دانلود مقاله سیستم‌‌های اطلاعات جغرافیایی ( جی‌آی‌اس )

بخشی از مقاله

سيستم‌‌هاي اطلاعات جغرافيايي(جي‌آي‌اس)

چكيده
پيچيدگي، تنوع وحجم انبوه اطلاعات جغرافيايي ازيك سو و توانايي‌هاي رايانه درعرصه اطلاعات ازسوي ديگر، فلسفه وجودي سيستم‌‌هاي اطلاعات جغرافيايي(جي‌آي‌اس) را تبيين مي‌كند.
ازآنجاكه بخش عمده اطلاعات علوم زمين موجود در پايگاه‌هاي مركز اطلاعات و مدارك علمي ايران، شامل اطلاعات مكاني وتشريحي است، مناسب ورود به سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي

مي‌باشد و مي‌توان اين اطلاعات را آماده استفاده در اين سيستم‌ها نمود. پژوهش حاضر با اين ديدگاه و با هدف بررسي كاربرد جي‌آي‌اس در ساماندهي مدارك علوم زمين موجود در مركز انجام شده است. در راستاي رسيدن به اين هدف، پس ازگردآوري كليه اطلاعات توصيفي و مكاني مورد نياز مرتبط با علوم زمين از پايگاه‌هاي مركز،كار تفكيك،كنترل، دسته‌بندي وكدگذاري آن‌ها براي ورود به سيستم اطلاعات جغرافيايي انجام شد. به منظور ايجاد پايگاهي از اطلاعات فوق، با مجموعه داده‌ها، لايه‌هاي اطلاعاتي مربوطه تشكيل شد و به منظور نمايش، تشريح و انجام تحليل‌هاي لازم بر روي داده‌ها، مورد استفاده واقع گرديد.

بدين وسيله علاوه بر دسترسي صحيح و سريع به داده‌هاي مورد نياز در يك حجم وسيع، امكان ارائه و به تصويركشيدن اطلاعات مكاني و موضوعي در قالب نقشه، جدول و نمودار، ويرايش و بهنگام نمودن داده‌ها ونيز امكان استفاده از داده‌هاي موجود در جهت اهداف مختلف و براساس نيازهاي گوناگون كاربران فراهم مي‌گردد. همچنين زمينه‌اي براي شناساندن و معرفي قابليت‌ها و پتانسيل‌هاي متعدد و در عين حال، تشخيص خلأ‌هاي مطالعاتي مناطق مختلف جغرافيايي ايجاد خواهد شد. نهايتاً به‌منظور تعميم كاربرد اين سيستم در ارتباط با ديگر اطلاعات موجود در پايگاه‌هاي مركز (كه به نحوي با موقعيت مكاني در ارتباط‌اند)، مدلي از فرايند انجام اين طرح ارائه شده است.

سامانهٔ اطلاعات جغرافیایی (en: Geographical Information System) یا به اختصار GIS، به مجموعه هایی مبتنی بر رایانه گفته می شود که برای جمع آوری و پردازش اطلاعات جغرافیایی به کار می روند. این مجموعه می تواند شامل نرم‌افزارها، رایانه های پردازشگر و ابزارهای جمع آوری اطلاعات باشد و اطلاعات پردازش شده و جمع آوری شده می تواند شامل داده‌های جغرافیایی، نقشه‌برداری ، زمین‌شناسی و منابع طبیعی و ... باشد.

این سامانه و استاندارد های آن روش جدیدی را برای کار با داده های جغرافیایی فراهم کرده است که گروه های مختلفی از متخصصان و مهندسین به فراخور نیاز خوداز آن استفاده می‌نمایند.
تعريف GIS :جامع ترين تعريف مورد پذيرش براي سامانه اطلاعات جغرافيايي GIS تعريفي است كه تحت عنوان كاربرد اطلاعات جغرافيايي در گزارش كميته بازرسي به رياست Lord chorleg ارائه

گرديد. به موجب اين تعريف :
سامانه اطلاعات جغرافيايي سامانه اي است كه براي دريافت ، ذخيره سازي ، كنترل ، ادغام ، پردازش ، تحليل و نمايش داده هايي كه از نظر مكاني به زمين مرجع يافته اند . اين سامانه معمولا مستلزم يك پايگاه داده كامپيوتري زمين مرجع و يك نرم افزار مناسب با نوع كاربرد مي باشد.
ـ به عقيده Laurini , Thompson (1992) سامانه GIS در يك توصيف كلي سامانه اي است كه شرايط زير را تامين مي نمايد :

ــ ابزاري را براي نمايش رقومي پديده هاي مكاني به دست مي دهد كه عبارت است از دريافت و كد نمودن داده ها .
ـ با ارائه ابزار لازم ، امكان به كارگيري و حفاظت از داده هاي كد شده را فراهم سازد . مثلا با امكاناتي براي به روز آوري ، مديريت و ذخيره سازي ، تبديل يا سازماندهي مجدد داده ها از يك فرم به فرم ديگر يا تائيد نمودن و اعتبار سنجي داده ها .

ــ ارائه ابزار لازم براي اصلاح ، رسيدگي ، خلاصه سازي و امثال آن . به عبارت ديگر با تسهيلات لازم به تحليل ، شبيه سازي ، تركيب و تصريح مشكلات نظري يا عملي كمك نمايد.
ــ با در اختيار قرار دادن امكان يازيابي موثر داده ها در فرايند پرسش هاي پيچيده اي به وظيفه استدلال فضايي كمك كند.
ــ ارائه خروجيهاي مختلف اعم از جدول هاي چاپي ، نقشه هاي پلات شده ، عكس ، نمودارهاي علمي و امثالهم ،‌ در فرمهاي مختلف و مناسب

" اچ دنيسون پارك " در مقدمه " كتاب شناسي سامانه هاي اطلاعات بين الملل 1993" مي گويد ، عبارت GIS معنايي نزديك به تكنولوژي مديريت ، پردازش و تحليل داده هاي فضايي جغرافيايي با كامپيوتر يافته است . يعني عبارت GIS بيانگر يك فن آوري است نه يك سامانه 0000
تاريحچه بخش GIS در مديريت مركز مشهد

كارهاي انجام شده و در دست انجام بخش GIS از ابتدا تا كنون

1ـ كارتوگرافي رقومي نقشه هاي طرحهاي اكتشافي در مقياس 000/20: 1 ، 5000: 1و 000/50: 1به همراه پروژه هاي مختلف ديگر همراه با تهيه نقشه راهنماي پراكندگي محدوده ها در سطح استانهاي خراسان شامل:
الف ) تهيه نقشه زمين شناسي معدني 000/20: 1در مناطق : هيرد 100 كيلومتر مربع ـ دهن رود 90 كيلومتر مربع ـ دهك 50 كيلومتر مربع ـ شيخ آباد 47 كيلومتر مربع ـ خونيك 65 كيلومتر مربع ـ خليلان 103 كيلومتر مربع كه همگي مساحتي بالغ بر 455

چاه كلب 120 هكتار ــ چاه زاغو 2كيلومتر مربع ــ شورك 100 هكتار ــ جمعا مساحتي بالغ بر 4 كيلومتر مربع
ج) تهيه نقشه زمين شناسي ـ معدني 000/50: 1 شاهكوه 500 كيلومتر مربع
• و همچنين پروژه هاي اكتشاف طلا و ليستوينيت ها مساحتي بالغ بر 25000 كيلومتر مربع از جنوب استان خراسان
• پروژه اكتشاف مس شورك
• پروژه پي جويي ماسيوسولفيدها در محدوده برگه هاي 000/250: 1زمين شناسي : گزيك ـ بيرجند ـ زابل به وسعت 50000كيلومتر مربع در زون فليش شرق ايران ( زون نهبندان ـ خاش )
• اكتشاف عمومي طلا و آنتيموان شوراب فردوس
• اكتشاف مس و طلاي چاه زاغو
2-تهيه بانك اطلاعات نمونه هاي زمين شناسي ومعدني منطقه شمال شرق
3ـ تهيه بانك اطلاعات مكاني و توصيفي نقشه هاي زمين شناسي 000/100
4-اجراي طرح امكان سنجي استفاده ازسيستم تبديل فتوگرامتري كاملا"رقومي براي تهيه نقشه هاي زمين شناسي 1:25000 وارائه گزارش ونقشه

5-اجراي طرح امكان سنجي تهيه نقشه هاي زمين شناسي با استفاده از فتو موزائيك عكسهاي هوايي وارائه گزارش ونقشه
6ـ‌ تهيه DEM نقشه هاي توپوگرافي 25000: 1 درمحدوده بلوكهاي 250000: 1 مشهد ـ سبزوار ـ كاشمر ـ تربت حيدريه ـ‌ فردوس بصورت برگه 1:100000
7ـ تهيه نقشه پراكندگي مواد معدني استان خراسان

8 ـ تهيه اندكس رقومي نقشه هاي 000/50: 1 ــ 000/100: 1 ــ 000/250: 1 توپوگرافي و زمين شناسي
9ـ تهيه و تكميل نقشه چشمه هاي آبگرم معدني استان خراسان
10ـ تهيه نقشه رقومي نمونه برداري ليستوينيت هاي پهنه افيوليتي شرق كشور با مقياس 000/50: 1
11ـ تهيه نقشه نمونه برداري ‍ژئوشيميايي طرح اكتشافات جنوب خراسان با مقياس 0000/300: 1در گستره اي به وسعت 17500 كيلومتر مربع كه اين مساحت شامل نقشه هاي ژئوشيمي و نمونه برداري000/100/1 بيرجند ـ مختاران ـ چهار فرسخ ـ سهل آباد ـ بصيران ـ ده سلم ـ چاه داشي
12 ـ تهيه فايل رقومي از30 برگ نقشه تك عنصري ژئوشيميايي 1:50000ريوش ازبرگه 1:100000 كاشمر

13ـ همكاري با پروژه هاي عمراني استاني و خارج از استان كه با همكاري مديريت منطقه شمال شرق صورت ميگيرد جهت كارتوگرافي رقومي نقشه هاي مطالعاتي از جمله پروژه هاي 100000/1 توپوگرافي و زمين شناسي بندرعسلويه ـ پروژه خط لوله گاز استان خراسان
14ـ تهيه و تكميل Data base نقشه هاي 000/50: 1درگز ـ سرخس ـ طبس ـ قاين ـ بيرجند ـ نهبندان

15 ـ تهيه Data base نقشه 000/50: 1 و 000/100: 1 نقشه گناباد
16ـ تكميل فتوموزائيك عكسهاي هوايي ورقه هاي 000/50 نبي آباد ـ بركاه ـ باغ گلشن ـ زوزن و چاه نمك
17 ـ تهيه و اصلاح اسلايد شو از منابع مربوط به الگوي داده هاي زمين شناسي و روش تهيه نقشه هاي رقومي و تهيه گزارش تشريحي آن و بررسي نرم افزارهاي مورد نياز جهت طراحي و پياده سازي آن
18ـ تهيه مستندات مربوط به الگوي داده هاي زمين شناسي جهت تهيه پايگاه داده هاي زمين شناسي از اينترنت
19 ـ تفكيك كانون زمين لرزه هاي تاريخي در محدوده شهرستان مشهد .
20 ـ‌ تهيه آرشيوفايلهاي رقومي نقشه هاي توپوگرافي 1:50000و 1:25000موجودبه تفكيك بلوكهاي 250000: 1 چاه وك ـ فردوس ـ مايي ـ عشق آبادـ به صورت دو بعدي و سه بعدي
21ـ تكميل بخشي از بانك اطلاعات نقشه هاي 100000: 1زمين شناسي شامل اطلاعات سن وجنس واحدهاي سنگي در49 برگه و 2690 ركورد اطلاعاتي ـ بانك اطلاعات عمومي 87 برگه به دو زبان فارسي وانگليسي ،آرشيوفايل تصويري، اسكن رنگي از 72 برگه
22ـ تهيه بانك اطلاعات جغرافيايي استانهاي خراسان
23ـ تهيه مدل ارتفاعي رقومي كل استان خراسان

سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي و مكاني (GIS ) فقط نرم افزار نيستند و اگر صرفا براي نقشه سازي بكار روند استفاده مناسبي از آنها نشده است. اگر از اين سيستم ها براي تحليل اطلاعات استفاده شود ، مي توان انتظار داشت كه به سطحي از دانش دست يافته ايم. بسياري از تحليل هاي جديد را ميتوان با استفاده از تحليل گر فضايي spatial Analyst انجام داد زيرا اين تحليلگر علاوه بر اينكه داده هاي برداري را مانند آنچه در اتوكد ساده وجود دارد بكار مي برد براي مدل سازي داده رستري نيز استفاده ميشود . فرض كنيد مي خواهيد براي تاسيس يك رستوران جديد يك مكان

مناسبي بيابيد . متغييرهاي زيادي از قبيل رشد اقتصادي و موقيعت رستوران هاي موجود در اين تصميم دخالت دارند كه بايد انها را در نظر داشت يك ناحيه با رشد اقتصادي بالا و تعداد كم رستورانها موجود بهترين مكان براي اين منظور ميباشد تحليلگر فضايي به شما در بكارگيري اين عوامل كمك مي كند . شما مي خواهيد بدانيد كه چگونه طرح پيشنهادي كاربري زمين را اصلاح كنيدبه نحوي كه خطرات ناشي از زلزله ويا طغيان رودخانه ها به كمترين ميزان ممكن برسد تحليلگر فضايي شامل ابزارهايي است كه مي تواند براي ايجاد سطوح و تحليل خصوصياتي مانند شيب و

مدل سازي زهكشي حوزه آبريز رود خانه مورد استفاده قرار گيرد. مثالي ديگر: فرض كنيد كه ميخواهيد مكاني مناسب براي برج مراقبت آتش نشاني يا آنتن تلفن همراه بيابيد. تحليل گر فضايي ابزارهايي در اختيار دارد كه با استفاده از آنها مي توان نقشه ها و نمودارهايي ايجاد كرد كه فضاهايي را كه از نقاط خاص در ديد قرار دارند مشخص سازند،. همين ابزار براي معماري منظر و براي ارزيابي تاثير بصري نيز بكار ميرود. براي مثال اگر بخ

شي ازدرختان قطع شوند ، منظره از جاده چگونه خواهد شد ؟ و ده ها موضوع و مسئله ديگر ........
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 360 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.

مفهوم GIS
مخفف Geographic Information System به معنی سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشد.
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بستری برای ذخیره ، نگهداری ، مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی می باشد و جهت کار همزمان با داده هایی که وابستگی مکانی (جغرافیایی) و توصیفی دارند، طراحی شده است.

برای بهره گیری صحیح از قابلیتهای یک GIS، در درجه اول نیاز به درک صحیح از سیستم GIS و سپس ساختار اطلاعات در آن میباشد.جهت پیاده سازی یک سیستم GIS ، توجه به ماهیت و ساختار اطلاعات جغرافیایی متشکله آن که رکن اساسی هر سیس

تمGIS را تشکیل داده و توانمندیها و پتانسیلهای آن را تعیین میکند، اجتناب ناپذیر است.
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) یک سیستم کامپیوتر مبنا می باشد که به عنوان یک مجموعه متشکل از سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات جغرافیایی، نیروی انسانی و مدلهای پردازش داده، به منظور تولید، ذخیره سازی، نمایش، بازاریابی، پردازش، بهنگام رسانی و... اطلاعات جغرافیایی مربوط به عوارض و پدیده های مختلف، مورد استفاده قرارمی گیرد.

وظایف اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
یک سیستم اطلاعات جغرافیایی ( GIS)، اصولاً شش فعالیت اصلی زیر را شامل می‌شود‌:
• ورود اطلاعات
• دستکاری و ویرایش اطلاعات
• مدیریت اطلاعات
• پرسش و پاسخ و تجربه و تحلیل اطلاعات
• نمایش اطلاعات

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

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.