مقدمه ای کوتاه بر GIS

Spatial data are 3-dimensional (3-D) and modern measurement systems collect data in a 3-D environment. Computer databases store 3-D digital spatial data. Human perception of spatial relationships is primarily visual and, due to gravity, our natural reference for spatial perception is horizontal (2-D) and vertical (1-D). Various models are used to establish a conceptual connection between the measurements, digital spatial data, and its representation - data visualization. Digital spatial data are also used to make analog products such as maps, charts, and other hardcopy diagrams. The point is, once spatial data are put into digital form, they can be manipulated at the whim of the user

برای اولین بار در اواسط دهه 1960 در ایالات متحده کار بر روی اولین سیستم اطلاعات جغرافیایی آغاز شد. در این سیستم ها عکس های هوایی، اطلاعات کشاورزی، جنگلداری، خاک ، زمین شناسی و نقشه های مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. 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 (GIS)، برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل حجم های بزرگ داده های جغرافیایی شکل گرفت. در دهه های اخیر به سبب گسترش تکنولوژی های کامپیوتری،سیستم های اطلاعات جغرافیایی امکان نگهداری به روز داده های زمین مرجع و نیز امکان ترکیب مجموعه داده های مختلف را به طور مؤثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS برای تحقیق و بررسی های علمی، مدیریت منابع و ذخایر و همچنین برنامه ریزی های توسعه ای به کار گرفته می شود

   GIS چیست؟
   سیستم اطلاعات جغرافیایی(Geographic Information Systems) یا GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمع آوری، ذخیره، تجزیه وتحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی (مکانی) را دارد.
   داده هادریک (GIS) بر اساس موقعیتشان نشان داده می شوند.
   تکنولوژی GIS با جمع آوری و تلفیق اطلاعات پایگاه داده های معمولی، به وسیله تصویر سازی و استفاده از آنالیز های جغرافیایی، اطلاعاتی را برای تهیه نقشه ها فراهم می سازد. این اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رویدادها ، پیش بینی نتایج و تهیه نقشه ها به کار گرفته می شوند.
   دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی واژه جغرافیایی یا(Geographic) عبارت است از موقعیت موضوع های داده ها، برحسب مختصات جغرافیایی (طول و عرض).
   واژه (Information) یا اطلاعات نشان می دهد که داده ها در GIS برای ارائه دانسته های مفید، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاویر رنگی بلکه بصورت گرافیک های آماری، جداول و پاسخ های نمایشی متنوعی به منظور جستجوهای عملی سازماندهی می شوند.
   واژه(System) یا سیستم نیز نشان دهنده این است که GIS از چندین قسمت متصل و وابسته به یکدیگر برای کارکرد های گوناگون، ساخته شده است

مؤلفه های GIS:
یک سیستم GIS شامل یک بسته کامپیوتری (شامل سخت افزار و نرم افزار) از برنامه های رایانه ای با یک واسطه کاربر می باشد که دست یابی به عملیات واهداف ویژه ای را فراهم می سازد. مؤلفه های چنین سیستمی به ترتیب عبارتند از: کاربران، سخت افزارها، نرم افزارها، اطلاعات و روش ها.مولفه های یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
   مؤلفه های چنین سیستمی به ترتیب عبارتند از:
   1)کاربران (User): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی وشناخت کافی از اطلاعاتی که استفاده می شوند، یکی از موارد اساسی برای موفقیت در استفاده از تکنولوژی GIS است، که این از وظایف یک کاربر می باشد.
   2)سخت افزارها (Software): امروزه شبکه های GIS شامل تعدادی workstation, x-station، کامپیوترهای شخصی، چاپگرها و پلاترها می باشد که معرف مؤلفه سخت افزاریک سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشند.
   3)نرم افزارها (Hardware): به منظور استفاده بهتر از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، استفاده از نرم افزارهای به روز و توانمند توصیه می شود.
   4)اطلاعات (Data): قلب هر GIS پایگاههای اطلاعاتی آن است. در این پایگاهها به پرسش هایی از قبیل چه شکلی است؟ کجاست؟ و چگونه به دیگر اشکال مرتبط می شود، داده می شود.
   5)روش ها (Methods): شیوه های صحیح به کارگیری اطلاعات درجهت رسیدن به اهداف ویژه دریک سیستم اطلاعات جغرافیایی از مهمترین مؤلفه های آن است

مدلهای داده های مکانی:
   سیستم اطلاعات جغرافیایی وکامپیوترها را نمی توان به طور مستقیم برای جهان واقعی به کار برد، زیرا کامپیوترها ی دیجیتالی براساس اعداد یا کاراکترهایی که در درون خود به صورت اعداد دو رقمی نگهداری می کنند، عمل می نمایندبنابراین پدیده های مورد نظردر جهان واقعی در یک سیستم کامپیوتری، باید به شکل نمادین عرضه شوند. پس ابتدا باید مرحله جمع آوری داده ها انجام گیرد و سپس فرایند فشرده سازی گستره زمین شناسی، ساختار، خواص ژئو فیزیکی یا هر ویژگی دیگری از سطح زمین که اطلاعات آن گردآوری شده بود، به شکل قابل دستیابی در کامپیوتر با استفاده از مدلهای نمادین صورت گیرد.
   شمایی ازمدل سازی جهان واقعی
   هر نقشه زمین شناسی یک مدل نمادین است زیرا گستره ساده شده قسمتی از جهان واقعی است که از زاویه دید زمین شناس صحرایی مشاهده شده است. مولفه های مدل گفته شده عوارض مکانی هستند که به تقریب همان موجودیتهای مستقل جهان واقعی هستند که بر روی نقشه توسط نمادهای گرافیکی عرضه می شوند.
   تمام مدلهای داده های مکانی از عوارض مکانی جداگانه نظیر نقاط، خطوط، نواحی، حجم ها و سطوح تشکیل می شوند، این عوارض مکانی توسط خصوصیاتی که هم مکانی وهم غیر مکانی هستند، مشخص میگردند. ( توصیف رقومی عوارض و خصوصیات آنها مجموعه های داده های مکانی راشامل می شود.

   داده ها به یکی از سه فرمت زیر خارج می شوند :

:    Hard copy   

  نمایش دائمی، مثل اطلاعات روی کاغذ، فیلم عکاسی و موارد مشابه

:      Soft copy 

نمایش روی صفحه نمایش کامپیوتری 

:    Electronic 

خروجی در فرمت الکترونیکی شامل فایل های کامپیوتری می باشد  

  مراحل ایجاد و برپاییGIS درقالب پروژه :

   ایجاد و برپاییGIS درقالب یک پروژه شامل مراحل ورودی داده ها، مدیریت داده ها، تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها ودرنهایت خروجی داده ها می باشد.  

1 -  ورودی داده ها (Data Input)

   مؤلفه ورودی داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکلی یا صورتی قابل استفاده در GIS تبدیل می کند. در این مرحله داده های زمین مرجع که به صورت نقشه های کاغذی، جداولی از اطلاعات توصیفی، فایل های الکترونیک و اطلاعات توصیفی مروبط به آنها، عکس های هوایی ویا تصاویر ماهواره ای می باشند، طبق استانداردهای مورد نظر، برای دقت خروجی هایی که قرار است تهیه گردند، مورد ارزیابی قرار می گیرند.

  2- مدیریت داده ها(Data Management)

   این مرحله شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده ها می باشد.

  3- تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها(Data Manipulation & Analysis)

   شامل مجموعه فعالیتهایی می شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها وکاربر، برروی داده ها به منظور آماده سازی و پردازش آنها برای مراحل بعد صورت می گیرد.

4-  خروجی داده ها(Data Output)

   توابع خروجی مورد استفاده بر اساس نیازهای کاربران تعیین می شود، لذا داده های خروجی به اشکال مختلف از قبیل نقشه، جداول، یا به صورت نوشتارهای کاغذی (hard copy) ویا به صورت رقومی (soft copy) ارائه می گردند .

  اهداف یک سیستم اطلاعات جغرافیایی :

   هدف نهایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS، پشتیبانی جهت تصمیم گیری های پایه گذاری شده بر اساس داده های مکانی می باشد و عملکرد اساسی آن بدست آوردن اطلاعاتی است که از ترکیب لایه های متفاوت داده ها با روشهای مختلف و با دید گاه های گوناگون بدست می آیند.

  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.

 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.

امروزه DBMS به منظور ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات، بهینه سازی و توسعه یافته اند و GIS نیز از این ابزار، برای اهداف ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی استفاده می کند. DBMS اصولاً فاقد ابزار تجزیه و تحلیل و نمایش گرافیکی اطلاعات، که در سیستمهای GIS مرسوم وجود دارد، می باشد.

 ۱- سنجش از دور :

  به تشخیص وضبط اطلاعات از عوارض بدون تماس مستقیم به آنها سنجش از راه دور اطلاق می شود  .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 گردد:

به علت فقدان ابزار مدیریت و پردازش رقومی جهت تجزیه وتحلیل اطلاعات جغرافیایی، سیستمهای فوق قابل مقایسه با GIS، نمی باشند .

فرآیند ها واجزای اصلی در سنجش از دور :

 (A منبع انرژی روشنایی

 (B تابش و اتمسفر

 (C برخورد با شئ

  (Dذخیره انرژی بوسیله سنجنده

 (E انتقال، پذیرش و پردازش اولیه تصویر

  (Fتفسیر و تحلیل تصویر

 (G استفاده در کاربری موردنظر

امتیازات سنجش از راه دور  :

1.      پوشش وسیع

2.      ثبت واقعی عوارض سطح زمین

3.      کیفیت وضوح طیفی وفضایی

4.      مشاهده عوارض مختلف

5.      سرعت وثبات تفسیر

6.      کارایی بالا

7.      تعیین روندها

2- سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) :

    این سیستم با ارتباط با ماهواره های متعددی (24 عدد)که به همین منظور  گرداگرد زمین و بصورت24 ساعته برقرار میباشند، امکان تعیین موقعیت  در سه بعد، سرعت ونیز اطلاعات  زمانی را به سادگی برای کاربران  خود در روی زمین مهیا مینماید.

چه کارهایی می توان با GIS انجام داد ؟                   

 الف - به تصویر کشیدن مکان پدیده ها :

به نقشه درآوردن مکان پدیده ها این امکان را به شما می دهد که به راحتی مکان نمایه ها و پدیده های مورد بررسی خود را بیابید و بدانید در کجا باید عملیات خود را انجام دهید . به کمک نقشه شما می توانید :

1- مکان یک پدیده فردی را بیابید .

2-  مکان یک توزیعی از پدیده های مرتبط به هم را بیابید .

مثلاً در مورد زمین لرزه می توان به نقشه کلیه مناطق زلزله خیز در یک کشور دسترسی پیدا کرد ، این دو برای ساخت ساختمان های جدید و مقاوم به زلزله ضروری است .

ب- به تصویر کشیدن مقادیر کمی :

افراد مقادیر کمی را به صورت نقشه در می آورند ، مثلاً مکان نقاط حداقل و حداکثر ، تا اماکنی را که با معیارهای آنها همخوانی دارند و یا مکان هایی راکه باید در آن به اجرای عملیات بپردازند ، بیابند . این سری از اطلاعات یعنی مقادیر کمی از یک سطحی از اطلاعات ورای نقشه مکان پدیده ها به ما ارائه می دهد .

مثلاً مأموران بهداشت و سلامت عمومی ممکن است نه تنها به نقشه تمام داروخانه ها دسترسی پیدا کند بلکه شاید بخواهند تعداد داروخانه های موجود به ازاء هر 10000 فرد پیدا کنند .

ج-  به تصویر کشیدن تراکم :

در حالی که شما می توانید به راحتی با مشاهده نقشه مکانی پدیده ها به غلظت و تراکم آنها پی برید ، اما در مناطقی که پدیده های متنوع و زیادی دارد تشخیص مناطق با تراکم بیشتر سخت است . نقشه تراکم به شما اجازه می دهد تمام مناطق با واحد مساحتی یکسان مثل مایل مربع را اندازه گیری کنید . که در نهایت شما به راحتی می توانید توزیع آنها را ببینید .

نقشه تراکم در مورد مناطقی که از نظر سایز بسیار تغییر دارند مثل استان ها یا مناطق آماری بسیار مفید واقع می شود . در مورد نقشه های آماری که به نمایش تعداد افراد در هر منطقه آماری می پردازد ، مناطق بزرگ تر می تواند نمایانگر افراد بیشتری نسبت به مناطق کوجک باشد . اما بعضی از مناطق کوجک ممکن است به ازای هر مایل مربع ، دارای تراکم بیشتری باشد .

د-  پی بردن به پدیده های موجود در یک منطقه :

از GIS می توان برای بررسی و پی بردن به حوادث اتفاق افتاده و یا اقدامات لازم به انجام ، بوسیله پیدا کردن پدیده های موجود در یک منطقه ، استفاده کرد .

برای مثال ، یک وکیل منطقه ای ممکن است کلیه دستگیری های پخش مواد را بررسی کند تا به پیدا کردن پخش کننده موادی که در کمتر از 1000 فوت از یک مدرسه صورت گرفته است ، دست یابد که در این صورت مجازات شدیدتری در نظر بگیرد .

یعنی از داخل فایل تمام پخش کننده مواد به مورد پخش کننده های نزدیک به مدرسه می توان رسید تا در نهایت به علت جرم سنگین تر مجازات شدیدتری تعیین کرد . این را درک پدیده ای داخل یک منطقه به منظور تعیین اقدامات لازم الاجرا می گویند .

ه-  درک پدیده های مجاور :

بوسیله نقشه مناطق مجاور می توان به اتفاقات و حوادث ایجاد شده در نواحی با فاصله های مشخص از منبع پی برد .

و- به تصویر کشیدن تغییرات :

1- به وسیله نقشه تغییرات می توان به تغییرات حاصل شده روی یک منطقه و بررسی علل این تغییرات به منظور درک و پیش بینی شرایط آینده ، تصمیم گیری در مورد اقدامات لازم برای انجام و اتخاذ سیاست های لازم پی برد .

با به نقشه درآوردن مکان و چگونگی تغییرات پدیده ها در طول زمان ، می توانیم به یک دانشی از نحوه عملکرد و رفتار این پدیده پی برد . برای مثال هواشناسان با مطالعه مسیر عبوری طوفان و تندبادها می توانند به محل و زمان حادث آنها در آینده پی ببرند .

2-  با نقشه تغییرات می توان به نیازهای آینده پی برد . برای مثال یک رئیس پلیس باید هر ماه به مطالعه چگونگی تغییرات الگوهای جرم و جنایت بپردازد تا بتواند در مورد تعیین و جاگذاری افسرهای پلیس اقدام و تصمیم گیری کند .

3- با به نقشه درآوردن شرایط قبل و بعد از یک عمل یا حادثه می توان به بررسی تأثیرات این واقعه پرداخت . مدیر یک فروشگاه می تواند تغییرات فروش را قبل و بعد از انجام یکسری تبلیغات مقایسه کند تا بتواند اثر تبلیغات را بررسی کند .

 قابلیت های GIS :

 GIS    نباید با یک سیستم کارتوگرافی که نقشه ها را به طور اتوماتیک ذخیره می کند، اشتباه گرفته شود و چیزی که GIS را از سیستم های تهیه نقشه مجزا می سازد، همان توانایی ترکیب کردن داده هاست. قابلیت اصلی سیستم های کارتوگرافی ایجاد نقشه هایی است که به صورت رقومی در کامپیوتر ذخیره می شوند امـا اطلاعـاتـی که از ترکیـب لایه های مختلفـی از داده ها به روشهای مختلف و با دیدگاههای مختلف بدست می آیند عملکرد اساسی یک GIS می باشد.

 کاربرد های GIS :

1)     کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیائی(GIS ) در راه آهن

2)      قش GIS  و کاربرد موبایل

3)     صنعت خودرو

4)     بخدمت گیریGIS در مباحث زمین شناسی

5)     تعیین موقعیت ونمایش بلادرنگ وضعیت یک متحرک در شبکه در حالیکه دچار عیب شده ویا بعلت سانحه متوقف گردیده است ومدیریت ترافیک وسانحه به کمک یک سیستم تلفیق یافته از GIS وGPS

6)      بررسی موضوع حریم و مدیریت زمین وآنالیز پهنه بندی و شناسایی مناطقی که حریم رعایت نگردیده و مباحث حقوقی و کاداستر

7)     موقعیت یابی و شناسایی نقاط کور شبکه مخابراتی راه آهن

8)     تهیه گراف حرکت قطار و تنظیم برنامه حرکت قطار

9)     مدیریت بر عملکرد فعالیت نیروی انسانی

10) مدیریت بر تخصیص منابع انسانیبخصوص در شرایط بحرانی

11) اشتغال زایی جهت ایجاد اطلاعات رقومی و توصیفی و به روز نمودن آنها

12) استفاده بهینه از فضای فیزیکی و کاهش فضاهای بایگانی و ذخیره نقشه ها

13) بررسی تغییرات محیطی و سیاسی در راه آهن ایران در مقیاس جهانی

14) ایجاد نمودن ضوابط استاندارد در اطلاعات

15) یکسان سازی فرمت اطلاعات که لازمه وجود یک سیستم اطلاعاتی می باشد

16) ثبت امکانات و تجهیزات در پایانه های بارگیری کشور

17) مدیریت ماشین آلات تعمیر و نگهداری خط

18) بررسی پراکندگی نیروی انسانی( متخصصین و افراد باتجربه ) درشبکه و موقعیت استقرار آنها

19) موقعیت دفاتر فروش بلیط و سالن ها و مراکز مرتبط با راه آهن

20) کمک در امر بازاریابی، فروش و مکان یابی مشتریان

21) معماری ساختمانها

22) مدیریت و کنترل استانداردهای ایمنی

23) موقعیت جسم سانحه دیده

24) اخذ و ارائه گزارش سوانح

25) ارائه و بررسی راهکارهای ممکن در جمع آوری سوانح ، کنترل ترافیک ومدیریت خدمات اضطراری پس از وقوع سانحه

26) ارائه و نمایش اطلاعات توصیفی و مکانی هر نقطه دلخواه بصورت آماری، هیستوگرام، جدول، نقشه و تصاویر و…………………

 یکی از مهم‌ترین مسائل کاربردی سیستم اطلاعات جغرافیایی در علوم زمین، انجام هم‌پوشانی‌ها در راستای تعیین پهنه‌بندی‌ها می‌‌باشد . که به اختصار به یکی از این نوع پهنه‌بندی‌ها پرداخته می‌‌شود:

 هدف در این پهنه‌بندی، تعیین مناطق با خطر رانش زمین می‌‌باشد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا باید عوامل موثر در رانش را شناسایی کرد، از جمله این عوامل می‌‌توان به تراکم پوشش گیاهی، جنس زمین، شیب توپوگرافی ،شیب لایه‌های زمین و شدت بارندگی اشاره کرد. پس از شناسایی عوامل، باید نقشه‌های مورد نیاز تهیه گرددو سپس با همپوشانی این لایه‌ها در نرم‌افزارهای سیستم اطلاعات جغرافیایی(ساج) می‌‌توان به نقشه‌ای رسید که در آن منطقه مورد مطالعه خود به پهنه‌های ریز تقسیم شده و از طرفی در بانک اطلاعاتی مشخصات هر پهنه یعنی اجداد سازنده آن پهنه از نظر عوامل مختلف مشخص می‌‌باشد. حال باید در بانک اطلاعاتی به هر عامل وزن مربوطه راداده و سپس در بانک اطلاعاتی با جمع و ضرب کردن عوامل به اعدد نهایی رسید. در مرحله بعد باید تعیین نمود که چه عددی نشان دهنده پهنه‌های پرخطر می‌‌باشد. پس از کلاسه‌بندی نقشه، اینک وظیفه تیم زمین‌شناس است که با بازدید میدانی به بررسی مناطق پرداخته و در صورت لزوم با اصلاح وزن‌ها وضرایب به نقشه نهایی دست یابند.

دلا‌یل استفاده از GIS :

Your organization has new and legacy data stored in a variety of formats in many locations. You need a way to integrate your data so that you can analyze it as a whole and leverage it to make critical business and planning decisions. GIS can integrate and relate any data with a spatial component, regardless of the source of the data. For example, you can combine the location of mobile workers, located in real-time by GPS devices, in relation to customers' homes, located by address and derived from your customer database. GIS maps this data, giving dispatchers a visual tool to plan the best routes for mobile staff or send the closest worker to a customer. This saves tremendous time and money.

امروزه وجود اطلا‌عات به روز‚ به منظور شناخت عوامل طبیعی و انسانی با هدف بهره‌گیری از آن در برنامه ریزی توسعه پایدار‚ امری بدیهی است. به همین دلیل استفاده از اطلا‌عات دربعد سیستمGIS می‌تواند در موارد زیر موثر باشد:

1 - پاسخگوئی به نیاز کاربران در کلیه زمینه ها.

2 - ساماندهی و افزایش بهره وری از منابع موجود.

3 -بهینه سازی سرمایه گذاری ها و برنامه ریزی ها.

4- ابزاری مفید در جهت تصمیم گیری مدیران.

5 - سرعت و دقت کار.

6 - تعیین قابلیت‌ها ی توسعه در مناطق و مکانهای مختلف.

 محدودیتهای استفاده از روشهای سنتی :

استفاده از داده های جغرافیایی به طور سنتی‚ با استفاده از نقشه های کاغذی معایبی دارد که از جمله این محدودیت ها عبارت‌اند از:

1- مقیاس اندازه گیری

2- حذف اطلا‌عات

3-  هزینه زیاد

4- زمان بر بودن

5- سرعت پائین

6- کمبود عوارض اطلا‌عاتی و ابزارهای کاری .

ولی آیا امروزه با توجه به حجم عظیم اطلا‌عاتی‚ باز هم به کارگیری روش قدیمی پاسخگو است. (هر چه داده‌ها گسترده‌تر و بیشتر شوند‚ آنالیز آنها مشکل‌تر و پیچیده‌تر خواهد شد.)

بنابراین مشخصه GIS ‚ سرعت عمل و به روز رسانی اطلا‌عات‚ مطابق با فرمت های استاندارد‚ دسترسی سریع و آسان به اطلا‌عات در حجم وسیع ‚ تجزیه و تحلیل اطلا‌عات و کاهش هزینه هاست.

 تعریف توپولوژی در GIS  :

 هنگامی که شما داده های جغرافیایی را به منظور استفاده در سیستمهای GIS به صورت مدل درمی آورید متوجه می شوید که بعضی از داده های مدل شده می بایست دارای روابط مکانی با دیگر داده های موجود در مدل باشند.

به عنوان مثال در مدل شما ایستگاههای اتوبوس می بایست همواره در سطوح خیابان قرار گرفته باشند و یا اینکه در هر خیابان ایجاد شده می بایست حداقل چند سطل زباله وجود داشته باشد.این روابط تعریف شده در قالب قوانین توپولوژی ارائه می شوند.

در واقع توپولوژی مدلی است که اشتراک هندسی داده های موجود در یک مدل با هم را شرح می دهد و همچنین مکانیزمی را برای استقرار و نگهداری روابط مکانی بین داده های موجود در مدل ایجاد می نماید.

در نرم افزارهای GIS همچون ARC GIS توپولوژی شامل مجموعه ای از قوانین و روابط بین داده ها می باشد که با عنوان RULE شناخته می شوند که اجرای آنها باعث طراحی هر چه دقیقتر مدل ژئومتریک موجود بین داده های مدل شما را تضمین می نماید.

 استفاده از GIS به عنوان یکی از کاربردی‌ترین دانش‌ها :

این دانش در زمینه‌های مختلفی از جمله برنامه‌ریزی شهری و منطقه‌ی، زمین شناسی و معادن، کشاورزی، منابع طبیعی و غیره کاربرد داشته و قادر است امر مدیریت و برنامه ریزی را بهبود بخشد.

همچنین به کارگیری GIS علاوه بر سود آوری می‌تواند باعث تسریع در روند انجام کارهای برنامه‌ریز‌ها در تشخیص موارد بحرانی و غیره گردد. از طرفی کاربران GIS در تمام سطوح وجود دارند، به طوری که مدیران، طراحان، برنامه‌ریزان، کارشناسان و حتی شهروندان عادی قادر از مزایای این سیستم سود برند.

ادغام تکنولوژی ها :

   ادغام تکنولوژی های GIS, GPS وRS در ایجاد سیستم های قدرتمند، جهت تعین زمان واقعی نقشه برداری و جمع آوری داده ها سودمند می باشند.

   یک نمونه بارز از ادغام این سه تکنولوژی، نقشه برداری متحرک است که در آن دوربین های دیجیتالی GPS/INS، یک سیستم کامپیوتری را تشکیل میدهندکه با نقشه های الکترونیکی و وسایل ارتباطی دور برد نظیر تلفنهای همراه (که جهت پیوستن به پایگاه های داده ای GIS موجود در دفتر کار مورد استفاده قرار می گیرد)، همه دریک وسیله نقلیه نصب گردیده اند. سیستم تهیه نقشه سیار، به زمین شناسان صحرایی در یک وسیله نقلیه این امکان را می دهد، تا داده های مکانی مربوط به زمین را جهت ورود به پایگاه اطلاعاتی GIS ،را در یک زمان تقریباً حقیقی گردآوری نمایند.

   GIS , GPS & RS :

   ژئوانفورماتیک به عنوان یک علم چند منظوره در راستای اندازه گیری، ثبت، تحلیل و ارائه داده های جغرافیایی تعریف شده است. این اطلاعات زمینی توسط تکنولوژی های GIS, GPS و RS گردآوری می شوند. هر یک ازاین سه تکنولوژی و یا دو نوع از آن در ترکیب با دیگری تکنولوژی جدید 3S (3systsms)را ایجاد می نماید.

   سنجش از دور(Remote Sensing) یا RS، تصاویری از محیط و منابع طبیعی را به صورت چند طیفی با قدرت تفکیک گوناگون در زمان های مختلف تهیه می نماید. سیستم موقعیت یابی جهانی ( Global Position System) یا GPS و نیز سیستم ناوبری خودکار ( Inertial Navigation System ) یا INS توسط نقاط کنترل زمینی و فتو گرامتری، سنجنده های بکاربرده شده در سنجش از دور را تقویت می سازند و سیستم اطلاعاتی جغرافیایی (Geographical Information System)یا GIS، دستیابی به داده ها و اطلاعاتی که از بانکها و پایگاه های داده های مکانی زمین با بکارگیری ابزارهای مدرن، ایجاد شده را امکان پذیر می سازد.

   ترکیب تصاویر ماهواره ای و  GIS :

   با ترکیب تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا و GIS ، نقشه هایی با مقیاس بزرگتر (1000: 1 و 2400: 1 ) را می توان تهیه نمود. سیستم اطلاعات جغرافیایی در راستای مدیریت منابع طبیعی با استفاده از سنجش از دور می تواند در زمینه های زیر مورد استفاده قرار گیرد :

   -آنالیز حوادث طبیعی، شامل فرسایش خاک، سیلاب، خشکسالی وسایر حوادث طبیعی دیگر.

   -مدیریت آبخیزداری.

   -مطالعه کاربردی زمین در توسعه کشاورزی.

   -پیش بینی میزان محصولات نسبت به وسعت زمین.

     ترکیب فتوگرامتری رقومی و GIS :

   فتو گرامتری رقومی تنها بخشی از یک سیستم سنجش از دور است در حالی که سنجش از دور خود تکنیک تفسیر و استخراج اطلاعات از تصاویر می باشد.

     ترکیب GIS و GPS :

   بخش چشم گیری از عملیات صحرایی جهت تولید عکس نقشه (Photomap) و تصاویر ماهواره ای همراه با یادداشت های حاشیه ای (اطلاعات فیلد) در تحقیقات زیست محیطی، نقشه برداری زمین و نقشه برداری خسارات ناشی از حوادث و... با بهره گیری از ترکیب GIS و GPS انجام می پذیرد. ناوبری دریایی و اتومبیل با استفاده از GPS همراه با نقشه های چارت های الکترونیکی، یک نمونه عالی از تلفیق دو سیستم GIS و GPS را عرضه می دارد.

  محاسن یک سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS):

   محاسن یک سیستم اطلاعات جغرافیایی شامل موارد زیر می باشد:

   - کیفیت بالای تحلیل داده ها وامکان تجزیه و تحلیل آنها با روش های پیشرفته.

   - مدیریت و تغییرسریع حجم عظیمی از داده ها در زمینه های مختلف.

   - روشهای بهتروجدیدتر برای تهیه نقشه های مختلف و امکان به روز کردن آنها.

   - امکان ایجادارتباط بین عوارض مختلف و اتصال حجم زیادی از اطلاعات آنها در جداول اطلاعاتی.

   - کاهش زمان، هزینه و مواد مصرفی کار وپول ساز و اشتغال ساز بودن آن.

   - استفاده وسیع آن در علوم مختلف.

   - اداره وسازماندهی وسیعی از داده های زمین مرجع.

   - به روز رسانی سریع و جمع آوری اطلاعات پراکنده.

   - قابلیت بازبینی روشها.

   - مدل سازی، فرضیه وآزمایش و پیشگویی.

 معایب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی:

   برخی ازمعایب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتند از :

   - جدید بودن این فناوری که باعث عدم استفاده وسیع درتمام علوم ونیز مشکل بودن آن می شود.

   - عدم اطلاع از قابلیتهایGIS و نحوه استفاده از آن.

The advantage that a GIS can provide is the capability of representing spatial data in order to answer user specified queries. Such presentation transformation of spatial data are often referred to as "Data Analysis" capabilities in a GIS context. Analysis is the process to resolve and separate the reference system into its parts to illuminate their nature and inter-relationships, and to determine general principles of behavior. Results of geographical data analysis can be communicated with maps reports or both. A map is used to display geographical relationships whereas a report is most appropriate for summarizing the tabular data and documenting any calculated or analyzed value