مقدمه ای بر جی آی اس

مقدمه:

هراندازه بشردرپروژه های عمرانی ازتکنولوژی اطلاعاتی به عنوان یک اهرم موثربرای افزایش دقت سودببردبه همان اندازه دارای دیدبهتروافزایش قدرت جهت اخذتصمیم گیری های مناسبترگردیده ودرنتیجه این امربه افزایش سرمایه وسرمایه گذاری بیشترسازمان ها درکسب اطلاعات ومنابع اطلاعاتی کمک میکند.بسیاری از تصمیم گیری هادرپروژه های عمرانی وزیست محیطی به نوعی به مکان وموقعیت خاص  جغرافیایی مربوط می باشد.درنتیجه وجودیک سیستم اطلاعات جغرافیایی هوشمندمی تواندکمک اساسی به مدیران دراخذتصمیمات بهینه ایفاکند.مواردنگران کننده بسیاری درجهان امروزباابعادجغرافیایی وجود دارد که باعث شده بشربه فکر ایجاد سیستم هایی باشد که دسترسی وی را به اطلاعات اسانتر وسریعتر نماید.از جمله این موارد می توان به مواردی نظیر :افزایش تصاعدی جمعیت جهان.الودگی های زیست محیطی.خشکسالی .نابودی جنگل ها.سیل.زلزله.تغییرات اب وهوایی و غیره اشاره کرد.نرم افزار ارک- ویو که توسط esri تولید شده.عبارت از یک ابزار کامپیوتری برای حل مسائل وپروژه های جغرافیایی بوده ومی تواند برای تهیه. مشاهده وارائه لایه های اطلاعاتی دقیقتر.به کارشناسان مربوطه کمک کند.

تعریف GIS :

سیستم اطلاعات جغرافیایی(Geographic Information Systems) یا GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمع آوری، ذخیره، تجزیه وتحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی (مکانی) را دارد.  داده هادریک (GIS) بر اساس موقعیتشان نشان داده می شوند.  تکنولوژی GIS با جمع آوری و تلفیق اطلاعات پایگاه داده های معمولی، به وسیله تصویر سازی و استفاده از آنالیز های جغرافیایی، اطلاعاتی را برای تهیه نقشه ها فراهم می سازد. این اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رویدادها ، پیش بینی نتایج و تهیه نقشه ها به کار گرفته می شوند. دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی واژه جغرافیایی یا(Geographic) عبارت است از موقعیت موضوع های داده ها، برحسب مختصات جغرافیایی (طول و عرض). واژه (Information) یا اطلاعات نشان می دهد که داده ها در GIS برای ارائه دانسته های مفید، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاویر رنگی بلکه بصورت گرافیک های آماری، جداول و پاسخ های نمایشی متنوعی به منظور جستجوهای عملی سازماندهی می شوند. واژه(System) یا سیستم نیز نشان دهنده این است که GIS از چندین قسمت متصل و وابسته به یکدیگر برای کارکرد های گوناگون، ساخته شده است.

تاریخچه مختصری از GIS:

تاریخچه ایجاد جی‌آی‌اس اولین نمونه از یک جی‌آی‌اس ملّی، جی‌آی‌اس کانادا است که از اواخر۱۹۶۰ به این طرف ‌به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه‌های ۱۹۷۰ و۱۹۸۰ میلادی پیشرفت‌های قابل 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 از۴۰ 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 ۱۳۶۹ 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 ۱۳۷۱ 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.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: ـ سخت‌افزارهای مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه کلید، رقومی‌کننده، اسکنر، و ...)، ـ سخت افزارهای مرتبط با مدیریت اطلاعات (سخت‌افزارهای جانبی رایانه‌ها مانند ماوس، ...)، ـ سخت‌افزارهای مرتبط با خروج نتایج (چاپگرها، رسام‌ها، و ...). ▪ نرم افزار: برای راه اندازی جی‌آی‌اس برنامه رایانه‌ای لازم است.

اصولاً پنج زمینه کلی زیر به عنوان عناصرکلیدی برای توسعه GIS از دیگر مواردبصورت برجسته تری نمود پیدا می کند.

3 علوم جغرافیا

4 سنجش از دور

5 کارتوگرافی

سیستم اطلاعات مکانی کانادا (CGIS) اولین سیستم عملیاتی کامل بوده است وکانادا اولین کشوری است که از نام اقتصادی GIS استفاده نمود.در ابتدا CGIS درکانادا جهت آمایش نمود پیدا کردو در پروژه های تهیه نقشه کاربری اراضی در ارتباط با توسعه مزارع حاشیه ای فعالیت نمود ولی با گذشت زمان کاربردهای GIS فراتر رفت ودر بخشهای مختلف جایگاه خاصی به عنوان یک ابزار قدرتمند یافت.

داده های مکانی مورد نیاز یک سیستم اطلاعات مکانی می تواند از منابع مختلفی از جمله موارد زیر جمع آوری و تأمین شود:
• اسناد ، مدارک و نقشه های موجود
• نقشه برداری زمینی
• سیستم تعیین موقعیت جهانی(GPS)
• عکسهای هـوائی (تکنیک فتوگرامتری(
• تصاویر ماهـواره ای (سنجش از دور (                              

کاربرد GIS بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخشهای مختلفی توسعه یافته است، به طوری که در ابتدا در اروپا ازاین سیستم در پایگاه های اطلاعات ثبت اسناد و املاک، محیط زیست، نگهداری نقشه های توپوگرافی، در کانادا، در برنامه ریزی جنگل ها، حجم درختان وچوب قابل برداشت، شناسائی راههای دسترسی به جنگل، در چین و ژاپن، نظارت و مدل سازی تغییرات زیست محیطی و در آمریکا، در رشته های گوناگونی از جمله در برنامه ریزی شهری و شهرداری ها از این سیستم استفاده شده است و با گذشت زمان و توسعه سیستم ها استفاده از آن به کلیه بخش های مرتبط با زمین گسترش یافته است.استفاده از این سیستم درکلیه رشته هائی که به نحوی از انحاء با زمین، نقشه و به طورکلی با اطلاعات جغرافیائی مکان دار و تحلیل های فضائی ارتباط دارند، امکان پذیر می باشد. GIS اطلاعات مکان دار فضائی را با اطلاعات جغرافیائی یک پدیده خاص روی نقشه مرتبط می سازد. اطلاعات به شکل عوارض جغرافیائی در کامپیوتر ذخیره می شود.مثلاً شبکه راهها با یک سری خطوط روی نقشه مشخص می گردد که به تنهائی اطلاعات چندانی راجع به جاده ارائه نمی کند. 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 GIS صرفاً نقشه با عکس ها را نگهداری نمی کند، بلکه یک پایگاه اطلاعاتی با توجه به کلیه اصول و معیارهای فنی و علمی آن ایجاد می نماید. مفهوم پایگاه اطلاعاتی در یک GIS بسیار مهم است و آن را از یک سیستم ساده یا کامپیوتری نقشه کشی متفاوت می سازد. در GIS سیستم مدیریت اطلاعات نیز به صورت جزء پیوسته آن در آمده است.مجموعه عناصر GIS امکانات تحلیلی فوق العاده قدرتمندی را در اختیار استفاده کنندگان قرار می دهد تا بتوانند از تلفیق انواع اطلاعات جغرافیائی و سایر اطلاعات، نتیجه گیری مناسب را بنمایند.

توانایی علم GIS:دراغلب اجزای جغرافیایی کدی وجود دارد که وابسته به یک مکان خاص می باشد.این کد می تواند یک ادرس .کد پستی.موقعیت کلی سیستم.سرشماری بلوک های مکانی.شهر.منطقه یا کشور باشد.نرم افزارهای سیستم اطلاعات مکانی(gis)به کاربران امکان عملیاتی نظیر مشاهده.بهره برداری وانالیز داده هایی  را خواهد داد که وابسته به مکان.مسیرهای دستیابی.روابط داخلی وموارد دیگر بوده وانجام انها در نقشه های معمولی به هیچ وجه وجود ندارد.

Gis تکنولوژی است که در همه علوم کاربرد دارد.زمانی که با اطلاعات مربوط به مکان کار می کنیم.gis باعث افزایش قدرت حل مشکلات روزمره مهندسی میشود.با استفاده ازgis می توان حوادث شهری را انالیز نمود یا خریدهای مشتریان را ردیابی کرد.حمل ونقل رادربهترین مسیرها انجام داد.بهترین مکان را برای یک سدانتخاب کرد وبسیاری موارد دیگر که در اینده در مورد انها توضیح خواهیم داد.

دادهها درسیستم GIS :

داده ها در سیستم اطلاعات جغرافیائی به دو دسته تقسیم می شوند: داده های مکانی که نشاندهنده موقعیت و شکل عوارض بوده و داده های توصیفی که بیانگر ویژگی ها و خصوصیات عوارض می باشند. 

IS مجموعه ای سازمان یافته از سخت افزار ، نرم افزارهای کامپیوتری ، داده های مکان مرجع شامل : داده های توصیفی ومکانی ، افراد متخصص والگوریتم هاست که به منظور گردآوری ، ذخیره سازی ، بهنگام سازی ، پردازش، بازیافت ، تجزیه وتحلیل وارائه شکلهای مختلف اطلاعات مکان مرجع ، طراحی وایجاد شده وبه بیان مشخصات وویژگی های جغرافیائی داده ها می پردازد.

اجزاء GISسیستم اطلاعات جغرافیائی از سه جزء اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:الف) نیروی متخصص: نیروی متخصص وظیفه طراحی وپیاده سازی وهمچنین بهنگام سازی داده ها و اطلاعات رابرعهده دارد.ب) کامپیوتر: کامپیوتر شامل سخت افزار ونرم افزار مناسب است که جهت ذخیره سازی ، بهنگام سازی وتجزیه وتحلیل داده ها مورد استفاده قرار می گیرد.ج) داده: منظور از داده، داده های مکانی و داده های توصیفی می باشد.

 مونه ای از داده ها در راه آهن

برای روشن تر شدن موضوع نمونه ای از داده ها که شامل داده های مکانی وتوصیفی می باشند به صورت ذیل ارائه می شود که این داده ها عبارتند از:داده های مکانی: نظیر کیلومتراژ وموقعیت عوارضی چون ریل ،بالاست، تراورس، پابند، سوزن ، ایستگاه ، تونل ، پل ، ترانشه، شیب وفراز، قوس ، دیزل، واگن انشعاب برق وتلفن و مخزن سوخت ،ساختمانهای اداری وتعمیرات ،مسکونی و...داده های توصیفی: عبارتست از مشخصات و توضیحات مربوط به عوارض مکانی نظبرهندسه خطوط ، شیب و فراز ، ایستگاهها ، ریل ، تراورس ، تناژبار ، قطعه ، ناحیه ، بلاک ، بخش ، ابنیه فنی (پل ، تونل ، ترانشه ، دیوار حائل و...) نرخ تردد ، مشخصات وضعیت زیر سازی مانندجنس لایه ها و غیره....منابع تأ مین کننده داده های مکانی مورد نیاز

داده های مکانی مورد نیاز یک سیستم اطلاعات جغرافیائی می تواند از منابع مختلفی از جمله موارد زیر جمع آوری وتأمین شود:

· اسناد ، مدارک ونقشه های موجود
· نقشه برداری زمینی
· سیستم تعیین موقعیت جهانی(GPS)
· عکسهای هـوائی (تکنیک فتوگرامتری(
· تصاویر ماهـواره ای (سنجش از دور)

طیف کاربران و علوم وابسته بهGIS مشتمل است :

1-شهرداری هاوامور برنامه ریزی شهری:

بررسی توزیع وپراکنش فضاهای سبز به منظور احداث فضاهای جدید وجبران کمبودهای موجود

2-کشاورزی وبرنامه ریزی کاربری اراضی.هواشناسی حاصل از ماهواره ها.اندازه گیری های زمینی واطلاعات مربوط به محصولات و...

3-محیط زیست ومنابع طبیعی:

بررسی منابع ابی زیر زمینی.ابهای سطحی و...

4-نقشه کشی

5-زمین شناسی ومطالعات زیست محیطی:

ارزیابی منابع اب.ماسه وگراول.سنگ ساختمانی.نفت خام.گاز طبیعی زغال سنگ و...

6-مهندسی معدن:

تهیه نقشه های پراکندگی معادن.عناصر و...

7-تعلیم وتربیت:

انتخاب بهترین مکان مناسب جهت احداث مدارس و...

8-تجارت و صنعت

9-مدیریت خدمات رفاهی:

یافتن مکان های مناسب جهت احداث رستوران .پارک.فروشگاه.پارکینگ.پمپ بنزین و...

10-صنعت حمل ونقل.کشتیرانی و...

تعیین مسیر ترانزیت کالا.تعیین موقعیت مناسب برای احداث جاده ها.خطوط انتقال نیرو و...

11-برنامه ریزی نظامی:

فرماندهی.کنترل.ارتباطات.سیستم جاسوسی واطلاعات عملیات.تحلیل فرکانس هاومناطق تحت پوشش رادار.تحلیل پخش امواج.سیستم مختصات پروازی و...

12-راه اهن :

تهیه گراف وتنظیم برنامه حرکت قطار.موقعیت دفاترفروش بلیط وسالن ها ومراکز مرتبط با راه اهن

13-سرویس های اضطراری (اتش نشانی.پلیس و...)

تعیین بهترین وکوتاهترین مسیر ممکنه با توجه به موانع احتمالی مانند ترافیک.مسدود بودن راهها و..

14-مدیریت ترافیک وسانحه:

ارائه و بررسی راهکارهای ممکن در کنترل سوانح.ترافیک ومدیریت خدمات اضطراری پس از وقوع سانحه.شناسایی مناطق زلزله خیز به منظور توسعه شبکه راههای اضطراری و...

15-شناسایی نقاط کور شبکه مخابراتی

16-بررسی پراکندگی نیروی انسانی

17-کمک در امر بازاریابی وفروش:

شناسایی محلهای بهینه احداث فروشگاهها وسیستم های تحویل مناسب در امور تجاری و...

18-عمران وشهر سازی

19-ارائه ونمایش اطلاعات توصیفی ومکانی هر منطقه دلخواه به صورت امار.جدول.نمودار.

تصاویر.نقشه های شیب.جهت شیب.پروفیل ها وانجام محاسبات مربوط به حجم.مساحت و...

20-استفاده بهینه از فضای فیزیکی وکاهش فضاهای بایگانی وذخیره نقشه ها

21-مکان یابی جغرافیایی با شرایط معین:

انتخاب محل های مناسب جهت اجرای پروژه های مهندسی

22-طراحی بهینه شبکه های توزیع اب:

ابیاری وزهکشی.تعیین مسیر بهینه خطوط انتقال اب.مدیریت شبکه های فاضلاب.مدلسازی هیدرولوژیکی.تعیین مکان بهینه جهت احداث سد.مدیریت ابهای زیرزمینی وجلوگیری ازالودگی انها.مدیریت حوضه های ابریز وبسیاری موارد دیگر ...

مولفه های GIS:

کاربران(user):مهارت درانتخاب واستفاده ازابزارها دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی وشناخت کافی ازاطلاعاتی که استفاده می شوند یکی از موارد اساسی برای موفقیت دربکارگیری تکنولوژی

Gis است واین از وظایف کاربر میباشد.

سخت افزارها(hardware):امروزه شبکه های gis شامل تعدادی workstation.x-station.

کامپیوترهای شخصی.چاپگرها وپلاترها میباشدکه معرف مولفه سخت افزار یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشد.

نرم افزارها(software):به منظور بهره برداری بهینه از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی.استفاده از نرم افزارهای به روز وتوانمند توصیه می شود.

اطلاعات(data):قلب هر gis پایگاه های اطلاعاتی ان است.داده هاییکه در سیستم اطلاعات جغرافیایی می توانند وارد شوند دو نوع هستند:

الف-داده های مکانی که موقعیت جغرافیایی عوارض را نشان می دهند(مانند نقاط یا خطوطی که عوارضی مانند خیابان.دریاچه وغیره)

ب-داده های توصیفی غیر مکانی که به توصیف خصوصیات عوارض می پردازند(مانند اسم خیابانها ودریاچه ها وطول ووسعت انها و...)

روش ها(methods):شیوه های صحیح بکارگیری اطلاعات در جهت رسیدن به اهداف ویژه در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی از مولفه های ان است.

مشخصات کلیدی: arc view-gis

مشخصات کلیدی ومهم این نرم افزارعبارتند از:

- دارای برنامه واسطه ای (اینتر فیس)باکاربری ساده.

- تلفیق چارت ها،نقشه ها،تصاویر ومولتی مدیا(صدا وتصویرمتحرک)

- مشاهده باقدرت تفکیک بالای نقشه ها

-کارتوگرافی اسان وبا کیفیت بالا

- توانایی واردکردن توضیح وبرچسب به نقشه ها

- دارای هزاران سمبل برای کاربردهای ویژه

- برنامه های جنبی اضافی بنام extension برای کاربردهای خاص

- دارای لینک (ارتباط)به همه فرمت های داده های پشتیبانی شده

- توانایی تجزیه وتحلیل های ویژه نقشه ها

- توانایی تجزیه وتحلیل فرایندهای جغرافیایی(geoprocessing) نظیر ایجاد مناطق حائل،متصل کردن نقشه ها،یکی کردن نقشه ها(union)

- توانایی یافتن ادرس ها وکدهای نقشه ها

- ابزار تصویر نمودن (projection)برای فایل های شکلی(shapefile)ومحورهای انتقالی

- ویرایش کردن نقشه ها،تابلوها وجداول

- تلفیق با داده های cad

-توانایی درک data base ها

- یکپارچه کردن دسترسی کاربر به تمام اطلاعات

- دارای خود اموز یادگیری

- پشتیبانی قوی سازنده نرم افزار

- زبان برنامه نویسی avenue برای تولید برنامه های مورد نیاز کاربر

نگارنده :علی محمد پورزیدی دانشجوی ارشد اقلیم

منابع : 1.خود اموز نرم افزار ArcViewGIS.تالیف وترجمه :مهندس سعید گرجی نژادومهندس کامبیز برنا .انتشارات ارس رایانه

2.آشنای باArcView-GISوبرنامه های جنبی (Extensions).مولف دکتر همایون مطیعی .انتشارات دانشگاه صنعت آب وبرق (شهید عباسپور)

3.راهنمای کاربردی ArcGIS.نویسنده.مهندس سارا سنجیری .ناشر عابد

4.سایتها ی اینترنتی

1 عماری چشم انداز
 2علوم کامپیوتری