بخش اول

 -GIS-

Geographic Information System

مقدمه‏اي بر سيستم‏هاي اطلاعات جغرافيايي

سيستم‏هاي اطلاعات جغرافيايي،‌ سيستم‏هاي كامپيوتري هستند كه جهت ذخيره و بكارگيري اطلاعات جغرافيايي از آنها استفاده مي‏شود. به‏طور كلي يك سيستم اطلاعات جغرافيايي براي جمع‏آوري، ذخيره و تجربه و تحليل داده‏هايي استفاده مي‏شود كه موقعيت جغرافيايي آنها يك مشخصه اصلي و مهم محسوب شود .

اين سيستم ها براي جمع‏آوري و تجزيه و تحليل كليد اطلاعاتي كه به نحوي با موقعيت جغرافيايي در ارتباط هستند بكار برده مي‏شوند . در سيستم‏هاي اطلاعات جغرافيايي براي هر پديده جغرافيايي دو مسئله مد نظر مي‏باشد :‌

1- پديده چيست ؟                     2- و در كجا قرار دارد ؟         

حجم دادههاي جغرافيايي بسيار زياد ميباشد، لذا قدرت سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي ، يك عامل حياتي در آناليز اين دادهها محسوب ميشود .

     حجم دادههاي جغرافيايي به اين علت زياد ميباشد كه ممكن است با صدها يا هزاران نوع عارضه سر و كار داشته باشيم و صدها مشخصه به يك عارضه نسبت داده شوند .

 اين اطلاعات ممكن است به صورت نقشه ، جداولي از دادهها و يا  فهرستهايي از اسامي يا آدرسها باشند و كار كردن با  اين حجم زياد دادهها با روشهايي معمولي و غيركامپيوتري بسيار مشكل و وقتگير و در بعضي موارد حتي غير ممكن است .

هنگاميكه همين داده‏ها وارد يك GIS  مي‏شوند ، مي‏توان به راحتي انواع پردازش‏ها و تجزيه و تحليل‏ها را با صرفه‏جويي در هزينه و زمان انجام داد .

يك GIS هرگز نمي‏تواند به تنهايي وجود داشته باشد بلكه نياز به وجود سازمان منسجمي از نيروي انساني ، تجهيزات و تسهيلات مي‏باشد تا مسئوليت پياده سازي و نگهداري GIS را بعهده گيرد .

از طرف ديگر يك GIS صرفاً جهت توليد اطلاعاتي بكار مي‏رود كه مورد نياز كاربران و مشتري‏هاي مختلف (Usere)‌ باشند ،‌كاربر ممكن است يك شخص يا گروهي از اشخاص باشد ، يا ممكن است يك سازمان دولتي يا خصوصي باشد ، نيازهاي كاربران تعيين مي كند يك GIS چه عملكردهايي بايد داشته باشد و چه نيازهايي را بايد پاسخ گويد .

براي اينكه اطلاعات براي كاربران مفيد واقع شود ، بايد صحيح، با كيفيت خوب ، بهنگام و به شكل قابل استفاده‏اي ارائه شود، و در نهايت قابليت‏هاي يك GIS به‏وسيله مشتريان آن ارزيابي خواهد شد .

به طور كلي در يك سيستم اطلاعات جغرافيايي ، اطلاعات به دو شكل اساسي ارائه مي‏شوند .

نقشه‏ها

جدول‏ها

مثلاً چگونگي توزيع انواع مختلف اراضي از نظر كاربري (Land use) در يك منطقه به‏وسيله نقشه و مقدار محصول قابل برداشت
در سال از اين قطعات و يا مساحت هر يك از اين قطعات يك
GIS جريان انتقال اطلاعات در داخل سازمان و انتقال اطلاعات بين سازمان و سازمان‏هاي ديگر را به طور بنيادي تغيير مي‏دهد و اين تغيير بيشتر جنبه سازماني دارد تا تكنيكي و براي سازمان بسيار مهم مي‏باشد كه چه كسي، تا چه حد به اطلاعات مي‏تواند دسترسي داشته باشد.

 

ــ مثال‏هايي از كاربردهاي مختلف GIS

تكنيك هاي نسبتاً ساده اي در GIS وجود دارند كه توسط آنها مي توان براي يك موضوع ، حالت هاي متفاوتي را مورد بررسي و ارزيابي قرار داده و بهترين حالت ممكنه را تغيير نمود . توليد نقشه‏هايي كه نمايانگر فصل مشترك چند شرط مختلف هستند و در امر مديريت و برنامه ريزي بسيار مهم مي‏باشند ، در حال حاضر مستقيماً با GIS  انجام مي شود .

   مثلاً :‌ كنترل فرسايش خاك ، كنترل آلودگي‏ها آب‏هاي سطحي و تغييرات در كاربري اراضي از اين جمله مي‏باشند .

يك GIS مي‏تواند اطلاعات بهتري را براي تصميم‏گيري هاي چند جانبه كه عوامل مختلفي در آنها دخالت دارند ، فراهم نمايد . اين‏گونه تجزيه و تحليل‏ها و بدون GIS عملي نمي‏باشند.

 

كاربردهاي شهري :‌

  اكثر اطلاعات مورد نياز شهرداري‏ها ، اطلاعاتي هستند كه مربوط به موقعيت جغرافيايي خاص مي‏شوند . مثلاُ‌ اطلاعات در مورد طبقه‏بندي ، املاك، راه‏ها، مدارس و پارك‏ها همه داراي موقعيت و مختصات جغرافيايي هستند ، تا به حال روند بكارگيري GIS توسط شهرداري بسيار كند بوده كه از دلايل اين امر هزينه‏هاي زياد مربوط به ايجاد پايگاه داده‏ها ( data base) براي GIS در ابتداي كار مي‏باشد . از ديگر دلايل مهم ، هزينه‏هايي زياد براي تغيير سازماندهي در شهرداري‏ها به منظور بكارگيري مفيد GIS مي‏باشد .

    براي GISهايي كه در شهرهايي مختلف آمريكا مثل مينياپوليس، لوس آنجلس، هوستون به‏وجود آمده‏اند در زمينه‏هايي مختلفي مانند مديريت املاك و دارايي‏ها، صدور پروانه و جواز ساختمان‏سازي، برنامه‏ريزي‏هاي محلي ، آناليز حمل و نقل، تعيين بهترين مسير براي وسايل نقليه‏اي مانند آمبولانس، طراحي‏هاي مهندسي مثل سيستم‏هاي آب و فاضلاب و شبكه كابل‏هاي مختلف و برنامه‏ريزي براي كاربري اراضي استفاده شده‏اند.

 

  
نویسنده : ف.احمدي ; ساعت ۸:۳۱ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ۱۱ بهمن ،۱۳۸٤
تگ ها :

 

سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي GIS چيست ؟‌

از زمان اولين تمدن‏ها، براي نمايش اطلاعات مربوط به سطح زمين از نقشه استفاده مي‏شده است . ناوبران نقشه برداران زميني و ارتشي از نقشه براي نمايش موقعيت مكاني عوارض جغرافيايي مهم استفاده مي‏كرده اند .

نقشه‏هايي توپوگرافي براي نمايش محدوده اراضي ، واحدهاي اداري و مرزهاي ملي تهيه مي‏گرديدند . در قرن بيستم گسترش سريع علم و تكنولوژي باعث تقاضاي بيشتر براي نمايش سريع‏تر و دقيق‏تر حجم هاي بزرگ‏تري از اطلاعات جغرافيايي شد .

امروز با توسعه تكنيك‏هاي عكسبرداري هوايي و سنجش از دور، تحولي عظيم در جمع‏آوري و تهيه داده هاي جغرافيايي به‏وجود آمده است كه كاربردهاي گسترده‏تري داشته و آناليزهاي پيچيده‏تري را مي‏طلبد . در حال حاضر داده‏هاي جغرافيايي سريع‏تر از آنكه بتوانند تجزيه و تحليل شوند، جمع‏آوري مي‏گردند .

تا قبل از به‏وجود آمدن كامپيوترها، داده‏هاي جغرافيايي به طور سنتي با استفاده از نقشه‏ها و به صورت نقاط، خطوط، سطوح ترسيم شده بر روي كاغذ يا فيلم نشان داده مي‏شدند .

آناليزها در اين‏گونه نقشه‏ها بصورت كيفي بوده و با بررسي‏هاي بصري بر روي نقشه انجام مي‏شد . آناليزهاي كمي صرفاً با  استفاده از خط‏كش جهت اندازه‏گيري فواصل و پلانيمتر براي اندازه‏گيري مساحت ها انجام مي‏گرفت .

گرچه بازيابي حجم كوچكي از داده‏ها و در نظر گرفتن فقط بعضي از ارتباطات مكاني بين عوارض نسبتاً ساده بود  اما وقتي كه حجم وسيعي از داده‏ها مطرح مي شد اين روش‏ها علمي و ممكن نبودند.

يك نقشه بر روي كاغذ به آساني تهيه مي‏گردد ولي مقدار قابل ملاحظه‏اي اطلاعات مكاني را به‏طور فشرده و قابل دسترس ارائه مي‏دهد ، اما به هر حال محدوديت‏هاي مهمي نيز دارد و مسئله ديگر در مورد سطوحي است كه در مقياس نقشه وسيع بوده و در چند شيت نقشه نمايش داده مي‏شوند.

 

مدل :

ما همواره مجبور به اخذ تصميماتي هستم كه نياز به داشتن دانشي درباره محيط پيچيده اطرافمان دارند ، ولي چون اطلاعات ما هيچ‏گاه كامل نيستند ناچار به تصميم‏گيري با اطلاعات ناقص مي‏باشيم . بنابراين باتوجه به دانشمان بايد يك مدل مفهومي از دنيا را براي خود بسازي .

مدل (Model): عبارت است از مجموعه‏اي از روابط يا اطلاعات درباره دنياي واقعي و مدل مفهومي ما عبارت است از درك ما از پديده‏هاي و چگونگي رفتار آنها و اطلاعات مورد نيازمان را در مدل قرار مي‏دهيم . اين فرآيند از دنياي واقعي شروع شده و به دنياي واقعي ختم مي‏شود. ضمناً داده‏هاي جمع‏آوري شده را به نحوي سازماندهي مي‏كنيم تا ذخيره و بازيابي آنها به نحو مؤثري امكان‏پذير باشد .

 براي سازماندهي داده‏ها از يك سيستم پايگاه داده‏ها (database system) استفاده مي‏نماييم. سيستم پايگاه داده امكان ورود، ذخيره و بازيابي داده‏ها را فراهم مي‏سازد.

پس از جمع‏آوري داده‏ها به آناليز آنها پرداخته و تصميم‏گيري نموده و سپس تصميم اتخاذ شده را اجراء مي‏نمائيم.

يك سيستم اطلاعاتي خوب، شامل داده‏هاي ضروري بوده و به‏طور مناسب داده ها سازماندهي شده باشند به‏طوري‏كه كه بتوانيم درباره دنياي واقعي تصميمات صحيح اتخاذ كنيم .

موقعيت يك GIS با چند عامل در ارتباط است .

1ـ مجموعه داده‏ها

2ـ سازماندهي داده‏ها

3ـ مدل

 معيارها

 

به‏دست آوردن داده‏هاي مناسب :

به طور كلي داده‏هاي مناسب در GIS اطلاعاتي را در مورد دنياي واقعي نشان مي‏دهند اما بايد بدانيم داده‏هايي باشند كه مورد نياز ما باشند . چرا كه جمع‏آوري داده‏ها نياز به صرف هزينه دارد . نكته بعدي اينكه داده‏هاي اضافي باعث مشكل‏تر شدن استفاده از داده‏هايي مي‏شود كه واقعاً مورد نياز مي‏باشد .

مهم‏ترين مسائل در كيفيت داده‏ها عبارتند از :

1ـ دقت accuracey,precision  ـ نمايانگر اين است كه داده‏ها تا چه اندازه صحيح مي‏باشند .

2ـ زمان time  ـ نمايانگر اين است كه داده‏ها در چه زمان يا در چه دوره زماني جمع‏آوري شده‏اند .

 به روز بودن currencey  ـ نمايانگر اين است كه داده‏ها تا چه اندازه به روز و جديد هستند .

 كامل بودن completeness ـ نمايانگر اين است كه داده‏ها تا چه اندازه كامل مي‏باشند .

توجه : همواره قيمت و هزينه داده‏ها با كيفيت آن افزايش مي‏يابد.

 

سازماندهي داده‏ها :

دومين عامل اساسي در استفاده مفيد از يك GIS وجود يك پايگاه داده‏ها مي‏باشد . چرا كه داده‏ها داراي هيچ ارزشي نمي‏باشند مگر اينكه داده‏ها صحيح و مناسب در مكان و زمان صحيح قابل دسترسي باشند . چرا كه در GIS حجم داده‏ها بسيار زياد مي‏باشد.

  

مدل تصميم‏گيري :‌

سومين عامل مدلي است كه نشان‏دهنده يك شي و يا يك پديده موجود در دنياي واقعي است .

ــ اولاً‌: مدل بايد بتواند رفتار پديده مورد نظر را در دنياي واقعي به طور صحيح پيش‏بيني كند .

ــ ثانياً:‌ با صرفه‏ترين مدل مدلي است كه بيشترين اجرا را با كمترين هزينه ارائه دهد و همواره بايد تعادلي بين هزينه و اجرا باشد .

 

اعتبار معيار تصميم‏گيري :‌

چهارمين عامل اساسي معيار معتبر به عبارت ديگر ميزان معتبر بودن، معياي و ملاكي مي‏باشد كه براي ارزيابي مدل انتخاب شده است و اينكه اين معيار تا چه حد، خواسته‏هاي كاربران سيستم را برآورده مي‏سازد . در پايان هر آناليز، عملي انجام مي‏گيرد و مسئوليت نتايج اين عمل با تصميم‏گيرندگان مي‏باشد . نيتجيتاً يك GIS زماني موفق مي‏باشد كه بتواند جوابگوي نياز كاربران باشد .

 

داده هاي زمين مرجع :‌

داده‏هاي جغرافيايي معمولاً با دو مؤلفه اصلي مشخص مي‏شوند.

1ـ اطلاعات مكاني (‌موقعيت مكاني )‌ = جمعيت يك شهر، پهنايي يك جاده

 اطلاعات توصيفي (‌بعد فيزيكي يا طبقه‏بندي)‌= نوع صخره، نوع پوشش گياهي، داده‏هاي جغرافيايي ممكن است بر روي نقشه يا در يك GIS به‏صورت

نقطه                                point

خطوط                                   line

مساحت‏ها (‌پلي‏گون )‌                   polygons

 

نقاط points : ‌نشان‏دهنده موقعيت پديده‏هاي جغرافيايي در يك نقطه هستند و نمايانگر عوارضي مي‏باشند كه اين عوارض در مقياس كوچك‏تر از حدي مي‏باشند كه بتوان آنها را به‏صورت خط يا سطح نمايش داد. مثل دكل برق، چاه، قله يك كوه.

خطوط linnes : خط نشان‏دهنده مجموعه منظمي از نقاط پيوسته است و براي عوارضي كه در مقياس باريك‏تر از آن هستند كه بتوان آنها را به‏صورت سطح نمايش داد. مثال : خط ساحلي، منحني ميزان، راه، مرز سياسي، رود، خطوط انتقال برق، كانال، راه آهن.

مساحت‏ها polygons : يك عارضه سطحي، منطقه‏اي است مانند يك شهر، يك مزرعه، يا يك منطقه جنگلي، مناطق مسكوني، درياچه‏ها كه به‏وسيله عوارض خطي محدود شده‏اند . اين عوارض GIS را مي‏گويند. (‌پلي‏گون‏ها، چند ضلعي‏ها polygons )‌ سطح بسته‏اي است كه به‏وسيله خطوط مستقيم محدود مي‏شود.

 

GIS چيست؟

GIS يك سيستم كامپيوتري است كه چهار قابليت اساسي را در رابطه با داده‏هاي زمين مرجع فراهم مي‏آورد يا فرضاً خطوط انتقالي كه از ميان حريم‏هاي مسكوني مردم گذر كرده .

  ورودي داده‏ها ـ  input

2ـ مديريت داده‏ها كه عبارتست از ذخيره و بازيابي داده‏ها DBMS  ـ (‌سيستم مديريت پايگاه داده‏ها )

 Data Basemanagement System

3ـ پردازش و تجزيه و تحليل داده‏ها ـ  analysis

 خروجي داده‏ها ـ  output

مثلاً در سيستم‏هاي (CAD) computer Aided desing and prafting – ما نمي‏توانيم عملياتي نظير جستجوي مكاني و انطباق لايه‏هاي مختلفي از داده‏ها را داشته باشيم . توانايي GIS در تركيب كردن داده‏هاست .


مؤلفه‏هاي يك GIS چيست ؟

1- ورودي داده ها

Data Input

2- مديريت داده ها

Data management

3- تجزيه و تحليل كار با داده ها

Data manipulation and analysis

4- خروجي داده ها

Data output

 

ورودي داده‏ها

Data input      

مقدمه

مؤلفه ورودي داده ها آنها را از شكل موجودشان به شكل قابل استفاده در GIS تبديل مي‏كند .

داده‏ها به شكل نقشه‏هاي كاغذي، جداولي از اطلاعات توصيفي، فايل‏هاي الكترونيك از نقشه‏ها و اطلاعات توصيفي مربوط به آنها، عكس‏هاي هوايي يا تصاوير ماهواره‏اي مي‏باشند .

 ايجاد پايگاه‏هاي بزرگ داده‏ها ممكن است 5 تا 10 برابر سخت‏افزار و نرم افزار GIS هزينه در بر داشته باشد. به‏طور كلي مرحله وارد نمودن داده‏ها بسيار وقت‏گير، پرهزينه بوده و ممكن است ماه‏ها يا حتي سال‏ها به طول انجامد. روش‏هاي مخلتف وارد نمودن داده‏ها بايد با توجه به پردازش داده‏ها و استانداردهاي مورد نظر براي دقت و خروجي‏هايي كه قرار است تهيه گردند مورد ارزيابي قرار گيرند .

هيچ وسيله يا روش خاصي براي كليه وضعيت‏ها بهينه نيست. در هنگام تعيين نيازهاي ورودي و خروجي GIS هدف تعيين تركيب وسيله و روش‏هاي لازم براي رسيدن به سطح اجرا و كيفيت مورد نظر است.

 

  
نویسنده : ف.احمدي ; ساعت ۸:۳۱ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ۱۱ بهمن ،۱۳۸٤
تگ ها :

هر روز با مطالب جديد نقشه برداری مدرن

ورودي داده‏ها :‌

ورودي داده‏ها عبارتست از روند كدگذاري داده‏ها به يك شكل خوانا توسط كامپيوتر و نوشتن داده‏ها در پايگاه اطلاعاتي GIS ثبت داده‏ها معمولاً‌ تنگناي مهم در اجراي GIS است.

اطلاعات دقيق فقط وقتي مي‏توانند توليد شوند كه داده‏هايي كه اساس اين اطلاعات هنگام شروع كار بوده‏اند دقيق بوده باشند.

اصولاً داده‏هايي كه بايد در يك GIS وارد شوند دو نوع هستند :‌

1ـ داده‏هاي مكاني

 داده‏هاي توصيفي يا غيرمكاني

 

 

داده‏هاي مكاني :‌

موقعيت جغرافيايي عوارض را نشان مي‏دهند. نقاط، خطوط، سطوح (polygons,line,point)‌ براي نمايش عوارض جغرافيايي مانند خيابان، درياچه و جنگل.

 

داده‏هاي توصيفي :

اطلاعاتي مانند اسم يك خيابان، شوري يك درياچه، نام يك دكل، ‌نام يك خط انتقال، مثلاً خط انتقال 63KV پست ازگل به پست نمايشگاه معمولاً پنج نوع سيستم ثبت داده‏ها در يك GIS مورد استفاده قرار مي‏گيرند :‌

1ـ ثبت توسط صفحه كليد

 هندسه مختصات

 رقومي كردن دستي

 جاروب (اسكن )‌كردن scaning

 

ثبت توسط صفحه كليد :

همان‏گونه كه از نامش مشخص است، شامل ثبت دستي داده‏ها در يك ترمينال كامپيوتري است . داده‏هاي توصيفي معمولاً توسط صفحه كليد وارد مي‏شوند ، در حالي كه داده‏هاي مكاني به‏ندرت به اين وسيله ثبت مي‏گردند. در روندهاي هندسه مختصات (COGO)، داده‏هاي حاصل از نقشه‏برداري معمولاً‌ توسط صفحه كليد ثبت مي‏شوند. از اين داده‏ها مختصات عوارض مكاني محاسبه شده و يك فايل از داده‏هاي سازگار GIS توليد مي‏گردد.

 

هندسه مختصات

ثبت توسط كليد مي‏تواند در حين رقومي كردن دستي، براي ثبت اطلاعات توصيفي مورد استفاده قرار گيرد. هر چند اگر اين كار به صورت عمليات مجزايي انجام گيرد كه در آن توصيف‏ها به‏وسيله يك كد براي نشان دادن المان‏هاي مكاني ( مانند خط يا پلي‏گون)‌ كه توصيف‏گر آن هستند ثبت شوند، بسيار مفيدتر است. سپس فايل توصيفي به داده‏هاي مكاني متصل مي شود.

روندهاي هندسه مختصات (COGO) براي ثبت ركوردهاي اطلاعاتي مربوط به زمين (Land) بكار مي‏روند . دقت بسيار بالايي توسط ثبت اندازه‏گيري نقشه‎‏برداري حقيقي به‏دست مي‏آيد. سطح بالاي دقت مورد نياز مي‏تواند زمين را مانند نقشه‏ها به‏صورت دقيق همان‏گونه كه در مدارك قانوني و كاداستري بيان شده نشان دهند.

 

رقومي كردن دستي‌

در رقومي كردن دستي، نقشه روي يك ميز رقومي‏ساز چسبانده شده و از يك وسيله اشاره‏گر (Pointing) براي ترسيم عوارض نقشه استفاده مي‏شود.

ميز رقومي‏ساز به صورت الكترونيكي موقعيت دستگاه اشاره‏گر را با دقتي كه در حدود كسري از ميليمتر كدگذاري مي‏كند. اكثر ميزهاي رقومي‏ساز رايج از يك شبكه (grid) ظريف از سيم‏ها كه در ميز تعبيه شده‏اند، استفاده مي‏كنند. نشانه‏گر به صورت معمولي يك علامت بعلاوه (cross hair) براي تعيين موقعيت دقيق دارد و داراي 16 دگمه كنترلي يا بيشتر مي‏باشد كه براي كار كردن نرم‏افزار ثبت داده‏ها و همين‏طور ثبت داده‏هاي توصيفي مورد استفاده قرار مي‏گيرند .

 

جاروب كردن

جاروب كردن يا (Scan digitzing) نسبت به رقومي كردن دستي روش سريع‏تري را براي ثبت داده‏ها فراهم مي‏كند. در جاروب كردن، يك تصوير رقومي از نقشه توليد مي‏شود كه اين كار توسط حركت دادن يك ردياب (detector) الكترونيكي در سرتاسر سطح نقشه انجام مي‏گيرد. در يك جاروب‏كننده مسطح نقشه روي يك پايه جاروب‏كننده مسطح قرار داده مي‏شود كه روي آن ردياب در جهات X,Y حركت مي‏كند . خروجي جاروب‏گر، يك تصوير رقومي است. ميزان جزييات ظريفي كه توسط جاروب‏گر به‏دست مي‏آيد، بستگي به اندازه ناحيه‏اي از نقشه دارد كه توسط ردياب قابل مشاهده است كه Spot size  ناميده مي‏شود.

 

استفاده مستقيم از تصاوير جاروب شده رستري

در يك تصوير رستري با قدرت تفكيك پائين، خطوط به صورت پلكاني ظاهر مي‏شوند. هر چند، يك تصوير رستري با قدرت تفكيك بالا مي‏تواند يك خط را تا حد دلخواه به صورت هموار فراهم كند و ظاهر بلوكي شكل را حذف مي‏كند، با اين وجود هزينه‏اي كه آن تصوير لازم داشت بالا بود و اغلب به چند مگابايت حافظه نياز داشت .

تصاوير رستري مي‏توانند يك انتخاب جذاب براي مواقعي باشند كه اطلاعات مكاني، تنها لازم است مورد نگريستن واقع شوند. يا پايگاه اطلاعاتي مي‏تواند طوري تهيه شود كه به عنوان يك كتابخانه نقشه (map library) مورد استفاده قرار گيرد. نقشه‏ها و عكس‏ها به صورت فرمت رستري ذخيره شده‏اند.

 

داده هاي رقومي موجود

در كانادا  و ايالات متحده داده‏هاي جغرافيايي رقومي، ارزان قيمت و به راحتي قابل دسترس هستند . در سطح فدرال اين مجموعه داده‏ها توسط آژانس‏هاي نقشه‏برداري ملي و آژانس اطلاعات آماري وداده‏هاي آماري در سطح ملي توليد مي‏شوند.

در سطوح شهرداري و شهرستان تبديل داده‏ها به شكل رقومي معمولاً به منظور اجرا و پياده‏سازي يك GIS انجام مي‏شود. اطلاعات مالكيت زمين معمولاً‌ يك مؤلفه مركزي اين پايگاه‏هاي اطلاعاتي GIS  است. همان‏گونه كه مجموعه داده‏هاي رقومي به‏طور گسترده‏تري استفاده مي‏شوند، فرمت‏هاي داده‏ها نيز بايد بيشتر استاندارد شوند. كمپاني‏هاي خصوصي نيز شروع به تهيه محصولات پايگاه اطلاعاتي كرده‏اند كه در بازار موجود است. گرچه ممكن است مشكلاتي وجود داشته باشد، هزينه توليد داده‏هاي موجود معمولاً كسري از هزينه ايجاد يك مجموعه داده جديد است. به دليل در دسترس بودن مجموعه داده‏هاي ارزان، تكنو لوژي GIS را از نظر اقتصادي براي اجرا جذاب‏تر و آسان‏تر مي‏نمايد.

 

داده هاي كارتو گرافي مبنايي

داده‏هاي كارتوگرافي مبنايي شامل اطلاعات توپوگرافي و پلانيمتري هستند كه معمولاً بر روي يك نقشه مي‏آيند. داده‏هاي توپوگرافي داده‏هايي هستند كه ناهمواري‏هاي سطح زمين مانند منحني ميزان‏ها و نقاط ارتفاعي را نمايش مي‏دهند. داده‏هاي پلانيمتري شامل جاده‏ها و رودها و همين‏طور داده‏هاي مصنوعي مانند مرزهاي اداري و سياسي،‌ شهرها و شهرستان‏ها مي‏باشند.

 

فرمت گرافيكي

مجموعه داده‏ها با فرمت گرافيكي براي ترسيم نقشه‏ها طراحي شده‏اند. اين فرمت اساساً‌ شامل عوارض خطي و نقطه‏اي است كه به صورت فرمت‏برداري رقومي شده‏اند. در اين فرم رقومي، نقشه مي‏تواند به‏سادگي به‏هنگام يا اصلاح شده و براي توليد نقشه‏هاي تك‏منظور مورد استفاده قرار مي‏گيرند. گرچه عدم وجود توپولوژي به طور جدي استفاده از آنها را براي آناليزهاي مكاني محدود مي‏كند.

اين مجموعه داده‏هابراي سيستم‏هاي ترسيمي به كمك كامپيوتر بسيار مناسب هستند كه در تهيه نقشه‏هاي رقومي استفاده مي‏شوند.

 

فرمت داراي ساختار توپولوژيكي

فرمت داراي‏ساختار توپولوژيكي براي كدگذاري اطلاعات جغرافيايي به شكلي كه براي آناليزهاي مكاني‏وساير مطالعات جغرافيايي مناسب‏تر باشند، طراحي شده است. اكثر GISها در حال حاضر به صورتي طراحي شده‏اند كه اين اطلاعات توپولوژيكي را به كار برند.

 

كيفيت داده‏ها

دانستن كيفيت داده‏ها براي تصميم‏گيري در مورد اينكه اين داده‏ها براي چه كاربردهايي مناسب هستند، حياتي و مهم است.

قابل ذكر است كه هزينه ارزيابي كيفيت داده‏ها بسته به سطح دقت و جديت مورد نياز، متفاوت است. هر چه سطح دقت مورد نظر براي تست ارزيابي كيفيت داده‏ها بيشتر باشد، هزينه اين تست افزايش مي‏يابد.

بايد هميشه در نظر داشت كه خواستن سطوح بالايي از كيفيت براي داده‏ها بيشتر از آن حدي كه واقعاً‌ مورد نياز است، باعث تحميل يك هزينه گزاف غيرضروري به سيستم خواهد شد.

به طور كلي يك GIS فراهم‏كننده ابزاري است كه به وسيله آنها مي‏توان اطلاعات جغرافيايي را براي طيف وسيعي از كاربردها به‏كار گرفت و براي اينكه بتوان اين داده‏هاي جغرافيايي را جهت تصميم گيري‏هاي صحيح به‏كار برد، كيفيت آنها بايد قابل پيش‏بيني و صحيح باشد.

اطلاع از كيفيت داده‏ها در انتخاب كاربردهاي مناسب براي آن داده ها بسيار مهم مي‏باشد.

داده‏هاي موجود در يك GIS ممكن است براي طيف گسترده‏تري از آناليزها استفاده شوند نسبت به حالتي كه همين داده‏ها به
فرم غيررقومي بودند. در واقع اين يكي از مزيت‏هاي بيان شده براي
GIS است يعني توانايي تركيب مجموعه داده‏هاي متفاوت كه قبلاً نمي‏توانستند با يكديگر به‏طور يكجا مورد تجزيه و تحليل قرار گيرند. يعني داده‏ها ممكن است در راه‏هايي استفاده شود كه توليدكنندگان، پيش‏بيني آن را نمي‏كردند و يا توسط كاربراني استفاده مي‏شود كه دانش و تجربه لازم جهت تشخيص موارد صحيح كاربرد داده‏ها را ندارند.

استانداردهاي كيفيت داده‏ها به طور مناسب تعريف شده و تست شده و گزارش شده باشند، مي‏توانند هم از توليدكنندگان و هم از استفاده‏كنندگان حمايت نمايند.

 

عوامل تعيين‏كننده كيفيت داده‏ها

مشخصه هاي مهمي كه بر روي مفيد بودن داده‏ها تاثير مي‏گذارند مي‏توانند به 9 مؤلفه تقسيم شوند كه آنها را در سه دسته كلي قرار مي‏دهيم كه عبارتند از :

ـ مؤلفه‏هاي ريز مقياس

ـ مؤلفه‏هاي بزرگ مقياس

ـ مؤلفه‏هاي كاربري

 

مؤلفه‏هاي ريزي مقياس :

اين مؤلفه‏ها عواملي در كيفيت داده‏ها هستند اين مؤلفه‏ها معمولاً به‏وسيله تست آماري داده‏ها‌، در مقابل منباع مستقل با كيفيت بالايي از اطلاعات، ارزيابي مي‏شوند.

ـ دقت موقعيت

ـ دقت مشخصات

ـ توافق منطقي

ـ قدرت تفكيكي

 

دقت موقعيت

دقت موقعيت عبارت است از خطاي موقعيت يك نقطه، و يا انحراف موقعيت جغرافيايي يك نقطه بر روي نقشه نسبت به موقعيت واقعي آن بر روي زمين.

دقت موقعيت معمولاً‌ با انتخاب يك سي نقاط مشخص و مقايسه مختصات آنها با مختصاتي كه براي همين نقاط از يك منبع اطلاعاتي دقيق‏تر به‏دست آمده است مورد تست و آزمايش قرار مي‏گيرد.

  
نویسنده : ف.احمدي ; ساعت ٧:٢۱ ‎ق.ظ روز شنبه ۸ بهمن ،۱۳۸٤
تگ ها :

 

 

دقت اطلاعات توصيفي يا مشخصات

مشخصات داده‏ها (attributes) مي‏توانند متغيرهايي مجزا يا پيوسته باشند. يك متغير مجزا فقط مي‏تواند مقادير محدود و مشخصي داشته باشد در حاليكه يك متغير پيوسته مي‏تواند هر مقداري را بپذيرد. متغيرهايي مانند انواع استفاده از زمين (Landuse classes) يا نوع پوشش گياهي متغيرهاي مجزا هستند، يعني فقط مقادير مشخص مي توانند داشته باشند . متغيرهايي مانند درجه حرارت متغيرهاي پيوسته‏اي هستند.

 

توافق منطقي

توافق منطقي عبارت است از چگونگي حفظ روابط منطقي بين اجزاء داده‏ها، مثلاً مرز جنگلي گاهي در لبه‏هاي جاده و گاهي از خط وسط جاده نبايد بگذرد و اين نقض منطقي به حساب مي‏آيد چون هيچ‏گاه جنگل عملاً نمي‏تواند از وسط جاده شروع شود و عموماً تمامي آنها با اتصال به لبه جاده‏ها ترسيم مي‏شوند.

 

قدرت تفكيك

قدرت تفكيك يك مجموعه از داده ها عبارتست از كوچك‏ترين واحد مقابل تشخيص يا كوچك‏ترين واحد نمايش داده شده در آن مجموعه. در مورد عكس‏هايي هوايي و تصاوير ماهواره‏اي قدرت تفكيك عبارتست از كوچك‏ترين شيبي كه مي‏تواند تشخيص داده شود كه اين مطلب را قدرت تفكيك فضايي (completeness)، زمان (time) و تاريخچه داده‏ها (lineage)

 

كامل بودن

چند مورد درباره كامل بودن (completeness) داده‏ها وجود داردكه به كيفيت داده ارتباط داشته و به سه دسته تقسيم مي‏شوند.

كامل بودن لايه (completeness of coverage)، كامل بودن طبقه‏بندي (completeness of classification )  و كامل بودن بررسي و تحقيق (completeness of verifiction) .

كامل بودن لايه يعني نسبت داده‏هاي موجود براي منطقه مورد نظر. سبدين معني كه ممكن است در يك لايه خاص، داده‏هاي لازم در تمام قسمت هاي آن در دسترس نباشد و يا مشخصات داده‏ها در قسمتي از اين لايه موجود نباشد‏.

كامل بودن طبقه‏بندي و كامل بودن بررسي از عوامل مهم در كيفيت داده‏ها مي‏باشند كه درتعييين مناسب بودن يا نبودن يك مجموعه از داده‏ها جهت يك كاربرد مشخص به‏كار مي‏روند. كامل بودن طبقه‏بندي نشان‏دهنده اين است كه طبقه‏بندي انتخاب شده تا چه حد نشان‏دهنده داده‏ها بوده و در اين نمايش موفق است.

 

زمان

زمان عبارت است ازتاريخ تهيه داده‏هاي اوليه موجود در يك لايه زمان فاكتور مهمي در تعيين كيفت داده‏ها مي‏باشد. زيرا بسياري از داده‏هاي جغرافيايي در طول زمان سريعاً درحال تغييرهستند.

 

تاريخچه داده‏ها

منظور از lineage در يك مجموعه از داده‏ها عبارت است از تاريخچه، سرچشمه‏و مراحل پردازش به‏كارگرفته شده درايجاد مجموعه داده‏ها.

يك گزارش lineage مخصوص يك نقشه توپوگرافي تشكيل شده است از تاريخ عكسبرداري هوايي مربوطه، روش فتوگرامتري انتخاب شده و به‏كار رفته در تهيه اين نقشه و روش‏هاي به‏كار رفته جهت ايجاد نقشه نهايي و چاپ آن.

 

منابع خطا

براي همه اطلاعات جغرافيايي نوعي خطا وجود دارد. در تمامي مراحل از جمع‏آوري داده‏ها گرفته تا كاربرد داده‏ها و بهره‏گيري از نتايج يك آناليز، نوعي خطا وارد كار مي‏گردد.

نكته مهم اين است هدف از بررسي خطاها، حذف اين خطاها نبوده بلكه چگونگي اداره كردن آنها مي‏باشد. به‏دست آوردن پايين‏تري سطح خطا، ممكن است با صرفه ترين راه نباشد.

سطح خطاهاي موجود در يك GIS بايد طوري هدايت شوند كه اطلاعات حاصل از سيستم را از اعتبار ساقط نكنند.

 

خطاهاي مربوط به جمع‏آوري داده‏ها

منابع اوليه اطلاعات كه وارد GIS مي‏شوند، داراي ‏خطا مي‏باشند كه اين خطاها ممكن است در اثر بي دقتي در اندازه‏گيري‏هاي زميني، دستگاه‏هاي غير دقيق و يا ثبت نادرست داده‏ها باشد.

 

داده‏هاي ورودي

ابزارهايي كه به منظور وارد كردن داده‏ها در GIS استفاده مي‏شوند تماماً نوعي خطاهاي موقعيت را به نقاط تحميل مي‏كنند. مثلاً‌ گفته مي‏شود كه دقت ميزهاي رقومگر (digitizing) كسري از ميليمتر مي‏باشد اما اين دقت در سطح ميز تغيير مي‏كند و معمولاً مركز و اواسط ميز داراي وقت موقعيت نسبت به لبه‏ها  و گوشه‏هاي ميز مي‏باشد.

 

ذخيره داده‏ها

هنگامي‏كه داده‏ها به فرم رقومي ذخيره مي‏شوند، بايد با سطح محدودي از دقت ذخيره گردند.

يك فرم معمولي جهت ذخيره اطلاعات در يك GIS كه بر اساس سيستم برداري (Vector-based) مي‏باشد، عبارت است از فرمت اعداد حقيقي 32 بيتي، كه اين فرمت فراهم‏كننده 7 رقم باارزش است و تمام اين ارقام ممكن است در كاربردهايي لازم شوند به‏عنوان مثال سيستم مختصات جغرافيايي UTM نياز به V رقم با ارزش به منظور نمايش مختصات دارد.

 

كار با  داده‏ها

بسياري از روش‏هاي معمول تحليل در GIS شامل تركيب كردن چند لايه اطلاعات با يكديگر مي‏باشد و با افزايش تعداد لايه‏ها براي تركيب overlasy در يك آناليز، شانس ممكن براي افزايش خطاها را نيز بيشتر مي‏سازد.

 

خروجي داده‏ها

در اين مرحله و هنگام گرفتن خروجي (plot) از نقشه‏ها و نتايج حاصله خطاهايي در اثر كشيده شدن و يا چروك شدن كاغذ و يا سر خوردن كاغذ در زير قلم پلاتر (Plotter) و در كل در اثر ابزار خروجي به‏وجود مي‏آيند كه اين خطاها هنگام گرفتن خروجي‏هاي مقياس، خيلي جدي‏تر خواهند بود زيرا هر ميليمتر ممكن است نشان‏دهنده صدها متر بر روي زمين باشد.

 

G.P.S چيست؟ راه حلي براي يك مشكل قديمي

شايد درست از زماني كه بشر بر روي پاهاي خود ايستاد و بر روي زمين به گردش پرداخت در جستجوي راهي بود كه دريابد كجاست و به كجا مي رود.

اين همان مسئله‏ايست كه امروز با آن روبه‏رو هستيم، اما تا به امروز هر سيستمي مشكلاتي داشته است. احتمالاً انسان‏هاي اوليه مسيرشان را با توده‏هاي سنگ علامتگذاري مي‏كردند، اما اين راه حل فقط در اطراف محل زندگي به كار مي‏آيد، اما اگر برف ببارد و يا باران نشان‏ها را بشويد چه خواهد شد؟

هنگامي كه انسان به كشف اقيانوس‏ها پرداخت كار مشكل‏تر شد، چرا كه جايي براي انباشتن سنگ وجود نداشت، و هيچ نشانه زميني براي علامتگذاري وجود نداشت، تنها چيزي كه مي‏توانستند روي آن حساب كنند ستاره‏ها بود.

متأسفانه ستاره‏ها آنچنان دورند كه بدون توجه به اينكه در كجا هستند، كاملا يكسان به نظر مي‏آيند، پس تنها راه استفاده از آنها اندازه‏گيري بسيار دقيق است و تنها اين اندازه‏گيري‏ها را مي‏توان فقط در شب و آن هم فقط در شب‏هاي صاف انجام داد.

حتي دريانوردي با بهترين ابزارها، در واقع تنها مي‏تواند با استفاده از ستاره‏ها، به طور تقريبي به شما بگويد كه در كجا هستيد. با يك مايل اين طرف‏تر و يا آن طرف‏تر، گاهي اين كافي نيست، خصوصاً وقتي كه در شب به دنبال يافتن بندري هستيد.

انسان نو با تمامي ابزارهاي الكترونيكي خود چند سيستم جديد را به كار گرفته است اما آنها نيز مشكلات خود را دارند. اگر شما دريانورد باشيد حتماً درباره LORAN و DECCA چيزهائي شنيده‏ايد . اينها سيستم‏هايي راديويي هستند كه براي آب‏هاي ساحلي كه در آنجا زنجيره‏هاي LORAN و DECCA وجود دارند مناسب هستند. اما بخش اعظم زمين را نمي‏پوشانند و دقت آنها بسته به تداخل‏هاي الكتريكي و اختلافات جغرافيايي متفاوت است. سيستم جديد ديگري كه مانند GPS، ماهواره‏ها را به كار مي‏گيرند، موسوم به سيستم انتقالي يا «sat-NAV» است.

متأسفانه ماهواره‏هائي كه اين سيستم از آنها استفاده مي‏كند و در مدار بسيار پائين هستند و تعداد آنها زياد نيز نيست و در نيتجه شما گاهي ارتباط درستي نداريد و از آنجا كه اين سيستم بر اساس اندازه‏گيري فركانس پائين داپلر «DAPPLER» (‌اندازه‏گيري با استفاده از انعكاس موج الكترومكنتيك) ‌كار مي‏كنند، حتي حركات ناچيز گيرنده موجب بروز خطاهاي فاحش در تعيين موقعيت مي‏شود.

GPS يك سيستم ناوبري جهاني است كه هر كس مي‏تواند از آن بهره گيرد .

بالاخره يكي خسته شد و گفت، هميشه « ما بايد سيستمي داشته باشيم كه به كار آيد » و اين شخص وزير دفاع ايالات متحده بود. آنها واقعاً‌ نياز داشتند كه همه چيز را بداند و پول تهيه صحيح سيستم را نيز داشتند، پس آنها به چيزي كه به سيستم جهاني تعيين موقعيت يا G.P.S موسوم است رسيدند و اين سيستم براساس يك صورت فلكي،  متشكل از 24 ماهواره ، در مدار بسيار بالا  كار مي‏كند. شما به نوعي مي‏توانيد به آنها به چشم ستاره‏هاي ساخته دست انسان بنگريد كه جانشين ستاره‏هايي شده‏اند كه ما به طور سنتي از آنها در ناوبري استفاده مي‏كرديم.

اين كاري بسيار مهم است، در واقع در ايالت متحده بيش از 12 بيليون دلار براي ساخت اين سيستم سرمايه‏گذاري كرده است. البته پولش به درستي صرف شده چرا كه اين سيستم واقعاً‌ كارآمد است. ماهواره‏ها در چنان ارتفاعي قرار دارند كه از مشكلاتي كه سيستم‏هاي زميني باآنها روبه‏رو مي‏باشند به دور هستند و از چنان تكنولوژي دقيقي بهره مي‏گيرند كه در طول 24 ساعت مي‏توانند موقعيت‏هاي بسيار دقيق را در هر جايي تعيين كنند. در اندازه‏گيري‏هايي كه از دستگاه استفاده مي‏شود، افراد دقت اندازه‏گيري بهتري از اندازه‏گيري عرض يك خيابان به دست مي‏آورند، ‌و در روش تفاضلي (ديفرانسيلي ) كه بعداً‌ خواهيم گفت. نقشه‏برداراني كه از GPS بهره مي‏گيرند اندازه‏گيري‏هايي تا حد سانتيمتر به دست مي‏آورند.

از آنجائي كه GPS از آغاز و در اصل يك سيستم دفاعي بوده است طوري طراحي شده كه در مقابل تداخل و ترافيك نفوذناپذير و مقاوم باشد، بنابراين مي‏توانيم انتظار داشته باشيم كه سيستمي توانمند باشد. كاربرد نوين اما نيروي بالقوه‏اش از همه جالب‏تر است، با تكنولوژي مدارات مجتمع الكترونيكي امروز گيرنده‏هاي GPS به سرعت تا حدي كوچك و ارزان مي‏شوند كه توسط هر شخصي مورد استفاده قرار گيرند يعني هر كس در هر زمان توانائي تعيين اين كه كجا هستيم را خواهد داشت. بالاخره يكي از نيازهاي اوليه انسان برآورده خواهد شد . اين خدمات جديد به اندازه تلفن اساسي خواهد بود . در واقع يك كاربرد نوين مي‏باشد . درخواست‏ها نامحدودند، بعضي از آنها بديهي هستند ماشين‏هاي حمل و نقل مقاصدشان را به دقت تعيين خواهند كرد، اتومبيل‏هاي امدادي سريع‏تر عمل خواهند كرد، و البته اتومبيل‏ها نقشه‏هاي الكترونيكي خواهند داشت كه راه رسيدن به هر مقصدي را بي‏درنگ به ما نشان خواهند داد، ساير استفاده ها در زير مي‏آيند. از آنجا كه سستم هر چيز را به صورت سه بعدي تعيين موقعيت مي‏كند براي هواپيما نيز قابل استفاده خواهد بود. در واقع بسياري تصور مي كنند GPS بهترين و ارزان‏ترين راه براي راحي سيستم جلوگيري از تصادفات هوايي خواهد بود. درست در حال حاضر كاري بر روي توسعه دقيق نقطه صفر ديد در سيستم‏هاي زميني صورت مي‏گيرد.

هر نقطه در روي زمين يك آدرس ( علامت ، نام )‌ خاص خواهد داشت. اما اين تازه اول كار است، واقعاً GPS اين امكان را مي‏دهد كه هر متر مربع از سطح زمين آدرس خاصي داشته باشد. بدين معني كه تمامي راه‏هاي برنامه‏ريزي كار و سرگرمي ما امكان‏پذير خواهد بود. آينده‏اي را مجسم كنيد كه در آن زمان، دفترچه تلفن ديگر يك دفترچه كاغذي نيست بلكه اطلاعاتي كامپيوتري در حافظه كامپيوتر شماست و به جاي اينكه تنها شماره تلفن‏هاي و آدرس‏ها در آن ليست شده باشند دفترچه موقعيت دقيق GPS هر مكاني را نيز در خود دارد. هنگامي‏كه شما در جستجوي يك رستوران چيني هستيد، كامپيوتر شما مي‏تواند در اطلاعات تلفن نزديك‏ترين محل به محل زندگي شما را پيدا كرده و شما را بسوي آن هدايت كند، كه ديگر جستجوي بي هدف و رانندگي بي ثمر نداشته باشيد.

اين كاربرد نوين يك «يك استاندارد بين‏المللي» را براي توصيف (تعيين) ‌محل‏ها و فواصل به‏وجود خواهد آورد و به ملت‏ها اين امكان را خواهد داد كه بسيار كارآمدتر از هر زماني از منابع طبيعي‏شان بهره گيرند .

 

خلاصه :

 ·  دريانوردي به طور سنتي  علمي پيچيده و اسرارآميز بوده است .

·  GPS توسط وزارت دفاع و در جهت سهل سازي دريانوردي دقيق تهيه شده و توسعه يافته است.

·  GPS از ماهواره‏ها و كامپيوترها براي محاسبه موقعيت هر مكاني در روي زمين استفاده مي‏كند. ضمناً‌ GPS  در ماهواره‏هاي نزديك به زمين نيز به كار رفته است.

·  دانستن اين كه كجا هستيد آنچنان در زندگي اساسي است كه GPS كاربرد جديد خواهد يافت.

 

GPS چگونه كار مي‏كند؟

اصول اساسي GPS واقعاً‌ بسيار ساده است، اگر چه سيستم برخي از پيشرفته‏ترين ابزارهايي كه تا حال ساخته شده را به كار مي‏گيرد. براي درك آن بيائيد سيستم را به پنج بخش حياتي تقسيم كرده و هر بخش را جداگانه بررسي كنيم. ما با مفاهيم اصلي شروع مي‏كنيم و بعضي از جزئيات را كنار مي گذاريم، سپس در تمام آنها نكات اصلي را بيان خواهيم نمود.

 

GPS )‌ در پنج مرحله ساده

1)  مثلث‏بندي ( اندازه گيري ب روش مثلث‏بندي )‌ با ماهواره‏ها اساس سيستم است.

2)  براي اندازه‏گيري مثلث‏بندي ، GPS فاصله را توسط زمان طي مسير به وسيله يك پيام راديوئي اندازه مي‏گيرد.

3)   براي اندازه‏گيري زمان طي مسير، GPS به ساعت‏هاي بسيار دقيقي نياز دارد.

4)  وقتي كه شما فاصله تا ماهواره را دانستيد بايد بدانيد كه ماهواره در كجاي فضا قرار دارد.

5)  هنگامي كه سيكنال (پيام) ‌ GPS از يونيسفر و جو ( اتمسفر) ‌زمين عبور مي‏كند در آن تاخير به‏وجود مي‏آيد.


 

  
نویسنده : ف.احمدي ; ساعت ٧:۳٠ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ٤ بهمن ،۱۳۸٤
تگ ها :