تحقیق مقاله سیستم اطلاعات جغرافیایی

مفهوم GIS

GIS   مخفف Geographic Information System به معنی سیستم 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.

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) یک سیستم کامپیوتر مبنا می باشد که به عنوان یک مجموعه متشکل از سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات جغرافیایی، نیروی انسانی و مدلهای پردازش داده، به منظور تولید، ذخیره سازی، نمایش، بازاریابی، پردازش، بهنگام رسانی  و... اطلاعات جغرافیایی مربوط به عوارض و پدیده های مختلف، مورد استفاده قرارمی گیرد.

  به عبارت دیگر، GIS یک سیستم حامی تصمیم گیری است که به صورت وسیع در زمینه بهینه سازی فعالیتها و فرآیندهای مختلف، مورد استفاده قرار می گیرد.

 وظایف اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی

یک سیستم اطلاعات جغرافیایی ( GIS)، اصولاً شش فعالیت اصلی زیر را شامل می‌شود‌:

·     ورود اطلاعات

·     دستکاری و ویرایش اطلاعات

·     مدیریت اطلاعات

·     پرسش و پاسخ و تجربه و تحلیل اطلاعات

·     نمایش اطلاعات

1 ورود اطلاعات

قبل از آنکه اطلاعات جغرافیایی بتوانند وارد محیط GIS شده و مورد استفاده قرار گیرند، می بایست این اطلاعات به فرمت و ساختار رقومی  قابل قبول سیستم GIS، تعدیل شوند.

منابع تولید کننده اطلاعات مورد نیاز یک سیستم GIS :

·        تصاویر ماهواره ای و تکنیکهای سنجش از دور

·        عکس های هوایی و تکنیکهای فتوگرامتری

·        نقشه برداری کلاسیک

·        سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)

·        اسناد، مدارک و نقشه های موجود

   منابع تولید کننده اطلاعات مورد نیاز یک سیستم GIS

 2 دستکاری اطلاعات

استفاده از انواع داده و اطلاعات مورد نیاز یک پروژه خاص GIS ، نیازمند تبدیل و دستکاری آن اطلاعات به منظور قابل استفاده نمودن آنهادر سیستم می باشد. به عنوان مثال، اطلاعات جغرافیایی در استانداردهای مختلف وجود دارند و به منظور استفاده از آنها درGIS  می بایست اطلاعات فوق قبل از یکپارچه سازی در محیط نرم افزار GIS، به یک استاندارد واحد، تبدیل شوند.

3 مدیریت اطلاعات

برای پروژه های کوچک GIS، امکان ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در قالب فایلها و اطلاعات ساده وجود دارد. ولیکن هنگامیکه حجم اطلاعات زیاد باشد و همچنین تعداد کاربران سیستم از یک تعداد محدود فراتر می‌رود، بهترین روش برای مدیریت اطلاعات، استفاده از سیستم مدیریت پایگاه داده (Database Management System) می باشد. DBMS به منظور ذخیره سازی، سازماندهی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در GIS مورد استفاده  قرار می گیرد.

مدلهای پایگاه داده مختلفی از قبیل؛ سسله مراتبی، شبکه ای، رابطه ای، شئ‌گرا و ...، وجود دارد که از این میان، مدلهای داده رابطه ای (Relational) و شئ گرا (Object Oriented) به صورت وسیع در نرم افزارهای GIS مورد استفادع قرار می گیرند.    

4 پرسش و پاسخ و تجزیه و تحلیل اطلاعات

1-4- پرسش و پاسخ

سیستم های اطلاعات جغرافیایی این قابلیت را در اختیار کاربر قرار می دهند تا براساس اطلاعات مکانی و توصیفی ذخیره سازی شده در سیستم، اقدام به انجام پرسش و پاسخهای مورد نظر خود نماید. انواع این پرسش و پاسخهای، به شرح زیر می باشد:

پرسشهای مکانی

این پرسشها براساس اطلاعات مکانی و عوارض موجود در پایگاه داده GIS صورت می پذیرد. به عنوان نمونه، می توان به جست و جوی پست های برق واقع در محدوه یک استان یا رودخانه های واقع در یک حوزه آبریز اشاره نمود.

پرسشهای توصیفی

این پرسشها بر اساس اطلاعات توصیفی ذخیره شده در پایگاه داده برای هرعارضه، صورت می پذیرد. به عنوان نمونه، می‌توان به یافتن یک رودخانه و یا یک حوزه آبریز، با نام مشخص، اشاره نمود.

پرسشهای تابعی/ شرطی

این پرسش براساس معرفی یک شرط به عنوان معیار پرسش، صورت می پذیرد. به عنوان نمونه می توان به جستجوی حوزه های آبریز که حجم بارندگی در آنها در طول سال بیش از یک مقدار مشخص می‌باشد، اشاره نمود.

پرسشهای  روند تغییرات

این پرسشها بر اساس پارامترها و اطلاعات متغییر که با یک پریود زمانی در سیستم ذخیره می شوند، انجام می‌شود. به عنوان نمونه، می توان به انجام پرسش به منظور بررسی روند تغییرات میزان بارش یک حوزه آبریز در طی چندین سال گذشته، اشاره نمود.

پرسشهای ترکیبی

این پرسشها به صورت ترکیبی از پرسشهای مکانی، توصیفی و شرطی، انجام می شوند.

2-4- تجزیه و تحلیل

 عموماً سیستمهای اطلاعات جغرافیایی ، اداری ابزارهای متنوع جهت تجزیه و تعلیل اطلاعات می باشند. به طور خلاصه این ابزار شامل موارد زیر می گردد:

تجزیه وتحلیل همپوشانی اطلاعات (Overlay)

ترکیب لایه های اطلاعاتی مختلف درGIS، تحت عنوان Overlay شناخته می شود. در حالت بسیار ساده، این مفهوم به امکان نمایش چندلایه اطلاعاتی بر روی همدیگر اشاره می کند ولیکن در مفهوم  وسیعتر،‌ این  مفهوم به ترکیب چند لایه اطلاعاتی بر اساس معیارهای تعریف شده توسط کاربر و تولید یک لایه اطلاعاتی جدید، اشاره دارد. به عنوان نمونه می توان اطلاعات مربوط به نوع خاک، ‌نوع پوشش گیاهی، شیب زمین و ... را به منظور بررسی امکان وقوع سیل در یک منطقه، با یکدیگر ترکیب کرده و مناطق دارای پتانسیل در این خصوص را تحت یک لایه اطلاعاتی جداگانه، مشخص نمود.

 ترکیب لایه‌های اطلاعاتی مختلف

منطقه حائل (Buffering)

در این آنالیز، با تعریف یک منطقه حائل در اطراف عوارض نقطه ای، خطی و سطحی، ‌به تجزیه و تحلیل اطلاعات می پردازیم. به عنوان نمونه، می توان به کاربردهای زیر اشاره نمود:

· یافتن مناطق شهری  و یا تأسیساتی که در فاصله 1 کیلومتری از یک رودخانه، قرار دارند.

· یافتن تعداد مصرف کنندگانی که در فاصله 500 متری از یک مخزن آب قرار دارند.

ایجاد منطقه حائل چندگانه، در اطراف رودخانه‌ها

پردازش تصاویر (Image Processing)

تعدادی از سیستمهای GIS، دارای ابزار و قابلیتهای آنالیز و پردازش تصاویر سنجش از راه دور می باشند. این ابزار با دریافت تصاویر ماهواره ای خام و تبدیل آن به نقشه مکان مرجع، از طریق قابلیتهای مختلف موجود در سیستم از قبیل کلاسه‌بندی (Classification) و ... ، نسبت به تولید اطلاعات پایه مورد نیاز سیستم GIS، اقدام می نمایند.

تجزیه وتحلیلهای آماری

این ابزار به منظور انجام پردازشهای آماری بر روی عوارض مکانی و همچنین اطلاعات توصیفی منتسب شده به عوارض مختلف، مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان نمونه، می توان به تهیه، تولید و ارائه یک گزارش آماری از میزان بارندگی صورت گرفته طی ماههای مختلف در حوزه های آبریز، اشاره نمود.