تعریف جی آی اس ، جی آی اس چیست و چه کاربرد هایی دارد

Geographic (Geospatial) Information System 

A geographic (geospatial) information system (GIS), captures, stores, analyzes, manages, and presents data that refers to or is linked to location. In the strictest sense, the term describes any information system that integrates, stores, edits, analyzes, shares, and displays geographic information. In a more generic sense, GIS applications are tools that allow users to create interactive queries (user created searches), analyze spatial information, edit data, maps, and present the results of all these operations. Geographic information science is the science underlying the geographic concepts, applications and systems, taught in degree and GIS Certificate programs at many universities existing images, labels and automatically place labels of new images [wikipedia]

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است متشکل از داده ها، روشها و الگوریتمها، سخت افزار، نرم افزار، نیروی انسانی و شبکه که برای ورود، مدیریت، تحلیل و نمایش "اطلاعات جغرافیایی" مورد استفاده قرار می گیرد.
 ▪مولفه‌های GIS
 ▪نرم‌افزار
 ▪سخت‌افزار
 ▪نیروی انسانی
 ▪داده
 ▪شبکه
 ▪روشها و الگوریتمها

●لزوم استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی
 سیستم اطلاعات جغرافیایی ابزاری قدرتمند برای کار با داده های مکانی می باشد. در GIS داده ها بصورت رقومی نگهداری می شوند لذا از نظر فیزیکی حجم کمتری را نسبت به روش های سنتی (مانند نقشه های کاغذی) اشغال می کنند.در یک GIS با استفاده از توانایی های کامپیوتر مقادیر بسیار عظیمی از داده ها را می توان با سرعت زیاد و هزینه نسبتاً کم نگهداری و بازیابی نمود. قابلیت کار کردن با داده های مکانی و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها و ترکیب انواع مختلف داده ها در یک آنالیز و با سرعت زیاد، با روش های دستی سازگار نمی باشد.توانایی اجرای آنالیزهای مکانی پیچیده، مزیت های کمی و کیفی را برای GIS فراهم می کند. انجام پردازش های تکراری با در نظر گرفتن شرایط مختلف برای دستیابی به نتیجه بهینه،تنها توسط کامپیوتر امکان پذیر می باشد که می تواند اینگونه عملیات را با سرعت زیاد و هزینه نسبتا کم انجام دهد. این توانایی تجزیه و تحلیل داده های مکانی است که GIS را از دیگر سیستم های گرافیکی کامپیوتری (computer aided design) مجزا می سازد.امکان انجام آنالیزهای پیچیده با مجموعه داده های مختلف مکانی (spatial) و غیرمکانی (non-spatial) بصورت توأم، مهمترین قابلیت GIS می باشد که نمی توان آن را با روش های دیگر مثل روش های آنالوگ انجام داد.توانایی تجزیه و تحلیل توأم داده های مختلف، امکان ایجاد و استفاده از اطلاعات زمین مرجع را به شکلی کاملاً متفاوت با گذشته را فراهم می سازد. نه تنها امکان ترکیب مجموعه داده های مختلف وجود دارد بلکه روش های مختلف را نیز می توان با یکدیگر ترکیب نمود مثلاً روش های جمع آوری، رسیدگی و ممیزی و به روز رسانی داده ها را می توان با یکدیگر ترکیب نمود. مثلاً وقتی که تغییری در کاربری یا مالکیت یک قطعه زمین وارد سیستم GIS می شود، این سیستم می تواند دقت تغییرات را کنترل نموده و سپس نقشه و جداول مربوطه را به روز در آورد. بدین ترتیب کاربران GIS می توانند اطلاعات جدیدتر را در اختیار داشته و با توجه به نیازهایشان آن را بکار گیرند. 

 ●مؤلفه های سیستم اطلاعات جغرافیایی
 ۱- ورودی داده ها (Data Input)
 مؤلفه ورودی داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکل قابل استفاده در GIS تبدیل می‌کند. داده‌های زمین مرجع، معمولا به شکل نقشه های کاغذی و جداولی از اطلاعات توصیفی فایل های الکترونیک از نقشه ها و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها، عکس های هوایی و یا تصادیر ماهواره‌ای می‌باشند. وارد نمودن داده ها ممکن است به راحتی تغییر فرمت یک فایل و یا بسیار پیچیده باشد. ایجاد پایگاه های بزرگ داده ها ممکن است ۵ تا ۱۰ برابر سخت افزار و نرم افزار GIS هزینه در برداشته باشد. به طور کلی مرحله وارد نمودن داده ها بسیار وقت گیر و پر هزینه بوده و ممکن است ماه ها و یا حتی سال ها به طول انجامد. قبل از اینکه مرحله وارد نمودن داده ها آغاز شود، روش های وارد کردن این داده ها و استانداردهای کیفیت باید دقیقا مورد توجه قرار گیرند. روش های مختلف وارد نمودن داده ها باید براساس پردازش هایی که قرار است روی داده ها انجام گیرند، استانداردهای مورد نظر برای دقت و خروجی هایی که قرار است تهیه گردند مورد ارزیابی قرار گیرند.
 ۲- مدیریت داده ها (data management)
 مدیریت داده ها یکی از مولفه های GIS بوده و شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده ها می باشد. روش های گوناگونی برای سازماندهی داده ها به صورت فایل هایی که کامپیوتر بتواند آنها را بخواند وجود دارند. ساختار داده ها(data structure) روشی است که داده ها براساس آن سازماندهی می شوند و چگونگی ارتباط فایل ها با یکدیگر (سازماندهی پایگاه داده ها)، تعیین کننده محدودیت های موجود در بازیابی اطلاعات و سرعت عملیات بازیابی می باشند.در هنگام ارزیابی سازماندهی داده ها باید نیازهای کوتاه مدت و دراز مدت کاربران در نظر گرفته شوند. این ارزیابی باید توسط شخصی انجام گیرد که در روش های طراحی و تجزیه وتحلیل پایگاه داده های GIS‌ متخصص باشد.
 ۳- تجزیه و تحلیل و کار با داده ها (data manipulation and analysis)
 توابع مربوط به تجزیه و تحلیل و کار با داده ها در یک GIS، تعیین کننده اطلاعاتی هستند که می‌تواند توسط این سیستم ایجاد شود. لیستی از قابلیت های مورد نیاز به عنوان جزئی از نیازمندی های سیستم باید تعریف شوند. مسئله ای که معمولاً پیش بینی نمی شود این است که ایجاد GIS در یک سازمان تنها باعث اتوماسیون بعضی فعالیت های خاص نمی‌گردد، بلکه ممکن است راه و روشی که سازمان براساس آن کار می کند را نیز تغییر دهد. برای پیش بینی روش تجزیه و تحلیل داده ها در یک GIS نیاز به دخالت کاربران در مشخص نمودن توابع و عملکردهای لازم برای سیستم می باشد.
 ۴- خروجی داده ها (data output)
 داده های خروجی در GIS های مختلف از لحاظ کیفیت، دقت و سهولت استفاده، بسیار متنوع تر از قابلیت ‌های این سیستم ها می باشند. داده های خروجی ممکن است به اشکالی از قبیل نقشه، جدولی از مقادیر یا نوشتار بوده و بصورت کاغذی (hard-copy) و یا بصورت رقومی (soft-copy) ارائه گردند. توابع خروجی مورد نیاز براساس نیازهای کاربران تعیین می شوند لذا دخالت کاربران در مشخص نمودن خروجی‌های مورد نیاز بسیار مهم می باشد. 

 
 ●تاریخچه GIS (سیستم‌ اطلاعات جغرافیایی)
 از زمان اولین تمدن ها، برای نمایش اطلاعات مربوط به سطح زمین از نقشه استفاده می‌شده است ناوبران، نقشه برداران زمینی و ارتش از نقشه برای نمایش موقعیت مکانی عوارض جغرافیایی مهم استفاده می‌کرده‌اند. نقشه برداری زمین و تهیه نقشه رکن مهمی در امپراطوری روم باستان بود و با سقوط امپراطوری روم، تهیه نقشه نیز در آن دوران به فراموشی سپرده شد. تا اینکه در قرن هجدهم مجدداًدولتهای اروپایی به اهمیت تهیه نقشه برای طراحی و برنامه ریزی اراضی پی بردند و مؤسسات ملی مسئول تهیه نقشه پوششی کشورها شدند. نقشه های توپوگرافی برای نمایش محدوده اراضی، واحدهای اداری و مرزهای ملی تهیه می گردیدند. از آنجا که مطالعه منابع طبیعی گسترش یافت، نقشه های موضوع(تماتیک) نیز برای نمایش اطلاعاتی از قبیل زمین شناسی، ژئومورفولوژی، خاک و پوشش گیاهی مورد استفاده قرار گرفتند. در قرن بیستم گسترش سریع علم و تکنولوژی باعث تقاضای بیشتری برای نمایش سریعتر و دقیقتر حجم های بزرگتری از اطلاعات جغرافیایی شد.امروزه توسعه تکنیک های عکسبرداری هوایی و سنجش از دور، تحولی عظیم در جمع آوری و تهیه داده های جغرافیایی بوجود آورده است که کاربردهای گسترده تری داشته و آنالیزهای پیچیده تری را می‌طلبد. در حال حاضر داده های جغرافیایی سریعتر از آنکه بتوانند تجزیه و تحلیل شوند، جمع‌آوری می گردند.تا قبل از بوجود آمدن کامپیوترها، داده های جغرافیایی به طور سنتی با استفاده از نقشه ها و به صورت نقاط، خطوط و سطوح ترسیم شده برروی کاغذ یا فیلم، نشان داده می شدند. عوارض ارائه شده در نقشه توسط سمبلها و رنگهایی که در لژاند نقشه تشریح می شدند، مشخص گردیده و گاهی نیز با نوشتار همراه بودند. بدین ترتیب نقشه و اطلاعات جانبی مربوط به آن، پایگاه داده های جغرافیایی را تشکیل می داد. نقشه های تماتیک منابع طبیعی بعنوان ابزاری برای ثبت و طبقه بندی مشاهدات مورد استفاده قرار می گرفت. آنالیزها بیشتر بصورت کیفی بوده و با بررسی های بصری بر روی نقشه انجام می شد. آنالیزهای کمی صرفاً با استفاده از خط کش جهت اندازه گیری فواصل و پلانیمتر برای اندازه گیری مساحت ها انجام می گرفت.ایده استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی و نقشه های رقومی که قابلیت هم پوشانی لایه های اطلاعاتی مختلف را داشته باشند، مدتها قبل از اختراع کامپیوتر بیان گردیده است و به اواسط قرن نوزدهم میلادی باز می گردد. ایجاد عملی سیستم GIS و کاربردی شدن این سیستم در زمینه کاربردهای جغرافیائی در دهه های ۱۹۵۰، ۱۹۶۰ و اوایل دهه ۱۹۷۰ انجام شد. اولین سیستم اطلاعات جغرافیایی نخستین بار در کانادا توسط دکتر Tomlinsonجهت استفاده از آن در زمینه مدیریت جنگلها طراحی و اجرا گردید. با عرضه نسل های جدید کامپیوتر و کاهش سریع قیمت آن روند توسعه سیستم های GIS سرعت بیشتری یافت و تا پایان آن دهه چندین سیستم GIS در آمریکا و کانادا توسعه یافت.در دهه ۱۹۷۰ سیستم های CAD به سمت GIS توسعه یافتند و سیستم های تجاری GIS به بازار ارائه گردیدند. در دهه ۱۹۸۰ مینی کامپیوترها به بازار عرضه گردیدند و توسعه سیستم های پردازش تصاویر و ارتباط آن با GIS و توسعه پایگاههای داده ها بویژه پایگاه داده شیء گرا از ویزگیهای این دهه بود. در دهه ۱۹۹۰ سیستم های اطلاعات جغرافیایی در زمینه های نظیر محاسبات موازی، مدلسازی، تلفیق سنجش از دور و GIS، پایگاه داده های بسیار بزرگ و سیستم های هوشمند و استنتاجی(Deductive) حرکت کرده و امروزه محققین به دنبال توسعه Web GIS و کاربردی کردن سیستم های خبره و با ساختار پایگاه داده استنتاجی و قیاسی(Inductive) می باشند بطوریکه آیکون های GIS در سالهای آینده حتی بر روی سیستم های عامل نظیر ویندوز نیز نصب خواهند شد.