فایل ورد قابل ویرایش

توضیحی مختصر از مقاله  :

تعريف GIS

سيستم اطلاعات جغرافيايي (Geographic Information System) که به اختصار G.I.S گفته مي‌شود در حقيقت يک بانک اطلاعاتي از ويژگيهاي نواحي مختلف جغرافيايي و سيستمي شکل يافته از سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات جغرافيايي و روشهاي جمع‌آوري - ذخيره‌سازي-سازماندهي و ترکيب اطلاعات – آناليز- مدل سازي و نمايش داده‌هاي فضايي مرجع براي حل مسائل پيچيده و مديريت است. اين سيستم شامل اطلاعاتي اساسي درباره بسياري از عوامل است که بايد در همه برنامه‌ريزي‌ها و در نواحي جغرافيايي بررسي شود. آمار و اطلاعات مربوط به راه‌ها توپوگرافي، آب و هوا، وضيعت خاک، تراکم انساني، چگونگي مالکيت اراضي و ... از آن جمله است.بنابراين سيستم اطلاعات جغرافيايي چنان طرح‌ريزي مي‌شود كه قادر باشد ميزان وسيعي از داده‌هاي فضايي را در خود جاي دهد، بطور موثر آنها را ذخيره نمايد، مطابق با هدف خاص استفاده‌كننده، داده‌هاي نامبرده را بازيابي و تجزيه و تحليل و در آنها دخل و تصرف كند

كاربردهاي GIS

اگر اطلاعات مورد توجه کاربر ترکيبي از اطلاعات توصيفي (اعداد و نوشته‌ها) و نقشه باشد GIS کاربر را قادر به نمايش وتحليل اطلاعات به شيوه‌هاي متفاوت مي‌کند. برخي از اين امکانات به قرار زير است:

• آگاهي از محل استقرار مشتريان و تاسيسات کل مجموعه و ارائه مشخصات آن مكان (شامل نام مكان، كد، مختصات جغرافيايي و ...)
• انتخاب محل استقرار مناسب واحدهاي هر مجموعه. به عنوان مثال با توجه به الگوي توزيع جرايم سطح شهر، مي‌توان محل مناسب استقرار پاسگاه پليس را تعيين کرد.
• ارائه تصاوير، نمودارها، جداول و نقشه‌هاي مختلف به طور يکجا.
• بروزرساني نقشه‌ها به طور اتوماتيک با تغيير اطلاعات توصيفي.
• پاسخ به سوال‌هاي مشروط و مقيد. براي مثل يافتن مكاني جغرافيايي با شرايطي معين. فرض كنيد كه بخواهيم مكاني با خصوصيت يا خصوصيتهاي معيني بيابيم. يافتن چنين مكاني نيازمند تحليل فضايي است. مثلا پيدا كردن منطقه‌اي غيرجنگلي، كه مساحت آن حداقل يك هكتار باشد، در فاصله 100 متري از جاده قرار گرفته باشد و خاك آن براي ساختمان‌سازي مناسب باشد.

GIS   عوارض موجود روي يک نقشه رابه اطلاعات توصيفي متصل مي‌کند. اتصال ايجاد شده ميان عوارض جغرافيايي (راه‌هاو...) و داده‌هاي توصيفي محور اصلي عمل GIS است که منشاء قابليتهاي متنوع GIS گرديده است. از آنجايي که حوزه جغرافيايي و داده‌هاي توصيفي به هم ارتباط داشته باشد با انتخاب هر عارضه مي‌توان به اطلاعات توصيفي مربوطه دست يافت يا با توجه داده‌هاي توصيفي عوارض مربوط را روي نقشه مشخص کرد. استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي در بسياري از قلمروهاي كاربردي اهميتي خاص دارد. به عنوان مثال: جنگلداري، كاداستر، مديريت خدمات رفاهي، طرح‌ريزي و مديريت حمل و نقل، مهندسي راه و ساختمان، كشاورزي، حفاظت محيط زيست، برنامه‌ريزي شهري، مديريت منابع، بهره‌برداري معادن، برنامه‌ريزي ملي و ناحيه‌اي، برنامه‌ريزي نظامي، امينت و دفاع ملي، بازاريابي و ... از آن جمله‌اند. بعلاوه بسياري از رشته‌هاي آموزشي، ارتباط نزديكي با سيستم اطلاعات جغرافيايي دارند. اين رشته‌ها عبارتند از: جغرافيا، كارتوگرافي، ژئودزي، فتوگرامتري، سنجش از دور، نقشه‌برداري، زمين‌شناسي، معدن، خاكشناسي، آبنگاري، آب‌شناسي و ... در بخش كامپيوتري، سيستم اطلاعات جغرافيايي از تكنولوژي اطلاعات پايه، گراف‌هاي محاوره‌اي، پردازش تصوير، تكنولوژي ايستگاه كار، شبيه‌سازي، هوش مصنوعي، سيستم‌هاي تخصصي، مهندسي نرم‌افزار و غيره بهره مي‌گيرد.

ويژگي‌هاي GIS

• GISيك سيستم كامپيوتري صرفا براي توليد نقشه نيست گرچه انواع نقشه‌ها را در مقياس‌هاي مختلف، در سيستم‌هاي تصوير متفاوت و با رنگ‌هاي متنوع توليد مي‌نمايد. اين سيستم يك ابزار تحليلي اطلاعات فضايي است و روابط چند وجهي بين عوارض مختلف را روي نقشه ارائه مي‌كند.
• صرفا وسيله‌اي براي ذخيره و نگهداري نقشه نيست بلكه ابزاري است كه اطلاعات را براي اهداف خاص ذخيره مي‌كند.
• روي نقشه‌ اطلاعات جغرافيايي يك پديده خاص را با اطلاعات فضايي مربوطه مرتبط مي‌سازد مثلا شبكه راه‌ها بر روي نقشه با رشته‌اي از خطوط مشخص مي‌شود. در صورتي كه اطلاع بيشتر از مشخصات جاده مثلا عرض، طول، نوع، سال احداث آن و ... مورد نياز باشد با مراجعه به پايگاه داده‌ها بدست مي‌آيد كه تلفيقي از اين دو نوع اطلاعات بدست مي‌دهد و نتيجه آن توليد نقشه جديد است.
• مي‌تواند پايگاه داده‌ها با حفظ كليه اصول و معيارهاي فني و علمي ايجاد كند.
• برخورداري از امكانات فوق سبب بالا رفتن قدرت توليد، افزايش كارآيي، كاربردهاي ابداعي و افزايش محصولات و خدمات مي‌شود.

اركان GIS
يک سيستم GIS داراي پنج بخش است:
- سخت‌افزار
- نرم‌افزار
- اطلاعات جغرافيايي
- نيروي انساني متخصص
- مدل‌سازي و به هنگام‌سازي

انواع داده‌ها در GIS
1- داده‌هاي مکاني: که مختصات زميني عوارض را نشان مي‌دهد (Raster و Vector)
2- داده هاي غير مکاني: اطلاعات توصيفي
مدل برداري (Vector) شامل دو مدل است: اسپاگتي (داده‌هاي CAD) و توپولوژي (داده‌هاي Coverage)

در مدل اسپاگتي نقاط به صورت مختصات زوجي (X, Y) و خطوط به صورت زنجيره‌اي از مختصات زوجي (X1, Y1)(X2, Y2)...(Xn, Yn) و سطوح نيز در قالب خطوطي که سطوح بسته را تشکيل مي‌دهند نشان داده مي‌شوند (X1, Y1)(X2, Y2)(X3, Y3)(X4, Y4)(X1, Y1). در مدل اسپاگتي ترسيم مرز بين دو همسايه تکرار مي‌شود.

ولي آنچه از مفهوم GIS استنباط مي‌شود مفهوم توپولوژيکي آن است. که در آن از توپولوژي براي بيان روابط فضايي بين پديده‌هاي زميني استفاده مي‌شود. براي انجام عمليات تحليلي GIS مانند همپوشاني و مباحث مکانيابي و مدلسازي، داده‌ها بايد در ساختار توپولوژيکي ذخيره شوند.
در مدل توپولوژيکي مرزهاي پليگونها (چندضلعي‌ها) به صورت يکسري از طاقها (Arc)و گره‌ها (Nodes) شکسته و رابطه فضايي بين آنها بطور صريح در جداول توصيفي (Attribute Table) تعريف مي‌شود. بدون توپولوژي عوارض مجاور هم فاقد شناسايي هستند.

علم توپولوژي
ترجمه عبارت توپولوژي در فارسي "مکان‌شناسي" آمده است. علم توپولوژي از شاخه‌هاي اصلي و گسترده رياضيات مي‌باشدكه در قسمت‌هاي مختلف مانند جبر، آناليز حقيقي و مختلط ، هندسه جبري و ... کاربرد فراوان دارد. در واقع توپولوژي، مطالعه رياضي روي خصوصياتي است که در طي تغيير شکل‌ها، ضربه خوردن‌ها و کشيده شدن اشيا، به طور ثابت حفظ مي‌شوند.به عنوان مثال يک دايره به لحاظ توپولوژيکي هم ارز بيضي مي‌باشد که مي‌تواند در داخل آن با کشيده شدن تغيير شکل يابد.

روندي که در برقراري روابط توپولوژيک بين اشياء مختلف طي مي‌شود عبارت است از:
1-بررسي اتصال بين عوارض
2-بررسي مشخصات سطح عوارض
3-بررسي وابستگي بين عوارض
پس از طي شدن 3 مرحله بالا و مشخص شدن خصوصيات خواسته شده رابطه توپولوژيک بين اشيا مشخص مي‌شود.

توپولوژي چگونه ساخته مي‌شود
ساخت توپولوژي از روي داده‌هاي موجود در نرم‌افزارهاي GIS فرآيندي است محاسباتي با استفاده از علوم رياضي که بسته به حجم اطلاعات وارد شده ممکن است بسيار سخت و وقت‌گير باشد. قبل از آنکه به توضيح مراحل بالا بپردازيم بهتر است يک اصطلاح را توضيح دهيم. اصطلاح CLUSTER TELORANCE در تنظيمات ساخت توپولوژي بکار مي‌آيد. در واقع CLUSTER TELORANCE کمترين فاصله موجود بين رئوس (VERTICES) عوارضي که بر هم منطبق نشده‌اند مي‌باشد. با توجه به مقداري که براي CLUSTER TELORANCE تعريف مي‌شود دايره‌اي فرضي به شعاع آن در نظر گرفته مي‌شود حال در مرحله ساخت توپولوژي اگر دو راس (VERTICES) غير منطبق با هم در محدوده دايره فرضي قرار گيرند به هم متصل مي‌شوند. هرچه مقدارCLUSTER TELORANCE کوچکتر باشد دقت ساخت توپولوژي بالاتر مي‌رود و بالطبع عوارض کمتر جابجا مي‌شوند. فرآيند ساخت توپولوژي در نرم افزار GIS در دو مرحله زير خلاصه مي‌شود: ...