فصل اول

سيستم اطلاعات جغرافيايي GIS


 

مقدمه:

امروزه با توجه به رشد جامعه بشري و نياز روزافزون و برنامه‌ريزي اقتصادي و اجتماعي و منطقه‌اي و حفظ محيط زيست و همچنين شناسايي قلمرو مسكوني و نهايتا رفع نيازهاي فردي و اجتماعي، انسان ديگر قادر نيست با روش‌ها و سيستم‌هاي قديمي نيازهاي خود را برآورده نمايد و براي رسيدن به اهداف فوق نياز به امكانات و تجهيزات دارد كه جوابگوي اجتماعات امروزي باشد و تنها ابزاري كه بتواند بشر را در اين زمان ياري نمايد رايانه است. پيششرفت در اين راستا و توسعه سيستمهاي رايانه‌اي و افزايش قابليت‌هاي سخت افزاري و نرم افزاري طي دو دهه اخير اين امكان را براي متخصصان علوم مختلف فراهم آورده تا بتوانند آخرين اطلاعات و داده‌هاي موجود و مرتبط با تخصص خود را به نحوي كه با مكان جغرافيايي سر و كار دارد در سيستمي تحت عنوان GIS تعبيه نمايد.

اين سيستم با ذخيره سازي و تغيير و تلفيق فرآيندي قادر است خروجي‌هايي را در امر تجزيه و تحليل برنامه‌ها و تصميم‌گيري‌ها داشته باشد.

كار يك سيستم اطلاعاتي اين است كه توانايي تصميم‌گيري را افزايش دهد و در واقع يك سري عملياتي است كه انجام مي‌شود تا در فرآيند تصميم‌گيري مورد استفاده قرار گيرد. اين عمليات از طرح و مشاهده گرفته تا جمع آوري داده‌ها، ذخيره‌سازي و تجحزيه و تحليل آن‌ها را شامل مي‌شوند.

بنابراين GIS در طي دو دهه گذشته به سرعت رشد كرده و توسعه يافته است به طوري كه كنترل اين سيستم‌ها به يك ابزار لازم براي استفاده مؤثر از اطلاعات جغرافيايي پذيرفته‌ شده‌اند. مديران سازمان‌هاي دولتي و شركت‌هاي خصوصي، به عنوان تصميم‌گيرندگان در وظايفي كه به آن‌ها محول شده و همچنين در طرح‌ها و پروژه‌ها مسئول معرفي GIS در سازمان و يا شركت خود بوده و بايد نسبت به استفاده از GIS و معرفي كاربردهاي آن اقدامات لازم را انجام دهند.

بهره‌برداري از فن آوري‌هاي سنجش از دور سامانه‌هاي اطلاعات جغرافيايي در تهيه نقشه‌ها و توليد آمارها در عرصه كشاورزي و منابع طبيعي از رايج‌ترين كاربردهاي فن‌آوري‌ها در جهان به شمار مي‌آيد. اين امر مستلزم آن است كه امكان استفاده نيز فراهم گردد. مشخصا سخت افزار و نرم‌افزارهاي تخصصي اجزاي اصلي اين فن‌آوري هستند.


 

 

تعريف سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS)

تاكنون تعاريف مختلفي از سيستم اطلاعات جغرافيايي ارائه شده است كه جامع‌ترين آن بشرح ذيل است:‌

  • GIS يك سيستم كامپيوتري تشكيل يافته از سخت‌افزار، نرم‌افزار، و كابردها مي‌باشد كه قادر است داده‌هاي مكان‌دار را به صورت رقومي اخذ، نگهداري، بازيابي مدل‌سازي و تجزيه و تحليل نموده و نتايج را به صورت متني يا گرافيكي ارائه نمايد.
  • GIS مجموعه سازمان يافته‌اي از سخت‌افزار و نرم‌افزار كامپيوتري، اطلاعات جغرافيايي و نيروي انساني متخصصي است كه به منظو كسب، ذخيره، بهنگام سازي، پردازش، تحليل و ارائه كليه اشكال اطلاعات جغرافيايي طراحي و ايجاد شده است به عبارت ديگر سيستمي است براي مديريت داده‌هاي جغرافيايي كه قابليت ذخيره، تجزيه و تحليل و بهنگام سازي‌ داده‌ها را فراهم آورد.
  • GIS سيستم اطلاعاتي است كه با داده‌ةاي زمين مرجع (Georefrence) سرو كار دارد و راه حل مشكلاتي است كه در هنگام تصميم‌گيري‌هاي مبتني بر داده‌هاي زمين مرجع با آن روبرو مي‌شويم.
  • هنر GIS لينك (ارتباط) اطلاعات توصيفي به اطلاعات مكاني است (ساير نرم‌افزارهاي اين قابليت را ندارند)
  • هر سيستمي كه آناليز روي نقشه و اطلاعات توصيفي را به طور همزمان انجام دهد يك سيستم GIS است بنابراين GIS يك ابزار مديريت و تصميم‌گيري است كه اجراي آن در غالب بخش‌ها، باعث افزايش سرعت، بهره‌وري و قابليت مي‌گردد؛ در واقع به عنوان پشتيبان ما در تصميم‌گيري‌هاست.

مزيت اطلاعات رقمي نسبت به اطلاعات خطي:‌

 

* نگه داري آسان                                     * به هنگام كردن اطلاعات

* ظرفيت كم                                          * سهولت ارسال

* دسترسي به آن آسان است                        * تلفيق اطلاعات

امكانات سيستم اطلاعات جغرافيايي

* انجام عمليات فضايي:

در يك سيستم اطلاعات جغرافيايي امكان تحليل مكاني و فضايي عوارض و روابط ميان آن‌ها، بر اساس مختصات جغرافيايي وجود دارد.

* ارتباط و پيوند انواع اطلاعات:

در يك سيستم اطلاعات جغرافيايي امكان پيوند ميان مجموعه‌هاي گوناگوني از اطلاعات جغرافيايي با اهداف مختلف تحليلي وجود دارد.

* خيره اطلاعات نقشه‌اي:

در اين سيستم امكان ذخيره انواع نقشه‌هاي شماتيك به شكل فايل‌هاي كامپيوتري وجود دارد به طوري كه قابل استفاده براي تلفيق و تحليل كامپيوتري مي‌باشند.

سوالاتي كه سيستم‌ اطلاعات جغرافيايي (GIS) پاسخ مي‌دهد:‌

1) سوالات مربوط به يك مكان (مكان يابي‌Location):

در يك مكان مشخص چه چيزي وجود دارد؟ اين اولين سوالي است كه GIS قادر به پاسخ‌گويي به آن مي‌باشد. يك مكان مي‌تواند به طرق مختلف در سيستم تعريف شود مثلا با نام مكان، كد، مختصات جغرافيايي (طول و عرض جغرافيايي)

2) سوالات شرطي (شرط Condition):

يافتن مكاني كه شرايط معيني را در بر دارد. طبق اين سوال مي‌خواهيد مكاني را پيدا كنيد كه پديده ويژه‌اي در آن وجود دارد. به عنوان مثال پيدا كردن منطقه‌اي كه جهت احداث مجتمع گلخانه‌اي كه مساحت آن 10 هكتار باشد. در فاصله 100 متري جاده دسترسي قرار گرفته باشد داراي بارندگي بالاي 300 ميلي‌متر مي‌باشد و خاك آن نيز رسي شني باشد. در اين سوال چهار شرط مطرح شده است كه سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) قادر به پيدا كردن مكاني با توجه به شرايط تعيين شده مي‌باشد.

3) بررسي روند (Trend):

از گذشته تا كنون چه تغييراتي در مكان يا در سطح معيني به وقوع پيوسته است؟ در واقع اين سوال تركيبي از دو سوال قبل است. يعني سيستم بايد مكان‌هايي را كه طي دوره معين زماني دچار تغييراتي شده‌اند (شرط) شناسايي نمايد.

به عبارت ديگر تركيب سوال مكان و شرط معين (تغيير) كه با ذخيره اطلاعات نقشه‌اي يك منطقه در دو دوره زماني متفاوت، قابل پرسش است. مثلا در تغييرات پوشش گياهي روند يابي سيل تغييرات كاربري اراضي و محيط زيست.

4) الگو (Pattern):

چه الگوي فضايي در حال حاضر وجود دارد؟ اين سوال بسيار پيچيده است. در اين رابطه سوالات متعددي بسته به نوع سيستم و كاربرد آن قابل طرح مي‌باشد كه سيستم قادر به پاسخگويي به آن‌ها مي‌باشد. در اين تحليل مجموعه‌آي از اطلاعات مكاني (نقشه) و ساير اطلاعات تشريحي در زمينه مورد بررسي، بايستي در سيستم ذخيره شوند. مثلا بهره‌برداري از اراضي در حال حاضر چگونه است و يا نقشه سيماي فرسايش

5) مدل‌سازي (Modeling):

سوال چه خواهد شد اگر؟ اين سوال عمدتا به برنامه ريزي و همچنين به بررسي اثرات اجراي برنامه‌ها مربوط مي‌شود. به عنوان مثال احداث يك جاده چه اثراتي بر پيرامون خواهند داشت.

پاسخگويي به اين گونه سوالات به در دسترس بودن مجموعه‌اي از اطلاعات جغرافيايي و ساير اطلاعات (حتي اطلاعات علمي) بستگي دارد، كه در يك سيستم اطلاعات جغرافيايي به شكل مناسبي گرد آوري، ذخيره، نگه‌داري و سازمان دهي مي‌شود. به طوري كه بتواند در تحليل‌هاي مختلف مورد استفاده قرار گيرد.

كاربرد سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS):

كاربرد سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) بسته به نيازهاي هر منطه يا كشور در بخش‌هاي مختلفي توسعه يافته است، به طوري كه در ابتدا در اروپا از اين سيستم در پايگاه‌هاي اطلاعات ثبت اسناد و امكلاك، محيط زيست، نگه‌أاري نقشه‌هاي توپوگرافي، در چين و ژاپن، نظارت و مدل سازي تغييرات زيست محيطي و در آمريكا، در رشته‌هاي گوناگوني از اين سيستم استفاده شده است و با گذشت زمان و توسعه سيستم‌ها از آن به كليه بخش‌هاي مرتبط با زمين گسترش يافته است. استفاده از اين سيستم در كليه رشته‌هايي كه به نحوي از انحاء با زمين، نقشه و به طور كلي با اطلاعات جغرافيايي مكان‌دار و تحليل‌هاي فضايي ارتباط دارند، امكان‌پذير مي‌باشد.

GIS و علوم مرتبط با آن:

GIS؛ تنظيم كننده اطلاعات است و رشد و توسعه خود را مرهون متخصصان علوم و فنون مختلفي است كه به طور مستقيم و غيرمستقيم در اين كار دخيل بوده‌اند.

GIS؛ تنها براي نقشه‌كشي و جغرافيا نيست بلكه در كليه علوم مربوط به زمين كاربرد دارد. در زير علومي را كه GIS در آنها كاربرد دارد نام مي‌بريم:

1ـ جنگل‌داري                                               9ـ مديريت منابع طبيعي

2ـ گاداستر(تهيه نقشه‌هاي ملكي و اراضي مزروعي)     10ـ معادن

3ـ مديريت خدمات عمومي                                11ـ ناوبري

4ـ مديريت و برنامه‌ريزي و حمل و نقل                   12ـ برنامه‌ريزي ملي و ناحيه‌اي

5ـ عمران                                                    13ـ معماري

6ـ كشاورزي                                                 14ـ برنامه‌ريزي نظامي

7ـ محيط زيست                                            15ـ امنيت و دفاع ملي

8ـ برنامه‌ريزي شهري                                       16ـ بازرگاني

17ـ برنامه‌ريزي‌هاي اورژانسي و بالاخره انواع سرمايه گذاري‌ها

به علاوه بسياري از رشته‌هاي آموزشي ارتباط نزديك با GIS دارند از آن جمله:

1ـ جغرافيا                                                   6ـ زمين شناسي

2ـ كارتوگرافي                                               7ـ معدن

3ـ سنجش از راه دور                                       8ـ خاك شناسي

4ـ فتوگرامتري                                              9ـ آب شناسي

5- نقشه‌برداري                                              و بسياري ديگر

اجزاء  و عناصر اصلي يك سيستم اطلاعات جغرافيايي GIS :

سخت افزار، نرم‌افزار، داده و اطلاعات جغرافيايي (پايگاه اطلاعاتي) همراه با كادر فني و اجرايي يا به عبارتي مديريت كه ه كدام زير اجزاي خاص خود را دارا مي‌باشند اجزاء و عناصر اصلي GIS را تشكيل مي‌دهند.

تعيين توانايي سيستم توسط سخت‌افزار و نرم‌افزار آن صورت مي‌گيرد. در مورد داده‌ها و اطلاعات نيز در مباحث بعدي توضيح داده خواهد شد. كادر فني و مديريت سيستم به عنوان مهمترين جزء از اجزاي GIS محسوب شده و راه‌اندازي اين سيستم بدون نياز به نيروي انساني ماهر و كاردان امكان پذير نمي‌باشد و در واقع موفقيت سيستم با داشتن مديريت قوي و كاردان براي دست‌يابي به يافته‌‌هاي علمي جديد، مراقبت، نگه‌داري و به هنگام سازي سيستم همراه با به روز كردن آموز‌ش‌ها ممكن خواهد بود.