GIS ( سیستم اطلاعات جغرافیایی) چیست؟
GIS مخفف عبارت Geographic Information System یا Geospatial Information System می باشد. تعاریف متعددی برای یک سامانه اطلاعات مکانی وجود دارد که هر کدام با رویکردی در یک حوزه خاص به GIS برخورد می کنند. می توان تعریف ارائه شده را در سال 1990 توسط NCGIA را به شرح ذیل یک تعریف مناسب در نظر گرفت :
سیستم اطلاعات جغرافیایی مجموعه ای از سخت افزارها ، نرم افزارها و روندهایی می باشد که مدیریت، ویرایش ، تحلیل ، مدلسازی ، ارائه و نمایش اطللاعات مکانی جهت ارائه به کاربران ، را آسان می سازد.
باتوجه به این تعریف می توان چهارعنصر زیر برای GIS تعریف کرد:
- حوزه نرم افزار و سخت افزار (Software and Hardware)
- اطلاعات مکانی (Data Or Information)
- تحلیل های مکانی (Analysis)
- کاربران (People)
اهمیت GIS
در دهه اخیر سامانه مکانی به عنوان یک ابزار قدرتمند در زمینه مدیریت منابع ، برنامه ریزی شهری ، مدیریت املاک، مدیریت حمل و نقل، مدیریت ترافیک، مدیریت تسیهلات رفاهی و ارزش گذاری املاک و … به شمار می رود. قابلیت بسیار بالای سامانه مکانی در ذخیره سازی حجم زیادی از اطلاعات توصیفی و مکانی ، بازیابی اطلاعات ، مدل های تحلیلی مختلف و نمایش اطلاعات در فرمت ها مناسب و داشتن رابط کاربر پسند ، امکانات زیادی را در جهت مدیریت هر چه بهتر در زمینه های مختلف مکانی فراهم آورده است. متاسفانه در ایران امروزه از GIS به عنوان یک ابزار جهت نمایش و پرینت اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرد و از قابلیت های بالای این سامانه در حوزه دیگر استفاده نمی شود در ادامه قصد دارم برخی از کاربردها در حوزه مختلف بیان کنم که اهمیت این ابزار قدرتمند مشخص گردد:
-
تهیه نقشه موضوعی
استفاده از GIS به عنوان ابزاری جهت ذخیره سازی داده های مکانی در پایگاه داده و ارائه آن به صورت نقشه های وضوعی مانند نقشه تراکم ، جمعیت ، کاربری ، تقسیم بندی های زراعی و نقشه حجم ترافیک و ….در حوزه مختلف می توان استفاده کرد.
-
تحلیل امنیت جاده
استفاده از سامانه مکانی به جهت به حداقل رساندن خطرات تصادفات ، با شناسایی محل های حادثه خیز با الگوریتم های مناسب و ارائه اقدامات لازم و ضروی برای بهبود مناطق خطر خیز .
.
-
رشد شهری
استفاده از GIS برای مشخص کردن الگوی رشد شهر با توجه به پارمترهای مختلف، انتخاب مکان مناسب مکان خاص شهر مانند محل دفن زباله، ایستگاه های اورژانس ، مکان احداث شهرک جدید و ….
پرداختن به مسائل ریز همه کاربرد های GIS بسیار وقت گیر بوده و در حدود این مقاله بیرون است و در ادامه به برخی دیگر از کاربرد های GIS فقط اشاره می گردد.
- مانیتورینگ جاده ، ریل ها
- مدیریت مسیل های
- محیط زیست ( آلودگی هوا)
- مدیریت منابع آبی
- کشاورزی جهت مکانیزه کردن مصرف آب
- تعریف الگوی مناسب کشت برای مناطق خاص
- مانیتورینگ سوخت رسانی نفت و …
- مدیریت بحران زلزله جهت مشخص کردن مناطق آسیب پذیر و اخذ تصمیمات مناسب
- مانیتورینگ جهت امداد رسانی در شهر
- مکانیابی و تحلیل جهت احداص بانک
- ….
مدلسازی در GIS
مدلسازی مناسب دنیای واقعی ، اولین گام جهت راه اندازی سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشد. مدلسازی در واقع حذف اطلاعات اضافی از دنیای واقعی و اخذ اطلاعات مناسب در مقیاس پروژه می باشد. در مدلسازی مکانی مشخص می شود که هر نوع اطلاعات چگونه (به چه شکل ) و با چه ویژگی هایی جمع آوری گردد. درجه اهمیت مدلسازی به دلیل بالا می باشد که اگر شما اطلاعات اضافی اخذ کنید باعث افزونگی اطلاعات شده و عملکرد سامانه GIS را کاهش می دهد و از سمت دیگر اگر اطلاعات کمتری جمع آوری کنید نمی تواند تحلیل های مناسب انجام داده و به نتایج قابل قبول برسید. به عنوان مثال اگر شما فقط قصد داشته باشید مانیتورینگ آلودگی هوا را انجام دهید نه هیچ چیز دیگر . اخذ اطلاعاتی مانند قطر سنسور ، جنس و سال ساخت آن برای شما استفاده ای ندارد و باعث افزونگی می شود. از طرف دیگر پارمترهای موجود در هوا مانند میزان دی اکسید کربن و … برای شما یک عنصر کلیدی بوده و باید حتما جمع آوری کنید. نکته ای دیگری که باید توجه کنید این موضوع است که یک عارضه ممکن است در یک پروژه به یک صورت جمع شود و در پروژه دیگر به یک حالت دیگر جمع آوری شود. به عنوان مثال یک مسیر در مانیتورینگ جاده به صورت دو خط با عرض های متفاوت مشخص میگردد ولی همین جاده در پروژه مسیر یابی به صورت یک خط ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. در تصویر پایین اطلاعات خاصی از دنیای واقعی در لایه های مختلف مشخص شده است.
دو نوع مدل مفهومی و فیزیکی در GIS وجود دارد که در این بخش به تعریف و مشخصه کلی آن ها اشاره می شود و در بخش آموزش دیتابیس مکانی به صورت کامل و عملی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
مدل مفهومی و فیزیکی در GIS
مدل مفهومی عنصر اصلی و اولیه یک پروژه GIS می باشد. جهت تعریف یک سامانه مکانی ابتدا باید نیازسنجی شود که خروجی نیاز سنجی همان مدل مفهومی می باشد. به طور کلی در مدل مفهومی تعیین می گردد که چه نوع عوارضی با چه نوع اطلاعاتی توصیفی جمع آوری شده و نام و مشخصه آنها و ارتباط آنها با هم مشخص میگردد. همان طور که بیان شد نیاز سنجی قبل از مدل مفهومی انجام می گیرد و چون بهم مرتبط می باشند لازم است یک تعریف از نیاز سنجی صورت گیرد. نیاز سنجی در واقع بررسی وضع موجود اطلاعات و عملکرد های روزانه و یا سالیانه در یک سازمان و یا پروژه می باشد که قرار است سامانه مکانی برای آن تعریف گردد که می توان نیاز سنجی را به موارد زیر نقسیم بندی کرد:
- بررسی نقشه مکانی موجود و فرم های آنها
- مشخص کردن کارهایی که به صورت رایج در سازمان صورت می گیرد
- مشخص کردن اطلاعات مورد نیاز هر بخش جهت انجام هر کار
- مشخص کردن نیاز های مختلف هر بخش و بررسی افق های بلند مدت و کوتاه مدت سازمان
- بررسی راهکارهای مناسب برای سازمان و انتخاب یک قالب نرم افزاری مناسب
خروجی مراتب بالا به عنوان ورودی در مدل مفهومی استفاده می گردد. مبرهن است اگر یک نیاز در مرحله نیاز سنجی دیده نشود می تواند مشکل متعددی را در آینده ایجاد کند. ورودی مدل فیزیکی ،مدل مفهومی می باشد. مدل فیزیکی در واقع مرحله پیاده سازی سخت افزاری و نرم افزاری سامانه مکانی را شامل می گردد که شامل : انتخاب نوع ذخیره سازی اطلاعات، نوع پایگاه داده، پیاده سازی تحلیل ها و ….. می شود. برخی از مقالات یک مدل منطقی نیز تعریف می کند که بعد از مدل مفهومی و قبل از مدل فیزیکی قرار میگیرد که از قابلیت های مدل مفهومی کسر کرده و به مدل منطقی اضافه می شود . به عبارت دیگر در مدل منطقی ما ارتباط لایه ها و نوع آنالیز ها را مشخص می کنیم که این تقسیم بندی زیاد پرکاربرد نیست.
