS موجب تغییر زمینه های سنتی و کلاسیک فعالیت ها و راهکارهای مسائل پیچیده و مفصل گردیده است و به این ترتیب تبادلات بهتر بین نظامهای مرتبط با مسائل و تاثیرگذاری متقابل هر یک از زمینه های تخصصی آن را فراهم نموده است. GIS مخفف Geographic Information System به معنی سیستم اطلاعات مکانی(یا سیستم های اطلاعات جغرافیایی) می باشد. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بستری برای ذخیره ، 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 بهنگام 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 نا پیدای 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 سروکار 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 میکند، 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.
منظور از سیستم در gis چیست؟
سیستم مجموعه ای از اجزاء محدود است که برای رسیدن به هدف خاصی همکاری می کنند. به بیانی دیگر سیستم شامل عناصر اصلی و روابط بین آنها و مجموعه ای از روابط میان سیستم و محیط آن است. سیستم حرارتی یک ساختمان، یک سیستم ساده است که ورودی آن سوخت و خروجی آن انرژی است و بازده آن میزان گرمایی است که قابل اندازه گیری است. بررسی هر سیستم با تعریف جزئیات و روابط بین آنها شناخته می شود، بنابراین داده پایه و اساس هر سیستم است و کوچکترین جزء یک سیستم است. داده های خام در سیستمها پردازش می شوند تا برای تولید اطلاعات جهت تصمیم گیری های صحیح به کار روند. سیستمهای اطلاعات سیستمهای رایانه ی هستند که داده ها یا اطلاعات را نگهداری وپردازش می کنند. نوع داده مهمترین عنصر در سیستم اطلاعات است. بخشی از این سیستمها علاوه بر اعداد و حروف با نقشه نیز کار می کنند که این سیستمها را، سیستمهای اطلاعات مکانی می نامند. در این سیستمها اطلاعات مکانی به هر نوع فضایی اشاره می کند. اگر داده های مکانی مربوط به سطح زمین و یا نزدیک به آن باشد، داده مکانی نامیده می شود که سیستمهای اطلاعات جغرافیایی (GIS) با داده هایی که به نحوی با موقعیت جغرافیایی مرتبط است، کار می کند، به عبارت دیگر GIS به جمع آوری، تولید، نگهداری، بازیابی، تجزیه و تحلیل داده هایی می پردازد که در دنیای واقعی فضایی را اشغال نموده اند. بنابراین کلیه رشته هایی که بخشی از داده های خود را از زمین به دست می آورند از کاربران GIS محسوب می شوند. جغرافیا به دلیل یکپارچگی و جامع نگری در داده های جغرافیایی واستفاده از نگرش سیستمی، علاوه بر استفاده از GIS در تحلیلهای مکانی به غنای این سیستم نیز می افزاید. Harvey لزوم بکار گیری تحلیل سیستمی در جغرافیا را مطرح می سازد و آن را روشی نیرومند برای پاسخ به سؤالات پیچیده طبیعت می داند. Burrough جی آی اس را ابزاری توانمند در جمع آوری، ذخیره سازی، استخراج، تبدیل و نمایش داده های مکانی تعریف می کند. شکل زیر مفهوم داده مکانی را نمایش می دهد. همانطور که این شکل نشان می دهد، داده مکانی ماهیت های متفاوتی را دارند از داده های مستخرج از تصاویر ماهواره ای تا داده های پستی، حمل ونقل و غیره را شامل می شوند که وجه مشترک آنها، زمین مرجع بودن آنها است. به بیانی دیگر داده های مکانی دارای مختصات است که در قالب یک سیستم تصویر تعریف شده است.
کاربردهای gis
1 -کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیائی(GIS ) در راه آهن

2 GIS نقش و کاربرد موبایل
3 - در صنعت خودرو
4 - بخدمت گیریGIS در مباحث زمین شناسی
5 - تعیین موقعیت ونمایش بلادرنگ وضعیت یک متحرک در شبکه در حالیکه دچار عیب شده ویا بعلت سانحه متوقف گردیده است ومدیریت ترافیک وسانحه به کمک یک سیستم تلفیق یافته از GIS وGPS
6 - بررسی موضوع حریم و مدیریت زمین وآنالیز پهنه بندی و شناسایی مناطقی که حریم رعایت نگردیده و مباحث حقوقی و کاداستر
7 - موقعیت یابی و شناسایی نقاط کور شبکه مخابراتی راه آهن (رادیویی)
8 - تهیه گراف حرکت قطار و تنظیم برنامه حرکت قطار
9 - مدیریت بر عملکرد فعالیت نیروی انسانی
10 - مدیریت بر تخصیص منابع انسانی(بخصوص در شرایط بحرانی)
11 - اشتغال زایی جهت ایجاد اطلاعات رقومی و توصیفی و به روز نمودن آنها
12 - استفاده بهینه از فضای فیزیکی و کاهش فضاهای بایگانی و ذخیره نقشه ها
13 - بررسی تغییرات محیطی و سیاسی در راه آهن ایران در مقیاس جهانی
14 - ایجاد نمودن ضوابط استاندارد در اطلاعات
15 - یکسان سازی فرمت اطلاعات که لازمه وجود یک سیستم اطلاعاتی می باشد
16 - ثبت امکانات و تجهیزات در پایانه های بارگیری کشور
17 - مدیریت ماشین آلات تعمیر و نگهداری خط
18 - بررسی پراکندگی نیروی انسانی( متخصصین و افراد باتجربه ) درشبکه و موقعیت استقرار آنها
19 - موقعیت دفاتر فروش بلیط و سالن ها و مراکز مرتبط با راه آهن
20 - کمک در امر بازاریابی، فروش و مکان یابی مشتریان
21 - معماری ساختمانها
22 - مدیریت و کنترل استانداردهای ایمنی
23 - موقعیت جسم سانحه دیده
24 - اخذ و ارائه گزارش سوانح
25 - ارائه و بررسی راهکارهای ممکن در جمع آوری سوانح ، کنترل ترافیک ومدیریت خدمات اضطراری پس از وقوع سانحه
26 - ارائه و نمایش اطلاعات توصیفی و مکانی هر نقطه دلخواه بصورت آماری، هیستوگرام، جدول، نقشه و تصاویر و..