1- تعریف سیستم اطلاعات مکانی (GIS)

 سیستم اطلاعات مکانی، سامانه اطلاعات مکانی و GIS برای اکثر ما واژه های آشنایی هستند. در این پست میخواهیم تعاریف مختلفی را که برای این واژه ها بیان شده است بررسی کرده و با این مفاهیم بیشتر آشنا شویم. برای تعریف GIS یا به قولی سیستم اطلاعات مکانی باید بدانیم GIS دقیقاً معادل چیست.
برای GIS معادل‌های مختلفی چون Geospatial Information System، Geospatial Information Science و Geospatial Information Service وجود دارد که در ادامه به تعریف آن‌ها می‌پردازیم (البته ناگفته نماند که در گذشته بجای واژه Geospatial، واژه Geography به‌کار می‌رفت).

سیستم اطلاعات مکانی (GIS)

سیستم اطلاعات مکانی (GIS)

1-1- علم اطلاعات مکانی (Geospatial Information Science, GIScience)

 یکی از معادل‌های GIS عبارت است از Geospatial Information Science ، که به‌اختصار GIScience نیز گفته‌می‌شود. درواقع GIScience مجموعه‌ای از پرسش‌های هوشمندانه و علمی‌ بوده که به‌خوبی دورنمایی فراتر از توانایی‌های سامانه اطلاعات مکانی را ترسیم‌ می‌کند.

 مفهوم GIScience اولین‌بار توسط Goodchild در سال 1990 ارائه شد:
Goodchild عنوان علم GIS یا بعبارتی GIScience را که شامل جمع‌آوری داده و اندازه‌گیری، آمار زمین‌مرجع، تئوری داده مکانی، ساختار داده مکانی، الگوریتم‌ها و فرآیندها و نمایش و ابزارهای تحلیلی می شد، به‌منظور اندیشیدن درباره منحصربه‌فرد بودن داده‌های مکانی، مشخصات مکان‌مبنای آن و وابستگی مکانی داده‌ها پیشنهاد کرد.

گفته‌می‌شود علوم اطلاعات، جنبه‌های نظری برخاسته از ایجاد، مدیریت، ذخیره‌سازی و به‌کارگیری اطلاعات را مطالعه می‌کنند. به‌همین‌ترتیب می‌توان استنتاج کرد که GIScience نیز باید جنبه‌های نظری خاص و  برخاسته از مجموعه مشخص اطلاعات مکانی را مطالعه کند.

GIScience مجموعه‌ای از پرسش‌های هوشمندانه و علمی‌ بوده که به‌خوبی دورنمایی فراتر از توانایی‌های سامانه اطلاعات مکانی را ترسیم‌ می‌کند

GIScience مجموعه‌ای از پرسش‌های هوشمندانه و علمی‌ بوده که به‌خوبی دورنمایی فراتر از توانایی‌های سامانه اطلاعات مکانی را ترسیم‌ می‌کند

 نیاز مبرمی به تشخیص و توسعه علم در سیستم اطلاعات مکانی وجود دارد. این امر دوجنبه دارد.

– جنبه اول شامل بخشی است که گستره GISystem را به‌عنوان زمینه‌ای دارای مجموعه‌ای از سوالات علمی قابل قبول و عمومی دربرمی‌گیرد و منحصر به زمینه‌ی یک کاربرد خاص نیست.
– جنبه دیگر به‌صورت کلی به نقش GISystem به‌عنوان یک ابزار در علم می‌پردازد و با عنوان GISystem برای علم مطرح میشود، نه علم GISystem.

از دیدگاه Longley (Geographic Information System and Science, 2001)، یک GISystem بخشی از اطلاعات مکانی است که شامل جنبه‌های نظری GIScience نیز می‌باشد.

1-2- سرویس اطلاعات مکانی (Geospatial Information Service, GIService)

 یکی دیگر از معادل‌های GIS عبارت است از Geospatial Information Service که به‌اختصار GIService گفته‌ می‌شود.
سرویس اطلاعات مکانی، GIService، نوعی سرویس‌ است که با اطلاعات مکانی سروکار دارد، مانند طراحی و توسعه GISystem، بازیابی اطلاعات مکانی، تحلیل و … .

برای مثال MapQuest (www.mapquest.com) سرویسهای مختلفی را ارائه میکند که یکی از آنها سرویسی است که در آن پیشنهاداتی را برای مسیریابی و یافتن بهترین مسیر رانندگی بین دونقطه ارائه می‌دهد.

1-3- سامانه اطلاعات مکانی (Geospatial Information System, GISystem)

 قدیمی‌‌ترین و پرکاربردترین معادل GIS همان Geospatial Information System، یا سامانه اطلاعات مکانی است که به‌اختصار GISystem نیز گفته‌می‌شود.
تاکنون تعاریف بسیاری از سامانه اطلاعات مکانی ارائه شده‌است، مانند “نگهدارنده نقشه به‌صورت رقومی”، “ابزار رایانه‌ای برای حل مسائل مکانی”، “ابزاری برای اجرای عملگرها روی داده‌های مکانی که انجام آن‌ها به‌صورت دستی بسیار خسته‌کننده، پرهزینه و کم‌دقت است”.

اما تعریفی که توسط موسسات حرفه‌ای در این زمینه ارائه ‌شده‌است به‌قرار زیر‌است:

 سامانه اطلاعات مکانی (GISystem)، سامانه‌ای رایانه مبنا است متشکل از سخت‌افزار، نرم‌افزار و داده و هم‌چنین افرادی که برای اخذ، ذخیره‌سازی ، بهنگام‌سازی،  پردازش، ، ویرایش و نمایش انواع اطلاعات مکانی و مکان‌مرجع درنظرگرفته‌شده‌اند. این سامانه انجام پردازش‌های بسیار سخت و زمان‌گیر را برای کاربران تسهیل می‌کند.

 سامانه اطلاعات مکانی، داده‌های توصیفی و آماری را به اطلاعات مکانی متصل کرده و امکان انواع پرسش و تحلیل‌های مکانی و توصیفی را برروی آن‌ها فراهم می‌آورد.
بدین‌تریب GISystem تصمیم‌گیری درخصوص بسیاری از موارد مانند امور تعیین موقعیت برای احداث انواع مشاغل و توزیع منابع، پیش‌بینی وضع هوا بر اساس داده‌های موجود، گزارش قطع برق در شبکه، تحلیل الگوی جرم و … را تسهیل می‌کند.
حل مسائل مرتبط با مکان، نیازمند رویکرد مکان‌مبنا است و با اتصال داده‌های توصیفی و آماری به اطلاعات مکانی در محیط GISystem، این‌که چه‌چیزی متعلق به چه‌مکانی‌است پدیدار می‌شود. از این‌رو بستر لازم و کافی برای تفکر مکان‌مبنا و تحلیل مکانی به‌صورت عملی دراختیار کاربران قرار می‌گیرد.

پیشنهاد بعدی   گوگل ارث (Google Earth) ؛ دریچه ای کوچک به سمت کشف زیبایی‌های دنیا

از آن‌جاکه سامانه اطلاعات مکانی، ابزاری رایانه‌مبناست، نیازمند سخت‌افزار و نرم‌افزارهای لازم با مشخصات مورد نیاز آن سامانه است.

 سخت‌افزار مورد نیاز یک GISystem، بسته به کاربرد مورد نظر کاربر، می‌تواند از سرورهای بسیار توان‌مند تا یک گوشی تلفن همراه ساده تغییر‌کند. بخش CPU، بار اصلی سامانه را به‌دوش می‌کشد. بخش تحلیل‌گر سامانه GISystem، اغلب به فضای ذخیره‌سازی مناسب و کارت پردازش گرافیک قوی نیازمند است.

در بخش نرم‌افزار GISystem، نیز گزینه‌های بسیاری وجوددارند. نرم‌افزارهای ArcGIS ، QGIS، GRASS GIS، SuperGIS، SAGA GIS و JUMP GIS از جمله گزینه‌های یادشده هستند.

2- توابع سامانه اطلاعات مکانی (GIS)

 سامانه GISystem مجموعه‌ای از توابع را برای انجام پردازش‌های مکانی و توصیفی روی اطلاعات مکانی ارائه می‌دهد.
این توابع که توابع سیستم اطلاعات مکانی نامیده میشوند، برمبنای دیدگاه Goodchild، در چهار دسته‌ی”شمارش و اندازه‌گیری”، “تحلیل‌های مکانی”، “توابع تحلیل آماری” و “مدل‌سازی سطح زمین” طبقه‌بندی می‌شوند. البته دسته پنجمی هم با عنوان توابع مختلط وجوددارد که از ترکیب چهار دسته قبل ایجاد می‌شود.  توابع هر یک‌از چهار دسته یادشده در جدول زیر آمده‌است.

3- مدیریت داده‌های مکانی در سیستم اطلاعات مکانی (GIS)

سامانه اطلاعات مکانی، عوارض دنیای واقعی را به دو شکل رستر (شبکه) و بردار طبقه‌بندی و نگهداری می‌کند. داده‌های رستری اغلب به‌صورت دندانه‌ای دیده می‌شوند زیرا اطلاعات مکانی را در قالب سطر و ستون (شبکه) ذخیره می‌کنند. داده‌های رستری به دو نوع گسسته و پیوسته تقسیم می‌شوند.

پدیده های مختلف را میتوان با استفاده از رسترهای پیوسته، گسسته و داده های برداری مدلسازی نمود

پدیده های مختلف را میتوان با استفاده از رسترهای پیوسته، گسسته و داده های برداری مدلسازی نمود

– رسترهای پیوسته (Continuous raster) سلول‌های شبکه‌ای هستند که داده‌های آن‌ها به‌تدریج تغییر می‌کند. مثال این نوع، مدل ارتفاعی رقومی (DEM) و داده‌های دما است.

– رسترهای گسسته (Discrete raster) حاوی موضوعات مشخص یا طبقه‌بندی شده هستند. برای مثال آمایش سرزمین (یا کاربری زمین) دارای کلاس‌های گسسته با مرزهای مشخص است. هر سلول شبکه یک کلاس آمایش سرزمین را نشان‌می‌دهد.

– داده‌های برداری (Vectors) به‌صورت نقطه، خط و پلی‌گون نمایش‌داده‌می‌شوند. شهرها، شیرهای آتش‌نشانی، منحنی‌میزان، راه‌ها، راه‌آهن و مرزهای سیاسی اغلب به‌صورت بردار نمایش داده می‌شوند.

4- سامانه اطلاعات مکانی چه خدمتی به شما خواهد کرد؟

 سامانه‌های اطلاعات مکانی برای پاسخ به پرسش‌های حیاتی درخصوص مکان، الگو، روند و شرایطی مانند موارد زیر طراحی‌شده‌اند:

  • یافتن عارضه مورد نظر:
    برای یافتن نزدیک‌ترین مکان مورد نظر مانند پمپ‌بنزین، GIS راه‌گشا‌است. جستجوی موقعیت بهینه، نیازمند اطلاعات حجم ترافیک، اطلاعات جمعیت و آماری در محدوده مورد جستجو ‌است.
  • یافتن الگوی مکانی موجود:
    زیست‌شناسان که مایل به یافتن مکان مناسب برای اسکان گوزن شمالی هستند، می‌توانند با استفاده از GPS و فهرست جنگل‌ها به گزینه‌های مناسبی برای این‌منظور دست‌پیدا کنند.
  • یافتن تغییرات رخ‌داده در یک بازه زمانی مشخص:
    موارد امنیتی با استفاده از GIS می‌توانند بهتر ارزیابی‌شود مانند درک شیب زمین و احتمال وقوع بهمن
  • درک تاثیرات مکانی یک پدیده:
    اگر یک شرکت برق بخواهد یک خط انتقال نیرو احداث نماید، چه تاثیری بر خانه‌های مجاور آن، محیط زیست و امنیت جامعه خواهد داشت؟ در بیشتر ارزیابی‌های زیست محیطی از GIS برای درک این چشم‌انداز استفاده می‌شود.

البته توان‌مندی‌های GIS محدود به موارد یاد شده نبوده و تنها به‌چند مورد برای درک کاربر اکتفا شده‌است.