مقدمه: براي اولين بار در اواسط دهه 1960 در ايالات متحده کار بر روي اولين سيستم اطلاعات جغرافيايي آغاز شد. در اين سيستم ها عکس هاي هوايي، اطلاعات کشاورزي، جنگلداري، خاک ، زمين شناسي و نقشه هاي مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1970 با پيشرفت علم و امکان دسترسي به فناوري هاي کامپيوتري و تکنولوژيهاي لازم براي کار با داده هاي مکاني، سيستم اطلاعات جغرافيايي يا (GIS)، براي فراهم آوردن قدرت تجزيه و تحليل حجم هاي بزرگ داده هاي جغرافيايي شکل گرفت. در دهه هاي اخير به سبب گسترش تکنولوژي هاي کامپيوتري،سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي امکان نگهداري به روز داده هاي زمين مرجع و نيز امکان ترکيب مجموعه داده هاي مختلف را به طور مؤثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS براي تحقيق و بررسي هاي علمي، مديريت منابع و ذخاير و همچنين برنامه ريزي هاي توسعه اي به کار گرفته مي شود.
GIS چيست؟ سيستم اطلاعات جغرافيايي(Geographic Information Systems) يا GIS يک سيستم کامپيوتري براي مديريت و تجزيه و تحليل اطلاعات مکاني بوده که قابليت جمع آوري، ذخيره، تجزيه وتحليل و نمايش اطلاعات جغرافيايي (مکاني) را دارد. داده هادريک (GIS) بر اساس موقعيتشان نشان داده مي شوند. تکنولوژي GIS با جمع آوري و تلفيق اطلاعات پايگاه داده هاي معمولي، به وسيله تصوير سازي و استفاده از آناليز هاي جغرافيايي، اطلاعاتي را براي تهيه نقشه ها فراهم مي سازد. اين اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رويدادها ، پيش بيني نتايج و تهيه نقشه ها به کار گرفته مي شوند. دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي واژه جغرافيايي يا(Geographic) عبارت است از موقعيت موضوع هاي داده ها، برحسب مختصات جغرافيايي (طول و عرض). واژه (Information) يا اطلاعات نشان مي دهد که داده ها در GIS براي ارائه دانسته هاي مفيد، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاوير رنگي بلکه بصورت گرافيک هاي آماري، جداول و پاسخ هاي نمايشي متنوعي به منظور جستجوهاي عملي سازماندهي مي شوند. واژه(System) يا سيستم نيز نشان دهنده اين است که GIS از چندين قسمت متصل و وابسته به يکديگر براي کارکرد هاي گوناگون، ساخته شده است.
مؤلفه هاي GIS: يک سيستم GIS شامل يک بسته کامپيوتري (شامل سخت افزار و نرم افزار) از برنامه هاي رايانه اي با يک واسطه کاربر مي باشد که دست يابي به عمليات واهداف ويژه اي را فراهم مي سازد. مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از: کاربران، سخت افزارها، نرم افزارها، اطلاعات و روش ها.
مولفه هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از: 1)کاربران (User): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي وشناخت کافي از اطلاعاتي که استفاده مي شوند، يکي از موارد اساسي براي موفقيت در استفاده از تکنولوژي GIS است، که اين از وظايف يک کاربر مي باشد. 2)سخت افزارها (Software): امروزه شبکه هاي GIS شامل تعدادي workstation, x-station، کامپيوترهاي شخصي، چاپگرها و پلاترها مي باشد که معرف مؤلفه سخت افزاريک سيستم اطلاعات جغرافيايي مي باشند. 3)نرم افزارها (Hardware): به منظور استفاده بهتر از يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، استفاده از نرم افزارهاي به روز و توانمند توصيه مي شود. 4)اطلاعات (Data): قلب هر GIS پايگاههاي اطلاعاتي آن است. در اين پايگاهها به پرسش هايي از قبيل چه شکلي است؟ کجاست؟ و چگونه به ديگر اشکال مرتبط مي شود، داده مي شود. 5)روش ها (Methods): شيوه هاي صحيح به کارگيري اطلاعات درجهت رسيدن به اهداف ويژه دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي از مهمترين مؤلفه هاي آن است.
مدلهاي داده هاي مکاني: سيستم اطلاعات جغرافيايي وکامپيوترها را نمي توان به طور مستقيم براي جهان واقعي به کار برد، زيرا کامپيوترها ي ديجيتالي براساس اعداد يا کاراکترهايي که در درون خود به صورت اعداد دو رقمي نگهداري مي کنند، عمل مي نمايند.
بنابراين پديده هاي مورد نظردر جهان واقعي در يک سيستم کامپيوتري، بايد به شکل نمادين عرضه شوند. پس ابتدا بايد مرحله جمع آوري داده ها انجام گيرد و سپس فرايند فشرده سازي گستره زمين شناسي، ساختار، خواص ژئو فيزيکي يا هر ويژگي ديگري از سطح زمين که اطلاعات آن گردآوري شده بود، به شکل قابل دستيابي در کامپيوتر با استفاده از مدلهاي نمادين صورت گيرد. شمايي ازمدل سازي جهان واقعي هر نقشه زمين شناسي يک مدل نمادين است زيرا گستره ساده شده قسمتي از جهان واقعي است که از زاويه ديد زمين شناس صحرايي مشاهده شده است. مولفه هاي مدل گفته شده عوارض مکاني هستند که به تقريب همان موجوديتهاي مستقل جهان واقعي هستند که بر روي نقشه توسط نمادهاي گرافيکي عرضه مي شوند. تمام مدلهاي داده هاي مکاني از عوارض مکاني جداگانه نظير نقاط، خطوط، نواحي، حجم ها و سطوح تشکيل مي شوند، اين عوارض مکاني توسط خصوصياتي که هم مکاني وهم غير مکاني هستند، مشخص ميگردند. ( توصيف رقومي عوارض و خصوصيات آنها مجموعه هاي داده هاي مکاني راشامل مي شود).
ورودي و خروجي داده ها: براي اينکه يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مفيد واقع گردد، بايد قادر به دريافت و توليد اطلاعات به صورت موثر باشد. توابع ورودي و خروجي داده ها، مفاهيمي هستند که توسط آنها يک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار مي کند. شمايي کلي ازورودي وخروجي داده ها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي
-ورودي داده ها عبارتند از روند کد گذاري داده ها به يک شکل خوانا توسط کامپيوتر و قرار دادن داده ها در پايگاه اطلاعاتي GIS. داده هايي که در سيستم اطلاعات جغرافيايي مي توانند وارد شوند دو نوع هستند: 1)داده هاي مکاني که موقعيت جغرافيايي عوارض را نشان مي دهند ( مانند نقاط يا خطوطي که عوارض جغرافيايي مانند خيابان، درياچه و غيره را نشان مي دهند).
انواع داده هاي مکاني(نقطه،خط و پلي گون) 2)داده هاي توصيفي غير مکاني که به توصيف خصوصيات عوارض مي پردازند،مثل شوري آب يک درياچه و يا اطلاعاتي مانند اسم يک خيابان. ورود داده ها به يک سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) مي تواند به اشکال، ثبت توسط صفحه کليد، هندسه مختصات، رقومي کردن دستي، اسکن کردن و وارد کردن فايل هاي رقومي موجود، صورت گيرد.
خروجي داده ها روندي است که توسط آن اطلاعات حاصل از GIS به يک شکل مناسب جهت استفاده کاربر ارائه مي شود. داده ها به يکي از سه فرمت زير خارج مي شوند:
1) Hard copy (نمايش دائمي، مثل اطلاعات روي کاغذ، فيلم عکاسي و موارد مشابه) 2) Soft copy (نمايش روي صفحه نمايش کامپيوتري ) 3) Electronic (خروجي در فرمت الکترونيکي شامل فايل هاي کامپيوتري مي باشد) نمونه اي ازخروجي اطلاعات به صورت Hard Copy
مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه: ايجاد و برپاييGIS درقالب يک پروژه شامل مراحل ورودي داده ها، مديريت داده ها، تجزيه و تحليل و پردازش داده ها ودرنهايت خروجي داده ها مي باشد. شمايي از مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه
1) ورودي داده ها (Data Input) مؤلفه ورودي داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکلي يا صورتي قابل استفاده در GIS تبديل مي کند. در اين مرحله داده هاي زمين مرجع که به صورت نقشه هاي کاغذي، جداولي از اطلاعات توصيفي، فايل هاي الکترونيک و اطلاعات توصيفي مروبط به آنها، عکس هاي هوايي ويا تصاوير ماهواره اي مي باشند، طبق استانداردهاي مورد نظر، براي دقت خروجي هايي که قرار است تهيه گردند، مورد ارزيابي قرار مي گيرند. 2) مديريت داده ها(Data Management) اين مرحله شامل توابعي براي ذخيره، نگهداري و بازيابي اطلاعات موجود در پايگاه داده ها مي باشد. 3)تجزيه و تحليل و پردازش داده ها(Data Manipulation & Analysis) شامل مجموعه فعاليتهايي مي شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها وکاربر، برروي داده ها به منظور آماده سازي و پردازش آنها براي مراحل بعد صورت مي گيرد. 4) خروجي داده ها(Data Output) توابع خروجي مورد استفاده بر اساس نيازهاي کاربران تعيين مي شود، لذا داده هاي خروجي به اشکال مختلف از قبيل نقشه، جداول، يا به صورت نوشتارهاي کاغذي (hard copy) ويا به صورت رقومي (soft copy) ارائه مي گردند
اهداف يک سيستم اطلاعات جغرافيايي: هدف نهايي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS، پشتيباني جهت تصميم گيري هاي پايه گذاري شده بر اساس داده هاي مکاني مي باشد و عملکرد اساسي آن بدست آوردن اطلاعاتي است که از ترکيب لايه هاي متفاوت داده ها با روشهاي مختلف و با ديد گاه هاي گوناگون بدست مي آيند.
هدف فوق از طريق فعاليتهايي که برروي داده هاي مکاني انجام ميگرد، صورت مي پذيرد، اين فعاليت ها عبارتند از: 1) جستجو(Search) : عبارت است از عملکرد جستجوي مجموعه هايي از داده هاي سازمان يافته از پايگاه داده هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي. 2) سازماندهي (Organization) : دراين سيستم ها ويژگي اصلي براي سازماندهي داده هاي موجود، موقعيت مکاني آنها مي باشد. 3) تجسم يابه تصوير درآوردن (Monitoring) : تکنولوژيGIS از توانمنديهاي گرافيکي رايانه ها، براي تجسم استفاده مي نمايد. نمايش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمايش ويديويي انجام مي شود. اما ساير دستگاههاي خروجي نظير چاپگرهاي رنگي نيز براي نمايش نسخه هاي چاپي استفاده مي شوند. 4) ترکيب و تلفيق (Integration) : بخش ديگري از اين فعاليتها، تلفيق مجموعه داده هاي مکاني از منابع بسيارگوناگون جهت نمايش، درک و تفسير پديده هاي مکاني مي باشد (اين پديده ها هنگامي که داده هاي مکاني به صورت مجزا بکار گرفته مي شوند، قابل رويت نيستند). 5) تجزيه وتحليل ((Analyses : تجزيه وتحليل، فرايند استنباط و دريافت مفهوم داده هاست و به معني تجزيه وتحليل داده هاي مکاني مي باشد. 6) پيش بيني (Prediction) : هدف از مطالعه وبررسي ها برروي داده هاي مکاني در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، به طور معمول پيش بيني است. درحقيقت يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS ، توانمندي هاي کاري را براي جمع آوري، ورود، پردازش، تغييرشکل، به تصوير در آوردن،ترکيب، جستجو، تجزيه و تحليل، مدل سازي و خروجي کليه داده هاي مکاني براساس اهداف مورد نظر فراهم مي سازد.
کاربردهاي مختلف GIS: امروزه با توجه به پيشرفت علوم و سيستم هاي کامپيوتري فناوري GIS در زمينه هاي زمين شناسي، مطالعات زيست محيطي، منابع آب و آبخيزداري، کشاورزي، جنگلداري، تعليم و تربيت، کاربردهاي شهري، تجارت، صنعت، سازمانها و ... کاربرد فراواني پيدا نموده است.برخي ازاين کاربردها عبارتند از:
زمين شناسي: تجزيه و تحليل اطلاعات زمين شناسي در يک منطقه چه به منظور اکتشافات معدني، نفت و چه ساير اهداف، اصولا يک فرايند ترکيبي از داده هاي مختلف مي باشد. يک زمين شناس با مرتبط کردن داده هاي گوناگون زمين شناسي، به دنبال يافتن ساختارهاي مفيد زمين شناسي در يک ناحيه است، از اينرو تمام داده هاي زمين شناسي براي اين که بتوانند مفيد واقع شوند بايد با توجه به موقعيت جغرافيايي شان تجزيه تحليل شوند. تهيه نقشه زمين شناسي ايران بااستفاده ازسيستم اطلاعات جغرافيايي
GIS با فراهم کردن امکانات نمايش و تجزيه وتحليل داده هاي مختلف با يکديگر ، يک زمين شناس را قادر به انجام کار با داده هاي گوناگون بطور بسيار وسيع تر و دقيق تر مي نمايد، به طريقي که با روشهاي آنالوگ وسنتي تقريباً غير ممکن مي باشند.
بطور کلي کاربردهاي GIS در زمين شناسي را مي توان به شرح زير عنوان نمود: تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني: که هدف تلفيق اطلاعات حاصل از لايه هاي اطلاعاتي] زمين شناسي، ژئوشيمي،ژئوفيزيک، دورسنجي وزمين شناسي اقتصادي (پراکندگي کانسارها و انديس هاي معدني منطقه)[ در جهت تهيه نقشه اي مي باشد که معرف مناطقي با بيشترين احتمال جهت کاني سازي، بر اساس مدل متالوژي منطقه است.
تهيه نقشه هاي حوادث و بلاياي طبيعي: که به پايداري شيبها، زمين لغزه ها، منطقه بندي خسارت زمين لرزه، فورانهاي آتشفشاني، خسارات ناشي از طغيان رودخانه ها و تسونا مي ها، فرسايش محلي، خطرات آلودگي ناشي از فعاليت معدني يا صنعتي و گرم شدن کره زمين و ... مي پردازند.
تهيه نقشه هاي حوادث و بلاياي طبيعي:
نقشه هاي مکان يابي (Siteselection) که انتخاب محل هاي مناسب جهت اجراي پروژه هاي مهندسي نظير دفن مواد زائد، خط لوله، جاده ومسير راه آهن، سدها و گسترش و توسعه ساختمان سازي ميباشد.
فراوري هاي متنوع زمين شناسي جهت ارزيابي منابعي مانند آب، ماسه وگراول، سنگ ساختماني، نفت خام، گاز طبيعي، زغال سنگ، انرژي زمين گرمايي در کنار کانيهاي فلزي.
تحقيقات اکتشافي در زمينه شناسايي روابط متقابل مکاني ميان مجموعه داده ها در طول دوره تحقيق زمين شناسي، مانند درک علائم ژئوشيميايي وژئوفيزيکي منطقه اي گرانيت هاي نوع S وI ويا ارزيابي علائم حاصل از تصاوير ماهواره اي در ارتباط با ليتولوژي و پوشش گياهي.
محيط زيست:بررسي ميزان آلودگي آب، خاک، هوا و.... و در نهايت تهيه نقشه هايي جهت حفاظت از محيط زيست
منابع آب و آبخيزداري: کشف منابع آبي زير زميني و بررسي آبهاي سطحي
کشاورزي و برنامه ريزي براي کاربري اراضي: بسياري از سازمانهاي مربوط به کشاورزي و کاربري اراضي، هم اکنون از تکنيک هاي GIS بهره مي گيرند. به عنوان نمونه، داده هاي مربوط به کاربري اراضي و هواشناسي حاصل از ماهواره ها، اندازه گيري هاي زميني و اطلاعات مربوط به محصول سال قبل، همه با هم براي پيش بيني ميزان يک يا چند نوع محصول دريک منطقه مي توانند تجزيه و تحليل شوند.
جنگلداري و مديريت حيات وحش: به وسيله يک سيستم اطلاعات جغرافيايي نقشه جنگل ها مي توانند دائماً وبطور پيوسته به روز شوند. همچنين GIS مي تواند براي ذخيره و تجزيه و تحليل اطلاعات جنگل از قبيل محاسبه مقدار چوب قابل برداشت از يک منطقه، بررسي چگونگي توزيع آتش سوزي در جنگل و يا ارزيابي برنامه هاي مختلف برداشت چوب، بکار رود، در حالي که انجام بسياري از اين تجزيه و تحليل ها بدون بکار گيري GIS امکان پذير نمي باشند
تصوير IKONOS از پارک جنگلي سرخه حصارهمراه باسيستم گسلي موجوددرآن
تصوير IKONOS از شمال تهران(پارک جمشيديه- تجريش- دربند) همراه باسيستمهاي گسلي وخط ترازارتفاعي
کاربرد هاي شهري:کاربرد هاي شهري GIS عبارتند از جمع آوري، به روز در آوردن، پردازش و توزيع داده هاي مربوط به زمين هاي شهري به طور سيستماتيک، تصميم گيري هاي اقتصادي، قانوني و فعاليت هاي مختلف برنامه ريزي مانند توسعه شهر سازي و برنامه ريزي شهري در استانهاي مختلف
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
