دانلود مقاله ایجاد نقشه هوایی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر ری در نرم افزارGIS

چرا GIS ؟

نخستین پرسشی که ممکن است برای هر فرد در مواجهه با GIS مطرح شود این سوال است که چرا از GIS استفاده می کنیم؟

در پاسخ باید GIS مجموعه ای است از امکانات و قابلیت های ویرایشی و بروزرسانی سریع داده ها که روش های سنتی فقد آن هستند.

اگر محاسبه مسیر دو شهر را بر روی نقشه خطی، یک کارکرد ساده GIS بنامیم، باید اعتراف کنیم که انجام محاسبات سریع، هم زمان و پیچیده پارامترهای مختلف، مدل سازی و نمایش الگوهای مکانی (محاسبه تراکم نسبی جمعیت دو شهر ، مقایسه میزان فضای سبز شهری، تعداد بیمارستان ها و مدارس، ویژگی های محیطی مانند درجه حرارت، ارتفاع و شیب و پیش بینی وضعیت زیست محیطی شهرها) بر پایه نقشه های مزبور دشوار است و روش های سنتی موجود به دلیل حج زیاد داده ها و نیازمندی ها، قادر به تأمین همه اهداف نیستند.

لازم به یادآوری است که افزایش توانمندی بشر، از یک سو بر تعداد گزینه ها و راهکارها افزوده و از سوی دیگر نیازمندی ها را فزونی بخشیده و بهره گیری از ابزار و شیوه های نوین و کارآمد را اجتناب ناپذیر ساخته است.

GIS بر خلاف روش های سنتی، داده های جمع آوری شده را به شکل رقومی ذخیره می سازد و با استفاده از روش های متنوع، داده های حاصل از منافع متفاوت (نقشه های موجود، داده های مربوط به عملیات پیمایش زمینی، داده های فتوگرامتری، سنجش از دور و ...) را ترکیب می نماید.

سرعت پردازش داده ها در محیط GIS به دلیل استفاده از قابلیت های رایانه افزایش می یابد و تحلیل های بی شماری که نمی توان آن را با روش های دیگر انجام داد، ممکن می شود.

مهم ترین قابلیت GIS را باید امکان انجام تحلیل های پیچیده داده های مکانی و غیر مکانی دانست .

داده های مکانی مانند موقعیت زمینی یک مجتمع مسکونی با داده های توصیفی آن (شامل تعداد خانوار ها و مشاغل آنها، ابعاد هر کدام از واحدهای مسکونی، تعداد اتاق هر واحد، زمان ساخت و ...

) در محیط GIS ترکیب و بطور همزمان تحلیل و نمایش می یابد.

GIS کاربر را قادر به نمایش و تحلیل نقشه و داده های جدولی بطور همزمان می کند و از طریق یکی از آنها، دیگری را بازیابی می نمایند (شکل 1-1).

همچنین می تواند به کمک توابع تحلیلی خود اطلاعات بی شماری را از داده های موجود استخراج کند و به مدل سازی و پیش بینی بپردازد.

انعطاف پذیری را باید مشخصه دیگر GIS برشمرد.

امکان تبدیل سریع نقشه ها، تبدیل و انتقال داده ها به قالب های مختلف، تهیه گزارش به اشکال متعدد در ردیف آن دسته از قابلیت های GIS قرار می گیرند که در گذشته به عنوان مسائلی لاینحل مطرح بودند.

شکل 1-1- یک سیستم GIS قابلیت ذخیره سازی، پیوند، تحلیل و نمایش همزمان نقشه و جدول داده ها را داراست.

در این شکل نقشه کشور ایران با داده های جمعیت برآورد شده در سال 2000 میلادی و امید به زندگی آن مرتبط شده است.

جدول علاوه بر جمعیت، مساحت و محیط کشور را نیز نشان می دهد.

این سیستم، امکان بازیابی و نمایش نقشه هر کشوری را با استفاده از داده های جدولی مانند نام یا کد کشور مربوطه و همچنین امکان بازیابی داده های جدولی آن کشور را از طریق نقشه مربوطه دارد.

GIS چیست؟

جی آی اس (GIS) یک سیستم الکترونیک برای کسب اطلاعات جغرافیایی است.

جی آی اس سیستمی است که با بهره‌گیری از آن، کلیه اطلاعات جمع‌آوری شده به صورت لایه لایه تهیه شده و پس از تفیک و کنترل داده‌ها کلیه اطلاعات توصیفی و مکانی مورد نیاز وارد سیستم می‌شود.

بدین وسیله علاوه بر دسترسی صحیح و سریع به داده‌های موردنیاز در یک حجم وسیع، امکان ارائه و به تصویرکشیدن اطلاعات مکانی و موضوعی در قالب نقشه، جدول و نمودار، ویرایش و بهنگام نمودن داده‌ها ونیز امکان استفاده از داده‌های موجود در جهت اهداف مختلف و براساس نیازهای گوناگون کاربران فراهم می‌گردد.

همچنین زمینه‌ای برای شناساندن و معرفی قابلیت‌ها و پتانسیل‌های متعدد و در عین حال، تشخیص خلأ‌های مطالعاتی مناطق مختلف جغرافیایی ایجاد خواهد شد.

جی‌آی‌اس یک سیستم اطلاعاتی است که پردازش آن بر روی اطلاعات مکان مرجع یا اطلاعات جغرافیایی است و به کسب اطلاعات در رابطه با پدیده‌هایی می‌پردازد که به‌نحوی با موقعیت مکانی در ارتباط‌اند.

به‌کارگیری این ابزار با امکان استفاده در شبکه‌های اطلاع‌رسانی جهانی، یکی از زمینه‌های مناسب و مساعد در جهت معرفی توان‌ها و استعدادهای کشور در سطح جهانی است.گسترش روزافزون شبکه کاربران این سیستم‌ها از جمله نکات اساسی است که می تواند به قابلیت‌ها و توانایی‌های این سیستم بیفزاید.

در حال حاضر از این سیستم‌ها بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخش‌های مختلف (مانند مطالعات زیست‌محیطی، برنامه‌ریزی شهری و شهرداری، خدمات ایمنی شهری، مدیریت حمل و نقل و ترافیک شهری، تهیه نقشه‌های پایه، مدیریت کاربری اراضی، خدمات بانکی، خدمات پستی، مطالعات جمعیتی و مدیریت تأسیسات شهری مثل برق، آب،گاز، و..) استفاده می‌شود و با گذشت زمان و توسعه سیستم‌ها، کاربرد جی‌آی‌اس به کلیه بخش‌های مرتبط با زمین گسترش یافته 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 قال 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.

چرا از GIS استفاده می کنیم ؟

جی آی اس ورای یک نرم افزار نقشه کشی است .

نقشه ها فقط جزئی از GIS است و در حالت کلی GIS یک تکنولوژی است که به تغییرات پایه ای و بنیادین یک تشکیلات می پردازد .

GIS به مدل سازی جهان اطراف می پردازد ، بیشتر تکنولوژی های کامپیوتری برای افزایش دسترسی یک تصمیم گیرنده به اطلاعات منسجم طراحی شده اند .

GIS ورای استخراج اطلاعات می رود و به ما امکان تفسیر اطلاعات و همچنین اجازه دیدن و درک ارتباط بین الگوها و نماهایی را که در فرم چارت ها و جدول ها و گراف های سنتی غیر ممکن بود ، می دهد .

لایه های متعدد اطلاعاتی که در جی آی اس بررسی می شود علاوه بر این GIS اجازه به مدل کشیدن سناریوهای مختلف به منظور آزمایش فرضیه های گوناگون و بررسی نتایج آنها را برای دستیابی به نتایجی که با نیاز ما بیشتر همخوانی دارند ، می دهد .

برای مثال مدیر یک فروشگاه که به دنبال جایی برای تأسیس شعبه فروشگاهش است می تواند به آنالیز کامپیوتری آمارهای موجود و مناطق مناسب برای این پروژه بپردازد .

GIS این امکان را به آن مدیر می دهد تا نقشه تمام مناطق مناسب برای این امر همراه با تمام مناطق زیست محیطی حساس مثل تالاب ها و یا مناطق حفاظت شده یا هر منطقه دیگر که ممکن است در کار ساخت و ساز مشکل و مانع ایجاد کند در پیش چشم به تصویر کشد ، به عبارت دیگر این نقشه را GIS به مدیر ارائه می دهد ، سپس مدیر منطقه ای را انتخاب می کند که در عین مناسب بودن از نظر کارکرد فروشگاه کمترین آسیب را نیز به محیط زیست یا به تالاب و یا به حیوانات حفاظت شده وارد کند .

GIS می تواند به شما اطلاعات مفید و منسجمی ارائه دهد – نه فقط اینکه بیان می کند یک فرایند در زمان کنونی چگونه است حتی بلکه مبتنی بر تغییراتی که شما به آن می دهید بگوید که این فرایند ها در آینده چگونه می توانند باشند .

عناصراصلی تشکیل دهنده سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی جی‌آی‌اس 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(خت‌افزارهای 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.

فرآیند تحلیل اطلاعات در سیستم اطلاعات جغرافیایی جی‌آی‌اس یک سیستم رایانه‌ای است که چهار قابلیت اساسی را در رابطه با داده‌های زمین مرجع فراهم می‌آورد.

1) ورودی داده‌ها، 2) مدیریت داده‌ها، 3) پردازش و تحلیل داده‌ها، 4) خروجی داده‌ها.

اهداف یک سیستم اطلاعات جغرافیایی هدف نهایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS، پشتیبانی جهت تصمیم گیری های پایه گذاری شده بر اساس داده های مکانی می باشد و عملکرد اساسی آن بدست آوردن اطلاعاتی است که از ترکیب لایه های متفاوت داده ها با روشهای مختلف و به دیدگاههای گوناگون بدست می آیند، هدف فوق از طریق فعالیتهایی که بر روی داده های مکانی انجام میگیرد، صورت می پذیرد، این فعالیت ها عبارتند از : جستجو: عبارت است از عملکرد جستجوی مجموعه هایی از داده های سازمان یافته از پایگاه داده های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی.

سازماندهی : در این سیستم ها ویژگی اصلی برای سازماندهی داده های موجود، موقعیت مکانی آنها می باشد.

تجسم یا به تصویر درآوردن : تکنولوژی GIS از توانمندیهای گرافیکی رایانه ها، برای تجسم استفاده می نماید.

نمایش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمایش ویدیویی انجام می شود.

اما سایر دستگاههای خروجی نظیر چاپگرهای رنگی برای نمایش نسخه های چاپی استفاده می شوند.

ترکیب و تلفیق: بخش دیگری از این فعالیتها، تلفیق مجموعه داده های مکانی از منابع بسیار گوناگون جهت نمایش ، درک و تفسیر پدیده های مکانی می باشد.

(این پدیده ها هنگامی که داده های مکانی به صورت مجزا بکار گرفته می شوند، قابل رویت نیستند.

تجزیه و تحلیل : تجزیه و تحلیل، فرایند استنباط و دریافت مفهوم داده هاست و به معنی تجزیه و تحلیل داده های مکانی می باشد.

پیش بینی : هدف از مطالعه و بررسی ها بر روی داده های مکانی در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، به طور معمول پیش بینی است.

در حقیقت یک سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS، توانمندی های کاری را برای جمع آوی، ورود، پردازش، تغییر شکل، به تصویر در آوردن، ترکیب، جستجو، تجزیه و تحلیل، مدل سازی و خروجی کلیه داده های مکانی براساس اهداف مورد نظر فراهم می سازد.

داده و اطلاعات اگر در محاوره های افراد متخصص و غیر متخصص دقت نمایید متوجه می شوید که اغلب آنها مفهوم داده و اطلاعات را یکسان تلقی می کنند .

این در حالی است که داده و اطلاعات مفاهیم جداگانه ای دارند که یادگیری آن حائز اهمیت است.

داده عبارت است از اعداد، گزارش ها، شکل ها، نقشه ها، جدول ها و نمودارهایی که هیچ گونه پردازشی روی آن صورت نگرفته و به صورت خام نگهداری شده باشند.

بنابراین داده ها بطور مستقیم در انجام تجزیه و تحلیل قابل استفاده نیستند.

مفهوم داده در GIS به آن دسته از اعداد و نقشه های رقومی اطلاق می شود که از مناع مختلف جمع آوری و در یک محیط خاص تحت عنوان پایگاه داده ها ذخیره شده اند.

این داده ها می توانند مکانی یا غیر مکانی باشند.

اطلاعات، داده هایی را شامل می شود که در معرض پردازش قرار گرفته و از این طریق، قابل استفاده برای تأمین نیازهای مختلف می باشند.

در GIS، اطلاعات عبارت از نقشه ها و کلیه مدارکی است که برای تحلیل و استنتاج اهداف مورد استفاده قرار می گیرند.

تبدیل داده های نمونه برداری به اطلاعات در شکل 3-1- نشان داده شده است.

انواع داده ها بطور کلی داده ها در یک سیستم GIS به دو دسته داده های مکانی و داده های غیر مکانی یا توصیفی تقسیم می شوند.

داده های مکانی به داده هایی که مختصات زمینی عوارض را در بر می گیرند و موقعیت مکانی پدیده ها را نشان می دهند اطلاق می شود.

این داده ها در دو مدل رستری و برداری قابل نمایش و استفاده هستند (شکل 4-1)، بر همین اساس در ادبیات GIS، نرم افزارهای مربوط به سیستم اطلاعات جغرافیایی نیز به دو نوع رستری و برداری طبقه بندی می شوند.

شکل 3-1- تبدیل داده به اطلاعات، داده های نمونه برداری انواع صیفی جات با شماره های معین مشخص شده است.

ش4-1- نمایش مدل های داده رستری و برداری.a شکل منطقه ای از سطح زمین که در آن جاده (R)، دو واحد مسکونی (H) و دو منطقه درختی (T) نشان داده شده است.

b: در مدل رستری، کدهای هر یک از عوارض در سلول معینی به عنوان کوچکترین واحد نقشه ای جای گرفته است.

C: در مدل برداری جاده به صورت خط ، منطقه درختی به شکل پولیگون و واحدهای مسکونی در قالب نقشه نمایش داده شده است.

مدل رستری رستر شامل مجموعه ای از نقاط یا سلول هایی است که عوارض زمین را در یک شبکه منظم می پوشاند و به کمک شماره های ردیف و ستون آنها، آدرس دهی می شود.

کوچکترین عنصر تشکیل دهنده رستر، پیکسل یا سلول نامیده می شود که ارزش هر یک از آنها، نمایانگر اطلاعات طیفی یا توصیفی عارضه زمینی است.

در شکل 5-1- مدل رستری به صورت شماتیک نشان داده شده است .

شکل 5-1- شرح شماتیک مدل رستری a: نقشه کاربری که در آن مرز کاربری ها ناهموار و غیر هندسی نشان داده شده است.

a1 نقشه کاربری به سلول های رستری تبدیل شده و در a2 به صورت نقشه سایه دار در آمده است.

مقایسه a با a2 نشان می دهد چه میزان مرز کاربری ها هموار شده است .b: نقشه راه ها b1: مدل رستری نقشه راه ها، b2: نقشه سایه دار راه ها که از تبدیل نقشه b حاصل شده است.

رستر ممکن است در اشکال متفاوت برای کاربردهای مختلف تهیه شود که نوع متعارف آن شبکه منظم از سلول های مربعی می باشد .

باید یادآوری کرد، امروزه اشکال دیگری مانند مستطیل، مثلث و شش ضلعی در تهیه رستر استفاده می شود.

در زیر، شکل یک مدل رستری نشان داده شده و بخشی از یک قطعه عکس هوایی اسکن شده ارائه گردیده است.

مدل برداری این مدل مشتمل بر دو مدل اسپاگتی و توپولوژی است که برای نمایش عوارض از مزیت های زیادی برخوردار است.

در مدل اسپاگتی نقاط به صورت مختصات زوجی، خطوط به شکل زنجیره ای از مختصات زوجی و سطوح نیز در قالب خطوطی که سطوح بسته را تشکیل می دهند نشان داده می شود (شکل 6-1).

عوارضی که از طریق میز رقومی ساز وارد سیستم می شود در اشکال اسپاگتی ذخیره می شوند.

این عوارض به عنوان عناصر گرافیکی مورد استفاده قرار می گیرند و دارای انعطاف پذیری مناسبی برای مقیاس دهی، تبدیل به سیستم های تصویری مختلف، نمایش روی صفحه نمایشگر و اخذ خروجی می باشند.

شکل 6-1نمایش مدل برداری.

عوارض برداری در محیط GIS شامل نقطه، خط و پولیگون است.

نقطه با زوج مختصات x,y خط با زنجیره مختصات x,y که در آن نقطه شروع و نقطه پایان متفاوت است.

پولیگون از مجموعه ای مختصات x,y تشکیل می شود، پولیگون از یک نقطه شروع و به همان نقطه ختم می شود.

در صورتیکه این عوارض همراه با اطلاعات توصیفی ذخیره شوند، نقاط می توانند با علائم متفاوت، خطوط با رنگ ها و سطوح نیز با الگوهای مختلف(بسته به ارزش های توصیفات) ترسیم شوند.

نرم افزار متعارف مدل اسپاگتی Auto Cad است که امروزه در زمینه های مختلف طراحی و نقشه کشی کاربرد پیدا کرده است.

در مدل مزبور، ترسیم مرز بین دو سطح همسایه تکرار می شود که این امر سبب افزایش هزینه ذخیره سازی داده ها و عدم انطباق دقیق مرزها و کاهش دقت می شود.

در شکل 7-1- یک مدل اسپاگتی نشان داده شده است.

شکل 7-1- نقشه دو پولیگون مجاور که دارای ساختار اسپاگتی است.

همچنان که ملاحظه می شود دو پولیگون به صورت جداگانه ترسیم شده و به همدیگر مرتبط نیستند.

اما آنچه از مفهوم سیستم های برداری GIS استنباط می شود مفهوم توپولوژیکی آن است که در آن از توپولوژی برای بیان روابط فضایی بین پدیده های زمینی استفاده می شود.

برای انجام عملیات تحلیلی GIS مانند همپوشانی لایه ها و مدل سازی، داده ها باید در ساختار توپولوژیکی ذخیره شوند.

وجه تمایز مدل توپولوژیکی از اسپاگتی را باید در ساختار سازی داده ها مطابق با عامل توپولوژیکی دانست که طی آن ساختار توپولوژیکی بر روی فایل اسپاگتی افزوده می شود.

در این مدل، مرزهای پولیگون ها بصورت یک سری از طاقها و گره ها شکسته و رابطه فضایی بین آنها بطور صریح در جداول توصیفات تعریف می شوند.

پس از ساخت توپولوژی، پولیگون ها ی چپ و راست که توسط یک طاق از همدیگر جدا می شود، تعریف می گردند.

شکل 8-1 مدل توپولوژی را نشان می دهد.

شکل 8-1- نقشه دو پولیگون مجاور که از ساختار توپولوژی رخوردار است.

پولیگون a با پولیگون b مرتبط است، دو پولیگون از طیق خط میانی به همیدگر مرتبط شده اند و این خط با هر دو پولیگون مرتبط است.

داده های توصیفی داده های توصیفی عبارت از اطلاعاتی است که در پایگاه داده ها ثبت می شود و عوارض زمین را توصیف می کند.

ارزش های توصیفی از طریق مشاهدات و اندازه گیری های اولیه قابل حصول هستند، یا در نتیجه پردازش ثانوی داده ها حاصل می شوند.

این داده ها را می توان به سه بخش داده های توصیفی فضایی، توصیفی زمانی و توصیفی موضوعی تقسیم کرد.

توصیفات فضایی داده های مربوط به موقعیت عوسارض مکانی، توپولوژی و هندسه آنها را در بر می گیرد.

این داده ها در زمره مشخصه هایی قرار می گیرند که GIS را از سایر سیستم های مدیریت پایگاه داده ها متمایز می کند.

تبدیل داده های فضایی به سیستم های تصویری که از توابع مفید GIS به شمار می آید، مستلزم استفاده از داده های مزبور است.

طول عوارض مانند راه ها، شکل و مساحت آنها نمونه های بارزی از داده های توصیفی فضایی هستند.

توصیفات زمانی عبارت از داده هایی است که سن عوارض یا زمان اندازه گیری و جمع آوری داده ها را شامل می شود.

این داده ها نیز در انجام محاسبات تحلیلی و شناسایی و طبقه بندی لایه ها حائز اهمیت می باشد.

توصیفیات موضوعی به آن دسته از داده ها اطلاق می شود که ویژگی ها و خواص عوارض فضایی را توصیف می نمایند.

داده ها به یکی از سه فرمت زیر خارج می شوند: 1) Hard copy (نمایش دائمی، مثل اطلاعات روی کاغذ، فیلم عکاسی و موارد مشابه) 2) Soft copy 3) Electronic (خروجی در فرمت الکترونیکی شامل فایل های کامپیوتری می باشد).

مولفه های GIS GIS از مجموع 4 مولفه که عبارتند از ورودی داده ها، مدیریت داده ها، تحلیل داده ها و خروجی داده ها.

تشکیل می دهند.

عملکرد هر یک از مولفه های مزبور بر روی سایرین اثر می گذارد و کیفیت اطلاعات و دقت نقشه ها را تحت تأثیر قرار می دهد.

مولفه های یک GIS در شکل 9-1 ارائه شده است.

ورودی GIS داده ها بر اساس چه سازوکاری و با استفاده از کدام ابزار وارد محیط GIS می شوند؟

اگر داده هایی که قرار است در آینده استفاده شوند به شکل رقومی (به شکل قابل تشخیص برای رایانه) فراهم نباشند چه باید کرد؟

مولفه ورودی، داده ها را به شکل قابل استفاده در GIS تبدیل می کند.

در اثر توسعه فن آوری و افزایش کارایی رایانه ها، زمینه استفاده از این مولفه در سال های اخیر توسعه پیدا کرده و ابزار و روش های متنوعی عرضه شده است.

مولفه ورودی داده ها شامل دستگاه هایی می شود که با استفاده از آن داده های زمین مرجع(که اغلب به شکل نقشه های کاغذی، عکس های هوایی یا تصاویر ماهواره ای هستند) به همراه داده های توصیفی (در قالب جدول ها و فایل های رقومی) به اطلاعات قابل تغذیه در محیط GIS تبدیل می شوند.

در یک GIS برای ثبت داده ها معمولاً از صفحه کلید، هندسه مختصات، رقومی سازی دستی، جاروب کردن و وارد کردن فایل های رقومی موجود استفاده می شود داده های توصیفی اغلب به صورت دستی و به کمک صفحه کلید در رایانه ثبت می شوند و در پایگاه داده ها قرار می گیرند.

این وسیله به ندرت برای ثبت داده های مکانی بکار می رود.

البته صفحه کلید در مواقعی ممکن است برای ثبت هندسه مختصات که از طریق عملیات نقشه برداری جمع آوری می شوند بکار گرفته شود و بدین طریق در تولید داده های مکانی سازگار با GIS نیز مشارکت نماید.

رقومی سازی دستی را می توان روش متعارف مولفه ورودی داده ها دانست، زیرا در اغلب طرح های GIS از نقشه های موجود به عنوان منابع اصلی داده ها استفاده می شود.

در این روش نقشه کاغذی بر روی یک میز رقومی ساز که در اندازه های متفاوت قابل ارائه است، نصب و با حرکت نشانه گر دستی بر روی عوارض مورد نظر برای ترسیم موقعیت آنها به صورت رقومی ثبت می شود.

میزهای رقومی ساز دارای سیستم مختصات دستگاهی هستند که موقعیت عوارض نقشه ای را بر مبنای آن در رایانه ثبت می کنند.

این داده ها برای زمین مرجع شدن نیاز به انتخاب سیستم تصویری مناسب مانند سیستم تصویری جغرافیایی یا UTM و تبدیل از مختصات دستگاهی به مختصات سیستم مزبور دارند که این مهم طی یک فرآیند محاسباتی صورت می پذیرد.

فرآیند رقومی سازی نقشه ها همواره با بروز خطاهای عدیده ای همراه است که از طرف عملگر (اپراتور) یا سیستم پدید می آید.

این خطاها باید در خاتمه انجام فرآیند یاد شده طی عملیات ویرایش تصحیح شوند .

جاروب کردن، یکی دیگر از روش های ثبت داده ها به شکل رقومی است که تصاویر رستری تولید می نماید.

این روش به رغم سرعت بیشتری که نسبت به رقومی سازی دستی دارد، با خطاهای بیشتری همراه است که خود مسئله ویرایش داده ها را پدید می آورد.

ویرایش داده ها نیز به نوبه خود سبب صرف زمان بیشتر و هزینه گزاف می گردد.

جاروب گرها ایرادهای موجود بر روی نقشه را درست مانند عوارض نقشه ای ثبت می کنند .

برای مثال یک عارضه زاید(نظیر خطی که در اثر تاخوردگی بر روی نقشه بوجود می آید) به هنگام جاروب کردن ممکن است دو خط را که هیچ ارتباطی به یکدیگر ندارند به هم مرتبط سازد.

بنابراین لازم است داده های جاروب شده ویرایش و داده های زاید حذف شوند.

در مواقعی که مجموعه داده های مکانی و توصیفی به شکل رقومی و در قالب فایل های رایانه ای موجود باشد، تبدیل و ثبت آن در محیط GIS هزینه و زمان اندکی را صرف خواهد کرد.

در حال حاضر ارگان های مختلفی در امر جمع آوری داده ها اشتغال دارند که هر کدام داده های متناسب با نیازهای خود را اخذ و ثبت می کنند.

پیش بینی می شود در دهه های آتی هزینه توسعه پایگاه داده های جغرافیایی به دلیل استفاده از داده های رقومی موجود، کاهش یابد.

مدیریت GIS مدیریت داده ها شامل توابع مختلف GIS برای نگهداری، بازیابی، بهنگام سازی و ...

می شود.

لازمه مدیریت داده ها، ایجاد یک پایگاه داده ها با هدف پیوند موقعیت ها و حقایقی است که به صورت مجزا از هم مشاهده می شود.

در یک GIS داده ها چگونه مدیریت می شوند؟

روش اولیه مدیریت داده ها، دستیابی مستقیم برنامه های کاربردی به فایل ها بوده است.

در این روش، ابتدا فایل های مربوط به عوارض مورد نظر مانند شبکه راه های یک شهر، کاربری ها به همراه داده های توصیفی در پایگاه داده ها ذخیره و سپس برنامه های کاربردی به آن متصل می شوند.

از آنجا که برنامه های کابردی به طور مجزا و مستقیم به هر یک از فایل ها دسترسی دارند، این برنامه ملزم است از نحوه ذخیره داده در هر فایل آگاهی داشته باشد.

لذا این امر منجر به انجام امور تکراری زیادی می شود زیرا چگونگی دستیابی به فایل ها و دستورات مربوط به آنها باید در هر کدام از برنامه های کاربردی موجود باشند.

در این روش همچنین کاربر با پیچیدگی زیادی مواجه است و به نظارتی گسترده و معین بر نحوه دستیابی به اطلاعات و کنترل آنها نیازمند است.

به وجود در مواقعی که فایل ها از طریق چندین برنامه قابل دستیابی باشند و در معرض اصلاح و تغییر قرار بگیرند.

در شکل 10-1 شراکت فایل های داده بین برنامه های کاربردی نشان داده شده است.

شکل 10-1- ساختار سیستم دستیابی مستقیم به فایل ها تحلیل GIS مفهوم تحلیل داده در GIS، پاسخگویی به سوال استفاده کننده است.

وجه تمایز یک GIS از سیستم نقشه کشی رایانه ای، قابلیت های آن در تبدیل و تحلیل داده های مکانی است.

البته برخی از عملیات تبدیل مانند بهنگام سازی و تغییر مقیاس در سیستم های نقشه کشی هم موجود است.

ولی آنچه GIS را از سیستم های نقشه کشی متمایز می سازد توانمندی های تحلیلی آن است .

این قابلیت ها امکان می دهد داده های مکانی و توصیفی ترکیب و برای حصول اهداف خاص تحلیل شوند.

ابزار تحلیل GIS عبارت است از برنامه های رایانه ای که داده های توصیفی موجود در پایگاه داده ها را استخراج و آنها را به عوارض گرافیکی بر روی نقشه مربوط می سازند.

این برنامه ها همچنین دسترسی به پایگاه داده های توصیفی و انجام محاسبات منطقی را به کمک برقراری روابط توپولوژی نقاط، خطوط و سطوح میسر می نماید.

لازم به توضیح است که توپولوژی به یک روش ریاضی در تعیین روابط مکانی اطلاق می شود.

این روش در امر کدگذاری روابط مکانی بسیار متعارف است.

از آنجا که در GIS هدف از انجام هر طرحی، تلفیق و تحلیل داده های مکانی و توصیفی است تحلیل داده ها مهمترین مولفه GIS را تشکیل می دهد.

خروجی GIS تهیه گزارش از نتایج عملیات مکانی مولفه مهم GIS است که طی آن نتایج عملکرد سایر مولفه ها به تصمیم گیرندگان منتقل می شود.

خروجی داده های GIS روشی برای نمایش داده ها یا اطلاعات به شکل های مختلف (نقشه، جدول، نمودار و ...) است.

انواع خروجی داده های GIS عبارت است از : خروجی متنی که جدو ها، فهرست ها، متن ها یا اعداد را در بر گیرد.

خروجی گرافیکی، شامل نقشه ها، نمودار، صفحه نمایش و طرح های منظر می شود.

داده های رقومی که بر روی دیسکت، نوار یا شبکه ذخیره می شود.

خروجی هایی مانند صداهای رایانه ای که اخیراً کاربرد پیدا کرده اند.

GIS قادر است نتایج را به صورت کاغذی (هارد کپی) یا رقومی (سافت کپی) گزارش کند.

ارائه گزارش کاغذی توسط دستگاه های رسام یا دستگاه چاپگر که نقشه ها را به شکل چاپی بر روی کاغذ منعکس می کنند، میسر است.

باید توجه داشت که نقشه ها قالب استاندارد مولفه خروجی به شمار می آیند.

دستگاه ها برای داده های برداری و رستری کارکردهای متفاوتی دارند.

به عبارت دیگر دستگاه های خروجی کاغذی به دو بخش عمده برداری و رستری تقسیم می شوند.

گزارش رقومی نیز اغلب به کمک صفحه گرافیکی در معرض مشاهده قرار می گیرند.

نمایش گرافیکی اطلاعات مفید تری را نسبت به گزارش کاغذی فراهم می آورد و به این دلیل محققان استفاده از گرافیک هایی با کیفیت بالا را به کاربران توصیه می کنند.

کلبه GIS برای درک بهتر ساختار GIS آن را به عنوان یک کلبه در نظر بگیرید.

همچنان که می دانید یک کلبه از زیربنا، ستون، کف منزل، دیوار و سقف خانه تشکیل می شود.

زیربنای یک GIS، عبارت از کاربردهای آن است که در واقع هدف GIS را تشکیل می دهد .

از آنجا که بخش بسیار مهم یک طرح، هدف آن می باشد بدون کسب دانش در زمینه کاربرد یا اهداف طرح GIS، نمی توان نتیجه مطلوبی از آن بدست آورد.

ستون های GIS به ساختارهای پشتیبانی کننده که با کاربردها مرتبط هستند اطلاق می شود.

این ساختارها عملیات تحلیلی، قواعد GIS و قواعد کارتوگرافی، مدیریت داده و عملیات سیستم های رایانه ای را در بر می گیرند.

کف کلبه GIS که حیات آن بر روی آن تداوم می یابد داده است.

تعیین فضای حیات GIS بر اساس برنامه های نرم افزاری که داده را مدیریت و تحلیل می کند صورت می گیرد.

این بخش دیوار GIS شناخته می شود.

از آنجا که هدف غایی یک طرح GIS نمایش اطلاعات است، این بخش را سقف یا بخش مرئی طرح ها قلمداد می کنند.

در شکل 11-1 کلبه GIS ارائه شده است.

شکل 11-1 کلبه GIS قابلیت های GIS اهم قابلیت های یک سیستم GIS به شرح زیر است: پیوند اطلاعات حاصل از منابع مختلف ادغام داده ها تبدیل هندسی تعریف سیستم تصویری مختلف تبدیل ساختار داده ها مدل سازی بازیابی اطلاعات پیوند اطلاعات حاصل از منابع مختلف اگر اطلاعات بارندگی کشور خود را به اطلاعات عکس های هوایی مرتبط کنید، می توانید زمان های معینی از سال را که بارندگی وجود ندارد مشخص نمایید یا در صورت دسترسی به اطلاعات مکانی و نام خیابان های شهر خود و نیز موقعیت ایستگاه های آتش نشانی قادر خواهید شد ایستگاه نزدیک به محل وقوع حادثه را انتخاب کنید، مسیر بهینه بین آن ایستگاه و محل مورد نظر را تعیین و بر روی تصویر ماهواره ای نمایش دهید.