---

---

GIS

• مفاهیم: جی آی اس (GIS) چیست؟
• تاریخچه ایجاد جی‌آی‌اس
• فرآیند تحلیل اطلاعات در سیستم اطلاعات جغرافیایی
• نقشه برداری در ایران
• دوربین تئودولیت
• ورود اطلاعات
• دستکاری اطلاعات
• مدیریت اطلاعات
• پرسش و پاسخ و تجزیه و تحلیل اطلاعات
• تکنولوژیهای مرتبط با GIS
• سیستمهای تولید نقشه رقومی (CAD)
• سنجش از راه دور (Remote Sensing)
• سیستمهای مدیریت پایگاه داده (DBMS)
• دلا‌یل استفاده از GIS
• محدودیتهای استفاده از روشهای سنتی
• تعریف علم توپولوژی:
• تعریف توپولوژی در GIS
• کاربرد های GIS

–

مفاهیم: جی آی اس (GIS) چیست؟

 جی آی اس (GIS) یک سیستم الکترونیک برای کسب اطلاعات جغرافیایی است.

جی آی اس (Geographic information system) سیستمی است که با بهره‌گیری از آن، کلیه اطلاعات جمع‌آوری شده به صورت لایه لایه تهیه شده و پس از تفیک و کنترل داده‌ها کلیه اطلاعات توصیفی و مکانی مورد نیاز وارد سیستم می‌شود.

بدین وسیله علاوه بر دسترسی صحیح و سریع به داده‌های موردنیاز در یک حجم وسیع، امکان ارائه و به تصویرکشیدن اطلاعات مکانی و موضوعی در قالب نقشه، جدول و نمودار، ویرایش و بهنگام نمودن داده‌ها ونیز امکان استفاده از داده‌های موجود در جهت اهداف مختلف و براساس نیازهای گوناگون کاربران فراهم می‌گردد. همچنین زمینه‌ای برای شناساندن و معرفی قابلیت‌ها و پتانسیل‌های متعدد و در عین حال، تشخیص خلأ‌های مطالعاتی مناطق مختلف جغرافیایی ایجاد خواهد شد.

جی‌آی‌اس یک سیستم اطلاعاتی است که پردازش آن بر روی اطلاعات مکان مرجع یا اطلاعات جغرافیایی است و به کسب اطلاعات در رابطه با پدیده‌هایی می‌پردازد که به‌نحوی با موقعیت مکانی در ارتباط‌اند. به‌کارگیری این ابزار با امکان استفاده در شبکه‌های اطلاع‌رسانی جهانی، یکی از زمینه‌های مناسب و مساعد در جهت معرفی توان‌ها و استعدادهای کشور در سطح جهانی است.گسترش روزافزون شبکه کاربران این سیستم‌ها از جمله نکات اساسی است که می تواند به قابلیت‌ها و توانایی‌های این سیستم بیفزاید.

در حال حاضر از این سیستم‌ها بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخش‌های مختلف (مانند مطالعات زیست‌محیطی، برنامه‌ریزی شهری و شهرداری، خدمات ایمنی شهری، مدیریت حمل و نقل و ترافیک شهری، تهیه نقشه‌های پایه، مدیریت کاربری اراضی، خدمات بانکی، خدمات پستی، مطالعات جمعیتی و مدیریت تأسیسات شهری مثل برق، آب،گاز، و..) استفاده می‌شود و با گذشت زمان و توسعه سیستم‌ها، کاربرد جی‌آی‌اس به کلیه بخش‌های مرتبط با زمین گسترش یافته است.

–

تاریخچه ایجاد جی‌آی‌اس

اولین نمونه از یک جی‌آی‌اس ملّی، جی‌آی‌اس کانادا است که از اواخر۱۹۶۰ به این طرف ‌به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه‌های ۱۹۷۰ و۱۹۸۰ میلادی پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در فناوری جی‌آی‌اس به وجود آمد، به طوری که عبارت «سیستم اطلاعات جغرافیایی» در مورد مجموعه ابزارهایی برای تحلیل و نمایش نقشه‌ها و ادغام فنون و شیوه‌های آماری و نقشه‌ای و کاربرد فراگیرتر آن، بویژه برای تحلیل تأثیرات وخط مشی‌های دولتی به کارگرفته شد.

در حالی‌که سابقه فناوری جی‌آی‌اس درکشورهای غربی ازجمله کانادا وآمریکا به بیش از۴۰ سال می‌رسد، فناوری جی‌آی‌اس در اغلب کشورهای جهان سوم بسیار جوان است.

در ایران، اولین مرکزی که به طور رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را در کشور آغاز کرد سازمان نقشه‌برداری کشور بود که در سال ۱۳۶۹ براساس مصوبه مجلس شورای اسلامی، عهده‌دار طرح به کارگیری این سیستم شد.

  فعالیت‌های اجرایی پروژه ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی در وزارت صنایع و معادن، از فروردین ۱۳۷۱ آغاز گردید و هم‌اکنون از این سیستم به طور گسترده در ارتباط با فعالیت‌های آن استفاده می‌گردد.

از دیگر مؤسساتی که در زمینه این سیستم فعالیت می‌کنند می‌توان شهرداری تهران، وزارت مسکن و شهرسازی، وزارت جهاد کشاورزی، مؤسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، و سازمان جنگل‌ها و مراتع را نام برد. در دانشگاه‌های کشور تاکنون از این سیستم، چنان که باید، به عنوان یک فناوری با قابلیت بسیار بالا برای در اختیار قراردادن طراحی پروژه‌ها و کاربرد آن در رشته‌های مختلف استفاده نگردیده است.

عناصراصلی تشکیل دهنده سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی

جی‌آی‌اس بر روی هرمی با چهار طبقه زیربنایی ساخته شده است:

– سخت‌افزار: با توجه به مرحله‌ای که مطالعات در آن قرار دارد، کاربران می‌توانند از سخت‌افزارهای موجود در دسته‌بندی زیر استفاده نمایند:

٭ سخت‌افزارهای مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه کلید، رقومی‌کننده، اسکنر، و…)

٭ سخت افزارهای مرتبط با مدیریت اطلاعات (سخت‌افزارهای جانبی رایانه‌ها مانند ماوس..)

٭ سخت‌افزارهای مرتبط با خروج نتایج (چاپگرها، رسام‌ها، و ….)

– نرم افزار: برای راه اندازی جی‌آی‌اس برنامه رایانه‌ای لازم است. از معروف‌ترین آن‌ها می‌توان به «آرک اینفو»، «آرک ویو»، «اسپانز»، «مپ اینفو» اشاره نمود که دارای توابع عملیاتی متعدد در جهت تجزیه و تحلیل مسائل و محاسبات آماری هستند و عمدتاً توسط شرکت‌های بزرگ رایانه‌ای تولید می‌گردند.

هر یک از این نرم‌افزارها برای مطالعات خاصی برنامه‌ریزی شده و دارای محدودیت‌ها و محاسن خاص خود می‌باشند. در این پژوهش از دو نمونه از نرم‌افزارهای رایج این سیستم (یعنی‌«آرک اینفو» و «آرک ویو» استفاده شده است.

– اطلاعات: بدون اطلاعات نه هدفی وجود دارد و نه پیشنهادی. تمرکز توجه روی اطلاعات است. در واقع اکثر فعالیت‌ها برای اطلاعات انجام می‌شود، زیرا اطلاعات قلب جی‌آی‌اس را تشکیل می‌دهد. کیفیت اطلاعات یکی از مهم‌ترین موضوعات قابل توجه و اساسی می‌باشد. کیفیت اطلاعات در ارتباط مستقیم با دقت، صراحت، مبانی علمی، ترکیب اطلاعات، و تحلیل و مدلسازی است.

– سازمان و نیروی انسانی: مهم‌ترین بخش تشکیل‌دهنده جی‌آی‌اس می‌باشد، زیرا سازمان و نیروی انسانی است که عملیات جی‌آی‌اس را کنترل می‌کند. سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای بسیار قوی جی‌آی‌اس بدون پشتیباتی کادر متبحر، به کارآیی مناسب نخواهند رسید.  برای اجرای موفق سیستم، سازماندهی نیروهای متخصص و کارآمد که در جهت اجرا، بهینه نمودن و نهایتاً راهبری سیستم‌ها نقش‌های گوناگونی را ایفا می‌نمایند، الزامی است.

–

 فرآیند تحلیل اطلاعات در سیستم اطلاعات جغرافیایی

جی‌آی‌اس یک سیستم رایانه‌ای است که چهار قابلیت اساسی را در رابطه با داده‌های زمین مرجع فراهم می‌آورد.

• ورودی داده‌ها
• مدیریت داده‌ها
• پردازش و تحلیل داده‌ها
• خروجی داده‌ها

کاربردها و توانایی‌های سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی

بطور اجمال قابلیت‌های جی‌آی‌اس نسبت به سیستم‌های اطلاعاتی مشابه و روش‌های دستی را می‌توان به شرح زیر بیان داشت:

• قابلیت جمع‌آوری، ذخیره، بازیابی و تجزیه و تحلیل اطلاعات با حجم زیاد؛
• قابلیت برقراری ارتباط بین اطلاعات جغرافیایی (نقشه) و اطلاعات غیرجغرافیایی (جداول اطلاعاتی) و ایجاد امکانات تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی با استفاده از اطلاعات غیرجغرافیایی و بالعکس؛
• توانایی انجام طیف وسیعی از تحلیل‌ها مانند: روی هم قراردادن لایه‌ها، پیداکردن اشیای مختلف با استفاده از خاصیت نزدیکی آن‌ها به یک شی‌ء خاص، شبیه‌سازی، محاسبه تعداد دفعات وقوع یک حادثه در فاصله مشخص از نقطه یا نقاط معین، و …؛
• داشتن دقت، کارآیی، سرعت عمل زیاد و سهولت در بهنگام‌سازی داده‌ها؛
• توانایی انجام محاسبات آماری مانند محاسبه مساحت و محیط پدیده‌های مشخص شده؛
• قابلیت ردیابی و بررسی تغییرات مکان‌های جغرافیایی در طول زمان؛
• قابلیت استفاده برای مکان‌یابی پروژه‌های مختلف.

–

 نقشه برداری در ایران

ایرانیان باستان نقش برجسته‌ای در پایه گذاری علم نقشه برداری داشته اند. اکتشافات دریایی که از زمان گذشته انجام گرفته است موید این مطلب است . در ایران باستان می‌‌توانستند عرض جغرافیایی را تعیین کنند ولی تعیین طول جغرافیایی با دشواری بسیار همراه بوده است .آنها برای مسافرتهای خود نیاز به نقشه داشتند و نقشه هایی نیز بدون توجه به فواصل رسم می شده است .تعیین موقعیت در روی زمین و فراهم آوردن هر گونه نقشه در جهان باستان نیز نیاز به در دست داشتن ابزارها و بهره وری ا ز قواعدی داشته است .مصریان روشهایی برای اندازه گیری ارتفاع بین دو نقطه و تعیین فاصله افقی آندو داشته‌اند طناب، ترازو گونیا از ابزارهای نخستین نقشه برداری بوده‌اند و کم کم تراز و خط کش و پرگار به آن افزوده گشت.

دانشمندان ایرانی به کمک استرلاب عرض جغرافیایی و با استفاده از ساعت آبی طول جغرافیایی را در هر نقطه از مرز اندازه گیری می‌‌کردند. ابوریحان بیرونی دانشمند بزرگ ایرانی در زمینه‌های گوناگون اندازه گیری نجومی ،و فواصل بین شهرها ،مطالعات بسیار ارزنده‌ای انجام داده است نقشه برداران قدیم برای تعیین امتداد، فاصله و زاویه وسایلی ساخته بودند که نخستین آنها ریسمان بود و همچنین برای تعیین تراز افقی تراز هایی ساخته بودند و این تراز در طول تاریخ فرمهای گوناگونی به خود گرفته است. کهن‌ترین آن تراز آبی بوده است که نوع تکامل یافته تر آن همان شیلنگ تراز است که بناهای امروزی از آن استفاده می‌‌کنند.

–

دوربین تئودولیت

کرجی دانشمند ایرانی مخترع دستگاههای با ارزشی بوده است. وی را می‌‌توان مخترع نخستین دوربین تئودولیت به شمار آورد. وی صفحه‌ای را مدرج کرده و لوله‌ای با قابلیت گردش ۳۶۰ درجه برروی آن سوار کرد و این صفحه توسط زنجیری آویزان می‌‌شد و توسط شاقولی بر روی آن عمود می‌شد که با آن زوایای بین دو نقطه را می‌‌خواند و با استفاده از تئوریهای مثلثات ارتفاع کوه ها و اختلاف بلندی ها را بدست می‌‌آورد ..اختراع قطب نما را نیزبه ایرانیان نسبت می‌‌دهند.

–

ورود اطلاعات

قبل از آنکه اطلاعات جغرافیایی بتوانند وارد محیط GIS شده و مورد استفاده قرار گیرند، می بایست این اطلاعات به فرمت و ساختار رقومی قابل قبول سیستم GIS، تعدیل شوند.
منابع تولید کننده اطلاعات مورد نیاز یک سیستم GIS :
• تصاویر ماهواره ای و تکنیکهای سنجش از دور
• عکسهای هوایی و تکنیکهای فتوگرامتری
• نقشه برداری کلاسیک
• سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)
• اسناد، مدارک و نقشه های موجود

–

دستکاری اطلاعات

استفاده از انواع داده و اطلاعات مورد نیاز یک پروژه خاص GIS ، نیازمند تبدیل و دستکاری آن اطلاعات به منظور قابل استفاده نمودن آنهادر سیستم می باشد.

–

مدیریت اطلاعات

برای پروژه های کوچک GIS، امکان ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در قالب فایلها و اطلاعات ساده وجود دارد. ولیکن هنگامیکه حجم اطلاعات زیاد باشد و همچنین تعداد کاربران سیستم از یک تعداد محدود فراتر می‌رود، بهترین روش برای مدیریت اطلاعات، استفاده از سیستم مدیریت پایگاه داده (Database Management System) می باشد. DBMS به منظور ذخیره سازی، سازماندهی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در GIS مورد استفاده قرار می گیرد.
پرسش و پاسخ و تجزیه و تحلیل اطلاعات’>
پرسش و پاسخ و تجزیه و تحلیل اطلاعات

–

تکنولوژیهای مرتبط با GIS :

سیستمهای تولید نقشه رقومی (CAD)

سیستمهای CAD عموماً به منظور تولید و سازماندهی اطلاعات مکانی در قالب نقشه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستمها نوعاً از نظر مدیریت پایگاههای اطلاعات جغرافیایی گسترده و حجیم همچنین انجام پردازشها و تجزیه وتحلیل بر روی اطلاعات، ضعیف بوده و درخصوص مدیریت اطلاعاتی توصیفی دارای محدودیتهای می باشند.

–

سنجش از راه دور (Remote Sensing)

سنجش از دور به عنوان علوم ، هنر وتکنولوژی کسب اطلاعات درخصوص پدیده های مختلف سطح زمین از طریق سنجنده هایی که هیچگونه ارتباط مستقیمی با خود پدیده ندارند، شناخته می شود. سنجنده های ماهواره ای نسبت به ثبت و جمع آوری اطلاعات در قالب تصاویر ماهواره ای اقدام نموده و با استفاده از نرم افزارها و سیستمهای پردازش تصاویر ، امکان استخراج اطلاعات و تولید نقشه های مختلف فراهم می گرددد:
به علت فقدان ابزار مدیریت و پردازش رقومی جهت تجزیه وتحلیل اطلاعات جغرافیایی، سیستمهای فوق قابل مقایسه با GIS، نمی باشند.

–

سیستمهای مدیریت پایگاه داده (DBMS)

سیستمهای مدیریت پایگاه داده، به صورت خاص جهت ذخیره سازی و مدیریت انواع مختلف اطلاعات از جمله اطلاعات جغرافیایی، مورد استفاده قرار می گیرند.
امروزه DBMS به منظور ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات، بهینه سازی و توسعه یافته اند و GIS نیز از این ابزار، برای اهداف ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی استفاده می کند. DBMS اصولاً فاقد ابزار تجزیه و تحلیل و نمایش گرافیکی اطلاعات، که در سیستمهای GIS مرسوم وجود دارد، می باشد.
دلا‌یل استفاده از GIS
امروزه وجود اطلا‌عات به روز‚ به منظور شناخت عوامل طبیعی و انسانی با هدف بهره‌گیری از آن در برنامه ریزی توسعه پایدار‚ امری بدیهی است. به همین دلیل استفاده از اطلا‌عات دربعد سیستمGIS می‌تواند در موارد زیر موثر باشد:
-پاسخگوئی به نیاز کاربران در کلیه زمینه ها.
– ساماندهی و افزایش بهره وری از منابع موجود.
-بهینه سازی سرمایه گذاری ها و برنامه ریزی ها.
– ابزاری مفید در جهت تصمیم گیری مدیران.
– سرعت و دقت کار.
– تعیین قابلیت‌ها ی توسعه در مناطق و مکانهای مختلف.

–

محدودیتهای استفاده از روشهای سنتی

استفاده از داده های جغرافیایی به طور سنتی‚ با استفاده از نقشه های کاغذی معایبی دارد که از جمله این محدودیت ها عبارت‌اند از:
• مقیاس اندازه گیری
• حذف اطلا‌عات
• هزینه زیاد
• زمان بر بودن
• سرعت پائین
• کمبود عوارض اطلا‌عاتی و ابزارهای کاری .

ولی آیا امروزه با توجه به حجم عظیم اطلا‌عاتی‚ باز هم به کارگیری روش قدیمی پاسخگو است. (هر چه داده‌ها گسترده‌تر و بیشتر شوند‚ آنالیز آنها مشکل‌تر و پیچیده‌تر خواهد شد).
بنابراین مشخصه GIS ‚ سرعت عمل و به روز رسانی اطلا‌عات‚ مطابق با فرمت های استاندارد‚ دسترسی سریع و آسان به اطلا‌عات در حجم وسیع ‚ تجزیه و تحلیل اطلا‌عات و کاهش هزینه هاست.

–

تعریف علم توپولوژی:

اگر بخواهیم توپولوژی را به فارسی ترجمه کنیم به نظر من لغتی بهتر از “مکان شناسی” را نمی توانیم برای آن در نظر بگیریم.

–

تعریف توپولوژی در GIS

هنگامی که شما داده های جغرافیایی را به منظور استفاده در سیستمهای GIS به صورت مدل درمی آورید متوجه می شوید که بعضی از داده های مدل شده می بایست دارای روابط مکانی با دیگر داده های موجود در مدل باشند.

به عنوان مثال در مدل شما ایستگاههای اتوبوس می بایست همواره در سطوح خیابان قرار گرفته باشند و یا اینکه در هر خیابان ایجاد شده می بایست حداقل چند سطل زباله وجود داشته باشد.این روابط تعریف شده در قالب قوانین توپولوژی ارائه می شوند.
در واقع توپولوژی مدلی است که اشتراک هندسی داده های موجود در یک مدل با هم را شرح می دهد و همچنین مکانیزمی را برای استقرار و نگهداری روابط مکانی بین داده های موجود در مدل ایجاد می نماید.
در نرم افزارهای GIS همچون ARC GIS توپولوژی شامل مجموعه ای از قوانین و روابط بین داده ها می باشد که با عنوان RULE شناخته می شوند که اجرای آنها باعث طراحی هر چه دقیقتر مدل ژئومتریک موجود بین داده های مدل شما را تضمین می نماید.

–

استفاده از GIS به عنوان یکی از کاربردی‌ترین دانش‌ها

این دانش در زمینه‌های مختلفی از جمله برنامه‌ریزی شهری و منطقه‌ی، زمین شناسی و معادن، کشاورزی، منابع طبیعی و غیره کاربرد داشته و قادر است امر مدیریت و برنامه ریزی را بهبود بخشد.
همچنین به کارگیری GIS علاوه بر سود آوری می‌تواند باعث تسریع در روند انجام کارهای برنامه‌ریز‌ها در تشخیص موارد بحرانی و غیره گردد. از طرفی کاربران GIS در تمام سطوح وجود دارند، به طوری که مدیران، طراحان، برنامه‌ریزان، کارشناسان و حتی شهروندان عادی قادر از مزایای این سیستم سود برند.

–

کاربرد های GIS

کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیائی(GIS ) در راه آهن
GISنقش و کاربرد موبایل
• در صنعت خودرو
• بخدمت گیریGIS در مباحث زمین شناسی
• تعیین موقعیت ونمایش بلادرنگ وضعیت یک متحرک در شبکه در حالیکه دچار عیب شده ویا بعلت سانحه متوقف گردیده است
• ومدیریت ترافیک وسانحه به کمک یک سیستم تلفیق یافته از GIS وGPS
• بررسی موضوع حریم و مدیریت زمین وآنالیز پهنه بندی و شناسایی مناطقی که حریم رعایت نگردیده و مباحث حقوقی و کاداستر
• موقعیت یابی و شناسایی نقاط کور شبکه مخابراتی راه آهن (رادیویی)
• تهیه گراف حرکت قطار و تنظیم برنامه حرکت قطار
• مدیریت بر عملکرد فعالیت نیروی انسانی
• مدیریت بر تخصیص منابع انسانی(بخصوص در شرایط بحرانی)
• اشتغال زایی جهت ایجاد اطلاعات رقومی و توصیفی و به روز نمودن آنها
• استفاده بهینه از فضای فیزیکی و کاهش فضاهای بایگانی و ذخیره نقشه ها
• بررسی تغییرات محیطی و سیاسی در راه آهن ایران در مقیاس جهانی
• ایجاد نمودن ضوابط استاندارد در اطلاعات
• یکسان سازی فرمت اطلاعات که لازمه وجود یک سیستم اطلاعاتی می باشد
• ثبت امکانات و تجهیزات در پایانه های بارگیری کشور
• مدیریت ماشین آلات تعمیر و نگهداری خط
• بررسی پراکندگی نیروی انسانی( متخصصین و افراد باتجربه ) درشبکه و موقعیت استقرار آنها
• موقعیت دفاتر فروش بلیط و سالن ها و مراکز مرتبط با راه آهن
• کمک در امر بازاریابی، فروش و مکان یابی مشتریان
• معماری ساختمانها
• مدیریت و کنترل استانداردهای ایمنی
• موقعیت جسم سانحه دیده
• اخذ و ارائه گزارش سوانح
• ارائه و بررسی راهکارهای ممکن در جمع آوری سوانح ، کنترل ترافیک ومدیریت خدمات اضطراری پس از وقوع سانحه
• ارائه و نمایش اطلاعات توصیفی و مکانی هر نقطه دلخواه بصورت آماری، هیستوگرام، جدول، نقشه و تصاویر و..