جی‌آی‌اس چیست؟ GIS

[P O U R I A]

چکیده
پیچیدگی، تنوع وحجم انبوه اطلاعاتجغرافیایی ازیک سو و توانایی‌های رایانه درعرصه اطلاعات ازسوی دیگر، فلسفه وجودیسیستم‌‌های اطلاعات جغرافیایی(جی‌آی‌اس) را تبیین می‌کند.
ازآنجا که بخش عمده اطلاعات علوم زمین موجود در پایگاه‌های مرکز اطلاعات و مدارک علمی ایران، شامل اطلاعات مکانی وتشریحی است، مناسب ورود به سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی می‌باشد ومی‌توان این اطلاعات را آماده استفاده در این سیستم‌ها نمود. پژوهش حاضر با این دیدگاه و با هدف بررسی کاربرد جی‌آی‌اس در ساماندهی مدارک علوم زمین موجود در مرکزانجام شده است. در راستای رسیدن به این هدف، پس ازگردآوری کلیه اطلاعات توصیفی و مکانی مورد نیاز مرتبط با علوم زمین از پایگاه‌های مرکز،کار تفکیک،کنترل، دسته‌ بندی و کدگذاری آن‌ها برای ورود به سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام شد. به منظور ایجاد پایگاهی از اطلاعات فوق، با مجموعه داده‌ها، لایه‌های اطلاعاتی مربوطه تشکیل شد وبه منظور نمایش، تشریح و انجام تحلیل‌های لازم بر روی داده‌ها، مورد استفاده واقع گردید.

بدین وسیله علاوه بر دسترسی صحیح و سریع به داده‌های مورد نیاز در یک حجم وسیع، امکان ارائه و به تصویرکشیدن اطلاعات مکانی و موضوعی در قالب نقشه، جدول و نمودار، ویرایش و به هنگام نمودن داده‌ها ونیز امکان استفاده از داده‌های موجود درجهت اهداف مختلف و براساس نیازهای گوناگون کاربران فراهم می‌گردد. هم چنین زمینه‌ای برای شناساندن و معرفی قابلیت‌ها و پتانسیل‌های متعدد و در عین حال، تشخیص خلأ‌هایه مطالعاتی مناطق مختلف جغرافیایی ایجاد خواهد شد. نهایتاً به‌ منظور تعمیم کاربرد این سیستم در ارتباط با دیگر اطلاعات موجود در پایگاه‌های مرکز (که به نحوی با موقعیت مکانی در ارتباط‌اند)، مدلی از فرایند انجام این طرح ارائه شده است.


مقدمه
(جی‌آی‌اس) یک سیستم اطلاعاتی است که پردازش آن بر روی اطلاعات مکان مرجع یا اطلاعات جغرافیایی است و به کسب اطلاعات در رابطه با پدیده‌هایی می‌پردازد که به ‌نحوی با موقعیت مکانی در ارتباط‌اند. به‌کارگیری این ابزار با امکان استفاده در شبکه‌های اطلاع‌رسانی جهانی، یکی از زمینه‌های مناسب و مساعد در جهت معرفی توان‌ها و استعدادهای کشور درسطح جهانی است.گسترش روزافزون شبکه کاربران این سیستم‌ها از جمله نکات اساسی است که می تواند به قابلیت‌ها و توانایی‌های این سیستم بیفزاید.


در حال حاضر از این سیستم‌ها بسته به نیازهای هر منطقه یا کشور در بخش‌های مختلف (مانند مطالعات زیست ‌محیطی، برنامه‌ریزی شهری و شهرداری، خدمات ایمنی شهری، مدیریت حمل و نقل و ترافیک شهری، تهیه نقشه‌های پایه، مدیریت کاربری اراضی، خدمات بانکی، خدمات پستی، مطالعات جمعیتی و مدیریت تأسیسات شهری مثل برق، آب،گاز، و..) استفاده می‌شود و باگذشت زمان و توسعه سیستم‌ها، کاربرد جی‌آی‌اس به کلیه بخش‌های مرتبط با زمین گسترش یافته است.

مطالعه حاضر نیز با در نظرگرفتن مسائل فوق درصدد است ضمن معرفی بخشی از توان‌ها و مزایای این سیستم در دسترسی سریع به اطلاعات، تحلیل اطلاعات به طور یک جا و با هم، بهنگام‌ سازی، دقت و سرعت بالای عمل، و ….، کاربرد و نحوه استفاده از آن را در ارتباط با مجموعه اطلاعات علوم زمین موجود در پایگاه‌ها یا طلاعاتی مرکز اطلاعات و مدارک علمی ایران مورد بررسی قرار دهد و ارزیابی نماید.

تاریخچه ایجاد جی‌آی‌اس (مروری بر مطالعات انجام شده)اولین نمونه از یک جی‌آی‌اس ملّی، جی‌آی‌اس کانادا[۲] است که از اواخر۱۹۶۰ به این طرف ‌به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه‌های ۱۹۷۰ و۱۹۸۰ میلادی پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در فناوری جی‌آی‌اس به وجود آمد، به طوری که عبارت «سیستم اطلاعات جغرافیایی» در مورد مجموعه ابزارهایی برای تحلیل و نمایش نقشه‌ها و ادغام فنون و شیوه‌های آماری و نقشه‌ای و کاربرد فراگیرتر آن، بویژه برای تحلیل تأثیرات وخط مشی‌های دولتی به کارگرفته شد. در حالی‌که سابقه فناوری جی‌آی‌اس درکشورهای غربی ازجمله کانادا وآمریکا به بیش از۴۰ سال می‌رسد، فناوری جی‌آی‌اس در اغلب کشورهای جهان سوم بسیار جوان می‌باشد. از ویژگی‌های جی‌آی‌اس در کشورهای غربی هماهنگی بین فناوری و آموزش وکاربرد آن است، درحالی که درکشورهای جهان سوم، ورود فناوری قبل از آموزش و مهارت‌ اندوزی مربوط به آن صورت می‌گیرد.


در ایران، اولین مرکزی که به طور رسمی استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی را در کشور آغاز کرد سازمان نقشه‌برداری کشور بود که در سال ۱۳۶۹ براساس مصوبه مجلس شورای اسلامی، عهده‌دار طرح به کارگیری این سیستم شد. این سازمان در حال حاضر مشغول تهیه نقشه‌های توپوگرافی ۱:۲۵۰۰۰ از عکس‌های هوایی با مقیاس ۱:۴۰۰۰۰ می‌باشد و این فرصتی است برای تبدیل این نقشه‌ها به ساختارهای رقومی و تأسیس پایگاه توپوگرافی ملی[۳] که نیازهای کاربران را در زمینه جی‌آی‌اس برآورده می‌کند.

در همین راستا «شورای ملی کاربران سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی»[۴] به منظور سیاست‌گذاری، برنامه‌ریزی و هماهنگ‌سازی فعالیت‌ها در زمینه جی‌آی‌اس، تحلیل نیازمندی‌ها و همچنین بهره‌برداری شایسته از کلیه ظرفیت‌های علمی، فنی و نیروی انسانی در راستای ایجاد و به کار‌گیری جی‌آی‌اس و با توجه به وظایف سازمان نقشه‌برداری کشور در خصوص تدوین و ایجاد سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی ملی، در دی ماه ۱۳۷۲ تأسیس گردیده است.

فعالیت‌های اجرایی پروژه ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی در وزارت صنایع و معادن، از فروردین ۱۳۷۱ آغاز گردید و هم‌اکنون از این سیستم به طور گسترده در ارتباط با فعالیت‌های آن استفاده می‌گردد.

از دیگر مؤسساتی که در زمینه این سیستم فعالیت می‌کنند می‌توان شهرداری تهران، وزارت مسکن و شهرسازی، وزارت جهاد کشاورزی، مؤسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، و سازمان جنگل‌ها و مراتع را نام برد. در دانشگاه‌های کشور تاکنون از این سیستم، چنان که باید، به عنوان یک فناوری با قابلیت بسیار بالا برای در اختیار قراردادن طراحی پروژه‌ها و کاربرد آن در رشته‌های مختلف استفاده نگردیده است.

در زیر به نتایج برخی از مطالعات انجام شده در این زمینه اشاره می‌گردد:

«پرهیزکار» (۱۳۷۶) در پایان‌نامه دکتری خود با عنوان «ارائه الگوی مناسب مکان‌گزینی مراکز خدمات شهری با تحقیق در مدل‌ها و جی‌آی‌اس شهری» مشخص نموده است که جی‌آی‌اس، توانمندی‌ها و قابلیت‌های فوق‌العاده‌ای در جمع‌آوری، ذخیره، بازیابی، به روزکردن، کنترل، ادغام، تحلیل، مدلسازی و نمایش داده‌های جغرافیایی به صور گوناگون دارد و می‌تواند متغیرهای کمی و کیفی متعدد و با ابعاد گسترده را در تصمیم‌گیری‌ها و مدیریت شهری دخالت دهد.

«علی گلی» (۱۳۷۸) در تحقیقی دیگر با عنوان «طراحی سیستم اطلاعات منطقه‌ای با به کارگیری سیستم اطلاعات جغرافیایی در محیط شبکه اطلاع‌رسانی جهانی»، بدین نتیجه رسیده است که بهره‌گیری از داده‌های فناوری‌های جدید مانند سنجش از دور، سیستم اطلاعات جغرافیایی و سیستم موقعیت‌یابی جهانی در سیستم اطلاعات منطقه‌ای، بستر و زمینه مناسب‌تری را در جهت شناسایی مشکلات و توان‌های مناطق فراهم می‌آورد.

«بهبودی» (۱۳۸۰) در پایان‌نامه خودکه با طرح مسئله «کاربرد جی‌آی‌اس در تحلیل شهرهای باستانی» تدوین شده است، به بررسی مبانی نظری سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی و جنبه‌های کاربردی این فناوری در باستان‌شناسی می‌پردازد و نهایتاً با در نظرگرفتن توانایی و قابلیت‌های جی‌آی‌اس که در محیط نرم‌افزارهای «آرک اینفو»[۵]، «آرک ویو»[۶] و «آیدیریسی دبلیو»[۷] مهیا بوده است، ویژگی‌‌های طبیعی و جزئیات ساختمانی محوطه باستانی بسطام را مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهد و سپس به صورت سه بعدی به معرض نمایش در می‌آورد.

«رنجبران» (۱۳۸۰) در پایان‌نامه خود با هدف «ارائه یک ساختار مناسب برای پشتیبانی در تصمیم‌گیری و برنامه‌ریزی شهر» ضمن مقایسه سیستم‌های اطلاعاتی به صورت ریشه‌ای، توانایی‌های جی‌آی‌اس را به عنوان سیستم فضایی پشتیبان تصمیم‌گیری مشخص نموده است.

تعاریف جی‌آی‌اس از ابتدای شکل‌گیری سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی، با توجه به گستردگی اطلاعات و تنوع کاربردهای آن در رشته‌های مختلف، تعاریف متفاوتی از این سیستم‌ها ارائه شده است که به نمونه‌هایی از آن‌ها اشاره می‌گردد:

– سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجموعه‌ای از ابزار قدرتمند برای ذخیره و بازیابی اطلاعات در آینده، تبدیل و نمایش داده‌های فضایی از جهان واقعی است (بارو، ۱۹۸۶).
– سیستم اطلاعات جغرافیایی یک سیستم سخت‌افزاری و نرم‌افزاری رایانه‌ای است که به منظور دسترسی، نگهداری و استفاده از داده‌های کارتوگرافی طراحی گردیده است (تاملین،۱۹۹۰).
– سیستم اطلاعات جغرافیایی، سیستمی است براساس رایانه برای جمع‌آوری، ذخیره‌سازی، کنترل، بازیابی، به روزکردن، ادغام، پردازش، تحلیل، مدلسازی و نمایش داده‌های جغرافیایی به صور گوناگون (پرهیزکار، ۱۳۷۶).
– سیستم اطلاعات جغرافیایی یک سیستم پایگاه داده‌ها دارای مشخصات فضایی (x,y) است و مجموعه‌ای از روش‌ها برای پاسخگویی به سؤالات در آن قابل اجرا می‌باشد (علیمحمدی، ۱۳۷۶).
– سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک سیستم مدیریت پایگاه اطلاعات برای واردکردن، ذخیره، بازیافت، تحلیل و نمایش اطلاعات فضایی (بعد مکانی) می باشد (بنیاد ملی علوم).​

عناصراصلی تشکیل دهنده سیستم‌های اطلاعات جغرافیاییجی‌آی‌اس بر روی هرمی با چهار طبقه زیربنایی ساخته شده است:

– سخت‌افزار: با توجه به مرحله‌ای که مطالعات در آن قرار دارد، کاربران می‌توانند از سخت‌افزارهای موجود در دسته‌بندی زیر استفاده نمایند:​

٭ سخت‌افزارهای مرتبط با ورود اطلاعات (صفحه کلید، رقومی‌کننده، اسکنر، و …)،
٭ سخت افزارهای مرتبط با مدیریت اطلاعات (سخت‌افزارهای جانبی رایانه‌ها مانند ماوس، …)،
٭ سخت‌افزارهای مرتبط با خروج نتایج (چاپگرها، رسام‌ها، و …).​

– نرم افزار: برای راه اندازی جی‌آی‌اس برنامه رایانه‌ای لازم است. از معروف‌ترین آن‌ها می‌توان به «آرک اینفو»، «آرک ویو»، «اسپانز[۸]»، «مپ اینفو[۹]» اشاره نمود که دارای توابع عملیاتی متعدد در جهت تجزیه و تحلیل مسائل و محاسبات آماری هستند و عمدتاً توسط شرکت‌های بزرگ رایانه‌ای تولید می‌گردند. هر یک از این نرم‌افزارها برای مطالعات خاصی برنامه‌ریزی شده و دارای محدودیت‌ها و محاسن خاص خود می‌باشند. در این پژوهش از دو نمونه از نرم‌افزارهای رایج این سیستم (یعنی‌«آرک اینفو» و «آرک ویو» استفاده شده است.
– اطلاعات: بدون اطلاعات نه هدفی وجود دارد و نه پیشنهادی. تمرکز توجه روی اطلاعات است. در واقع اکثر فعالیت‌ها برای اطلاعات انجام می‌شود، زیرا اطلاعات قلب جی‌آی‌اس را تشکیل می‌دهد. کیفیت اطلاعات یکی از مهم‌ترین موضوعات قابل توجه و اساسی می‌باشد. کیفیت اطلاعات در ارتباط مستقیم با دقت، صراحت، مبانی علمی، ترکیب اطلاعات، و تحلیل و مدلسازی است.
– سازمان و نیروی انسانی: مهم‌ترین بخش تشکیل‌دهنده جی‌آی‌اس می‌باشد، زیرا سازمان و نیروی انسانی است که عملیات جی‌آی‌اس را کنترل می‌کند. سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای بسیار قوی جی‌آی‌اس بدون پشتیباتی کادر متبحر، به کارآیی مناسب نخواهند رسید. برای اجرای موفق سیستم، سازماندهی نیروهای متخصص و کارآمد که در جهت اجرا، بهینه نمودن و نهایتاً راهبری سیستم‌ها نقش‌های گوناگونی را ایفا می‌نمایند، الزامی است.​

فرآیند تحلیل اطلاعات در سیستم اطلاعات جغرافیایی جی‌آی‌اس یک سیستم رایانه‌ای است که چهار قابلیت اساسی را در رابطه با داده‌های زمین مرجع فراهم می‌آورد.

۱. ورودی داده‌ها،
۲. مدیریت داده‌ها،
۳. پردازش و تحلیل داده‌ها،
۴. خروجی داده‌ها.​

کاربردها و توانایی‌های سیستم‌های اطلاعات جغرافیاییبطور اجمال قابلیت‌های جی‌آی‌اس نسبت به سیستم‌های اطلاعاتی مشابه و روش‌های دستی را می‌توان به شرح زیر بیان داشت:

● قابلیت جمع‌آوری، ذخیره، بازیابی و تجزیه و تحلیل اطلاعات با حجم زیاد؛
● قابلیت برقراری ارتباط بین اطلاعات جغرافیایی (نقشه) و اطلاعات غیرجغرافیایی(جداول اطلاعاتی) و ایجاد امکانات تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی با استفاده از اطلاعات غیرجغرافیایی و بالعکس؛
● توانایی انجام طیف وسیعی از تحلیل‌ها مانند: روی هم قراردادن لایه‌ها، پیداکردن اشیای مختلف با استفاده از خاصیت نزدیکی آن‌ها به یک شی‌ء خاص، شبیه‌سازی، محاسبه تعداد دفعات وقوع یک حادثه در فاصله مشخص از نقطه یا نقاط معین، و …؛
● داشتن دقت، کارآیی، سرعت عمل زیاد و سهولت در بهنگام‌سازی داده‌ها؛
● توانایی انجام محاسبات آماری مانند محاسبه مساحت و محیط پدیده‌های مشخص شده؛
● قابلیت ردیابی و بررسی تغییرات مکان‌های جغرافیایی در طول زمان؛
● قابلیت استفاده برای مکان‌یابی پروژه‌های مختلف.​

روش و مدل پژوهش این پژوهش از نوع توصیفی ـ تحلیلی است و به طور خلاصه شامل مراحل زیر می‌گردد:

۱. جمع‌آوری اطلاعات و داده‌های مناسب و مورد نیاز، شامل اطلاعات توصیفی و اطلاعات مکانی؛
۲. پیش‌پردازش اطلاعات؛
۳. مدیریت داده‌ها و تجزیه و تحلیل آن‌ها؛
۴. تولید خروجی‌ها.​

چند نما از نحوه اجرا:

 

[P O U R I A]