دانلود مقاله طراحی و پیاده‌سازی ابزار GIS تحت وب

در زمان گذشته برای کار با نقشه ها از نقشه‌های کاغذی که اغلب بسیار عریض و طویل بودند استفاده می‌‌شد و کاربران مجبور بودند برای اینکه نقشه ای با جزئیات کامل داشته باشند، یا شهر ها را به مناطق مختلف تقسیم کنند و نقشه هر یک را به صورت جداگانه داشته باشند و یا نقشه ای با ابعاد بزرگ تولید کنند که در هر دو حالت یک نقشه کامل با تمام جزئیات در دسترس نبود و اگر هم بود قابل حمل نبود و مشکلات خاص خود را داشت.
با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی و به وجود آمدن رایانه پنجره جدیدی برای کار با نقشه ها باز شد که مزایای بسیاری را در اختیار کاربران قرارداد برای مثال، یک نقشه کامل با تمام جزئیات قابل نگهداری بر روی یک رایانه کوچک قابل حمل بود اما همیشه این چالش وجود داشت که به جای استفاده یک نفر از یک نقشه، چندین نفر از سراسر جهان از همین نقشه و اطلاعاتی که سایر کاربران بر روی نقشه در ج کرده اند استفاده کنند.برای مثال در یک کشور یک نقشه واحد وجود داشته باشد و در هر شهر و در هر منطقه نیروهای پلیس و سایر دستگاه‌های ذیربط اطلاعات تصادفات و مرگ ومیر ناشی از تصادفات همان منطقه بر روی نقشه ثبت کنند و تمام نیروهای پلیس از سراسر کشور تصادفات ثبت شده را لحظه به لحظه از روی نقشه ملاحظه نمایند و مدیران جهت بهبود امور تصمیمات مقتضی را اتخاذ نمایند با به وجود آمدن اینترنت بسیاری از مقاصد فوق قابل محقق شدن است بدین صورت که باید ابزاری تولید نمود که نقشه ها را تحت وب نمایش داده و امکانات مختلف را در اختیار کاربر قرار دهد.

در راستای نیل به این هدف کشورهای خارجی گام‌های بلندی برداشته اند اما در داخل کشور به صورت بومی بر روی این مورد تمرکزی صورت نگرفته و اغلب جهت مقاصد مختلف از همان ابزار تولید شده توسط کشورهای خارجی استفاده می‌‌گردد.
در این فصل یافتهای دیگر محققان در خصوص سیستم اطلاعات جغرافیایی وجزئیات آن که شامل مفاهیم تئوری است، ارائه می‌‌گردد.
1-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی
1-2-1- تعریف سیستم اطلاعات جغرافیایی
سیستم اطلاعات جغرافیایی که از این به بعد آنرا GIS می‌‌نامیم مجموعه ای سازمان یافته از سخت افزار، نرم افزارهای کامپیوتری، داده‌های مکان مرجع شامل داده‌های توصیفی مکانی، افراد متخصص و الگوریتم هاست که به منظور گردآوری، ذخیره سازی، به هنگام سازی، پردازش، بازیافت، تجزیه وتحلیل و ارائه شکل‌های مختلف اطلاعات مکان مرجع طراحی وایجاد شده و به بیان مشخصات و ویژگی‌های جغرافیایی داده ها می‌‌پردازد.
1-2-2- تاریخچه
اولین نمونه از یک GIS ملی GIS کانادا است که از اواخر 1960 به این طرف به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است در ده‌های 1970 و1980 میلادی پیشرفت‌های قابل ملا حظه ای در فناوری GIS به وجود آمده به طوری که عبارت سیستم اطلاعات جغرافیایی در مورد مجموعه ابزارهایی برای تحلیل و نمایش نقشه ها و ادغام فنون و شیوه‌های آماری و نقشه ای و کاربرد فراگیر تر ان به ویژه برای تحلیل تاثیرات وخط مش‌های دولتی به کار گرفته شده در حالی که سابقه فناوری در کشورهای غربی از جمله کانادا و امریکا به بیش از 40 سال می‌‌رسد.

این فناوری در اغلب کشور‌های جهان سوم بسیار جوان می‌‌باشد.
در ایران اولین مرکزی که به صورت رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را آغز کرد سازمان نقشه برداری کشور بود که در سال 1369 بر اساس مصوبه مجلس عهده دار طرح بکارگیری این سیستم شد.

این سازمان در حال حاضر توپوگرافی 125000از عکس‌های هوایی با مقیاس 140000 می‌‌باشد و این فرصتی است برای تبدیل این نقشه ها به ساختارهای رقومی و تاسیس پایگاه توپوگرافی ملی که نیاز‌های کاربران را در زمینه GIS بر آورده می‌‌کند در همین راستا شورای ملی کاربران GIS به منظور سیاست گذاری برنامه ریزی و هماهنگ سازی فعالیت ها در زمینه GIS، تحلیل نیازمندی ها و همچنین بهره برداری شایسته از کلیه ظرفیت‌های علمی، فنی و نیروی انسانی در راستای ایجاد و بکارگیری GIS وبا توجه به وظایف سازمان نقشه برداری کشور در خصوص تدوین و ایجاد سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی ملی در دی ما ه 1372 تاسیس گردید.
1-2-3- عناصر کلیدی برای توسعه GIS
اصولا 5 زمینه کلی زیر به عنوان عناصر کلیدی برای توسعه GIS از دیگر موارد بصورت برجسته تر وجود دارد.

1.

معماری چشم انداز
2.

علوم کامپیوتری
3.علوم جغرافیا
4.سنجش از دور
5.

کارتوگرافی معماران
1-2-4 - وظیفه سیستم اطلاعات جغرافیایی ( GIS):
وظیفه اصلی یک سیستم اطلاعاتی نوعی عملیات بر روی داده هاست که به کمک آن بتوان سریعتر، دقیق تر و بهینه تر بر روی مسائل مربوط به این داده هاتصمیم گیری کرد.این مراحل از جمع آوری داده ها، تغییر فرمت و ذخیره سازی آنها آغاز شده و شامل مسائل مدیریت، تجزیه و تحلیل و مدلسازی می‌گردد و مارا در جستجو وتهیه فضای پرسش و پاسخ بر روی حجم بالای اطلاعات و نمایش داده های توصیفی در مدت زمان بسیار کوتاه یاری می‌کند.

یک سیستم اطلاعات جغرافیایی به دو دسته تقسیم می‌شوند: داده های مکانی که نشان دهنده موقعیت و شکل عوارض بوده و داده های توصیفی که بیانگر ویژگی ها و خصوصیات عوارض می‌باشد.

1-3- اجزای سیستم اطلاعات جغرافیایی:
1-3-1 نیروی متخصص:
نیروی متخصص وظیفه طراحی و پیاده سازی و همچنین بهنگام سازی داده ها و اطلاعات را بر عهده دارد.
1-3-2 کامپیوتر:
کامپیوتر شامل سخت افزار و نرم افزار مناسب است که جهت ذخیره سازی، بهنگام سازی و تجزیه و تحلیل داده ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
1-3-3 داده:
منظور از داده، داده های مکانی و توصیفی می‌باشد.
1-4- داده های مکانی در GIS:
نظیر کیلومتراژ و موقعیت عوارضی چون ریل بالاست، تراورس، یابند، سوزن، ایستگاه، تونل، پل، تراشه، شیب و فراز، قوس، دیزل، واگن انشعاب برق وتلفن ومخزن سوخت،ساختمان اداری وغیره.سیستم اطلاعات جغرافیایی وکامپیوتر ها را نمی توان به طور مستقیم برای جهان واقعی بکار برد، زیرا کامپیوتر های دیجیتالی بر اساس اعداد یا کاراکتر هایی که در درون خود به صورت اعداد دو رقمی نگهداری می‌کنند، عمل می‌نمایند.

بنابراین پدیده های مورد نظر در جهان واقعی در یک سیستم کامپیوتری باید به شکل نمادین عرضه شوند.پس ابتدا باید مرحله جمع آوری داده ها انجام گیرد و سپس فرایند فشرده سازی گستره زمین شناسی، ساختار،خواص ژئو فیزیکی یا هر ویژگی از سطح زمین که اطلاعات آن گرد آوری شده بود،به شکل قابل دستیابی در کامپیوتر با استفاده از مدلهای نمادین صورت گیرد.
1-4-1-داده های برداری:
در این مدل اشیاء یا موقعیتها در جهان واقعی به وسیلهنقاط و خطوطی که مرز های آنها را تعیین می‌کنندنمایش داده می‌شوند.مکان عوارض با استفاده از سیستم مختصات کارتزین(X,Y) که دارای دامنه تقریبا پیوسته مختصات می‌باشد بیان می‌شود.موقعیتها در این مدل با استفاده از یک سیستم مختصات جغرافیایی استانداردمانند سیستم تقسیم بندی عرضی، مبنای محلی یا طول و عرض جغرافیایی ذخیره می‌گردند.

نقطه به صورت یک سری (X,Y) و سطح به صورت حلقه بسته ای از (X,Y) ها ذخیره می‌گردد.

این مدل نسبت به مدل رستری قابلیت انعطاف ودقت بیشتر وهمچنین نسبت به مدل رستری حجم کمتری دارد، اما ساختار آن پیچیده است.

مدل های داده ای اسپاگیتی، توپولوژی وشبکه نامنظم مدل برداری محسوب می‌شود.

شکل(1-1 )مدل برداری
1-4-1-1- مدل اسپاگیتی:
در این مدل نقشه جز به جز به لیستی از مختصات (X,Y) برگردانده می‌شود.
دراین فایل داده های مکانی مجموعه ای است از رشته مختصات بدون ساختار داخلی که مرزمشترک بین دو پلیگون مجاور دو بار ذخیره می‌شود.ارتباط مکانی عوارض در این مدل کد گذاری نمی شود.به طور مثال اطلاعاتی در مورد عوارض مجاور هر پیلیگون ثبت نمی گردد.ارتباط مکانی عوارض باید به وسیله محاسبات بازسازی شود.مدل اسپاگتی برای چاپ نقشه های رقومی موثر استچون اطلاعاتی بیشتر از اطلاعات مورد نیاز برای ترسیم ذخیره نمی گردد.

ساختار ذخیره سازی اطلاعات در سیستم های CAD مثالی از مدل اسپاگیتی می‌باشد.
1-4-1-2- مدل توپولوژی:
در مدل توپولوژی مرزهای پلیگونها به صورت یکسری از طاق ها (ARC) و گره ها شکسته ورابطه فضایی بین آنها به طور صریح در جداول توصیفی(Nodes) تعریف می‌شود.بدون توپولوژی عوارض مجاور هم فاقد شناسایی است.

مدل توپولوژی پر استفاده ترین روش کد گذاری ارتباط های مکانی در Attribute table می‌باشد به طوری که آنالیزهای مجاورت و پیوستگی با استفاده از توپو لوژی انجام می‌شوند.
مزیت:
آنالیز مکانی بدون استفاده از مختصات ( مجاورت وپیوستگی ) امکان پذیر است.به بیان دیگر با استفاده از توپولوژی می‌توان از محاسبات وقت گیر برای بدست آوردن ارتباط های مکانی از طریق مختصات هندسی جلوگیری نمود.
عیب:
ایجاد ساختار توپولوژی هزینه وزمان بیشتری به کاربر تحمیل می‌کند.

ورود نقشه جدید یا تغییر در نقشه موجود باعث تغییر در توپولوژی می‌شود.
1-4-1-3- مدل شبکه نامنظم مثلثی:
مدل شبکه نامنظم مثلثی مدل توپولوژی – برداری برای نمایش سطح زمین است.

این مدل عوارض سطح زمین را مانند مجموعه ای در سطوح مثلث بهم پیوسته نمایش می‌دهد
الگوریتم های (TTN) در روش تولید شبکه های مثلثی متفاوت بوده ودارای نتایج متفاوت هستند.

در عمل مثلث بندی که در آنها مثلث های متوازی الاضلاع هستند برای نمایش سطح دقیق ترند.

با استفاده از مدل (TTN) مشخصات سطح زمین مانند شیب (ُSLOPE) وجهت شیب (ASPECT) برای هر سطح محاسبه گردیده و به عنوان توصیفات آن سطح محاسبه و مطابق روش ذخیره توصیفات در پلیگونها ذخیره می‌گردند.از این آنالیزها بعدا در آنالیزهای مربوط به مشخصات سطح زمین استفاده می‌گردد.در حالت عکس روند پیشرفت بیشتر به سمت بکارگیری هر چه بیشتر توپولوژی درGIS است.
1-4-2- داده های رستری:
مدل داده رستری در فرم ساده آن شامل یک شبکه منظم از سلول های مر بعی می‌باشد این سلول ها هم اندازه و تقسیم ناپذیر بوده و پیکسل نامیده می‌شود.
موقعیت هر پیکسل به وسیله شماره سطر وستون آن تعریف می‌گردد.مقدار تشخیص داده شده به هر سلول نمایانگر نوع وچگونگی اطلاعات توصیفی آن است.هر چه ابعاد پیکسل ها کمتر باشد ضریب تفکیک تصویر بالاتر است.عوارض به عنوان اشیاء مستقل شناسایی نمی شوند بلکه بوسیله گروهی از سلول ها با شرایط خاص نمایش داده می‌شوند.
موقعیت هر پیکسل به وسیله شماره سطر وستون آن تعریف می‌گردد.مقدار تشخیص داده شده به هر سلول نمایانگر نوع وچگونگی اطلاعات توصیفی آن است.هر چه ابعاد پیکسل ها کمتر باشد ضریب تفکیک تصویر بالاتر است.عوارض به عنوان اشیاء مستقل شناسایی نمی شوند بلکه بوسیله گروهی از سلول ها با شرایط خاص نمایش داده می‌شوند.

شکل (1-2) توصیف داده های رستری شکل (1-3) نمونه ای از مدل رستری 1- 5- داده های توصیفی: عبارت است از مشخصات و توضیحات مربوط به عوارض مکانی نظیر هندسه خطوط، شیب و فراز، ایستگاه ها، ریل، تراورس، قطعه،ناحیه،بلاک، بخش،نرخ تردد، مشخصات وضعیت زیر ساختی مانند جنس لایه ها و...

1-6- منابع تامین کننده داده های مکانی: منابع تامین کننده داده‌های مکانی مورد نیاز یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می‌‌تواند از منابع مختلفی از جمله موارد زیر جمع آوری و تامین شود: اسناد، مدارک و نقشه‌های موجود نقشه برداری زمینی سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) عکس‌های هوایی ( تکنیک فتو گرا متری ) 1-6-1- نکاتی در خصوص سنجنده ها: 1-قدرت تفکیک طیفی 2-قدرت تفکیک مکانی 3-قدرت تفکیک رادیومتریک 4-قدرت تفکیک زمانی 5-عرض محدوده برداشت تصویر 6- امکان دید سه بعدی 7- قیمت 1-6-1-1-قدرت تفکیک طیفی دو نوع هشت بیت ودو بیت به وضوح در شکل مشخص است 2 بیتی 8بیتی شکل (1-4) قدرت تفکیک طیفی 1-6-1-2- قدرت تفکیک مکانی تصویر حاصل از این نوع تفکیک وضوح بیشتری داشته و قابل استفاده می‌باشد.

شکل (1-5)قدرت تفکیک مکانی 1-7- ورودی داده ها برای اینکه یک سیستم اطلاعات جغرافیایی مفید واقع گردد باید قادر به دریافت و تولید اطلاعات به صورت موثر باشد.

توابع ورودی و خروجی داده ها مفاهیمی هستند که توسط آنها یک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار میکند.ورودی داده ها عبارتند از: روندکدگذاری داده به یک شکل خوانا توسط کامپیوتروقرار دادن داده ها در پایگاه اطلاعاتی.GIS 1-8- خروجی داده ها داده ها به یکی از سه فرمت زیر خارج میشوند: نمایش دایمی مثل اطلاعات روی کاغذ.

فیلم عکاسی و موارد مشابه نمایش روی صفحه نمایش کامپیوتر با فرمت الکترونیکی که شامل فایل های کامپیوتری می‌باشد 1-9- سوالاتی که GIS قادر به پاسخ گویی می‌باشد: 1-9-1- سوالات مربوط به یک مکان در یک مکان مشخص چه چیزی وجود دارد؟

این اولین سوالی است که یک سیستم GIS قادر به جوابگویی به آن میباشد.

یک مکان میتواند به طرق مختلفی در سیستم تعریف شود مثلا با نام مکان که مشخصات جغرافیایی(طول و عرض جغرافیایی)و....

1-9-2- سوالات شرطی یافتن مکانی که شرایط معینی را در بر دارد.

این سوال بر عکس سوال اول است که با مشخص کردن یک مکان آنچه که در آن مکان وجود دارد شناسایی میشود.

در حالیکه طبق این سوال میخواهید مکانی را پیدا کنید که پدیده ویژه ای در آن وجود دارد پاسخ گویی به این سوال به تحلیل فضایی نیاز دارد به عنوان مثال پیدا کردن منطقه ای که جنکل نباشد مساحت آن حداقل یک هکتار باشد در فاصله صد متری جاده قرار گرفته باشد وخاک آن نیز برای ساختمان سازی مناسب باشد در این سوال چهار شرط مطرح شده است که نماینده ویژگی های همگان مورد نظر میباشد GIS قادر به یافتن چنین مکانی با توجه به شرایط تعیین شده میباشد.

1-9-3- بررسی روند از گذشته تا کنون چه تغییراتی در مکان یا در سطح معینی به وقوع پیوسته است؟

در واقع این سوال ترکیبی از دو سوال قبل است یعنی سیستم باید مکان هایی را که طی دوره معین زمانی دچار تغییراتی شده اند(شرط) شناسایی نماید به عبارتی دیگر ترکیب سوال مکان وشرط معین (تغییر) که با ذخیره اطلاعات نقشه ای یک منطقه در دو دوره زمانی متفاوت قابل پرسش است.

1-9-4- الگو چه الگوی فضایی وجود دارد؟

این سوال بسیار پیچیده است به عنوان مثال میتوان پرسید که آیا سرطان عامل عمده مرگ و میر در بین ساکنان مناطق نزدیک به یک نیروگاه اتمی است؟

در این رابطه سوالات متعددی بسته به نوع سیستم وکاربرد آن قابل طرح میباشد که سیستم قادر به پاسخ گویی به آنها میباشد در این تحلیل مجموعه ای از اطلاعات مکانی (نقشه) و سایر اطلاعات تشریحی در زمینه مورد بررسی بایستی در سیستم ذخیره شوند.

1-9-5- مدل سازی سوال چه خواهد شد اگر ؟

این سوال عمدتا به برنامه ریزی و همچنین به بررسی اثرات اجرای برنامه ها مربوط میشود به عنوان مثال احداث یک جاده چه اثراتی بر پیرامون خواهد داشت؟

پاسخ گویی به اینگونه سوالات به در دسترس بودن مجموعه ای از اطلاعات جغرافیایی وسایر اطلاعات (اطلاعات علمی) بستگی دارد.

که در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی به شکل مناسبی گرد آوری ذخیره نگهداری وسازمان دهی میشود به طوری که بتواند در تحلیل های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

1-10- ویژگی های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی به سادگی یک سیستم کامپیوتری وصرفا برای تولید نقشه نیست گر چه قادر به تولی انواع نقشه ها در مقیاس های مختلف و در سیستم های تصویر متفاوت وبا رنگ های متنوع میباشد GIS یک ابزار تحلیلی اطلاعات فضایی است مهمترین ویژگی این سیستم است که امکان شناسایی روابط فضایی میان عوارض مختلف روی نقشه را فراهم میسازد.

سیستم اطلاعات جغرافیایی صرفا وسیله ای برای ذخیره و نگهداری نقشه نیست بلکه ابزاری است که برای اهداف خاصی اطلاعات را نیز ذخیره میسازد این سیستم اطلاعات مکان دار فضایی را با اطلاعات جغرافیایی یک پدیده خاص روی نقشه مرتبط میسازد و اطلاعات به شکل عوارض جغرافیایی در کامپیوتر ذخیره میشود مثلا شبکه راه ها با یک سری خطوط روی نقشه مشخص میگردد که به تنهایی اطلاعات چندانی راجع به جاده ارایه نمیکند برای دستیابی به اطلاعات مربوط به جاده ها مانند: عرض جاده نوع جاده طول جاده سال احداث و غیره بایستی به پایگاه اطلاعاتی مربوطه مراجعه نمود و سپس با تلفیقی از این دو نوع اطلاعات نقشه جدیدی با اطلاعات بیشتر تولید نمود به عبارت ساده یک سیستم اطلاعات جغرافیایی صرفا نقشه با عکس ها را نگهداری نمیکند بلکه یک پایگاه اطلاعاتی با توجه به کلیه اصول و معیارهای فنی و علمی آن ایجاد مینماید مفهوم پایگاه اطلاعاتی در این سیستم بسیار مهم است و آن را از یک سیستم ساده با کامیوتری نقشه کشی متفاوت میسازد در سیستم فوق مدیریت اطلاعات نیز به صورت جزء پیوسته آن در آمده است.

1-10-1- ویژگیهای عوارض مکان دار جغرافیایی ثبت شده عوارض مکان دار جغرافیایی ثبت شده در کامپیوتر باید دارای ویژگی هایی باشد که عبارتند از: 1- نام یا نوع هر پدیده مکان استقرار آن 3- ارتباط آن با سایر پدیده ها یا عوارض سیستم پایگاه اطلاعاتی امکانات ذخیره سازی و بهنگام سازی انواع گوناگونی از چنین اطلاعاتی را فراهم میسازد.

در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی در پایگاه اطلاعاتی آن مکان پدیده ها و در سیستم پایگاه اطلاعاتی مشخصات پدیده و ارتباطات آن با سایر پدیده ها نگه داری میشود و با ایجاد ارتباط میان این اطلاعات امکان پردازش تحلیلی این مجموعه اطلاعاتی فراهم میگردد.

مجموعه عناصر این اطلاعات تحلیلی فوق العاده قدرتمندی در اختیار استفاده کنندگان قرار میدهد تا بتوانند از تلفیق انواع اطلاعات جغرافیایی و سایر اطلاعات نتیجه گیری مناسب را بنمایند.

1-11- کاربردهای GIS کاربرد GIS بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخشهای مختلفی توسعه یافته است.

به طوری که ابتدا در اروپا از این سیستم در پایگاه های اطلاعات ثبت اسناد و املاک محیط زیست نگه داری نقشه های توپوگرافی و در کانادا در برنامه ریزی جنگل ها حجم درختان و چوب قابل برداشت شناسایی راه های دسترسی به جنگل و در چین و ژاپن نظارت و مدل سازی تغییرات زیست محیطی ودر آمریکا در رشته های گوناگونی از جمله در برنامه ریزی شهری و شهرداری ها از این سیستم استفاده شده است و با گذشت زمان وتوسعه سیستم ها استفاده از آن به کلیه بخش های مرتبط با زمین گسترش یافته است.

استفاده از این سیستم در کلیه رشته هایی که به نحوی از انحا با زمین نقشه و به طور کلیبا اطلاعات جغرافیایی مکان دار و تحلیل های فضایی ارتباط دارند امکان پذیر می‌باشند.

1-11-1- کاربرد GISدر زمین شناسی تجزیه و تحلیل اطلاعات زمین شناسی در یک منطقه چه به منظور اکتشاف معدنی نفت و چه سایر اهداف اصولا یک فرآیند ترکیبی از داده های مختلف میباشد یک زمین شناس با مرتبط کردن داده های گوناگون زمین شناسی به دنبال یافتن ساختارهای مفید زمین شناسی در یک ناحیه است از اینرو تمام داده های زمین شناسی برای اینکه بتوانند مفید واقع شوند باید با توجه به موقعیت جغرافیایی تجزیه تحلیل شوند.

سیستم اطلاعات جغرافیایی با فراهم کردن اطلاعات نمایش و تجزیه تحلیل داده های مختلف با یکدیگر یک زمین شناس را قادر به انجام کار با داده های گوناگون به طور بسیار دقیق تر و وسیع تر مینماید به طریقی که با روش های آنالوگ و سنتی تقریبا غیرممکن میباشد.

به طور کلی یکی از کاربردهای GIS در زمین شناسی تهیه نقشه های پتانسیل معدنی میباشد که هدف تلفیق اطلاعات حاصل از لایه های اطلاعاتی زمین شناسی ژئو شیمی ژئو فیزیک دورسنجی و زمین شناسی اقتصادی(پراکندگی کانسارها و اندیس های معدنی منطقه ) در جهت تهیه نقشه ای میباشد که معرف مناطقی با بیشترین احتمال جهت کانی سازی بر اساس مدل متالوژی منطقه است و یکی دیگر از کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه نقشه های حوادث و بلایای طبیعی میباشد که به پایداری شیب ها زمین لغزه ها منطقه بندی خسارات زمین لرزه فوران های آتشفشانی خسارات ناشی از طغیان رودخانه ها و سونامی ها فرسایش محلی خطرات آلودگی ناشی از فعالیت معدنی یا صنعتی و گرم شدن کره زمین و....

می‌پردازند.

1-12- نقشه منظور از ساختار نقشه مفاهیمی از جمله شکل اندازه رنگ نشانه نقاط ضخامت هاشور وغیره در نقشه میباشد موقعیت عوارض روی زمین با طول وعرض جغرافیایی مشخص میشود و واحد نمایش این سیستم ) مختصات طول عرض و ارتفاع جغرافیایی است واحد نمایش نقشه درجه دقیقه و ثانیه است.

1-12-1- طول جغرافیایی: عبارت است از زاویه دو وجهی که صفحه نصف النهار نقطه با نصف النهار مبدا می‌سازد واز صفر تا 180 درجه شرقی و صفر تا 180 درجه غربی متغیر است.

1-12-2- عرض جغرافیایی: عبارت است از زاویه قائم بر بیضی که در هر نقطه با صفحه استوا می‌سازد و مقدار آن در نیمکره شما لی از صفر تا 90 درجه ودر نیمکره جنوبی از صفر تا 90 درجه تغییر می‌کند.

1-12-3- سطح مقایسه: چون کره زمین کامل نیست بلکه به شکل اسفروئید می‌باشد بنابراین برای محاسبات مربوط به اندازه گیری ها نیاز به بیضوی های محاسباتی داریم.

1-12-4- مقیاس نقشه: مقیاس نقشه اغلب نسبت بین فاصله روی نقشه را به فاصله حقیقی روی زمین نشان می‌دهد.

مقیاس عبارت از نسبت فاصله بین دو نقطه در روی نقشه به فاصله بین همان دو نقطه در روی زمین.

فاصله در روی نقشه را با یک نمایش می‌دهند.

برای مثال یک نقشه با مقیاس 150000 نشان می‌دهد که هر واحد آن در روی نقشه معادل 50000 برابر در روی سطح زمین می‌باشد.

همانطور که نقشه کامل تر و دقیق تر می‌شود مقیاس نقشه بزرگتر میشود.

و بدین ترتیب هرچه مقیاس نقشه بزرگتر باشد با واقعیت روی سطح زمین همخوانی بیشتری دارد.

1-12-5- سیستم تصویر نقشه ها: برای تهیه نقشه قسمت بزرگی از کره زمین (مثلا نقشه یک کشور) لازم است تمام عوارض واقع در این قسمت کره زمین را روی کاغذ(نقشه) منتقل کنیم ولی چون سطح نقشه یک سطح مستوی است و سطح زمین یک سطح کروی این دو سطح بر هم قابل انطباق نخواهند بود بنابراین برای اینکه تناسب طول ها ثابت بماند و زوایا هم تغییر نکند از راه حل های علمی استفاده می‌کنند.

این راه حل های علمی سیستم تصویر نامیده می‌شوند.

1-12-6- سیستم تصویر لامبرت: در این سیستم مخروطی را به کره مماس می‌کنند.

خط مماس از مداری انتخاب می‌شود که در وسط ناحیه مورد نقشه برداری قرار گرفته است.

وقتی این مخروط را باز کنیم تصاویر نصف النهارات به صورت خط مستقیم و تصاویر مدارات به صورت قوس هایی از دایره به مرکز راس مخروط در خواهد آمد.

1-12-7- سیستم جهانی عرضی در این سیستم که در کشور ما مرسوم است و همه نقشه ها بر اساس آن ترسیم می‌شوند استوانه ای بر کره مماس می‌کنیم خط تماس از نصف النهاری انتخاب میشود که در مرکز ناحیه مورد نقشه برداری قرار گرفته است.

وقتی این صفحه استوانه ای را باز کنیم فقط تصاویر نصف النهار مبدا و همچنین دایره استوا به صورت خط مستقیم در خواهد آمد.

در عمل کره زمین را به 60 قسمت مساوی تقسیم می‌کنند و هر کدام از این قسمت ها یک منطقه را تشکیل می‌دهند.

در این سیستم محورy ها به 20 قسمت 8 درجه ای از 80درجه جنوبی تا 80 درجه شمالی تقسیم شده که نام گذاری آنها بر اساس حروف الفبایی انگلیسی بدون دو حرف اول(A,B) و دو حرف آخر(Z,Y) و دو حرف(O,I) از وسط انجام شده.

به عبارت دیگر کره زمین به 360 درجه طول جغرافیایی (محورX ها) تقسیم بندی شده که 180 درجه غربی و 180درجه شرقی است.

هر 6 درجه یک قاچ به حساب می‌آید پس 30 قاچ غربی و 30 قاچ شرقی وجود دارد و محاسبه قاچ هر منطقه (تقسیمات طولی) به صورت زیر است: مناطق غربی: (6/طول)-30 مناطق شرقی:(6/طول)+30 تذکر: جواب (/6طول) اگر اعشاری باشد به سمت بالا گرد می‌شود.

برای مثال اگر منطقه ای که در طول جغرافیایی 49 درجه شرقی باشد زون آن به صورت زیر محاسبه می‌گردد: 30+(49/6)=30+8.2=30+9=39 شکل (1-6) تقسیم بندی عرضی 1-12-7-1-ایران در سیستم UTM ایران از لحاظ تقسیمات طولی در چهار زون 38و39و40و41 قرار دارد و از لحاظ تقسیمات عرضی در حروف R,S قرار گرفته است.ایران از لحاظ تقسیمات طولی در چهار زون 38و39و40و41 قرار دارد و از لحاظ تقسیمات عرضی در حروف R,S قرار گرفته است.

شکل (1-7)ایران در سیستم UTM شکل (1-8 )مختصات ایران در سیستم UTM 1-13- سیستم موقعیت یاب جهانی در سیستم اطلاعات جغرافیایی سیستم موقعیت یاب جهانی یک شبکه از ماهواره ها و ایستگاه های زمینی است که به طور مداوم اطلاعات کد شده ای را برای تعیین موقعیت به زمین ارسال می‌کند.

مدرنترین روش تعیین موقعیت ماهواره ای استفاده از سیستم ماهواره ای GPS است.

هم اکنون بیش از 24 ماهواره در مدار زمین قرار دارند که در طول شبانه روز اطلاعات مورد نیاز برای موقعیت یابی مکان های روی زمین را مخابره می‌کنند و با دریافت این اطلاعات و انجام عملیات پردازش روی آنها GPS موقعیت مکانی ارتفاع نقاط و زمان را محاسبه و اعلام می‌کند.

اولین ماهواره GPS در سال 1978 با موفقیت به فضا پرتاب شد و در سال 1994 تمامی 24 ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.

هر ماهواره برای 10 سال ماموریت ساخته میشود پس از طی این زمان حتما بایستی ماهواره دیگر جایگزین گردد وزن یک ماهواره GPS حدود 2000 پوند(معادل 907 کیلو گرم) با 17 فوت عرض(5.18 متر) قدرت انتقال آنها هم 50 وات یا کمتر می‌باشد.

از این سیستم در موارد مربوط به مطالعات و بررسی ها و عملیات زمینی از قبیل نقشه برداری- راه سازی – اکتشاف نفت و گاز- معدن – محیط زیست- منابع طبیعی و کشاورزی- ناوبری زمینی – هوایی و دریایی استفاده می‌شود.

کاربرد های دیگری نظیر: پیاده روی – قایق سواری تفریحی- کوهنوردی – اسکی و ناوبردی اتومبیلرانی در نواحی گوناگون غیر جاده ای و.....

را می‌توان نام برد که از GPS سود می‌برند.

شکل (1-9)طریقه کار سیستم موقعیت یاب 1-14- نتیجه گیری با توجه به تحقیقات و مطالعات صورت گرفته تا کنون در کشور به صورت بومی فعالیت جدی در زمینه ساخت ابزاری تحت وب جهت کار با نقشه ها انجام نگرفته است و اکثر پرو ژه ها از ابزارهای تولید خارج استفاده می‌کنند.

2-1- مقدمه جهت نمایش اطلاعات نقشه بر روی وب به ابزاری احتیاج است که در این فصل به اختصار به چگونگی تولید آن و همچنین چالش ها و مزایا و معایب آن و هم چنین افق های پیش رو اشاره خواهد شد.

2-2- روش تحقیق نرم افزار نویسی در این سیستم جهت تولید ابزاری برای کار با نقشه ها به صورت تحت وب پویا و برقراری ارتباط این ابزار با بانک اطلاعاتی روز از روش تحقیق نرم افزار نویسی استفاده شده که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

2-3- سیستم اطلاعات جغرافیایی تحت وب چگونه کار می‌کند سیستم فوق یک سیستم اطلاعات جغرافیایی توزیع شده در شبکه کامپیوتری است که برای ادغام و انتشار گرافیکی اطلاعات تحت وب استفاده میشود.

در حالت متداول نرم افزارهای تحت وب GIS سرویس دهی پایگاه داده و توابع GIS را بر روی اینترنت ایجاد میکنند و مرورگرهای اینترنتی قابلیت دسترسی کاربران به سرویس مورد نظر را فراهم میسازند.

عملکرد وبGIS در اینترنت شبیه مبادله اطلاعات ساختار سرویس گیرنده سرویس دهنده است به طوری که در آن تقاضای کاربر از طریق اینترنت به خادم وب و خادم نقشه میرسد.

خادم نقشه آن را به زبان نرم افزارGIS ترجمه کرده سپس نقشه اینترنتی و گزارشات تولید شده در نرم افزارGIS از خادم نقشه به خادم وب ترجمه شده و از طریق وب به کاربر میرسد.

کل این مراحل در شرایط متوسط در زمانی حدود دو ثانیه صورت می‌گیرد.

2-4- نقشه اینترنتی نقشه هایی که توسط اینترنت انتشار می‌یابد نقشه اینترنتی گویند.

مهمترین مشخصه برنامه های نقشه اینترنتی سرعت آنها در یافتن جهت و چاپ نقشه و استفاده از آن هنگام رانندگی برای رسیدن به مقصد است.

این نقشه ها همواره به روز میشوند و حتی در بعضی از دستگاه های بیسیم دستی میتوانند بگویند که دقیقا کجا ایستاده اید.

نوع این نقشه ها تابعی است از ابزار طرف کاربر و قابلیت های آن به سه گروه ایستا و پویا و محاوره ای طبقه بندی می‌شود.

2-4-1- نقشه های اینترنتی ایستا ساده ترین نوع نقشه محسوب میشود و به صورت تصاویر ثابتی بر روی پایگاه داده قرار میگیرند.

در این نوع نقشه ها میتوان با وارد کردن نام محل نقشه تصویری مربوط به آنرا دریافت کرد.

این نوع نقشه ها که کلا رستری میباشند عموما کل پایگاه داده را میپوشانند.

در این روش نیازی به نرم افزار خادم نقشه در طرف خادم و ابزار اضافی در طرف کاربر نیست.

خادم وب با استفاده از نقشه های تصویری به تقاضاهای کاربران جواب می‌دهد.

2-4-2- نقشه های اینترنتی پویا در این حالت نقشه های ارسالی توسط اینترنت به صورت اتوماتیک ایجاد میشوند.

به عنوان نمونه میتوان از نقشه های هواشناسی و نقشه های ترافیک که در پریود زمانی منظم در پایگاه داده تجدید میشوند نام برد.

در این حالت تقاضای کاربر پس از عبور از خادم وب در یک واسطه به GIS ترجمه شده و جواب مناسب تولید و به کاربر برگردانده می‌شود.

2-4-3- مزایای نقشه پویا از مزایای نقشه پویا نسبت به حالت ایستا قابلیت انتخاب و بزرگ نمایی و نشانه گذاری را می‌توان نام برد.

2-4-4- نقشه های اینترنتی محاوره ای بالاترین سطح قابلیت سیستم اطلاعات جغرافیایی تحت وب حالت محاوره ای میباشد که شامل چهار مرحله انتخاب و ساختن عناصر نمایشی و ایجاد و نمایش می‌باشد.

در مرحله انتخاب داده های زمین مرجع با توجه به سوالات و خواسته های کاربر از پایگاه داده انتخاب میشود.

در مرحله ساخت عناصر- داده ها با توجه به ویژگی عناصر آماده نمایش میشوند و در مرحله ایجاد با توجه به ویژگی های طرف نمایشگر تصویر منتقل میشود و در مرحله نمایش تصویر- تصویر ایجاد شده در نمایشگر کاربر نمایش داده میشود.

فرمت انتقال داده در مراحل ذکر شده متفاوت است که سیستم اطلاعات جغرافیایی باز فرمت (GML) شاخه ای از (XML) را جهت مبادله اطلاعات بین این مراحل پیشنهاد میکند.

در این نوع نقشه های اینترنتی به دلیل ارتباط مستقیم کاربر با پایگاه داده کاربر میتواند امکانات بیشتری مانند: روشن و خاموش کردن لایه های داده- انجام سوالات مکانی و توصیفی توام مانند بهترین مسیر بین دو نقطه و امکان ذخیره داده و.....

را داشته باشد.

ایجاد هر کدام از این قابلیت ها مستلزم بهره گرفتن از معماری و نرم افزار مناسب واستفاده از فرمت های خاص مانند(XML) و برنامه های جنبی در دو طرف کاربر است.

2-5- نوع اطلاعات انتقالی در سیستم اطلاعات جغرافیایی تحت وب غیر از اطلاعات توصیفی که به صورت متن انتقال می‌یابد بزرگترین مساله فرمت داده های مکانی یا به عبارتی دیگر برداری یا رستری بودن آنهاست نمایش هردو فرمت در طرف کاربر امکان پذیر است البته باید متذکر شد که نوع اطلاعات انتقالی بستگی به نوع پایگاه داده در طرف خادم ندارد.

در انتقال اطلاعات رستر به طرف کاربر- کاربر میتواند با یک مرورگر استاندارد مانند(Internet explorer) یا (Mozilla Firefox) بدون داشتن برنامه های جنبی – فرمت های گرافیکی رایج را نشان دهد.

این بدان معناست که نمایش برداری اطلاعات در طرف خادم به نمایش رستر تبدیل فرمت می‌یابد که موجب استفاده آسانتر از این نوع نقشه ها در طرف کاربر می‌شود.

عیب عمده استفاده از فرمت رستر عدم امکان پررنگ کردن اشیاء در طرف کاربر است.

برای نمایش داده های برداری در طرف کاربر می‌بایستی از برنامه های جنبی استفاده نمود و یا ابزاری را تولید کرد.

استفاده از این نوع داده ها به کاربر این امکان را می‌دهد که آنالیزهای محلی را روی این داده ها انجام دهد.

حجم داده انتقال یافته در حالت برداری سه الی چهار برابر کمتر از داده رستر برای نمایش مناطق کوچک می‌باشد و از معایب این حالت وابستگی حجم اطلاعات انتقالی به بزرگ نمایی در سمت کاربر دارد به طوری که اگر کاربر حجم کاملی از پایگاه داده را داشته باشد کلیه پایگاه داده باید جهت نمایش به طرف کاربر انتقال یابد که مستلزم هزینه و از دست رفتن امنیت داده است.

برعکس اگر کاربر نمایش ناحیه کوچکی را داشته باشد داده برداری انتقالی دارای حجم بسیار کمتری نسبت به فرمت رستر همان نمایش است.

برای حل این مشکل با استفاده از برنامه های جنبی در طرف خادم و کاربر از هر دو فرمت استفاده می‌شود.

به این ترتیب که از فرمت رستر برای نمایش های منطقه بزرگ و از فرمت برداری برای نمایش مناطق کوچکتر جغرافیایی استفاده می‌شود.