آموزش و پژوهش

 معرفی سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS)

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.

 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 ها در يک (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.
در يک 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.

 GIS چیست ؟
جغرافی اطلاعات راجع به سطح زمین و هر چه روی آن است ، را در بر می گیرد . که همچنین به ارگانیزه کردن این اطلاعات می پردازد . جی آی اس یا سیستم اطلاعات جغرافیایی تکنولوژیی است که به مدیریت و آنالیز و پخش اطلاعات جغرافیایی می پردازد . در حقیقت جی آی اس ، اطلاعات هر منطقه را در خود نگه می دارد تا در صورت لزوم به آن مراجعه کرده و اطلاعات مورد نیاز را بررسی کنیم . به عبارت دیگر جی آی اس مکان را با یکسری اطلاعات جغرافیایی پیوند می زند ، ( مثلاً مردم را به آدرس ها ، ساختمان ها را به بخش ها و خیابان ها را به شبکه ) و در نهایت یکسری لایه های اطلاعاتی ارائه می دهد که می تواند شما را در هر چه بهتر فهمیدن ارتباط بین این لایه ها کمک می کند .


سه نمای مختلف از جی آی اس ( سیستم اطلاعات جغرافیایی ) :
جی آی اس بیشتر از هر چیز به نقشه ها پیوسته است . اگرچه نقشه فقط یکی از راه هایی است که با آن جی آی اس می تواند در اطلاعات جغرافیایی مورد استفاده قرار گیرد . این سه راه به عبارت زیر هستند :

1) پایگاه داده :
جی آی اس یکی از منحصر به فرد ترین پایگاه های داده ای جهان است . یعنی یک پایگاه داده ای جغرافیایی ( Geo data base ) ، یک سیستم اطلاعاتی برای جغرافی است . به عبارت دیگر جی آی اس بنیاداً مبتنی بر پایگاه داده ای لایه ای است که جهان را از نقطه نظر جغرافیایی بیان می دارد .

2) نقشه :
جی آی اس متشکل است ازیکسری نقشه های هوشمند که همگی نمایه های سطح زمین و ارتباط این نمایه ها را با هم به تصویر می کشند . نقشه های مربوط به هر سری اطلاعات جغرافیایی می تواند به عنوان پنجره ای به سوی پایگاه داده ها برای تحقیق ، تجزیه و آنالیز و ویرایش اطلاعات استفاده شود . که به اینها ، نقشه های جغرافیایی یا Geo visualization می گویند .

3) مدل :
جی آی اس متشکل از یکسری ابزار انتقال اطلاعات است که داده های جغرافیایی جدید را از سری داده های موجود می گیرد . این عملکردهای پردازشی ، اطلاعات را از داده های در دسترس می گیرد و روی آن عملیات آنالیتیکی انجام می دهد و سپس نتیجه را بر روی یک سری داده های جدید ثبت می کند .

تمام این سه بخش جزء قسمت های اصلی و ضروری هر سیستم GIS که در سطوح مختلف در هر کاربری GIS مورد استفاده قرار می گیرند .

مراحل کار با GIS

 کار GIS پاسخ گویی به سئوالات ما و کمک به تصمیم گیری های بهینه است .
برای گرفتن پاسخ مناسب بوسیله GIS مراحل زیر باید طی شود :
1) اتخاذ یک سؤال واضح و مفهوم :
برای رسیدن به سؤال واضح باید دقیقاً بدانیم به چه اطلاعاتی نیاز داریم ، مثلاً سؤالاتی در این زمینه ها در GIS عادی است :
- بیشترین دزدی های ماه گذشته در کجا اتفاق افتاده است ؟
- در هر حوزه چقدر جنگل وجود دارد ؟
- کدام مناطق حداکثر تا 500 متری این دریاچه قرار دارد ؟
باید تا آنجا که ممکن است در مورد سؤالی که می خواهیم در مورد آن به جواب برسیم دقیق و واضح باشیم .

2) انتخاب سری اطلاعات :
نوع اطلاعاتی را که شما با آن کار می کنید می تواند به شما در انتخاب روش مورد استفاده کمک کند .
اطلاعات می تواند از منابع مختلف مثلاً از پایگاه داده ها ، مصاحبه با رئیس پروژه و یا از طریق اینترنت بدست آید .
اطلاعاتی را که شما برمی گزینید و نحوه ای که شما آنها را بدست می آورید به نیاز و بودجه شما بستگی دارد . نکته مهم در اینجا این است که اطلاعات دارای کیفیت خوب و دقت زیاد باشد .

3) گزینش یک روش آنالیزی :
تصمیم گیری راجع به روش آنالیزی بستگی به سؤالی که ابتداً مطرح شده و کیفیتی که نتایج مورد استفاده قرار می گیرد ، دارد . هر چه کار مورد بررسی احتیاج به دقت بیشتری داشته باشد یا به عبارت دیگر هر چه جواب دقیق تری برای سؤال خود بخواهیم باید از روش های آنالیزی دقیق تر و پیشرفته تر استفاده کنیم .

4) پردازش اطلاعات :
وقتی که شما روش آنالیز را انتخاب کردید باید به پردازش اطلاعات در راستای رسیدن به جواب سؤال آغازین خود بپردازید . اگر شما به تهیه نقشه مکانی پدیده ها می پردازید ، شما باید به تعیین پارامترهای جغرافیایی مثل طول و عرض جغرافیایی بپردازید و آنها را طبقه بندی کنید .

5) مشاهده نتایج :
مرحله پایانی مشاهده نتایج پایانی آنالیز و تصمیم گیری در مورد کارهای لازم الاجرا بر مبنای نتایج است .
نتایج می تواند هم به صورت نقشه رقمی یا دیجیتالی و هم به صورت نقشه کاغذی همراه با چارت ها و جداول راهنمای نقشه ارائه شود . از آنجاکه تأکید اصلی GIS روی ارائه نقشه است ، نرم افزار های زیادی در این زمینه وجود دارد که با نیاز شما هماهنگ شده اند .
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 .

لايه هاي متعدد اطلاعاتي که در جي آي اس بررسي مي 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 .
بنابراین مبحث GIS راجع به ، به نقشه و به مدل کشیدن جهان اطراف برای تصمیم گیری های بهتر است .
 
چه کارهایی می توان با GIS انجام داد ؟

- به تصویر کشیدن مکان پدیده ها :
به نقشه درآوردن مکان پدیده ها این امکان را به شما می دهد که به راحتی مکان نمایه ها و پدیده های مورد بررسی خود را بیابید و بدانید در کجا باید عملیات خود را انجام دهید . به کمک نقشه شما می توانید :
1) مکان یک پدیده فردی را بیابید .
2) مکان یک توزیعی از پدیده های مرتبط به هم را بیابید .
مثلاً در مورد زمین لرزه می توان به نقشه کلیه مناطق زلزله خیز در یک کشور دسترسی پیدا کرد ، این دو برای ساخت ساختمان های جدید و مقاوم به زلزله ضروری است .
- به تصویر کشیدن مقادیر کمی :
افراد مقادیر کمی را به صورت نقشه در می آورند ، مثلاً مکان نقاط حداقل و حداکثر ، تا اماکنی را که با معیارهای آنها همخوانی دارند و یا مکان هایی راکه باید در آن به اجرای عملیات بپردازند ، بیابند . این سری از اطلاعات یعنی مقادیر کمی از یک سطحی از اطلاعات ورای نقشه مکان پدیده ها به ما ارائه می دهد .
مثلاً مأموران بهداشت و سلامت عمومی ممکن است نه تنها به نقشه تمام داروخانه ها دسترسی پیدا کند بلکه شاید بخواهند تعداد داروخانه های موجود به ازاء هر 10000 فرد پیدا کنند .
 
- به تصویر کشیدن تراکم :
در حالی که شما می توانید به راحتی با مشاهده نقشه مکانی پدیده ها به غلظت و تراکم آنها پی برید ، اما در مناطقی که پدیده های متنوع و زیادی دارد تشخیص مناطق با تراکم بیشتر سخت است . نقشه تراکم به شما اجازه می دهد تمام مناطق با واحد مساحتی یکسان مثل مایل مربع را اندازه گیری کنید . که در نهایت شما به راحتی می توانید توزیع آنها را ببینید .
نقشه تراکم در مورد مناطقی که از نظر سایز بسیار تغییر دارند مثل استان ها یا مناطق آماری بسیار مفید واقع می شود . در مورد نقشه های آماری که به نمایش تعداد افراد در هر منطقه آماری می پردازد ، مناطق بزرگ تر می تواند نمایانگر افراد بیشتری نسبت به مناطق کوجک باشد . اما بعضی از مناطق کوجک ممکن است به ازای هر مایل مربع ، دارای تراکم بیشتری باشد .
 
- پی بردن به پدیده های موجود در یک منطقه :
از GIS می توان برای بررسی و پی بردن به حوادث اتفاق افتاده و یا اقدامات لازم به انجام ، بوسیله پیدا کردن پدیده های موجود در یک منطقه ، استفاده کرد .
برای مثال ، یک وکیل منطقه ای ممکن است کلیه دستگیری های پخش مواد را بررسی کند تا به پیدا کردن پخش کننده موادی که در کمتر از 1000 فوت از یک مدرسه صورت گرفته است ، دست یابد که در این صورت مجازات شدیدتری در نظر بگیرد .
یعنی از داخل فایل تمام پخش کننده مواد به مورد پخش کننده های نزدیک به مدرسه می توان رسید تا در نهایت به علت جرم سنگین تر مجازات شدیدتری تعیین کرد .
این را درک پدیده ای داخل یک منطقه به منظور تعیین اقدامات لازم الاجرا می گویند .
 
- درک پدیده های مجاور :
بوسیله نقشه مناطق مجاور می توان به اتفاقات و حوادث ایجاد شده در نواحی با فاصله های مشخص از منبع پی برد . مثلاً از این نقشه می توان برای پیدا کردن مناطق مجاور به منطقه ای که در معرض خطر سیل است استفاده کرد .
 
- به تصویر کشیدن تغییرات :
1) به وسیله نقشه تغییرات می توان به تغییرات حاصل شده روی یک منطقه و بررسی علل این تغییرات به منظور درک و پیش بینی شرایط آینده ، تصمیم گیری در مورد اقدامات لازم برای انجام و اتخاذ سیاست های لازم پی برد .
با به نقشه درآوردن مکان و چگونگی تغییرات پدیده ها در طول زمان ، می توانیم به یک دانشی از نحوه عملکرد و رفتار این پدیده پی برد . برای مثال هواشناسان با مطالعه مسیر عبوری طوفان و تندبادها می توانند به محل و زمان حادث آنها در آینده پی ببرند .

2) با نقشه تغییرات می توان به نیازهای آینده پی برد . برای مثال یک رئیس پلیس باید هر ماه به مطالعه چگونگی تغییرات الگوهای جرم و جنایت بپردازد تا بتواند در مورد تعیین و جاگذاری افسرهای پلیس اقدام و تصمیم گیری کند .

3) با به نقشه درآوردن شرایط قبل و بعد از یک عمل یا حادثه می توان به بررسی تأثیرات این واقعه پرداخت . مدیر یک فروشگاه می تواند تغییرات فروش را قبل و بعد از انجام یکسری تبلیغات مقایسه کند تا بتواند اثر تبلیغات را بررسی کند . ( ادامه دارد )

....................................................................................................................
 
/ 0 نظر / 15 بازدید