جی آی اس در یک نگاه

جی آی اس در یک نگاه/ سورنا

تعریف و تاریخچه

سیستم اطلاعات جغرافیایی یا جی آی اس، مجموعه ای از نرم افزارهای هوشمند است که به کمک سخت افزارهای موردنیاز اقدام به جمع آوری اطلاعات، ذخیره و مدیریت، تغییر و ویرایش، و تحلیل و مدل سازی اطلاعات مکانی و غیرمکانی می کند. اولین جی آی اس در 1960 در مقیاس ملی در کانادا شکل گرفت که در این سیستم عکس‌های هوایی، نقشه های موجود و سایر اطلاعات کشاورزی، جنگلداری، خاک، زمین شناسی و ... مورد استفاده قرار گرفت. در دهه 1970 با پیشرفت علم و امکان دسترسی به فناوری های کامپیوتری و تکنولوژی‌های لازم برای کار با داده های مکانی، سیستم اطلاعات جغرافیایی یا همان جی آی اس برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل حجم‌های بزرگ داده‌های جغرافیایی شکل گرفت.

جی آی اس با تصویرسازی گذشته و حال و یا پیش بینی آینده یک پدیده، از طریق ایجاد یک فضای مجازی از دنیای واقعی، به کاربران امکان نگهداری به روز داده‌های زمین مرجع به صورت یک بانک اطلاعاتی و نیز امکان ترکیب مجموعه ای از داده‌های مختلف با حجم زیاد را می دهد. از این رو، آشنایی با جی آی اس برای تحقیق و بررسی های علمی، مدیریت منابع و ذخایر و برنامه ریزی به منظور توسعه پایدار در سطوح ملی و منطقه ای از ضرورت و اهمیت بالایی برخوردار است.

منابع داده در "جی آی اس" و انواع آن

منابع مورد استفاده در جی آی اس به طور کلی، شامل داده‌های مکانی و داده‌های توصیفی هستند.

داده‌های مکانی، پیکره اصلی سیستم اطلاعات جغرافیایی را تشکیل می‌دهد. این داده‌ها از نظر تئوریکی دادارای ساختارهای متعددی می‌باشند.

در ساختارهای مکانی، اشیاء و پدیده‌های جهان توسط مدل داده‌ای مکانی نمایش داده می‌شوند. مهمترین ساختار داده مکانی در جی آی اس، شامل داده‌های برداری و رستری می‌شود.

ساختار برداری: در مدل برداری، اشیاء یا عوارض در جهان واقعی به وسیله عناصر هندسی نمایش داده می‌شوند. بدین معنا که موقعیت هر شی یا پدیده به وسیله مختصات آن و توسط نقاط (چاه)، خطوط (جاده) و سطوح (دریاچه) مشخص می‌شود.

 

جی آی اس در یک نگاه/ سورنا

مدل رستری: رستر، شامل مجموعه‌ای از نقاط یا سلول‌ها است که عوارض زمین را در یک شبکه منظم می‌پوشاند و به کمک شماره‌های ردیف و ستون آن‌ها، آدرس دهی می‌شوند. کوچکترین عنصر تشکیل دهنده رستر، پیکسل یا سلول نامیده می‌شود که ارزش هر یک از آن‌ها، نماینگر اطلاعات طیفی یا توصیفی عارضه زمینی است. داده‌های حاصل از اسکن کردن و تصاویر ماهواره‌ای دارای ساختار رستری می‌باشند.

داده‌های توصیفی: تشریح کننده پدیده‌های مکانی دنیای واقعی می‌باشند. این داده‌ها دارای ساختارهای متنوعی می‌باشند که عمدتاَ از تکامل یکدیگر حاصل شده‌اند و مهمترین آن‌ها، شامل ساختار داده‌ای تخت، سلسله مراتبی، شبکه‌ای و رابطه‌ای هستند.

ابزار سخت افزاری ورود داده در "جی آی اس"

معمولاّ ابزاری که برای ورود داده در سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده می‌شود، همان اجزای تشکیل دهنده یک سیستم کامپیوتری است که علاوه بر آن، از ابزارهای دیگری چون اسکنر، رقم گر یا دیجیتایرز و جی آی اس (سیستم موقعیت یاب جهانی) نیز بهره گرفته می‌شود. دجیتایرز، از یک صفحه مغناطیسی حساس تشکیل شده که دارای یک مکان نما برای دیجیت کردن می‌باشد.

مراحل ایجاد "جی آی اس" در قالب پروژه

قالب یک پروژه شامل مراحل ورودی داده‌ها، مدیریت داده‌ها، تجزیه و تحلیل و پردازش‌ داده‌ها و در نهایت ایجاد و برپایی خروجی داده‌ها می‌باشد.

1- ورودی داده‌ها: مؤلفه ورودی داده‌ها، آن‌ها را از شکل موجودشان به شکلی قابل استفاده در جی آی اس تبدیل می‌کند. در این مرحله، داده‌های زمین مرجع که به صورت نقشه‌های کاغذی، جداولی از اطلاعات توصیفی، فایل‌های الکترونیک و اطلاعات توصیفی مربوط به آن‌ها، عکس‌های هوایی و یا تصاویر ماهواره‌ای می‌باشند، طبق استانداردهای مورد نظر برای دقت خروجی‌هایی که قرار است تهیه شوند، مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.

2- مدیریت داده‌ها: این مرحله، شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده‌ها می‌باشد.

3- تجزیه و تحلیل و پردازش داده‌ها: شامل مجموعه فعالیت‌هایی می‌شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها و کاربر، روی داده‌ها به منظور آماده‌سازی و پردازش آن‌ها برای مراحل بعد صورت می‌گیرد.

4- خروجی داده: توابع خروجی داده‌ها بر اساس نیازهای کاربران تعیین می‌شود. به همین دلیل داده‌های خروجی به اشکال مختلف از قبیل نقشه و جداول یا به صورت نوشتارهای کاغذی و یا به صورت رقومی ارائه می‌شوند.

جی آی اس در یک نگاه/ سورنا

کاربرد "جی آی اس" در علوم مختلف

امروزه با توجه به پیشرفت علوم و سیستم‌های کامپیوتری، این فناوری در زمینه‌های زمین شناسی، مطالعات زیست محیطی، منابع آب و آبخیزداری، کشاورزی، جنگلداری، کاربردهای شهری، تجارت، صنعت، علوم قضایی و در سازمان‌های مختلف دارای کارایی زیادی می‌باشد.

زمین شناسی: جی آی اس با تجزیه و تحلیل اطلاعات زمین شناسی به منظور اکتشاف و دستیابی به منابع جدید با مرتبط کردن داده‌ها به یکدیگر، درصدد یافتن راهی ارزان و مؤثر برای دستیابی مراجعان سیستم و زمین شناسی می‌باشد. در واقع متخصص با فراهم نمودن امکانات و تجزیه و تحلیل داده‌های مختلف زمین شناسی، زمین شناس را وادار می‌کند تا با روش دقیقی از این اطلاعات بهره‌برداری کند. از دیگر موارد کاربرد، می‌توان به استفاده از این سامانه در تهیه نقشه‌ها و حوادث و بلایای طبیعی اشاره کرد. لغزش زمین، آتشفشان، سیل، سونامی و ... از بدیهی‌ترین موارد استفاده از جی آی اس است.

مخاطرات طبیعی مانند زلزله: جی آی اس توانسته است عملا به نقش مؤثر و تعیین کننده‌ای دست یابد. تقریباُ هر مسأله‌ای که زلزله در پی داشته باشد، ارتباط پیوسته‌ای با اطلاعات جغرافیایی و چگونگی گسترش منابع، کنترل موارد خطرناک، ارزیابی خسارت و تلاش در بازسازی و به تعبیری مدیریت سوانح دارد. بررسی پیامدهای زلزله پس از وقوع حادثه، ارزیابی خسارت، برخورد و رویایی یا وضعیت اضطراری و تهیه گزارشات محلی از جمله کاربردهای جی آی اس است.

کشاورزی: تخمین سطح زیر کشت، انواع محصول، کشف منابع جدید آب و آبخیزداری از موارد کاربرد جی آی اس است.

جنگلداری و مدیریت حیات وحش: با استفاده از این سامانه، نقشه جنگل‌ها به صورت پیوسته به روز شده و در صورت وقوع حادثه‌ای مانند آتش سوزی و ... از این طریق به واحدهای ذیربط اطلاع داده می‌شود.

برنامه‌ریزی شهری: جمع‌آوری، به روز کردن و توزیع داده‎‌های مربوط به شهرها به شکل سازماندهی شده، روی برنامه‌ریزی‌ها و تصمیم‌گیری‌های اقتصادی موثر می‌باشد. نمایش نزدیکترین فاصله بین مناطق شهری، توزیع مناسب خدمات و تحلیل مناسبت‌های مکانی، مدل‌سازی فرسایش خاک، تعیین قابلیت اراضی، مدل‌سازی آلودگی آب و هوا از جمله امکانات متعارف این سیستم است که تاکنون مورد استفاده کاربران و برنامه‌ریزان و تصمیم‌گیرندگان شهری و منابع طبیعی قرار گرفنه است.

تجارت: با استفاده از داده‌های به دست آمده از سامانه جی آی اس، با تخمین تقریباّ دقیق پراکندگی واحدهای تجاری مورد نیاز و مکان‌یابی مناسب می‌توان مکان‌های مناسب را برای ارائه خدمات مشخص کرد.

صنایع: در صنایعی مانند حمل و نقل با استفاده از اطلاعات مربوط به جی آی اس، می‌توان به تعیین مسیر مناسب ترانزیت کالا، احداث جاده‌ها، خطوط نیرو و راه آهن و برقراری سیستم‌های مخابراتی موردنیاز ببرای فعالیت‌های صنفی پرداخت.

علوم بهداشتی و پزشکی: در زمینه درک نحوه توزیع و انتشار بیماری‌ها و ارتباط آن‌ها با عوامل محیطی (مانند شرایط آب و هوایی، کیفیت آب، وضعیت بهداشتی، فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی، عوامل آلوده کننده محیط و ... )، جی آی اس می‌تواند کمک شایانی به پژوهشگران کند. به طور کلی، جی آی اس از طریق کمک به درک بیشتر مردم از محیط زندگی خود، می‌تواند در توسعه جامعه مؤثر باشد. بسیاری از تصمیم‌گیری‌ها در زمینه مراقبت‌ها و برنامه‌ریزی‌های سلامت، با مسأله مکان در ارتباط هستند. به عنوان مثال، تصمیم‌گیری در مورد اینکه مراکز بهداشتی بر اساس تعداد، تراکم و مشکلات بهداشتی مردم باید در چه مکان‌هایی ایجاد شوند و چه نوع خدماتی را به منظور پاسخ مؤثر به نیازهای بهداشتی منطقه باید ارائه کنند.

صنعت مخابرات: جی آی اس برای اجرای یک مسیر فیبر نوری یا هر نوع تجهیزات مخابراتی که بایستی در یک ارتفاع و شیب خاص واقع باشند؛ یا به عبارت دیگر، تعیین بهترین مکان که از لحاظ معیارهای فنی و شرایط جغرافیایی دارای شرایط مناسب برای طراحی و توسعه مخابرات باشد، و همچنین در نظر گرفتن نسبت سطح به تجهیزات موجود یا مورد نیاز، پیش بینی نسبت میزان ترافیک مخابراتی در بخش‌های مختلف شبکه در گذر زمان، نسبت پراکنش آنتن‌های راه دور به ترافیک و ... کارایی لازم را داراست.

علوم نظامی: جی آی اس با به کارگیری تکنولوژی شبیه‌سازی توزیعی، محیط مصنوعی میدان‌های رزم را به وجود می‌آورد. شبیه‌سازی توزیعی، امکان فعل و انفعلات همزمانی را در موقعیت‌های گوناگون جغرافیایی فراهم می‌آورد تا با همکاری یکدیگر، استراتژی جنگی را طراحی کرده و عکس العمل‌ سلاح‌های آینده را پیش از تولیدمورد آزمایش قرار دهند. این امر به پرسنل نظامی امکان می‌دهد که مستقیماّ در فرآیند تولید سلاح‌های جدید دخالت داشته باشند.

علوم قضایی: بخش‌های قضایی برای آنالیز و ردیابی جرایم از فناوری جی آی اس کمک می‌گیرند. مثلا برای کنترل جرایم، پلیس می‌تواند افراد مظنون را در فاصله 1000 متری از مدارس با استفاده از لایه‌های اطلاعاتی مختلف به راحتی ردیابی کند.

منبع:

اسدی، معصومه، (1388). "جی آی اس (GIS) در یک نگاه"، اطلاعات علمی، سال بیست و چهارم، شماره 5، ص 20-18.

جهت کسب اطلاعات تکمیلی در ارتباط با محصول GIS، مقالات زیر را مطالعه فرمائید:

  معرفی فناوری GIS