عناصر اصلي يک GIS

عناصر اصلي تشکيل دهنده يک سيستم اطلاعات مکاني عبارتند از:

o        اجزاي سخت افزاري که شامل اجزاي مرسوم تشکيل دهنده سيستم هاي رايانه اي مرسوم از قبيل اجزاي ورودي، خروجي و پردازش مي باشند. تفاوت عمده يک سيستم اطلاعات مکاني در زمينه اجزاي سخت افزاري استفاده آن از طيف گسترده­تري از ابزارها مي باشد. براي نمونه انواع رقومي گرها و اسکنرهاي نقشه و اسناد براي ورود داده ها و پلاترها براي خروجي نقشه مورد استفاده قرار مي گيرند. از سوي ديگر ماهيت تلفيقي (گرافيکي-توصيفي) داده هاي مکاني و همچنين حجم بالاي اين داده ها لزوم استفاده از پردازشگرهاي قدرتمند را ايجاب مي نمايد.

o        اجزاي نرم افزاري به فرآيند ساماندهي، مديريت و تحليل مديريت داده هاي مکاني مي­پردازند. از اين روي اجزاي نرم افزاري واسط ميان اجزاي سخت افزاري و فرآيند مزبور محسوب مي گردند. بدين ترتيب اجزاي نرم افزاري اصلي يک سيستم اطلاعات مکاني عبارتند از:

o        حمايت از ورود داده ها

o        ساماندهي و مديريت داده ها

o        تحليل داده ها

o        حمايت از خروجی و نمايش داده ها

 

ورودي داده‌ها

فرآيند ورود داده ها شامل رقومي­سازي تمامي داده ها، تضمين صحت داده ها و ذخيره سازي آنها در قالب فرمت هاي رايانه اي مناسب در پايگاه داده مي باشد. به بیان دیگر، ورودي داده‌ها یک روند كدگذاري داده‌‌ها به منظور خوانا شدن آنها توسط رایانه و نوشتن داده در پايگاه اطلاعاتي سيستم اطلاعات مکاني است. منابع اصلي تأمين كننده داده هاي مورد نياز يك سيستم اطلاعات مکاني شامل موارد زیر می­باشند:

o         نقشه ها، اسناد و مدارك‌ کاغذی موجود

o        نقشه‌برداري زمینی

o        عكس‌هاي هوايي و تكنيك‌هاي فتوگرامتري

o        سيستم تعيين موقعيت جهاني[1]

o        تصاوير ماهواره‌اي

ورودي داده ها در زمره فرآيندهاي بسيار حساس و هزينه­بر در يک سيستم اطلاعات مکاني محسوب مي گردد. صحت عملکرد سيستم در نهايت وابسته به صحت داده هاي مورد استفاده است. اين در حالي است که متصديان ورود داده ها عموما اپراتور مي باشند. در چنين شرايطي است ابزارهاي بررسي اتوماتيک صحت داده هاي ورودي، ترجيحا همزمان با وارد شدن هر جزء داده، از اهميت بالايي برخوردار مي شوند. براي اين منظور شرايط صحت داده از قبيل نوع، محتوا، حجم و بالاخض ارتباط با ساير اجزاي داده به سيستم تعريف مي گردد و شرايط مزبور در هر مرحله از ورودي داده بررسي مي شود. در صورت عدم تأييد شرايط مزبور کاربر مطلع مي گردد تا اصطلاحات لازم را به انجام رساند.

 

ساماندهي و مديريت داده‌ها

ساماندهي و مديريت داده ها در يک سيستم اطلاعات مکاني برعهده سيستم مديريت پايگاه داده است. اين سيستم شامل روندهايي براي کنترل جريان ذخيره سازي، نگهداري و بازيابي اطلاعات موجود در پايگاه داده ها مي باشد.

ساختار پايگاه داده عامل اصلي در تعيين نحوه ساماندهي و مديريت داده ها است. ساختارهاي پايگاه داده مرسوم عبارتند از ساختارهاي رابطه اي و شيءگرا. در ساختار رابطه اي داده ها در قالب مجموعه اي از جداول مرتبط به يکديگر ذخيره مي شوند. در ساختار شيءگرا هر موجوديت (مثلا يک ملک) به همراه تمامي مشخصات موقعيتي و توصيفي يک­جا ذخيره مي گردند. از مشخصات ديگر يک پايگاه داده تعداد کاربران و حجم داده هايي است که مي بايست ساماندهي شوند.

از مفاهيم جديدي که بدنبال رويکرد ساماندهي تخصصي داده هاي مکاني بوجود آمده است، پايگاه داده مکاني[2] است. يک پايگاه داده مکاني علاوه بر قابليت هاي پايگه هاي داده معمول، داراي قابليت هايي براي ايجاد و مديريت ارتباط مکاني و توپولوژيک ميان داده ها مي باشد. به علاوه يک پايگاه داده مکاني مکانيزم هاي خاصي را نيز براي مديريت داده هاي بسيار حجيم مانند تصاوير ماهواره اي ارائه مي نمايد.

 

تحليل داده‌ها

امکان مطرح کردن پرسش[3] روي پايگاه داده از تحليل­هاي پايه در سيستم‌‌هاي اطلاعات مکانی است. انواع پرسش‌ها به شرح زير مي‌باشند:

o         پرسش‌‌هاي مكاني

اين پرسش‌ها براساس اطلاعات مكاني و عوارض موجود در پايگاه داده سيستم اطلاعات مکاني صورت مي‌پذيرند. به عنوان نمونه مي‌توان به جستجوي زمين كشاورزي در معرض سيل يا موقعيت زمين‌هاي زير كشت يك محصول خاص اشاره نمود.

o         پرسش‌هاي توصيفي

اين پرسش‌ها براساس اطلاعات توصيفي دخيره شده در پايگاه داده براي هر عارضه صورت مي‌پذيرد. به عنوان مثال می­توان به يافتن یک قطعه زمين با نام مشخص مالك آن قطعه اشاره كرد.

o         پرسش‌هاي تابعي/شرطي

اين پرسش‌ها براساس معرفي يك شرط به عنوان معيار پرسش صورت مي‌پذيرند. به عنوان نمونه مي‌توان به جستجوي زمين‌‌‌هائی كه ميزان محصول آنها از يك مقدار خاص بيشتر باشد اشاره نمود.

o         پرسش‌هاي روند تغييرات

اين پرسش‌ها براساس پارامترها و اطلاعات متغير كه با يك پريود زماني در سيستم ذخيره مي‌شوند انجام مي‌شوند. روند تغيير ميزان بارش در طي چند سال از نمونه‌ مثال‌هاي اين نوع پرسش و پاسخ مي‌باشد.

o         پرسش‌هاي تركيبي

اين پرسش‌ها به صورت تركيبي از پرسش‌هاي مكاني، توصيفي و شرطي انجام مي‌پذيرند.

 

علاوه بر قابليت مطرح کردن پرسش، که در تمامي سيستم هاي اطلاعاتي امکان­پذير است، برخي تحليل­هاي تخصصي سيستم اطلاعات مکاني عبارتند از:

o         همپوشاني[4]

تركيب لايه‌هاي اطلاعاتي مختلف در سيستم اطلاعات مکاني، تحت عنوان Overlay شناخته مي‌شود. در حالت بسيار ساده اين مفهوم به امكان نمايش چند لايه اطلاعاتي بر روي همديگر اشاره مي‌كند. وليكن در مفهوم وسيع­تر، به تركيب چند لايه اطلاعاتي براساس‌ معيارهاي تعريف شده توسط كاربر و توليد يك لایه اطلاعاتي جديد‌ اشاره دارد. به عنوان نمونه مي‌‌توان اطلاعات مربوط به نوع خاك، نوع پوشش گياهي، شيب زمين و... را به منظور بررسي امكان وقوع سيل در يك منطقه با يكديگر تركيب كرده و مناطق داراي پتانسيل در اين خصوص را تحت يك لايه اطلاعاتي جداگانه مشخص نمود.

o         منطقه حائل[5]

در اين آناليز با تعريف يك منطقه حائل در اطراف عوارض نقطه‌‌اي، خطي و سطحي به تحليل اطلاعات مي‌پردازيم. به عنوان نمونه مي‌توان به كاربردهاي زير اشاره نمود:

o        يافتن مناطق شهري و يا تاسيساتي كه در فاصله 1 كيلومتري رودخانه قرار دارند.

o         يافتن مصرف كنند‌گاني كه در فاصله 500 متري از يك مخزن آب قرار دارند.

o         پردازش تصاوير[6]

برخی از سيستم‌هاي اطلاعات مکانی، ابزار و قابليت‌هاي آناليز و پردازش تصاوير سنجش از دور[7]  را دارا مي‌باشند. اين ابزار با دريافت تصاوير ماهواره‌اي خام و تبديل آن به نقشه مكان مرجع، از طريق قابليت‌هاي مختلف موجود در سيستم نظیر قابلیت كلاسه‌بندي[8]، نسبت به توليد اطلاعات پايه مورد نياز سيستم اطلاعات مکاني اقدام مي‌نمايد.

o         تحليل‌هاي آماري

اين ابزار به منظور انجام پردازش‌هاي آماري بر روي عوارض مكاني و همچنين اطلاعات توصيفي  منتسب شده به عوارض مختلف، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به عنوان نمونه مي‌توان به تهيه، توليد و ارائه يك گزارش آماري از ميزان بارندگي صورت گرفته طي مه هاي مختلف در حوزه‌هاي آبريز اشاره نمود.

o         ابزار نمايش كارتوگرافيکي[9]

در بسياري از پردازش های مکانی، نمايش نتايج پردازش‌ها به صورت گويا و خوانا داراي اهميت مي‌باشد. سيستم اطلاعات مکاني ابزارهای متنوعي را به منظور نمايش توام اطلاعات مكاني و توصيفي ذخيره‌سازي شده در پايگاه اطلاعات سيستم اطلاعات مکاني فراهم مي‌نمايد. در سيستم اطلاعات مکاني نمايش نقشه مي‌تواند با قابليت‌‌هاي از قبيل ارائه گزارشات متنوع، نمايش سه بعدي، نمايش تصاوير و ساير خروجي و گراف‌ها تركيب گردد.

 

خروجی و نمایش داده ها

يک سيستم اطلاعات مکاني مي بايست امکان ارسال خروجي در قالب فرمت هاي مختلف قابل نمايش روي صفحه نمايش، ارسال به پرينتر و پلاتر و ساير سيستم هاي رايانه اي را برخوردار باشد.

 

 

مراجع

 

 

 

---

[1] Global Positioning System - GPS

[2] Geo-Database

[3] Query

[4] Overlay

[5] Buffering

[6] Image processing

[7] Remote sensing

[8] Classification

[9] Visualization