اشتراک آموزش جامع و عملی ArcGIS (مقدماتی و پیشرفته/ همراه با داده های تمرینی و نرم افزار)

بستن

آموزش جامع و عملی ArcGIS (مقدماتی و پیشرفته/ همراه با داده های تمرینی و نرم افزار)

No English Name Available
میانگین امتیاز کاربران : 0 / از 5
  • ارسال با پیک و یا پست
  • قیمت : تومان
توضیحات کوتاه

آموزش جامع و عملی ArcGIS (مقدماتی و پیشرفته/ همراه با داده های تمرینی و نرم افزار)

سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي[1]

  1-1 تعریف سیستم اطلاعات جغرافیایی سيستم مجموعه‌ای از اجزاء محدود است كه براي رسيدن به هدف خاصي همكاري می‌کنند. به بياني ديگر سيستم شامل عناصر اصلي و روابط بين آن‌ها و مجموعه‌ای از روابط ميان سيستم و محيط آن است. سیستم اطلاعات جغرافیایی، سامانه اطلاعات مکانی[2]، یا GIS معمولاً کامپیوتری است که به تولید، پردازش، تحلیل و مدیریت اطلاعات جغرافیایی )اطلاعات مکانی(می‌پردازد. به عبارت دیگر GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمع‌آوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی (اطلاعات مکانی) را دارد. هدف نهایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، پشتیبانی جهت تصمیم‌گیری‌های پایه‌گذاری‌شده بر اساس داده‌های مکانی می‌باشد و عملکرد اساسی آن به دست آوردن اطلاعاتی است که از ترکیب لایه‌های متفاوت داده‌ها با روش‌های مختلف و با دیدگاه‌های گوناگون به دست می‌آیند. در اين سیستم‌ها اطلاعات مكاني به هر نوع فضايي اشاره می‌کند. اگر داده‌های مكاني مربوط به سطح زمين و يا نزديك به آن باشد، داده جغرافيايي ناميده می‌شود كه سیستم‌های اطلاعات جغرافيايي با داده‌هایی كه به نحوي با موقعيت جغرافيايي مرتبط است، كار می‌کند. به عبارت ديگر GIS به جمع‌آوری، توليد، نگهداري، بازيابي، تجزيه و تحليل داده‌هایی می‌پردازد كه در دنياي واقعي فضايي را اشغال نموده‌اند. بنابراين کلیه رشته‌هایی كه بخشي از داده‌های خود را از زمين به دست می‌آورند از كاربران GIS محسوب می‌شوند. جغرافيا به دليل يكپارچگي و جامع‌نگری در داده‌های جغرافيايي و استفاده از نگرش سيستمي، علاوه بر استفاده از    GIS در تحلیل‌های جغرافيايي به غناي اين سيستم نيز می‌افزاید.   1-2 ارکان و مؤلفه‌های اصلی GIS يک سيستم GIS شامل يک بسته کامپيوتري (شامل سخت‌افزار و نرم‌افزار) از برنامه‌های رایانه‌ای با يک واسطه کاربر می‌باشد که دست‌یابی به عمليات و اهداف ویژه‌ای را برای رسیدن به هدفی خاص با استفاده از ابزار و روش‌های علمی موردنیاز بر روی داده‌ها و اطلاعات  تهیه شده فراهم می‌سازد. مؤلفه‌های چنين سيستمي به ترتيب عبارت‌اند از: 1- کاربران :(User) مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي و شناخت کافي از اطلاعاتي که استفاده می‌شوند، يکي از موارد اساسي براي موفقيت در استفاده از فنّاوری GIS است، که اين از وظايف يک کاربر می‌باشد. - 2 سخت‌افزارها :(Hardware) امروزه شبکه‌های GIS شامل تعدادي کامپيوترهاي شخصي، چاپگرها و پلاترها، سی دی درایوها و رقومی‌کننده‌ها می‌باشد که معرف مؤلفه سخت افزار يک سيستم اطلاعات جغرافيايي می‌باشند. 3-نرم‌افزارها :(Software) به منظور استفاده بهتر از يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، استفاده از نرم‌افزارهای به روز و توانمند توصيه می‌شود. پنج جزء تشکیل دهنده نرم‌افزار سامانه اطلاعات جغرافیایی عبارت‌اند از: الف) ورود داده‌ها ب) مدیریت پایگاه داده‌ها ج) خروجی و گزارش د) تبدیل و آنالیز ه) ارتباط با کاربر 4-داده :(Data) قلب هر GIS پایگاه‌های اطلاعاتي آن است. در اين پایگاه‌ها به پرسش‌هایی از قبيل چه شکلي است؟ کجاست؟ و چگونه به ديگر اشکال مرتبط می‌شود، داده می‌شود. داده‌ها مهم‌ترین و با ارزش‌ترین جزء سامانه اطلاعات جغرافیایی محسوب می‌شوند و شامل اطلاعات مکانی، توصیفی و زمانی مربوط به موضوع و منطقه یا مناطق مورد بررسی هستند.
  • مهم‌ترین منابع داده مورد استفاده در GIS :
الف)  تصاویر ماهواره‌ای ب) عکس‌های هوایی سیاه و سفید و رنگی ج) انواع نقشه‌های موضوعی موجود یا تهیه شده از تفسیر عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره‌ای د) مطالعات میدانی (نقشه‌برداری میدانی، استفاده از GPS  و...) ه) اطلاعات توصیفی مختلف (کتابخانه‌ای): اطلاعات جمعیتی، اقتصادی و اجتماعی و.... - 5 روش‌ها :(Methods) شیوه‌های صحيح به کارگيري اطلاعات در جهت رسيدن به اهداف ويژه دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي از مهم‌ترین مؤلفه‌های آن است.     1-3 تاریخچه مختصرGIS حدود  35000سال پيش بر روي ديوارهاي غارهاي نزديك لاسكوگز فرانسه تصاويري از شكار حيوانات به دست شكارچيان ديده شد. آنچه در تصاوير اهميت دارد خطوط علامت‌هایی است كه مسير مهاجرت آن‌ها را نشان می‌دهد. اين مدارك اوليه عنصر ساختاري يك  GISنوين را كه عبارت است از فايل گرافيكي متصل به يك پايگاه داده‌های توصيفي را به همراه دارد .از زمان پيدايش تمدن‌های اوليه، اطلاعات سطح زمين و فعالیت‌های جامعه شهري به كمك نقشه نمايش داده‌شده است. اوایل قرن  20 پیشرفت‌هایی از «عكس ليتوگرافي» ديده شد و نقشه‌ها به صورت لایه‌های جداگانه درآمد. در سال GIS 1964وارد دنياي عملي شد و در شهرهاي اوتاوا و انتاریوی كانادا به وسيله دانشمندي به نام تامیل سون از زمينه انرژي، معادن و تحقيقات كه آن را سیستم‌های جغرافيايي كانادا ناميدند وارد دنيا عمل شد. اين سيستم براي نگهداري، آناليز و كنترل داده‌های جمع آوري شده براي فهرست زمين كانادايي به كار می‌رفت و با نقشه‌هايي با مقياس 1.250000 به كشاورزان در مورد كود كشاورزي حيوانات وحشي، جنگلداري و كاربري و يا ... كمك می‌کرد و به CGIS معروف شد. اين سيستم تا آن زمان به‌عنوان منبع نقشه و مديريت نقشه به كار مي رفتن و به تامیل سون لقب پدر GIS دادند. در دانشگاه‌های كاليفرنيا 1962دكتر ويليام کاری سون پایه‌گذار GIS در آنجا گرديد. در منطقه شيكاگو در آمريكا مطالعات حمل و نقل شروع شد. همچنين در كانادا در دانشگاه هاروارد مدلي براي پیش‌بینی درآمد خواربارفروشی به كار گرفته شد اما به‌طور کامل‌تر در سال 1964در مركز خدمات بهداشت عمومي يك سيستم كامپيوتري به وجود آمد كه براي ذخيره اطلاعات – كيفيت آب كاربرد داشت و به آن STORET می‌گفتند.  (System  Develop Corp) SDCسيستمي است كه در سال  1968توسط دانشگاه واشنگتن در سياتل آمريكا در زمينه برنامه‌ریزی شهري و حمل و نقل به وجود آمد. در سال 1969 در  ESRI بناي شخصي به نام  JACK Dangermondشرکت یا (Environmental System Research Information)) ESRI را بنیان گذاشت. بعدها همين مؤسسه نرم‌افزار Arc / Info را به وجود آورد كه در حال حاضر يكي از نرم‌افزارهای اساسي از  GISمحسوب می‌شود. در سال 1982در دانشگاه كالگري كانادا كنفرانسي در زمينه علوم  GIS برگزار شد. اين كنفرانس اولين گردهمايي رسمي در اين زمينه بود. در سال‌های 1980و 1990رشد صنعت و  GISبا هم همسو شده بود و در اواخر قرن 20 سرعت رشد در انواع سیستم‌ها تشديد پيدا كرد و در نهايت يك رشد آزاد با منبع باز (از طريق اينترنت) براي  GIS ايجاد گرديد مثل Super GIS ،NetCad ،Quantum GIS ،Gross GIS و ... كه در دامنه‌ای از سيستم عملي حركت می‌کند. يكي ديگر از زمینه‌هایی كه در سال‌های اخير در محدودي  GISمطرح شده، فن‌آوری  Artifical Intelligenceاست كه براي اولين بار در سال 1984در سوئيس مورد بررسي قرار گرفت در حالی که سابقه فناوري  GISدر كشورهاي غربي از جمله كانادا و آمريكا به بيش از  40سال می‌رسد فناوري  GISدر اغلب كشورهاي جهان سوم بسيار جوان می‌باشد. از ویژگی‌های  GISدر كشورهاي غربي، هماهنگي بين فناوري و آموزش و كاربرد آن است درحالی‌که در كشورهاي جهان سوم ورود فناوري قبل از آموزش و مهارت اندوزي مربوط به آن صورت می‌گیرد. به گفته اساتيد شايد براي ورود سيستم اطلاعات جغرافيايي به ايران نتوان تاريخ مشخصي معلوم كرد ولي می‌توان گفت استفاده‌ی عملي و گسترده از آن به دهه  70باز می‌گردد يعني زمانی که شهرداري تهران گروهي را مأمور مطالعات امكان سنجي استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي (GISدر شهرداري تهران كرد. اما اولين مركزي كه به‌طور رسمي استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي را در كشور آغاز كرد سازمان نقشه‌برداری كشور بود كه در سال 1369بر اساس مصوبه مجلس شوراي اسلامي، عهده‌دار طرح به كارگيري اين سيستم شد. در همين راستا "شوراي ملي كاربران سیستم‌های اطلاعات جغرافيايي "NCGISبه منظور سیاست‌گذاری، برنامه‌ریزی و هماهنگ‌سازی فعالیت‌ها در زمينه GIS ،تحليل نیازمندی‌ها و همچنين بهره‌برداری شايسته از كليه ظرفیت‌های علمي، فني و نيروي انساني در راستاي ايجاد و به كارگيري  GISو با توجه به وظايف سازمان نقشه‌برداری كشور در خصوص تدوين و ايجاد سیستم‌های اطلاعات جغرافيايي ملي، در دی‌ماه 1372تأسيس گرديد. از ساير مؤسساتي كه در اين سيستم فعاليت می‌کنند می‌توان شهرداری‌ها، وزارت مسكن و شهرسازي، وزارت جهاد كشاورزي، مؤسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسي زلزله، سازمان جنگل‌ها و مراتع، سازمان بندرها و كشتيراني، پتروشيمي، وزارت نيرو و ... را نام برد.   1-4 سير تحول GIS مرحله اول: از سال 1960با استفاده از كامپيوتر و گرافيك كامپيوتري دگرگوني عظيمي در ارائه كارها سبب گرديد و با جمع‌آوری داده‌ها و كدگذاري آن‌ها و تصاوير و نقشه‌هایی توليد نمودند كه قابليت تحليلي آن دوره به صورت ساده و ابتدايي، نوعاً محدود به طبقه‌بندی چشم‌انداز، تركيب و جاي گذاري لایه‌های اطلاعاتي داشته كه با روش ترسيم دستي نيز امکان‌پذیر بوده است. به همين دليل بی‌تفاوتی و عدم استقبال كاربران را در پي داشت. مرحله دوم: از سال 1970ميلادي آغاز شد كه اساساً تأكيدي بر تحلیل‌های GIS پيشرفته و مدرن آن دوره بود از جمله: - ادغام تکنیک‌های آماري و نقشه‌ای - معرفي روش‌های تحليلي فضايي پیشرفته‌تر - معرفي نمایش‌های گرافيكي متنوع‌تر از نقشه‌ها كه موجب علاقه و مقبوليت گرديد. مرحله سوم: از سال 1970ميلادي شاهد فعل و انفعال مهمي با ديگر تخصص‌ها و رشته‌های عملي بوده و نياز به تحلیل‌های قابل پیش‌بینی جهت مدل‌های بهتري مورد تأييد قرار گرفت و اهميت تأثير اطلاعات جغرافيايي در تصميمات توجه جامعه به سیستم‌های 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 به 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 نمود. مرحله پنجم: بسياري از فعاليتهاي جاري مربوط به  GISطي اين دوره انجام يافته است. در اين دوره GISبه صورت دانش پويا و با رشد سريع ظاهر شده و در ذخيره و پردازش و تحليل و نمايش داده‌هاي فضايي و غير فضايي )نقشه و داده‌هاي آماري( پيشرفت فوق العاده اي داشته است .   1-5 انواع مدل داده در GIS داده‌ها را می‌توان به دو دسته ی داده‌های مکانی و داده‌های غیر مکانی( توصیفی) تقسیم کرد. داده‌های مکانی نیز به دو نوع هندسی و گرافیکی تقسیم می‌شود:   1-5-1 داده‌هاي هندسي موقعيت و شكل پديده ها از طريق داده‌هاي هندسي و در يك سامانه مختصات معين تشريح مي شوند. در حقيقت موقعيت جغرافيايي عوارض را نشان مي دهند )مانند نقاط يا خطوطي كه عوارض جغرافيايي مانند خيابان، درياچه و ... )را نشان مي دهند. سه ساختار يا مدل داده براي ارائه داده‌هاي هندسي وجود دارد :داده‌های برداری (vector) ، شبکه‌ای (raster)  و شی گرا (Objective). ساختار مدل‌های برداری(Vector)  در مدل برداري اشيا يا عوارض در جهان واقعي به وسيله عناصر هندسـي نمـايش داده می‌شوند . بدين معنا كه موقعيت هر شی‌ء به وسيله مختصات آن و توسط نقاط، خطـوط و سطوح مشخص می‌شود. در اين مدل موقعيت هر نقطه به‌طور دقيق بـا يـك جفـت مختصات (x,y) در يك سيستم مختصات معين ارائه می‌گردد كه روابـط همـسايگي را نيز می‌توان به آن افزود، بدين معنا كه نقاط آغاز و پايان يك خـط و همچنـين سـطوح مجاور آن‌ها را تعيين نمود. اين ساختار در ارائه موقعيت پدیده‌ها دقـت بـالايي دارد و بنابراین  براي تشريح موقعيت مكاني پدیده‌های نقطه‌ای، خطـي و سـطحي بسیار مناسب می‌باشد.
  •  اجزاء يك ساختار برداری عبارت است از:
  1. نقطه(point) كه موقعيت هندسي يك پدیده بـدون بعـد را نـشان می‌دهد و داراي موقعيت x وy می‌باشد.
  2. خط(line) براي نمايش پدیده تك بعدي بكار می‌رود، بدين معنـا كـه از نقطه‌ای شروع و به نقطه‌ای ديگر ختم می‌شود و شامل مجموعه‌ای از نقـاط بـه هـم پيوسـته(x,y) است كه هيچ فضايي ميان آن‌ها وجود ندارد.
  3. سطح)  polygon) از  مجموعه‌ای از خطوط ساخته شده و براي نمـايش پدیده‌های دوبعدی بكار می‌رود. اين خطوط محدوده بوده و يك چند ضلعي را تشكيل می‌دهند.
روابط مكاني بين عوارض در مدل برداري در ساختارهای نـامنظم (اسپاگتی)  و مـنظم (توپولوژی ) شكل می‌گیرد. ذخیره‌سازی داده‌ها نیز در مدل برداری به دو صورت منظم و نامنظم صورت می‌گیرد. مدل برداری شامل دو مدل است:
  • اسپاگتی (داده‌های (CAD
  • توپولوژی )داده‌های Coverage)
در مدل اسپاگتی نقاط به صورت مختصات زوجی(x.y) ، خطوط به صورت زنجیره‌ای از مختصات زوجی، سطوح نیز در قالب خطوطی که سطوح بسته را تشکیل می‌دهند نشان داد می‌شوند در مدل اسپاگتی ترسیم مرز بین دو همسایه تکرار می‌شود. ولی آنچه از مفهوم  G IS استنباط می‌شود مفهوم توپولوژیکی آن است. که در آن از توپولوژی برای بیان روابط فضایی بین پدیدهای زمینی استفاده می‌شود. برای انجام عملیات تحلیلی  GIS مانند همپوشانی و مباحث مکان‌یابی و مدل‌سازی داده‌ها باید در ساختار توپولوژیکی ذخیره شوند .در مدل توپولوژیکی مرزهای پلی گون‌ها به صورت یکسری از طاق‌ها(Arc)  و گره‌ها(Nodes)  شکسته و رابطه فضایی بین آن‌ها به‌طور صریح در جداول توصیفی(Attribute Table) تعریف می‌شود. ساختار مدل سلولی (Raster) رستر شامل مجموعه‌ای از نقاط يا سلول‌هایی است كه عوارض زمين را در يـك شـبكه منظم می‌پوشاند و به كمك شماره‌های رديف و ستون آن‌ها، آدرس‌دهی می‌شوند. کوچک‌ترین عنصر تشکیل‌دهنده رستر، پیکسل يا سلول ناميده می‌شود كه ارزش هـريك از آن‌ها، نمايانگر اطلاعات طیفی یا  توصيفي عارضه زميني است. بين سلول‌های يك داده رستري هيچ رابطه منطقي وجود ندارد و هر سلول تنها داراي يك ارزش است كه نمايانگر يك ويژگي مانند جمعيت، كاربري، نوع خاك و . . . خواهد بود. داده‌های حاصل از اسكن كردن و تصاوير ماهواره‌ای داراي ساختار رستري می‌باشند.(تصویر 1-1) تصویر 1-1 در مدل رستري به هر سلول يك كد يا مقدار ارزش اختصاص داده می‌شود كه در حقيقت اين مقدار معرف نوع عارضه است. به‌علاوه هر سلول نمايشگر مساحتي از سطح زمين است كه اين مقدار مساحت به ضريب تفکیک‌پذیری مـدل بـستگي دارد. در این مدل عوارض نقطه‌ای به کمک یک سلول منفرد، عوارض خطی را به کمک رشته‌ای از پیکسل‌های ممتد و سطوح را به‌وسیله پهنه و یا مجموعه‌ای از پیکسل‌های متصل به هم چسبیده نمایش داده می‌شود.به‌واسطه همین نوع نمایش، عوارض این مدل نسبت به مدل برداری دارای قابلیت تحلیلی و آنالیزی بسیار بالاتری است. داده‌های رستری به نسبت داده‌های وکتوری از تنوع بیشتری برخوردار هستند.
  • برخی از انواع داده‌های رستری:
  • تصاویر ماهواره‌ای
  • عکس‌های هوایی
  • نقشه‌های کاغذی اسکن شده
  • مدل‌های رقومی ارتفاعی
داده‌ها به چند صورت رستری می‌شوند : بعضی از داده‌ها با اسکن کردن و تبدیل به تصویر شدن بعضی دیگر با تهیه داده‌های رستری از روی داده‌های وکتوری به کمک انواع نرم‌افزار ها و یا دریافت داده‌ها به صورت رقومی از دیگر ورودی ها مثل ثبت داده‌ها ی ماهواره ها به صورت رقومی. همانطور که گفته شد در این مدل هر پیکسلی دارای ارزش عددی مختص به خودش است که به دو صورت ارزش گذاری می‌شود. 1-ارزش گذاری با اعداد صحیح ارزش گذاری با اعداد صحیح مخصوص داده‌هایی است که دارای رتبه‌بندی و طبقه‌بندی هستند، مثلاً اعداد داده‌های مربوط به نقشه تراکم پوشش گیاهی یک منطقه که تراکم زیاد را با عدد 1، تراکم متوسط با عدد 2، و تراکم کم با عدد 3 ارزش گذاری شده‌اند. از مزایای این ارزش گذاری برای داده‌ها، استفاده از آن‌ها در جدول اطلاعاتی لایه رستری است. 2 – ارزش گذاری با اعداد اعشاری ارزش گذاری با اعداد اعشاری در خصوص عوارضی به کار می‌رود که دارای داده‌های پیوسته هستند، مثلاً عدد مربوط به میزان ارتفاع، میزان بارندگی یا درجه حرارت و..... یک نقشه رستری، می‌تواند شامل اعدادی مثل 26/ 1002 ، 90 / 1500 و .... باشد. به واسطه ارزش گذاری اعشاری این داده‌ها، این فرمت (اعشاری) ، حجم بیشتری را نسبت به فرمت قبلی ( ارزش گذاری با اعداد صحیح ) به خود اختصاص می‌دهد. در مدل رستری، ابعاد و اندازه پیکسل‌ها نشان دهنده درجه وضوح و قدرت تفکیک آن است. بطوری که هر قدر ابعاد آن کوچک‌تر باشد لایه رستری از وضوح بیشتری برخوردار بوده و برای نمایش دقیق تر عوارض مناسب‌تر است. البته به همان میزآنکه ابعاد پیکسل‌ها کوچک‌تر می‌شود حجم ذخیره‌سازی آن نیز بیشتر می‌شود. هر دو مدل ذخیره‌سازی که توضیح داده شد قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند ولی در هر رفت و برگشتی تعدادی از ارزش داده‌ها دچار تغیراتی می‌شوند، اعمال دقت بیشتر و استفاده از روش‌های مناسب‌تر می‌تواند از بروز این مشکل جلوگیری کند و یا آن را به حداقل برساند. ساختار شيء گرا  : (Object Oriented Structure) در سالهاي اخير ساختار شيء گرا در كنار ديگر ساختارها ايجاد شده است. بعضي از پديده هاي ديناميك وجود دارند كه نمايش آن‌ها با ساختارهاي برداري و سلولي امكان پذير نمي باشد. مثل : طغيان رودخانه و تغييرات آب رودخانه‌ها، درياها، درياچه ها كه پديده هاي ديناميك هستند. ساختار شيءگرا در سیستم‌های اطلاعات جغرافيايي جهان را به مثابه مجموعه‌ای از اشیاء منفرد می‌داند به‌طوری‌که براي هر شيء رفتار خاصی قائل است و آن را قابل كـدبندي و ذخيره درGIS  می‌داند. در ايـن سـاختار داده جغرافيـايي بـر اسـاس ماهيـت ژئومتریک در لایه‌های جدا تقسيم نمی‌شوند بلكه در رده‌ها و سلسله مراتب اشياء گروه‌بندی می‌شوند. اين امر مزيت خاصي در مدل‌سازی جغرافيايي جهان واقعي دارد زيـرا از دقت بيشتر و زبان طبيعي، عوارض مكاني را گروه‌بندی می‌کند. سـاختار شـيءگرا براي داده‌های جغرافيايي مناسب‌تر است، زيرا اين روش مدل‌سازی جهـان واقعـي را ميسر می‌سازد و ميان داده‌های مكاني و توصيفي تمايز نمی‌گذارد. نگرش اين مدل به عوارض دنياي واقعي، به شكل خلاصه‌سازی آن‌ها در قالب نقاط، خطـوط و سـطوح نيست بلكه آن‌ها را اشياء واقعي در نظر می‌گیرد و در نتيجـه اطلاعـات بيـشتري را در مورد آن‌ها به غير از هندسه، توپولوژي و احياناً يك سري خصوصيات توصيفي ذخيره می‌کند، براي مثال اشياء مانند دنياي واقعي در گروه‌های با معني طبقه‌بندی می‌شوند. ساختار شيءگرا ویژگی‌های اشياء و روابط بين آن‌ها را حفظ می‌کند. بنـابراين رويكرد شيءگرا به جاي آنكه به عوارض جهان واقعي به روش انتزاعي بپـردازد آن‌ها را به مثابه اشيايي در نظر می‌گیرد كه داده‌های بيشتري را می‌توان درباره آن‌ها ثبـت كرد مدل شیءگرا اطلاعاتي درباره رفتار اشياء در جهان واقعـي و عملكـرد شـيء در جهان رايانه را فراهم می‌سازد.
  • مزیت مدل شی گرا
- دقت بیشتر و زبان طبیعی، عوارض مکانی را گروه‌بندی می‌کند. - این ساختار، مدل‌سازی جهان واقعی را میسر می‌سازد و میان داده‌های مکانی و توصیفی تمایز نمی‌گذارد. - نگرش این مدل به عوارض دنیای واقعی به شکل خلاصه شده نقاط، خطوط و سطوح نیست، بلکه آن‌ها را اشیاء واقعی در نظر می‌گیرد. بنابراین، اطلاعات بیشتری را در مورد آن‌ها ذخیره می‌سازد. - ویژگی‌های اشیا و روابط آن‌ها حفظ می‌شود. - اطلاعاتی درباره رفتار اشیاء در جهان واقعی و عملکردشان در جهان رایانه فراهم می‌سازد.   1-5-2 داده‌های گرافیکی داده‌های تشريحي گرافيكي مربوط به چگونگي و نحوه نمایان‌سازی پدیده‌های نقشه‌های موضوعي مختلف (داده‌های هندسي و توصيفي) بر روی سخت‌افزارهای بخش خروجيGIS می‌باشند. رنگ، تن خاكستري، علائم، هاشور، نقطه چين، نقطه، خط و تعيین موقعيت متن از جمله داده‌های گرافيكي می‌باشند. داده‌های گرافيكي و داده‌های هندسي (برداري يا رستري) با هم درآمیخته می‌شوند تا داده‌های موضوعي را به همراه موقعيت مكاني آن‌ها چه به صورت آنالوگ بر روي نقشه و چه به صورت رقومي بر روي صفحه نمايش رايانه به نمايش درآورند تركيب داده‌های گرافيكي با داده‌های هندسي از نوع برداري را گرافيك برداري و با داده‌های رستري را گرافيك رستري می‌نامند. گرافيك برداري ضمن آنكه از حجم فايل كمتري نسبت به گرافيك رستري برخوردار است توانایی‌های بسياري زيادي را در راستاي تهيه يك خروجي مناسب نظير ضخامت خطوط و استفاده از علامت و هاشورهاي مختلف در اختيار كاربرقرار می‌دهد.   1-5-3 داده‌های توصيفي اداره و تجزيه و تحليل توأمان داده‌های هندسي و توصيفي، مشخصه بارز سامانه‌های اطلاعات جغرافيايي می‌باشد. داده‌های توصيفي كه تشريحي و موضوعي نيز ناميده می‌شوند. ارائه‌دهنده تمامي اجزاي غير هندسي نظير: نام (مالك، شهر) شماره (پارسل، خانه) اندازه‌های كمي و كيفي (شوري خاك، حجم، تعداد و كيفيت درختان جنگل) نوع (سنگ مادر و خاك) و خلاصه هر نوع مشخصه مرتبط با كاربرد نقشه می‌باشد. تهيه داده‌های توصيفي امري است جدا از وظايف  GISو بايد از طريق روش‌های موضوع مربوطه صورت پذيرد. اين داده‌ها می‌توانند به صورت آنالوگ (نقشه‌های كاغذي، يادداشت و گزارش) و رقومي (بانك داده، سامانه اطلاعاتي، پرونده داده) در اختيار كاربر، قرار گيرند. داده‌های توصيفي تشريح کننده پدیده‌های مکان‌دار دنياي واقعي می‌باشند. بـه بيـاني ديگر داده‌های مكاني توسط حرف يا رقم تعريف می‌شوند و معنـي پيـدا می‌کنند. سازمان‌دهی  اين داده‌ها به گون‌های است كه ويرايش، گسترش، بهنگام سازي، بازيـابي داده‌ها و تحليل داده‌ها ميسر  می‌شود. ساختاربندی داده‌های توصـيفي بـه انـدازه ساختار داده‌های مكاني در سیستم‌های اطلاعات جغرافيايي اهميت دارد. نام‌گذاری و توانمندي پايگاه داده جغرافيايي بر ساختار داده‌های توصيفي استوار است. تنوع زيادي در ساختار داده‌های توصيفي وجود دارد كه عمدتاً از تكامل يكديگر حاصل‌شده‌اند كه مهم‌ترین آن‌ها به شرح زير است: ساختار داده تخت اين مدل ساده‌ترین روش ذخیره داده می‌باشد. در اين مـدل هـر عارضـه جغرافيـايي، توسط يك ركورد تعريف می‌شود كه ركوردها نيز داراي ویژگی‌های توصـيفي هـستند كه در ستون‌ها يا فيلدها قرار می‌گیرند. يكي از ستون‌ها، كليد يا شناسه می‌باشد كه داده‌های توصيفي را به داده‌های مكاني ارتباط می‌دهد. سادگي و سـرعت در بازيـابي داده‌ها از طريق ستون شناسه از ویژگی‌های مهم اين ساختار می‌باشد، به همين دليل زبان پرسش در اين ساختار كارا است. ساختار سلسله مراتبي اين نوع ساختار براي داده‌هایی به كار می‌رود كه ماهيت طبقه‌بندی دارد يا به عبـارت ديگر در يك سري از ویژگی‌ها مشترك هستند و در خصوصيات ديگري افتراق دارند؛ لذا براي پدیده‌ها در اين مدل بيش از يك ركورد تعريف می‌شود. عارضه‌ها داراي يك ركورد  اصلي يا مادر2 كه ارتباط آن‌ها را با ركورد سطح بـالاتر فـراهم می‌سازد ویژگی‌های توصيفي را دريافت می‌کند. از طرف ديگر با رکوردهای سـطوح پایین‌تر مرتبط می‌شود و اطلاعات را به آن‌ها انتقال می‌دهد. ايـن ساختار داده در علوم زيستي و مديريت محیط‌زیست كاربردهاي بيشتري دارد. ساختار شبکه‌ای در ساختار شبکه‌ای يك شيء علاوه بر ارتباط موجود در سلسله مراتبي می‌تواند با سطوح بالاتر چندين ارتباط را برقرار سازد. در نتيجه ركوردهاي داده می‌توانند مـستقيماً و بـدون پيمـايش تمامي سلسله مراتب بالاي ركورد جستجو شـوند. سـاختار شبکه‌ای در واقـع شـكل توسعه‌یافته‌ای از ساختار داده سلسله مراتبي می‌باشد ساختار ارتباطي (رابطه‌ای) اين ساختار داراي ارتباط ماتريسي می‌باشد كه در قالب يك جدول ارائه می‌شود. هر جدول مجموع‌های از ردیف‌ها است كه ركـورد (Record) ناميـده می‌شود. ركوردهـا توسـط ستون‌ها(Fields)  تعريف می‌شوند؛ سلسله‌مراتب در آن‌ها وجود ندارد و هر سـتون می‌تواند نقش شناسه را بازي كند. اين ساختار نسبتاٌ ساده بوده و براي هر فايل نـوع بـسط يافته مدل داده تخت  است. اين مدل براي  ثبت پدیده‌ها، از ردیف‌ها يـا رکوردها استفاده می‌کند به بياني ديگر هر عارضه داراي يك ركورد در جدول داده‌های توصيفي است. داده‌های توصيفي در ستون‌ها يا فیلدها قرار می‌گیرند و تعـداد آن‌ها محـدوديتي ندارد.   6-1 دستگاه مختصات جغرافیایی برای مشاهده‌ی همه‌جانبه‌ی یک سطح وسیع که ابعاد آن از وسعت میدان دید ما بزرگ‌تر است باید از تصویر (یا مدل) کوچک‌شده استفاده کرد. در تبدیل یک سطح گسترش ناپذیر مانند کره‌ی زمین به سطح مستوی، موقعیت نسبی نقاط و به تبعیت آن‌همه‌ی امتدادها و شکل‌ها تغییر خواهند کرد. تبدیل سطح کروی بدون پارگی‌های زیاد و کشیده شدن و فشرده شدن بخش‌هایی از آن ممکن نیست. می‌توان با کمک سیستم مختصات، مکان هر نقطه‌ای بر روی سطح زمین را توسط چند عدد مشخص کرد. مختصات معمولاً طوری انتخاب می‌شوند که یک عدد مکان عمودی یا ارتفاع نقطه موردنظر را بیان کند و یک عدد هم‌مکان افقی را مشخص کند. یک انتخاب معمول برای دستگاه مختصات، دارای ارتفاع طول و عرض جغرافیای است. یک دستگاه مختصات جغرافیایی یک دستگاه مختصات است که با آن می‌توان مکان هر نقطه‌ای بر روی زمین را توسط چند عدد مشخص کرد. مختصات معمولاً طوری انتخاب می‌شوند که یک عدد مکان عمودی یا ارتفاع نقطه موردنظر را بیان کند و دو عدد هم مکان افقی را مشخص کنند. یک انتخاب معمول برای دستگاه مختصات، دستگاهی دارای ارتفاع، طول و عرض جغرافیایی است.   1-6-1 عرض جغرافيايي زمانی که به يك نقشه نگاه می‌کنیم، عرض‌های جغرافيايي همچون خطوط افقي كشيده شده‌اند. خطوط عرضي درواقع خطوط موازي هستند كه داراي فاصله يكسان باهم می‌باشند. هر درجه از عرض جغرافيايي تقریباً 111 كيلومتر است. براي به خاطر آوردن عرض جغرافيايي تصور كنيد كه آن‌ها همانند پله‌های يك نردبان هستند. درجات عرض جغرافيايي از 0 تا 90 درجه شمال و جنوبي كشيده شده‌اند. درجه 0 درست روي خط استوا است ، استوا خطي فرضي است كه سياره ما را به دو نيمكره شمالي و جنوبي تقسيم می‌نماید. 90 درجه شمالي در قطب شمال و 90 درجه جنوبي منطبق بر قطب جنوب است . عرض جغرافیایی(φ) زاویه‌ی شمالی یا جنوبی هر نقطه از مدارها نسبت به خط استوا است. با اتصال نقاط هم‌عرض به یکدیگر، خطوطی موازی خط استوا (مدارها) به دست می‌آید، که درواقع هرکدام یک دایره است که شعاع آن از بیشترین در استوا تا کمترین در قطب‌ها متفاوت است.عرض جغرافیایی قطب شمال ۹۰ درجه شمالی (N °90)، استوا صفر و قطب جنوب ۹۰ درجه جنوبی ( S°۹۰) است. [1] Geography Information System [2] Spatial Information System      

توضیحات

سیستمهای اطلاعات جغرافیایی

 

۱-۱ تعریف سیستم اطلاعات جغرافیایی

سیستم مجموعه‌ای از اجزاء محدود است که برای رسیدن به هدف خاصی همکاری می‌کنند. به بیانی دیگر سیستم شامل عناصر اصلی و روابط بین آن‌ها و مجموعه‌ای از روابط میان سیستم و محیط آن است.

سیستم اطلاعات جغرافیایی، سامانه اطلاعات مکانی[۲]، یا GIS معمولاً کامپیوتری است که به تولید، پردازش، تحلیل و مدیریت اطلاعات جغرافیایی )اطلاعات مکانی(می‌پردازد. به عبارت دیگر GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمع‌آوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی (اطلاعات مکانی) را دارد. هدف نهایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، پشتیبانی جهت تصمیم‌گیری‌های پایه‌گذاری‌شده بر اساس داده‌های مکانی می‌باشد و عملکرد اساسی آن به دست آوردن اطلاعاتی است که از ترکیب لایه‌های متفاوت داده‌ها با روش‌های مختلف و با دیدگاه‌های گوناگون به دست می‌آیند. در این سیستم‌ها اطلاعات مکانی به هر نوع فضایی اشاره می‌کند. اگر داده‌های مکانی مربوط به سطح زمین و یا نزدیک به آن باشد، داده جغرافیایی نامیده می‌شود که سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی با داده‌هایی که به نحوی با موقعیت جغرافیایی مرتبط است، کار می‌کند. به عبارت دیگر GIS به جمع‌آوری، تولید، نگهداری، بازیابی، تجزیه و تحلیل داده‌هایی می‌پردازد که در دنیای واقعی فضایی را اشغال نموده‌اند. بنابراین کلیه رشته‌هایی که بخشی از داده‌های خود را از زمین به دست می‌آورند از کاربران GIS محسوب می‌شوند. جغرافیا به دلیل یکپارچگی و جامع‌نگری در داده‌های جغرافیایی و استفاده از نگرش سیستمی، علاوه بر استفاده از    GIS در تحلیل‌های جغرافیایی به غنای این سیستم نیز می‌افزاید.

 

۱-۲ ارکان و مؤلفه‌های اصلی GIS

یک سیستم GIS شامل یک بسته کامپیوتری (شامل سخت‌افزار و نرم‌افزار) از برنامه‌های رایانه‌ای با یک واسطه کاربر می‌باشد که دست‌یابی به عملیات و اهداف ویژه‌ای را برای رسیدن به هدفی خاص با استفاده از ابزار و روش‌های علمی موردنیاز بر روی داده‌ها و اطلاعات  تهیه شده فراهم می‌سازد. مؤلفه‌های چنین سیستمی به ترتیب عبارت‌اند از:

۱- کاربران :(User) مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی و شناخت کافی از اطلاعاتی که استفاده می‌شوند، یکی از موارد اساسی برای موفقیت در استفاده از فنّاوری GIS است، که این از وظایف یک کاربر می‌باشد.

– ۲ سخت‌افزارها :(Hardware) امروزه شبکه‌های GIS شامل تعدادی کامپیوترهای شخصی، چاپگرها و پلاترها، سی دی درایوها و رقومی‌کننده‌ها می‌باشد که معرف مؤلفه سخت افزار یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می‌باشند.

۳-نرم‌افزارها :(Software) به منظور استفاده بهتر از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، استفاده از نرم‌افزارهای به روز و توانمند توصیه می‌شود. پنج جزء تشکیل دهنده نرم‌افزار سامانه اطلاعات جغرافیایی عبارت‌اند از:

الف) ورود داده‌ها

ب) مدیریت پایگاه داده‌ها

ج) خروجی و گزارش

د) تبدیل و آنالیز

ه) ارتباط با کاربر

۴-داده :(Data) قلب هر GIS پایگاه‌های اطلاعاتی آن است. در این پایگاه‌ها به پرسش‌هایی از قبیل چه شکلی است؟ کجاست؟ و چگونه به دیگر اشکال مرتبط می‌شود، داده می‌شود.

داده‌ها مهم‌ترین و با ارزش‌ترین جزء سامانه اطلاعات جغرافیایی محسوب می‌شوند و شامل اطلاعات مکانی، توصیفی و زمانی مربوط به موضوع و منطقه یا مناطق مورد بررسی هستند.

  • مهم‌ترین منابع داده مورد استفاده در GIS :

الف)  تصاویر ماهواره‌ای

ب) عکس‌های هوایی سیاه و سفید و رنگی

ج) انواع نقشه‌های موضوعی موجود یا تهیه شده از تفسیر عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره‌ای

د) مطالعات میدانی (نقشه‌برداری میدانی، استفاده از GPS  و…)

ه) اطلاعات توصیفی مختلف (کتابخانه‌ای): اطلاعات جمعیتی، اقتصادی و اجتماعی و….
– ۵ روش‌ها :(Methods) شیوه‌های صحیح به کارگیری اطلاعات در جهت رسیدن به اهداف ویژه دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی از مهم‌ترین مؤلفه‌های آن است.

 ۱-۳ تاریخچه مختصرGIS

حدود  ۳۵۰۰۰سال پیش بر روی دیوارهای غارهای نزدیک لاسکوگز فرانسه تصاویری از شکار حیوانات به دست شکارچیان دیده شد. آنچه در تصاویر اهمیت دارد خطوط علامت‌هایی است که مسیر مهاجرت آن‌ها را نشان می‌دهد. این مدارک اولیه عنصر ساختاری یک  GISنوین را که عبارت است از فایل گرافیکی متصل به یک پایگاه داده‌های توصیفی را به همراه دارد .از زمان پیدایش تمدن‌های اولیه، اطلاعات سطح زمین و فعالیت‌های جامعه شهری به کمک نقشه نمایش داده‌شده است. اوایل قرن  ۲۰ پیشرفت‌هایی از «عکس لیتوگرافی» دیده شد و نقشه‌ها به صورت لایه‌های جداگانه درآمد. در سال GIS 1964وارد دنیای عملی شد و در شهرهای اوتاوا و انتاریوی کانادا به وسیله دانشمندی به نام تامیل سون از زمینه انرژی، معادن و تحقیقات که آن را سیستم‌های جغرافیایی کانادا نامیدند وارد دنیا عمل شد. این سیستم برای نگهداری، آنالیز و کنترل داده‌های جمع آوری شده برای فهرست زمین کانادایی به کار می‌رفت و با نقشه‌هایی با مقیاس ۱.۲۵۰۰۰۰ به کشاورزان در مورد کود کشاورزی حیوانات وحشی، جنگلداری و کاربری و یا … کمک می‌کرد و به CGIS معروف شد. این سیستم تا آن زمان به‌عنوان منبع نقشه و مدیریت نقشه به کار می رفتن و به تامیل سون لقب پدر GIS دادند.

در دانشگاه‌های کالیفرنیا ۱۹۶۲دکتر ویلیام کاری سون پایه‌گذار GIS در آنجا گردید. در منطقه شیکاگو در آمریکا مطالعات حمل و نقل شروع شد. همچنین در کانادا در دانشگاه هاروارد مدلی برای پیش‌بینی درآمد خواربارفروشی به کار گرفته شد اما به‌طور کامل‌تر در سال ۱۹۶۴در مرکز خدمات بهداشت عمومی یک سیستم کامپیوتری به وجود آمد که برای ذخیره اطلاعات – کیفیت آب کاربرد داشت و به آن STORET می‌گفتند.  (System  Develop Corp) SDCسیستمی است که در سال  ۱۹۶۸توسط دانشگاه واشنگتن در سیاتل آمریکا در زمینه برنامه‌ریزی شهری و حمل و نقل به وجود آمد.

در سال ۱۹۶۹ در  ESRI بنای شخصی به نام  JACK Dangermondشرکت یا (Environmental System Research Information)) ESRI را بنیان گذاشت. بعدها همین مؤسسه نرم‌افزار Arc / Info را به وجود آورد که در حال حاضر یکی از نرم‌افزارهای اساسی از  GISمحسوب می‌شود. در سال ۱۹۸۲در دانشگاه کالگری کانادا کنفرانسی در زمینه علوم  GIS برگزار شد. این کنفرانس اولین گردهمایی رسمی در این زمینه بود.

در سال‌های ۱۹۸۰و ۱۹۹۰رشد صنعت و  GISبا هم همسو شده بود و در اواخر قرن ۲۰ سرعت رشد در انواع سیستم‌ها تشدید پیدا کرد و در نهایت یک رشد آزاد با منبع باز (از طریق اینترنت) برای  GIS ایجاد گردید مثل Super GIS ،NetCad ،Quantum GIS ،Gross GIS و … که در دامنه‌ای از سیستم عملی حرکت می‌کند. یکی دیگر از زمینه‌هایی که در سال‌های اخیر در محدودی  GISمطرح شده، فن‌آوری  Artifical Intelligenceاست که برای اولین بار در سال ۱۹۸۴در سوئیس مورد بررسی قرار گرفت در حالی که سابقه فناوری  GISدر کشورهای غربی از جمله کانادا و آمریکا به بیش از  ۴۰سال می‌رسد فناوری  GISدر اغلب کشورهای جهان سوم بسیار جوان می‌باشد. از ویژگی‌های  GISدر کشورهای غربی، هماهنگی بین فناوری و آموزش و کاربرد آن است درحالی‌که در کشورهای جهان سوم ورود فناوری قبل از آموزش و مهارت اندوزی مربوط به آن صورت می‌گیرد.

به گفته اساتید شاید برای ورود سیستم اطلاعات جغرافیایی به ایران نتوان تاریخ مشخصی معلوم کرد ولی می‌توان گفت استفاده‌ی عملی و گسترده از آن به دهه  ۷۰باز می‌گردد یعنی زمانی که شهرداری تهران گروهی را مأمور مطالعات امکان سنجی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GISدر شهرداری تهران کرد. اما اولین مرکزی که به‌طور رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را در کشور آغاز کرد سازمان نقشه‌برداری کشور بود که در سال ۱۳۶۹بر اساس مصوبه مجلس شورای اسلامی، عهده‌دار طرح به کارگیری این سیستم شد. در همین راستا “شورای ملی کاربران سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی “NCGISبه منظور سیاست‌گذاری، برنامه‌ریزی و هماهنگ‌سازی فعالیت‌ها در زمینه GIS ،تحلیل نیازمندی‌ها و همچنین بهره‌برداری شایسته از کلیه ظرفیت‌های علمی، فنی و نیروی انسانی در راستای ایجاد و به کارگیری  GISو با توجه به وظایف سازمان نقشه‌برداری کشور در خصوص تدوین و ایجاد سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی ملی، در دی‌ماه ۱۳۷۲تأسیس گردید.

از سایر مؤسساتی که در این سیستم فعالیت می‌کنند می‌توان شهرداری‌ها، وزارت مسکن و شهرسازی، وزارت جهاد کشاورزی، مؤسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، سازمان جنگل‌ها و مراتع، سازمان بندرها و کشتیرانی، پتروشیمی، وزارت نیرو و … را نام برد.

 

۱-۴ سیر تحول GIS

مرحله اول: از سال ۱۹۶۰با استفاده از کامپیوتر و گرافیک کامپیوتری دگرگونی عظیمی در ارائه کارها سبب گردید و با جمع‌آوری داده‌ها و کدگذاری آن‌ها و تصاویر و نقشه‌هایی تولید نمودند که قابلیت تحلیلی آن دوره به صورت ساده و ابتدایی، نوعاً محدود به طبقه‌بندی چشم‌انداز، ترکیب و جای گذاری لایه‌های اطلاعاتی داشته که با روش ترسیم دستی نیز امکان‌پذیر بوده است. به همین دلیل بی‌تفاوتی و عدم استقبال کاربران را در پی داشت.

مرحله دوم: از سال ۱۹۷۰میلادی آغاز شد که اساساً تأکیدی بر تحلیل‌های GIS پیشرفته و مدرن آن دوره بود از جمله:

– ادغام تکنیک‌های آماری و نقشه‌ای

– معرفی روش‌های تحلیلی فضایی پیشرفته‌تر

– معرفی نمایش‌های گرافیکی متنوع‌تر از نقشه‌ها که موجب علاقه و مقبولیت گردید.

مرحله سوم: از سال ۱۹۷۰میلادی شاهد فعل و انفعال مهمی با دیگر تخصص‌ها و رشته‌های عملی بوده و نیاز به تحلیل‌های قابل پیش‌بینی جهت مدل‌های بهتری مورد تأیید قرار گرفت و اهمیت تأثیر اطلاعات جغرافیایی در تصمیمات توجه جامعه به سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی را در پی داشت.

مرحله چهارم: از اواخر دهه هفتاد تا اواسط دهه ۸۰ میلادی ادامه یافت و با معرفی کامپیوترهای کوچک و به مراتب ارزان‌تر، برنامه های ساده با توانایی نمایش آسان اطلاعات جغرافیایی و تکثیر توانایی های تحلیلی و گرافیکی و استفاده سیستمهای شبکه ای متمرکز و غیر متمرکز پذیرش و مقبولیت عمومی پیدا نمود.

مرحله پنجم: بسیاری از فعالیتهای جاری مربوط به  GISطی این دوره انجام یافته است. در این دوره GISبه صورت دانش پویا و با رشد سریع ظاهر شده و در ذخیره و پردازش و تحلیل و نمایش داده‌های فضایی و غیر فضایی )نقشه و داده‌های آماری( پیشرفت فوق العاده ای داشته است .

 

۱-۵ انواع مدل داده در GIS

داده‌ها را می‌توان به دو دسته ی داده‌های مکانی و داده‌های غیر مکانی( توصیفی) تقسیم کرد.

داده‌های مکانی نیز به دو نوع هندسی و گرافیکی تقسیم می‌شود:

 

۱-۵-۱ داده‌های هندسی

موقعیت و شکل پدیده ها از طریق داده‌های هندسی و در یک سامانه مختصات معین تشریح می شوند. در حقیقت موقعیت جغرافیایی عوارض را نشان می دهند )مانند نقاط یا خطوطی که عوارض جغرافیایی مانند خیابان، دریاچه و … )را نشان می دهند.

سه ساختار یا مدل داده برای ارائه داده‌های هندسی وجود دارد :داده‌های برداری (vector) ، شبکه‌ای (raster)  و شی گرا (Objective).

ساختار مدل‌های برداری(Vector) 

در مدل برداری اشیا یا عوارض در جهان واقعی به وسیله عناصر هندسـی نمـایش داده می‌شوند . بدین معنا که موقعیت هر شی‌ء به وسیله مختصات آن و توسط نقاط، خطـوط و سطوح مشخص می‌شود. در این مدل موقعیت هر نقطه به‌طور دقیق بـا یـک جفـت مختصات (x,y) در یک سیستم مختصات معین ارائه می‌گردد که روابـط همـسایگی را نیز می‌توان به آن افزود، بدین معنا که نقاط آغاز و پایان یک خـط و همچنـین سـطوح مجاور آن‌ها را تعیین نمود. این ساختار در ارائه موقعیت پدیده‌ها دقـت بـالایی دارد و بنابراین  برای تشریح موقعیت مکانی پدیده‌های نقطه‌ای، خطـی و سـطحی بسیار مناسب می‌باشد.

  •  اجزاء یک ساختار برداری عبارت است از:
  1. نقطه(point) که موقعیت هندسی یک پدیده بـدون بعـد را نـشان می‌دهد و دارای موقعیت x وy می‌باشد.
  2. خط(line) برای نمایش پدیده تک بعدی بکار می‌رود، بدین معنـا کـه از نقطه‌ای شروع و به نقطه‌ای دیگر ختم می‌شود و شامل مجموعه‌ای از نقـاط بـه هـم پیوسـته(x,y) است که هیچ فضایی میان آن‌ها وجود ندارد.
  3. سطح)  polygon) از  مجموعه‌ای از خطوط ساخته شده و برای نمـایش پدیده‌های دوبعدی بکار می‌رود. این خطوط محدوده بوده و یک چند ضلعی را تشکیل می‌دهند.

روابط مکانی بین عوارض در مدل برداری در ساختارهای نـامنظم (اسپاگتی)  و مـنظم (توپولوژی ) شکل می‌گیرد. ذخیره‌سازی داده‌ها نیز در مدل برداری به دو صورت منظم و نامنظم صورت می‌گیرد.

مدل برداری شامل دو مدل است:

  • اسپاگتی (داده‌های (CAD
  • توپولوژی )داده‌های Coverage)

در مدل اسپاگتی نقاط به صورت مختصات زوجی(x.y) ، خطوط به صورت زنجیره‌ای از مختصات زوجی، سطوح نیز در قالب خطوطی که سطوح بسته را تشکیل می‌دهند نشان داد می‌شوند در مدل اسپاگتی ترسیم مرز بین دو همسایه تکرار می‌شود.

ولی آنچه از مفهوم  G IS استنباط می‌شود مفهوم توپولوژیکی آن است. که در آن از توپولوژی برای بیان روابط فضایی بین پدیدهای زمینی استفاده می‌شود. برای انجام عملیات تحلیلی  GIS مانند همپوشانی و مباحث مکان‌یابی و مدل‌سازی داده‌ها باید در ساختار توپولوژیکی ذخیره شوند .در مدل توپولوژیکی مرزهای پلی گون‌ها به صورت یکسری از طاق‌ها(Arc)  و گره‌ها(Nodes)  شکسته و رابطه فضایی بین آن‌ها به‌طور صریح در جداول توصیفی(Attribute Table) تعریف می‌شود.

ساختار مدل سلولی (Raster)

رستر شامل مجموعه‌ای از نقاط یا سلول‌هایی است که عوارض زمین را در یـک شـبکه منظم می‌پوشاند و به کمک شماره‌های ردیف و ستون آن‌ها، آدرس‌دهی می‌شوند. کوچک‌ترین عنصر تشکیل‌دهنده رستر، پیکسل یا سلول نامیده می‌شود که ارزش هـریک از آن‌ها، نمایانگر اطلاعات طیفی یا  توصیفی عارضه زمینی است. بین سلول‌های یک داده رستری هیچ رابطه منطقی وجود ندارد و هر سلول تنها دارای یک ارزش است که نمایانگر یک ویژگی مانند جمعیت، کاربری، نوع خاک و . . . خواهد بود. داده‌های حاصل از اسکن کردن و تصاویر ماهواره‌ای دارای ساختار رستری می‌باشند.(تصویر ۱-۱)

تصویر ۱-۱

در مدل رستری به هر سلول یک کد یا مقدار ارزش اختصاص داده می‌شود که در حقیقت این مقدار معرف نوع عارضه است. به‌علاوه هر سلول نمایشگر مساحتی از سطح زمین است که این مقدار مساحت به ضریب تفکیک‌پذیری مـدل بـستگی دارد.

در این مدل عوارض نقطه‌ای به کمک یک سلول منفرد، عوارض خطی را به کمک رشته‌ای از پیکسل‌های ممتد و سطوح را به‌وسیله پهنه و یا مجموعه‌ای از پیکسل‌های متصل به هم چسبیده نمایش داده می‌شود.به‌واسطه همین نوع نمایش، عوارض این مدل نسبت به مدل برداری دارای قابلیت تحلیلی و آنالیزی بسیار بالاتری است. داده‌های رستری به نسبت داده‌های وکتوری از تنوع بیشتری برخوردار هستند.

  • برخی از انواع داده‌های رستری:
  • تصاویر ماهواره‌ای
  • عکس‌های هوایی
  • نقشه‌های کاغذی اسکن شده
  • مدل‌های رقومی ارتفاعی

داده‌ها به چند صورت رستری می‌شوند :

بعضی از داده‌ها با اسکن کردن و تبدیل به تصویر شدن بعضی دیگر با تهیه داده‌های رستری از روی داده‌های وکتوری به کمک انواع نرم‌افزار ها و یا دریافت داده‌ها به صورت رقومی از دیگر ورودی ها مثل ثبت داده‌ها ی ماهواره ها به صورت رقومی. همانطور که گفته شد در این مدل هر پیکسلی دارای ارزش عددی مختص به خودش است که به دو صورت ارزش گذاری می‌شود.

۱-ارزش گذاری با اعداد صحیح

ارزش گذاری با اعداد صحیح مخصوص داده‌هایی است که دارای رتبه‌بندی و طبقه‌بندی هستند، مثلاً اعداد داده‌های مربوط به نقشه تراکم پوشش گیاهی یک منطقه که تراکم زیاد را با عدد ۱، تراکم متوسط با عدد ۲، و تراکم کم با عدد ۳ ارزش گذاری شده‌اند. از مزایای این ارزش گذاری برای داده‌ها، استفاده از آن‌ها در جدول اطلاعاتی لایه رستری است.

۲ – ارزش گذاری با اعداد اعشاری

ارزش گذاری با اعداد اعشاری در خصوص عوارضی به کار می‌رود که دارای داده‌های پیوسته هستند، مثلاً عدد مربوط به میزان ارتفاع، میزان بارندگی یا درجه حرارت و….. یک نقشه رستری، می‌تواند شامل اعدادی مثل ۲۶/ ۱۰۰۲ ، ۹۰ / ۱۵۰۰ و …. باشد. به واسطه ارزش گذاری اعشاری این داده‌ها، این فرمت (اعشاری) ، حجم بیشتری را نسبت به فرمت قبلی ( ارزش گذاری با اعداد صحیح ) به خود اختصاص می‌دهد.

در مدل رستری، ابعاد و اندازه پیکسل‌ها نشان دهنده درجه وضوح و قدرت تفکیک آن است. بطوری که هر قدر ابعاد آن کوچک‌تر باشد لایه رستری از وضوح بیشتری برخوردار بوده و برای نمایش دقیق تر عوارض مناسب‌تر است. البته به همان میزآنکه ابعاد پیکسل‌ها کوچک‌تر می‌شود حجم ذخیره‌سازی آن نیز بیشتر می‌شود. هر دو مدل ذخیره‌سازی که توضیح داده شد قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند ولی در هر رفت و برگشتی تعدادی از ارزش داده‌ها دچار تغیراتی می‌شوند، اعمال دقت بیشتر و استفاده از روش‌های مناسب‌تر می‌تواند از بروز این مشکل جلوگیری کند و یا آن را به حداقل برساند.

ساختار شیء گرا  : (Object Oriented Structure)

در سالهای اخیر ساختار شیء گرا در کنار دیگر ساختارها ایجاد شده است. بعضی از پدیده های دینامیک وجود دارند که نمایش آن‌ها با ساختارهای برداری و سلولی امکان پذیر نمی باشد. مثل : طغیان رودخانه و تغییرات آب رودخانه‌ها، دریاها، دریاچه ها که پدیده های دینامیک هستند.

ساختار شیءگرا در سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی جهان را به مثابه مجموعه‌ای از اشیاء منفرد می‌داند به‌طوری‌که برای هر شیء رفتار خاصی قائل است و آن را قابل کـدبندی و ذخیره درGIS  می‌داند. در ایـن سـاختار داده جغرافیـایی بـر اسـاس ماهیـت ژئومتریک در لایه‌های جدا تقسیم نمی‌شوند بلکه در رده‌ها و سلسله مراتب اشیاء گروه‌بندی می‌شوند. این امر مزیت خاصی در مدل‌سازی جغرافیایی جهان واقعی دارد زیـرا از دقت بیشتر و زبان طبیعی، عوارض مکانی را گروه‌بندی می‌کند. سـاختار شـیءگرا برای داده‌های جغرافیایی مناسب‌تر است، زیرا این روش مدل‌سازی جهـان واقعـی را میسر می‌سازد و میان داده‌های مکانی و توصیفی تمایز نمی‌گذارد. نگرش این مدل به عوارض دنیای واقعی، به شکل خلاصه‌سازی آن‌ها در قالب نقاط، خطـوط و سـطوح نیست بلکه آن‌ها را اشیاء واقعی در نظر می‌گیرد و در نتیجـه اطلاعـات بیـشتری را در مورد آن‌ها به غیر از هندسه، توپولوژی و احیاناً یک سری خصوصیات توصیفی ذخیره می‌کند، برای مثال اشیاء مانند دنیای واقعی در گروه‌های با معنی طبقه‌بندی می‌شوند.

ساختار شیءگرا ویژگی‌های اشیاء و روابط بین آن‌ها را حفظ می‌کند. بنـابراین رویکرد شیءگرا به جای آنکه به عوارض جهان واقعی به روش انتزاعی بپـردازد آن‌ها را به مثابه اشیایی در نظر می‌گیرد که داده‌های بیشتری را می‌توان درباره آن‌ها ثبـت کرد مدل شیءگرا اطلاعاتی درباره رفتار اشیاء در جهان واقعـی و عملکـرد شـیء در جهان رایانه را فراهم می‌سازد.

  • مزیت مدل شی گرا

– دقت بیشتر و زبان طبیعی، عوارض مکانی را گروه‌بندی می‌کند.

– این ساختار، مدل‌سازی جهان واقعی را میسر می‌سازد و میان داده‌های مکانی و توصیفی تمایز نمی‌گذارد.

– نگرش این مدل به عوارض دنیای واقعی به شکل خلاصه شده نقاط، خطوط و سطوح نیست، بلکه آن‌ها را اشیاء واقعی در نظر می‌گیرد. بنابراین، اطلاعات بیشتری را در مورد آن‌ها ذخیره می‌سازد.

– ویژگی‌های اشیا و روابط آن‌ها حفظ می‌شود.

– اطلاعاتی درباره رفتار اشیاء در جهان واقعی و عملکردشان در جهان رایانه فراهم می‌سازد.

 

۱-۵-۲ داده‌های گرافیکی

داده‌های تشریحی گرافیکی مربوط به چگونگی و نحوه نمایان‌سازی پدیده‌های نقشه‌های موضوعی مختلف (داده‌های هندسی و توصیفی) بر روی سخت‌افزارهای بخش خروجیGIS می‌باشند. رنگ، تن خاکستری، علائم، هاشور، نقطه چین، نقطه، خط و تعیین موقعیت متن از جمله داده‌های گرافیکی می‌باشند. داده‌های گرافیکی و داده‌های هندسی (برداری یا رستری) با هم درآمیخته می‌شوند تا داده‌های 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 داده‌های گرافیکی با داده‌های هندسی از نوع برداری را گرافیک برداری و با داده‌های رستری را گرافیک رستری می‌نامند. گرافیک برداری ضمن آنکه از حجم فایل کمتری نسبت به گرافیک رستری برخوردار است توانایی‌های بسیاری زیادی را در راستای تهیه یک خروجی مناسب نظیر ضخامت خطوط و استفاده از علامت و هاشورهای مختلف در اختیار کاربرقرار می‌دهد.

 

۱-۵-۳ داده‌های توصیفی

اداره و تجزیه و تحلیل توأمان داده‌های هندسی و توصیفی، مشخصه بارز سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی می‌باشد. داده‌های توصیفی که تشریحی و موضوعی نیز نامیده می‌شوند. ارائه‌دهنده تمامی اجزای غیر هندسی نظیر: نام (مالک، شهر) شماره (پارسل، خانه) اندازه‌های 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 می‌باشد. تهیه داده‌های توصیفی امری است جدا از وظایف  GISو باید از طریق روش‌های موضوع مربوطه صورت پذیرد. این داده‌ها می‌توانند به صورت آنالوگ (نقشه‌های کاغذی، یادداشت و گزارش) و رقومی (بانک داده، سامانه اطلاعاتی، پرونده داده) در اختیار کاربر، قرار گیرند.

داده‌های توصیفی تشریح کننده پدیده‌های مکان‌دار دنیای واقعی می‌باشند. بـه بیـانی دیگر داده‌های مکانی توسط حرف یا رقم تعریف می‌شوند و معنـی پیـدا می‌کنند.

سازمان‌دهی  این داده‌ها به گون‌های است که ویرایش، گسترش، بهنگام سازی، بازیـابی داده‌ها و تحلیل داده‌ها میسر  می‌شود. ساختاربندی داده‌های توصـیفی بـه انـدازه ساختار داده‌های مکانی در سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی اهمیت دارد. نام‌گذاری و توانمندی پایگاه داده جغرافیایی بر ساختار داده‌های توصیفی استوار است. تنوع زیادی در ساختار داده‌های توصیفی وجود دارد که عمدتاً از تکامل یکدیگر حاصل‌شده‌اند که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:

ساختار داده تخت

این مدل ساده‌ترین روش ذخیره داده می‌باشد. در این مـدل هـر عارضـه جغرافیـایی، توسط یک رکورد تعریف می‌شود که رکوردها نیز دارای ویژگی‌های توصـیفی هـستند که در ستون‌ها یا فیلدها قرار می‌گیرند. یکی از ستون‌ها، کلید یا شناسه می‌باشد که داده‌های توصیفی را به داده‌های مکانی ارتباط می‌دهد. سادگی و سـرعت در بازیـابی داده‌ها از طریق ستون شناسه از ویژگی‌های مهم این ساختار می‌باشد، به همین دلیل زبان پرسش در این ساختار کارا است.

ساختار سلسله مراتبی

این نوع ساختار برای داده‌هایی به کار می‌رود که ماهیت طبقه‌بندی دارد یا به عبـارت دیگر در یک سری از ویژگی‌ها مشترک هستند و در خصوصیات دیگری افتراق دارند؛ لذا برای پدیده‌ها در این مدل بیش از یک رکورد تعریف می‌شود. عارضه‌ها دارای یک رکورد  اصلی یا مادر۲ که ارتباط آن‌ها را با رکورد سطح بـالاتر فـراهم می‌سازد ویژگی‌های توصیفی را دریافت می‌کند. از طرف دیگر با رکوردهای سـطوح پایین‌تر مرتبط می‌شود و اطلاعات را به آن‌ها انتقال می‌دهد. ایـن ساختار داده در علوم زیستی و مدیریت محیط‌زیست کاربردهای بیشتری دارد.

ساختار شبکه‌ای

در ساختار شبکه‌ای یک شیء علاوه بر ارتباط موجود در سلسله مراتبی می‌تواند با سطوح بالاتر چندین ارتباط را برقرار سازد. در نتیجه رکوردهای داده می‌توانند مـستقیماً و بـدون پیمـایش تمامی سلسله مراتب بالای رکورد جستجو شـوند. سـاختار شبکه‌ای در واقـع شـکل توسعه‌یافته‌ای از ساختار داده سلسله مراتبی می‌باشد

ساختار ارتباطی (رابطه‌ای)

این ساختار دارای ارتباط ماتریسی می‌باشد که در قالب یک جدول ارائه می‌شود. هر جدول مجموع‌های از ردیف‌ها است که رکـورد (Record) نامیـده می‌شود. رکوردهـا توسـط ستون‌ها(Fields)  تعریف می‌شوند؛ سلسله‌مراتب در آن‌ها وجود ندارد و هر سـتون می‌تواند نقش شناسه را بازی کند. این ساختار نسبتاٌ ساده بوده و برای هر فایل نـوع بـسط یافته مدل داده تخت  است. این مدل برای  ثبت پدیده‌ها، از ردیف‌ها یـا رکوردها استفاده می‌کند به بیانی دیگر هر عارضه دارای یک رکورد در جدول داده‌های توصیفی است. داده‌های توصیفی در ستون‌ها یا فیلدها قرار می‌گیرند و تعـداد آن‌ها محـدودیتی ندارد.

 

۶-۱ دستگاه مختصات جغرافیایی

برای مشاهده‌ی همه‌جانبه‌ی یک سطح وسیع که ابعاد آن از وسعت میدان دید ما بزرگ‌تر است باید از تصویر (یا مدل) کوچک‌شده استفاده کرد. در تبدیل یک سطح گسترش ناپذیر مانند کره‌ی زمین به سطح مستوی، موقعیت نسبی نقاط و به تبعیت آن‌همه‌ی امتدادها و شکل‌ها تغییر خواهند کرد. تبدیل سطح کروی بدون پارگی‌های زیاد و کشیده شدن و فشرده شدن بخش‌هایی از آن ممکن نیست. می‌توان با کمک سیستم مختصات، مکان هر نقطه‌ای بر روی سطح زمین را توسط چند عدد مشخص کرد. مختصات معمولاً طوری انتخاب می‌شوند که یک عدد مکان عمودی یا ارتفاع نقطه موردنظر را بیان کند و یک عدد هم‌مکان افقی را مشخص کند. یک انتخاب معمول برای دستگاه مختصات، دارای ارتفاع طول و عرض جغرافیای است.

یک دستگاه مختصات جغرافیایی یک دستگاه مختصات است که با آن می‌توان مکان هر نقطه‌ای بر روی زمین را توسط چند عدد مشخص کرد. مختصات معمولاً طوری انتخاب می‌شوند که یک عدد مکان عمودی یا ارتفاع نقطه موردنظر را بیان کند و دو عدد هم مکان افقی را مشخص کنند. یک انتخاب معمول برای دستگاه مختصات، دستگاهی دارای ارتفاع، طول و عرض جغرافیایی است.

 

۱-۶-۱ عرض جغرافیایی

زمانی که به یک نقشه نگاه می‌کنیم، عرض‌های جغرافیایی همچون خطوط افقی کشیده شده‌اند. خطوط عرضی درواقع خطوط موازی هستند که دارای فاصله یکسان باهم می‌باشند. هر درجه از عرض جغرافیایی تقریباً ۱۱۱ کیلومتر است. برای به خاطر آوردن عرض جغرافیایی تصور کنید که آن‌ها همانند پله‌های یک نردبان هستند. درجات عرض جغرافیایی از ۰ تا ۹۰ درجه شمال و جنوبی کشیده شده‌اند. درجه ۰ درست روی خط استوا است ، استوا خطی فرضی است که سیاره ما را به دو نیمکره شمالی و جنوبی تقسیم می‌نماید. ۹۰ درجه شمالی در قطب شمال و ۹۰ درجه جنوبی منطبق بر قطب جنوب است .

عرض جغرافیایی(φ) زاویه‌ی شمالی یا جنوبی هر نقطه از مدارها نسبت به خط استوا است. با اتصال نقاط هم‌عرض به یکدیگر، خطوطی موازی خط استوا (مدارها) به دست می‌آید، که درواقع هرکدام یک دایره است که شعاع آن از بیشترین در استوا تا کمترین در قطب‌ها متفاوت است.عرض جغرافیایی قطب شمال ۹۰ درجه شمالی (N °۹۰)، استوا صفر و قطب جنوب ۹۰ درجه جنوبی ( S°۹۰) است.

[۱] Geography Information System

[۲] Spatial Information System

 

 

 

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “آموزش جامع و عملی ArcGIS (مقدماتی و پیشرفته/ همراه با داده های تمرینی و نرم افزار)”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

امتیازات کاربران

میانگین امتیازات کاربران به ویژگی های محصول
0 امتیاز 5 ستاره
0 امتیاز 4 ستاره
0 امتیاز 3 ستاره
0 امتیاز 2 ستاره
0 امتیاز 1 ستاره

پرسش و پاسخ

برای ارسال پرسش یا پاسخ باید در سایت وارد شوید. ورود به حساب کاربری
لطفا متن پرسش/پاسخ خود را وارد کنید

اطلاعات فروشنده

  • فروشنده: DABIR
  • آدرس:
  • هنوز امتیازی دریافت نکرده است.