1

درباره GIS

تاریخچه 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(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، ذخاير و صنايع وهمچنين برنامه ريزي هاي توسعه اي به کار گرفته مي شود.

سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي قبلاً در فرم نقشه هاي خطي و دادههاي آماري مورد استفاده بوده و اغلب موارد GIS بخش توصيفي عوارض زمين را دربر ميگرفت و بدين ترتيب قريب يكصد سال در ارائه خدمات به علوم و فنون مورد بهره برداري قرار گرفته بود و تجديد حيات خود را از سال 1960 ميلادي آغاز نموده و طي پنج دوره سير تحول ادامه مي يابد.

مرحله اول: از سال 1960 م شروع و با استفاده از كامپيوتر و گرافيك كامپيوتري دگرگوني عظيمي در ارائه كارها كسب گرديد و با جمع آوري داده ها و كدگذاري آنها تصاوير و نقشه هايي توليد نمودند كه قابليت تحليلي آن به صورت ساده نوعاً محدود به طبقه بندي كاربري اراضي و چشم انداز تركيب و جايگذاري لايه هاي اطلاعاتي داشته كه با روش ترسيم دستي نيز امكان پذير بودند به همين دليل بي تفاوتي و عدم استقبال كاربران را در پي داشت.

مرحله دوم:از سال 1970 م آغاز شد كه اساساً تاكيدي بر تحليل هاي GIS پيشرفته و مدرن آن دوره از جمله:
– ادغام تكنيكهاي آماري و نقشه اي
– معرفي روش هاي تحليلي فضايي پيشرفته تر
– معرفي نمايشهاي گرافيكي متنوع تر از نقشه ها كه موجب مقبوليت گرديد.

مرحله سوم: از سال 1970م شاهد فعل و انفعال مهمي با ديگر تخصص ها و رشته هاي علمي بوده و نياز به تحليل هاي قابل پيش بيني جهت مدل هاي بهتر مورد تاكيد قرار گرفت و اهميت تاثير اطلاعات جغرافيايي را در پي داشت.

مرحله چهارم: از اواخر دهه هفتاد تا اواسط دهه 80 ميلادي ادامه يافت و با معرفي كامپيوترهاي كوچك و مراتب ارزانتر برنامه هاي ساده با توانايي نمايش آسان اطلاعات جغرافيايي و تكثير توانايي هاي تحليلي و گرافيكي و استفاده سيستمهاي شبكه اي متمركز و غير متمركز پذيرش و مقبوليت عمومي پيدا كرد.

مرحله پنجم: بسياري از فعاليتهاي جاري مربوط به GIS طي اين دوره انجام يافته است در اين دوره GIS به صورت دانش پويا و متمركز و با رشد سريع ظاهر شده و در ذخيره و پردازش و تحليل و نمايش داده هاي فضايي و غير فضايي(نقشه و داده هاي آماري) پيشرفت فوق العاده اي داشته است. همچنين سيستم اطلاعات جغرافيايي در ارتباط با دانش سنجش از دور و فتوگرامتري تحول چشمگيري پيدا نمود كه مي توان به تركيب داده هاي ارتفاعي و مسطحاتي و تفسير اشاره نمود.

تعاریف GIS

سيستم(سامانه) اطلاعات جغرافيايي Geographic Information System يك سيستم اطلاعاتي در رابطه با داده هاي مكاندار (جغرافيايي) مي باشد. در نگاهي وسيع و عمومي اين چنين سامانه ها ابزارهايي جهت پردازش داده هاي مكاندار و تبديل آن ها به اطلاعات جهت استفاده در تصميم گيريها هستند.

علاوه بر واژه آمريكايي ياد شده براي اين سامانه از واژه Geografical Information System به صورت مترادف در كشورهاي اروپائي نيز استفاده مي گردد(دمرس1997). گستردگي مفهوم و زمينه هاي كاربرد اين سيستم موجب شده است تا واژه Goe Information System نيز بر آن اطلاق و بطور روزافزوني در منابع علمي مورد استفاده قرار گيرد. از بين تعاريفي كه براي GIS ارائه شده است تعريق ذيل از (بيل و فريچ 1994) وظايف و اركان آنرا به خوبي تشريح نمايد:

سيستم اطلاعات جغرافيايي يك سيستم كامپيوتري متشكل از سخت افزار،نرم افزار داده و كاربر است كه قادر مي باشد داده هاي مكاندار را بطور رقومي كسب،نگهداري، بازيابي، مدل سازي و تجزيه و تحليل نموده و به طور متني و گرافيكي ارائه نمايد.
 در تعربف فوق بر ويژگي اين چنين سيستم ها يعني پرداختن به داده هاي مكاندار تاكيد شده است. پمن آنكه در كنار اركان برپائي يك GIS به وظايف آن نيز اشاره گرديده است. اركان چهارگانه برپائي يك GIS عبارتند از : سخت افزار، نرم افزار،داده و كاربر

GIS چيست؟

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.
دريک 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.

مولفه هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي به ترتيب عبارتند از:

1)کاربران (User)
مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي و شناخت کافي از اطلاعاتي که استفاده مي  شوند، يکي از موارد اساسي براي موفقيت در استفاده از تکنولوژي GIS است، که اين از وظايف يک کاربر مي باشد.

2)سخت افزارها (Software)
امروزه شبکه هاي GIS شامل تعدادي workstation، کامپيوترهاي شخصي، چاپگرها و پلاترها مي باشد که معرف مؤلفه سخت افزاريک سيستم اطلاعات جغرافيايي مي باشند.

3)نرم افزارها (Hardware)                                                                                                                                                                     به منظور استفاده بهتر از يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، استفاده از نرم افزارهاي به روز و توانمند توصيه مي شود.

4)اطلاعات (Data)
قلب هر GIS پايگاههاي اطلاعاتي آن است. در اين پايگاهها به پرسش هايي از قبيل چه شکلي است؟ کجاست؟ و چگونه به ديگر اشکال مرتبط مي شود، داده مي شود.

5)روش ها (Methods)
شيوه هاي صحيح به کارگيري اطلاعات در جهت رسيدن به اهداف ويژه در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي از مهمترين مؤلفه هاي آن است.

مدلهاي داده هاي مکاني

سيستم اطلاعات جغرافيايي وکامپيوترها را نمي توان به طور مستقيم براي جهان واقعي به کار برد، زيرا کامپيوترها ي ديجيتالي براساس اعداد يا کاراکترهايي که در درون خود به صورت اعداد دو رقمي نگهداري مي کنند، عمل مي نمايند.
بنابراين پديده هاي مورد نظردر جهان واقعي در يک سيستم کامپيوتري، بايد به شکل نمادين عرضه شوند.
پس ابتدا بايد مرحله جمع آوري داده ها انجام گيرد و سپس فرايند فشرده سازي گستره زمين شناسي، ساختار، خواص ژئو فيزيکي يا هر ويژگي ديگري از سطح زمين که اطلاعات آن گردآوري شده بود، به شکل قابل دستيابي در کامپيوتر با استفاده از مدلهاي نمادين صورت گيرد.
هر نقشه زمين شناسي يک مدل نمادين است زيرا گستره ساده شده قسمتي از جهان واقعي است که از زاويه ديد زمين شناس صحرايي مشاهده شده است.
مولفه هاي مدل گفته شده عوارض مکاني هستند که به تقريب همان موجوديتهاي مستقل جهان واقعي هستند که بر روي نقشه توسط نمادهاي گرافيکي عرضه مي شوند.

تمام مدلهاي داده هاي مکاني از عوارض مکاني جداگانه نظير نقاط، خطوط، نواحي، حجم ها و سطوح تشکيل مي شوند، اين عوارض مکاني توسط خصوصياتي که هم مکاني وهم غير مکاني هستند، مشخص ميگردند.
توصيف رقومي عوارض و خصوصيات آنها مجموعه هاي داده هاي مکاني راشامل مي شود

ورودي و خروجي داده ها

براي اينکه يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مفيد واقع گردد، بايد قادر به دريافت و توليد اطلاعات به صورت موثر باشد.
توابع ورودي و خروجي داده ها، مفاهيمي هستند که توسط آنها يک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار مي کند.
-ورودي داده ها عبارتند از روند کد گذاري داده ها به يک شکل خوانا توسط کامپيوتر و قرار دادن داده ها در پايگاه اطلاعاتي GIS.
داده هايي که در سيستم اطلاعات جغرافيايي مي توانند وارد شوند دو نوع هستند.

قابلیت های GIS

اهداف يک سيستم اطلاعات جغرافيايي:

هدف نهايي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS، پشتيباني جهت تصميم گيري هاي پايه گذاري شده بر اساس داده هاي مکاني مي باشد و عملکرد اساسي آن بدست آوردن اطلاعاتي است که از ترکيب لايه هاي متفاوت داده ها با روشهاي مختلف و با ديد گاه هاي گوناگون بدست مي آيند.

هدف فوق از طريق فعاليتهايي که برروي داده هاي مکاني انجام ميگرد، صورت مي پذيرد،اين فعاليت ها عبارتند از:

1) جستجو(Search) : عبارت است از عملکرد جستجوي مجموعه هايي از داده هاي سازمان يافته از پايگاه داده هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي.

2) سازماندهي (Organization) : دراين سيستم ها ويژگي اصلي براي سازماندهي داده هاي موجود، موقعيت مکاني آنها مي باشد.

3) تجسم يابه تصوير درآوردن (Monitoring) : تکنولوژيGIS از توانمنديهاي گرافيکي رايانه ها، براي تجسم استفاده مي نمايد. نمايش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمايش ويديويي انجام مي شود. اما ساير دستگاههاي خروجي نظير چاپگرهاي رنگي نيز براي نمايش نسخه هاي چاپي استفاده مي شوند.

4) ترکيب و تلفيق (Integration) : بخش ديگري از اين فعاليتها، تلفيق مجموعه داده هاي مکاني از منابع بسيارگوناگون جهت نمايش، درک و تفسير پديده هاي مکاني مي باشد (اين پديده ها هنگامي که داده هاي مکاني به صورت مجزا بکار گرفته مي شوند، قابل رويت نيستند)

5) تجزيه وتحليل ((Analyses : تجزيه وتحليل، فرايند استنباط و دريافت مفهوم داده هاست و به معني تجزيه وتحليل داده هاي مکاني مي باشد.

6) پيش بيني (Prediction) : هدف از مطالعه وبررسي ها برروي داده هاي مکاني در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، به طور معمول پيش بيني است.

درحقيقت يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS ، توانمندي هاي کاري را براي جمع آوري، ورود، پردازش، تغييرشکل، به تصوير در آوردن،ترکيب، جستجو، تجزيه و تحليل، مدل سازي و خروجي کليه داده هاي مکاني براساس اهداف مورد نظر فراهم مي سازد.