آموزش نرم افزار GIS (مقدمه)اول

مقدمه

برنامه ریزی جهت هر نوع کاری نیازمند داشتن اطلاعات مربوط به آن کار است که این نیازمندی در مورد برنامه ریزی برای استفاده های انسان از سرزمین نیز صادق است.

زیرا بدون اطلاعات مربوط به شناخت منابع اساساً نمی توان بخشهای دیگر فرآیند برنامه ریزی استفاده از سرزمین یا به عبارتی آمایش سرزمین را برای عمل برنامه ریزی مهیا ساخت. از بدو برنامه ریزی استفاده از سرزمین گردآوری اطلاعات اهم مشکل برنامه ریزان بوده است. این مهم را ابتدا با آماربرداری و نمونه برداری از منابع به انجام می رساندند و به تدریج دریافتند که جهت برنامه ریزی بهتر و دقیقتر نیاز به اطلاعات مکانی از منابع یا اطلاعات فضایی دارند. رفع مشکل را برنامه ریزان در نقشه سازی منابع یافتند. پس از جنگ جهانی دوم و پیشرفت دانش تفسیر عکسهای هوایی نقشه سازی منابع آسانتر شد. برنامه ریزان استفاده از سرزمین دریافتند که می توانند با یاری نقشه سازان و فن آوری آنان بهتر به مقصود دست یابند. مرور بر پیدایش و تحول دانش جدید رایانه ای سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) را می توان به شرح زیر عنوان نمود.

1. تفسیر اتوماتیک عکسهای هوایی برای نقشه سازی موضوعی منابع زمینی.
2. ساماندهی اطلاعات نقشه ای در گروههای موقعیت جغرافیایی.
3. ارزیابی توان اکولوژیکی پهنه های جغرافیایی برای کاربریهای استفاده از سرزمین / محیط زیست.
4. مدل سازی اکولوژیکی برای ارزیابی رایانه ای توان سرزمین.

سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای ذخیره سازی و مدیریت رایانه ای داده های زمینی به صورت یک نظام به وجود آمد و جهانگیر شد. کاربرد این سامانه جهت نقشه سازی ، ارزیابی و برنامه ریزی سرزمین توسط تاملینسون ارائه شد. داده های جمع آوری شده محدود به پنج گونه بودند :

1. استفاده حاضر از سرزمین
2. توان اکولوژیکی سرزمین برای کشاورزی
3. توان اکولوژیکی سرزمین برای جنگلداری
4. توان اکولوژیکی سرزمین برای گشت و گذار
5. توان اکولوژیکی سرزمین برای حفاظت حیات وحش

برای جمع بندی داده های موضوعی تک بعدی ، اندیشمندان دریافتند که با روی هم گذاری نقشه های موضوعی تک بعدی ، تقابلها ، تداخلها و وابستگیهای به هم پیچیده را بهتر می توان دید ، ارزیابی و نتیجه گیری کرد.

 تعریف GIS (Geographical Information System)

سامانه اطلاعات جغرافیایی عبارت است از یک نظام منسجم از سخت افزار ، نرم افزار و داده ها که امکان می دهد داده های وارد شده به رایانه ، ذخیره ، تجزیه و تحلیل ، انتقال ، ارزیابی و بازیابی شده و به صورت اطلاعات نقشه ای ، جدولی و مدلی از پهنه های جغرافیایی منتشر شوند.

به هر حال سامانه اطلاعات جغرافیایی یک فن یا ماشین ابزاری است که می توان از آن در شناسایی داده ها (نقشه سازی موضوعی) ، تجزیه و تحلیل و تفسیر و جمع بندی داده ها ، ارزیابی توان اکولوژیکی و نیاز اقتصادی اجتماعی برای استفاده انسان از سرزمین ، تغییرات محیط زیست ، شناخت تخریبها ، ضایعات و آلودگیها و از همه مهمتر برنامه ریزی منطقه ای یا به اصطلاح امروزی آن در برنامه ریزی محیط زیست که در برگیرنده تمامی موارد یاد شده در بالا است از آن بهره جست. GIS پلی بین پایگاه داده های منابع و مدیریت است.

ارکان چهارگانه برپایی یک GIS عبارتند از سخت افزار ، نرم افزار ، داده و کاربر. سامانه اطلاعات جغرافیایی یک سامانه اطلاعاتی در رابطه با داده های مکان دار (جغرافیایی) می باشد. در نگاهی وسیع و عمومی اینچنین سامانه ها ابزارهایی جهت پردازش داده های مکان دار و تبدیل آنها به اطلاعات جهت استفاده در تصمیم گیریها هستند.

وظایف یک GIS را می توان در چهار گروه کلی دسته بندی نمود : کسب ، نگهداری ، تجزیه و تحلیل و ارائه . روش رقومی تشریح هندسی و موضوعی پدیده ها موجبات انتخاب و دسته بندی پدیده ها را از دیدگاههای مختلف میسر می سازد.  داده ها می توانند از دیدگاههای مختلف مورد پرسش و تجزیه و تحلیل قرار گیرند؛ نظیر مالکیت ، شبکه آب رسانی ، فضای سبز، آمار جمعیت ، کاربری زمین ، طراحی راههای عبور و مرور. نتایج این پرسش و تجزیه و تحلیلها می توانند به صورت های نقشه ، جدول یا گزارش ارائه شوند.

ارکان یک سامانه اطلاعات جغرافیایی

انواع داده در GIS

ارتباط مستقیمی بین چگونگی نمایش و پردازش داده ها وجود دارد. از این رو می توان سه نوع داده در GIS تفکیک نمود. داده های هندسی ، گرافیکی و توصیفی .

داده های هندسی :

موقعیت و شکل پدیده ها از طریق داده های هندسی و در یک سامانه مختصات معین تشریح می شوند. دو ساختار یا مدل داده برای ارائه داده های هندسی وجود دارند . ساختار رستری و ساختار برداری .

ساختار برداری : در این ساختار موقعیت هر نقطه به طور دقیق با یک جفت مختصات (x,y) در یک سامانه مختصات معین ارائه می گردد ، ضمن آنکه روابط همسایگی را نیز میتوان به آن افزود. منظور از روابط همسایگی به طور مثال این است که نقاط آغاز و پایان یک خط و همچنین سطوح مجاور آنها کدامند. به دلیل دقت هندسی بسیار بالای ساختار برداری در ارائه موقعیت پدیده ها ، این ساختار برای تشریح موقعیت مکانی پدیده های نقطه ای و خطی و همچنین نقشه های بزرگ مقیاس (۱۰۰۰۰: ۱ – 100 : 1) بسیار مناسب می باشد. داده های هندسی برداری عمدتاً از طریق رقومی گر ، برداشت های نقشه برداری و GPS کسب می شوند.

ساختار رستری : روش تشریح و ارائه موقعیت مکانی پدیده ها با ساختار رستری جدیدتر از روش برداری می باشد و بر خلاف آن بر اساس سطح (به جای نقطه) استوار است. کوچکترین جزء پایه هندسی در این ساختار سلول می باشد که معمولاً به شکل مربع و به صورت ستون و ردیفهایی در یک ماتریس همسان ارائه می گردد. بین سلولهای یک داده رستری هیچگونه ارتباط منطقی وجود ندارد. هر سلول تنها می تواند دارای یک ارزش باشد که نمایانگر یک ویژگی نظیر ارتفاع ، نوع خاک و پوشش گیاهی خواهد بود. ساختار رستری عمدتاً برای ارائه نقشه هایی در مقیاسهای کوچکتر از ۱۰۰۰۰ : ۱ بکار می رود.  کسب داده های رستری با استفاده از اسکنر صورت می گیرد. تصاویر ماهواره ای دارای ساختار رستری می باشند و از همین روست که ارتباط بسیار نزدیکی با GIS پیدا نموده است چرا که این تصاویر یا نتایج حاصل از تفسیر آنها می توانند مستقیماً وارد GIS شوند.

داده های گرافیکی :

دادهای تشریحی گرافیکی مربوط به چگونگی و نحوه نمایان سازی پدیده های نقشه های موضوعی مختلف ( داده های هندسی و توصیفی ) بر روی سخت افزارهای بخش خروجی GIS می باشند. رنگ ، تن خاکستری ، علائم ، هاشور، نقطه چین ، خط نقطه ، خط و تعیین موقعیت متن از جمله داده های گرافیکی می باشند. داده های گرافیکی فوق و داده های هندسی (برداری یا رستری) با هم درآمیخته می شوند تا داده های موضوعی را به همراه موقعیت مکانی آنها چه به صورت آنالوگ بر روی نقشه و چه به صورت رقومی بر روی صفحه نمایش رایانه به نمایش درآورند. ترکیب داده های گرافیکی با داده های هندسی از نوع برداری را گرافیک برداری و با داده های رستری را گرافیک رستری می نامند. گرافیک برداری ضمن آنکه از حجم فایل کمتری نسبت به گرافیک رستری برخوردار است ، توانایی های بسیار زیادی را در راستای تهیه یک خروجی مناسب نظیر ضخامت خطوط و استفاده از علامت و هاشورهای مختلف در اختیار کاربر قرار می دهد.

داده های توصیفی :

اداره و تجزیه و تحلیل توأمان داده های هندسی و توصیفی ، مشخصه بارز سامانه های اطلاعات جغرافیایی می باشد. داده های توصیفی که تشریحی و موضوعی نیز نامیده می شوند ارائه دهنده تمامی اجزای غیرهندسی نظیر، نام ( مالک ، شهر ) ، شماره (پارسل ، خانه ) ، اندازه های کمی و کیفی ( شوری خاک ، حجم ، تعداد و کیفیت درختان جنگل ) ، نوع ( سنگ مادر و خاک ) و خلاصه هر نوع مشخصه مرتبط با کاربرد نقشه می باشد.

تهیه داده های توصیفی امری است جدا از وظایف GIS و باید از طریق روشهای موضوع مربوطه صورت پذیرد. این داده ها می توانند به صورت آنالوگ ( نقشه های کاغذی ، یادداشت و گزارش ) و رقومی ( بانک داده سامانه اطلاعاتی ، پرونده داده ) در اختیار کاربر قرار گیرند. به نقشه های موضوعی رقومی با ساختار برداری داده های برداری اطلاق می شود. این چنین نقشه ها چنانچه دارای ساختار رستری باشند ، داده رستری نامیده می شوند.

منبع: جزوه مقدمه ای بر GIS ، رامین روزبهانی ؛ ۱۳۸۷