بخشی از مقاله
چکیده
جمعآوري دادهها یکی از زمانبرترین و پرهزینهترین کارهاي مربوط به علوم زمینی و علم GIS است. به همیندلیل، نگهداري و مدیریت دادهها اهمیت ویژهاي در اینگونه علوم دارند. یکپارچهسازي مجموعه دادههاي مختلف با هدف استفاده بهینه از دادههاي موجود و جلوگیري از دوبارهکاري در جمعآوري دادهها و همچنین بهنگام سازي دادههاي موجود، فعالیتی است که از چندین سال پیش آغاز شده و روشهایی نیز براي آن پیشنهاد شده است. براي اینکه بتوان عملیات یکپارچهسازي مجموعه دادهها را به نحو احسن انجام داد، نیاز به دانستن ارتباط بین دو مجموعه داده و اطلاعات درون آنهاست. در واقع با یک عملیات تناظریابی مناسب، نحوه و نوع ارتباط دادهها مشخص خواهد شد.
در کشور ما در این زمینه خروجی مستند و الگوریتم منسجم و مرسومی وجود ندارد؛ لذا ایجاد یک الگوریتم تناظریابی به منظور یکپارچهسازي دادهها، بهنگامسازي آنها و افزایش دقت هندسی، توصیفی و توپولوژیکی آنها بسیار لازم و ضروري است. هدف در این تحقیق طراحی و توسعه یک سیستم نیمهاتوماتیک جهت انجام تناظریابی بین دو مجموعه داده برداري است. الگوریتم توسعه داده شده، عملکرد مغز انسان را در رویارویی با یک مسأله تناظریابی شبیهسازي میکند. در واقع ایده اصلی الگوریتم ارائه شده از نحوه عملکرد انسان در برخورد با یک مسأله تناظریابی در دنیاي واقعی گرفته شده است. نتایج بدست آمده از مقایسه عملکرد الگوریتم طراحیشده با توابع موجود در نرمافزار ArcGIS، بهبود قابل توجهی را در اجراي پروسه تناظریابی توسط الگوریتم توسعه داده شده نتیجه میدهد.
-1 مقدمه
سیستمهاي اطلاعات مکانی با دارا بودن امکانات و ابزارهاي توانمند تحلیلی، نقش بسیار مهمی را در استفاده مطلوب و بهینه از اطلاعات مکانی و غیرمکانی دارا میباشند.[4] از آنجائیکه عمده تصمیمگیريها در این سیستمها بر روي اطلاعات مکانی و براساس آنهاست، لذا دادههاي مکانی بزرگترین و مهمترین نقش را در این سیستمها دارند و پایه و اساس تحلیلها و آنالیزها هستند. بهجرأت میتوان گفت که جمعآوري و آمادهسازي دادهها سختترین و هزینهبرترین قسمت کار با آنهاست. این ادعا به معناي کماهمیت یا بیاهمیت بودن مراحل و قسمتهاي دیگر کار با دادهها نیست.
از آنجائیکه ارگانها و سازمان-هاي متولی برداشت و جمعآوري دادهها در کشور بسیار زیادند و تقریباً میتوان ادعا نمود که هر سازمان براساس نیاز خود و بدون توجه به استانداردهاي تعریف شده اقدام به جمعآوري دادههاي مورد نیاز خود مینماید، گاه در این امر شاهد دوباره کاریهایی هستیم. یکپارچهسازي و همگونسازي این مجموعه دادهها،GIS را در صرفهجوییهایی که منتج به استفاده بهینه از دادهها میشود، کمک میکند. این صرفه جوئیها شامل زمان، هزینه و نیروي انسانی است. یکی از اقداماتی که به منظور یکپارچهسازي مجموعه دادهها انجام میشود، تناظریابی نام دارد. تناظریابی براي عوارض برداري و رستري انجام میشود و بسته به نوع دادهها سه حالت عمده دارد. -1 تناظریابی بردار-بردار -2 تناظریابی بردار-رستر و -3 تناظریابی رستر-رستر. در این تحقیق یک الگوریتم براي تناظریابی برداري براي عوارض نقطهاي و خطی طراحی و اجرا شده است.
-2 مفاهیم تناظریابی
در هر کاربردي از علوم مکانی که با عوارض مکانی موجود از یک منطقه مشترك در مجموعه دادههاي گوناگون سروکار دارند، بحث تناظریابی عوارض اهمیت مییابد.[1] با مروري بر کارهاي گذشته، میتوان از کاربردها و اهداف مختلف تناظریابی و مفاهیم عمده آن به شرح زیر نام برد.گاهی عملیات تناظریابی به منظور یکپارچه سازي دادهها جهت استفاده در کاربردهاي جدید انجام میشود.حسن این کار بهبود دقت و کاهش هزینههاي جمعآوري دادهها است .[10] مجموعه دادههاي چند نمایشی شامل چندین مجموعه داده جغرافیایی هستند با مقیاسهاي متفاوت از یک منطقه مشخص و یکسان هستند. براي داشتن یک دید چند مقیاسی مطلوب و مفید نیاز است که بین این مجموعه داده ها ارتباط صحیح و مناسبی برقرار شود. برقراري این ارتباط از طریق تناظریابی عوارض یکسان امکان پذیر است .[3]
تناظریابی مجموعه دادههاي مختلف، امکان نمایش همگون و به هنگام نمودن یک مجموعه داده را بر اساس دیگر مجموعهها فراهم میسازد 5]و.[6 بهنگامسازي، یکپارچهسازي و به اشتراك گذاري دادهها یکی از اهداف مهم در GIS است. تکنیک ترکیب مجموعه دادهها که شامل تناظریابی عوارض در مجموعه دادههاي مختلف، حذف خطا و اختلاف و همچنین ترکیب دادههاي چندگانه است، براي حل چنین مساله-اي بسیار مفید و کارآمد است و در بسیاري از تحقیقات با این هدف پیشنهاد شدهاست .[2] به دلیل نامتجانس بودن دادهها استفاده از آنها درحالتی که به هم مرتبط باشند پیچیده و گاهی بسیار دشوار است؛ بنابراین یکپارچه سازي دادههاي ناهمگون بسیار مساله مهم و مفیدي خواهد بود. از فواید ادغام کردن میتوان موارد زیر را نام برد :[7]
-به منظور استفاده از دادههاي ذخیره شده در کاربردها و هدفهاي مختلف. اطلاعاتی که در یکی از مجموعه دادهها وجود ندارد را میتوان از مجموعه داده دیگر بدست آورد.
-براي کامل کردن و بهبود بخشیدن شماتیکی مجموعه دادهها.
-به منظور رسیدگی به کیفیت دادههاي ذخیره شده، تصحیح آنها و یا بهبود دقت دادههاي موجود.
یکی از پرکاربردترین فواید ادغام و یکپارچه سازي و تناظریابی دادهها را میتوان براي کاربران سرویس-هاي مکان مبنا - - LBS1 نام برد. کاربران این سیستمها براي دستیابی به دادههاي مکانی نیاز به یک سیستم یکپارچه و منسجم دارند. ادغام و یکپارچه سازي دادهها و متعاقب آن تناظریابی عوارض، از اصول مهم و اولیه کار با دادههاي مکانی در سرویسهاي مکان مبناست .[9]بهطور کلی در مورد مفهوم تناظریابی میتوان گفت: تناظریابی عوارض و دادهها بدون توجه به نوع داده اولیه در تمامی مسائلی که به دو مجموعه داده از یک منطقه مشترك با شرایط گوناگون سروکار دارند، اهمیت مییابد.
-3 الگوریتم توسعه یافته
براي تناظریابی عوارض برداري، مجموعهدادهها ممکن است در دو حالت وجود داشته باشند. -1 مجموعه دادههاي برداري هممقیاس و -2 مجموعه دادههاي برداري در دو مقیاس متفاوت.[8] از حسنهاي روش توسعه دادهشده در این تحقیق وابسته نبودن به مقیاس عوارض تا زمانی که ماهیت عوارض تغییر نکردهاست؛ میباشد. در این الگوریتم اشارهاي به لزوم هممقیاس بودن یا نبودن عوارض نشده است.
-1-3 پارامترهاي ارزیابی
پارامترهاي تعریف شده براي انجام پروسه تناظریابی شرایطی هستند که ذهن انسان بهطور ناخودآگاه متوجه آنهاست و آنها را بصورت ناخودآگاه در کار خود دخیل مینماید. حالاتی که عوارض نسبت بههم دارند، در نظر گرفته شده و در قالب پارامترها استخراج شدهاند. در این تحقیق یک پارامتر جدید و بسیار موثر ابداع و معرفی شدهاست به نام لایه راهنما. این پارامتر باعث میشود که الگوریتم از هردو شرایط هندسی و توپولوژي عوارض براي بررسی تناظریابی کاندیدها سود جوید.
-1-1-3 پارامترهاي ارزیابی عوارض نقطهاي
پارامترهایی که براي عوارض نقطهاي در نظر گرفته شدهاند، عبارتند از: -1 فاصله اقلیدسی، -2 لایه هاي راهنما و -3 تناظر به نسبت نقطه کنترل. هریک از پارامترهاي تعیین و استفاده شده در پروسه تناظریابی براساس اهمیت، داراي یک وزن هستند که مجموع وزنهاي تمامی پارامترها برابر 1 میباشد. هریک از کاندیدهاي تناظریابی از هریک از پارامترها امتیازي خواهند داشت که عددي بین 0 و 1 میباشد. در نهایت کاندیدي به عنوان متناظر نهائی معرفی خواهد شد که مجموع امتیازات بدست آمده از تمامی پارامترها براي آن بیش از مجموع امتیازات سایر کاندیدها باشد. شکل 1 یک عارضه نقطهاي هدف و عوارضکاندید تناظریابی آن را نشان میدهد.
-1 فاصله اقلیدسی
پارامتر فاصله تنها پارامتري است که در تمامی کارهاي انجام شده از آن استفاده شده است. این پارامتر مهمترین و در عینحال سادهترین پارامتر براي ارزیابی تناظر دو نقطه است. اعداد بدست آمده از مقایسه
