سیستمهای اطلاعاتی جغرافیایی
برای احداث یک کارخانه یا شهرک صنعتی در مکانی مناسب، چه مسائل و نکاتی را باید در نظر گرفت؟ شاید معیارهای انتخاب یک مکان مناسب برای این فعالیت ها از نظر ما دانش آموزان به قرار زیر باشد :
• دسترسی به مواد اولیه،
• حمل و نقل آسان،
• نزدیکی به منابع آب،
• دسترسی به بازار مصرف.
این موارد میتواند بخشی از معیارهای دانش آموزان برای احداث یک کارخانه یا شهرک صنعتی باشد. از این رو، اگر بخواهیم در یک منطقه و در مکانی مناسب یک کارخانه یا شهرک صنعتی ایجاد کنیم، باید معیارهایی چون فاصله از مراکز مسکونی، وجود زمین بایر، سهولت دسترسی، وجود منابع آب، شیب زمین و… را در نظر بگیریم.
بدیهی است رعایت این موارد در یافتن بهترین مکان برای احداث یک کارخانه یا شهرک صنعتی، به جمع آوری دادههای مختلف و فراوان نیاز دارد.
جغرافیدانان از گذشتههای دور در پژوهشهای خود دادههای مربوط به مناطق مختلف را به اشکال گوناگون جمع آوری، طبقه بندی و تجزیه و تحلیل کرده و همواره سعی داشته اند نتیجه کار خود را به صورتهای متفاوت مثل کتاب، گزارش، مقاله یا نقشه نمایش دهند.
فراوانی و حجم زیاد اطلاعات موردنیاز برای برنامهریزی ها و نیز محدودیت ذهن انسان برای پردازش و نتیجهگیری از آنها از یک سو و سرعت زیاد پردازش دادهها به وسیله رایانهها از سوی دیگر، جغرافیدانان را به طراحی سیستمهای اطلاعات جغرافیایی، وادار کرده است. قابلیت و دقت این سیستم ها به حدی است که نه تنها جغرافی دانان، بلکه بسیاری از دانشمندان علوم زمین (زمین شناسان، خاک شناسان، جنگل شناسان و کارشناسان کشاورزی و…) که با دادههای مکانی سروکار دارند، از آنها استفاده میکنند.
فرایند کار در سیستم اطلاعات جغرافیایی
در دهه ۱۹۶۰ میلادی با به کار گیری رایانهها در پردازش اطلاعات مکانی، تحول بزرگی به وجود آمد و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی جایگزین فنون و شیوههای دستی و وقت گیر شدند. در این سیستم، روشهای گردآوری، ذخیره سازی، بازیافت و تجزیه و تحلیل دادهها دگرگون شدند و جغرافیدانان به ابزار مؤثر و سریع در پژوهشهای جغرافیایی دست یافتند.
به کار گیری رایانهها برای تحلیلهای مکانی جغرافیایی توسط جغرافیدانان باعث شد که:
١- سطح کارایی ارتقا یابد.
۲- امکان دسترسی سریع به اطلاعات وجود داشته باشد.
٣- ویرایش و تغییر مداوم و نیز به روز کردن اطلاعات ممکن باشد.
۴- یافتههای تحلیل مکانی به اشکال متنوع (نقشهها و گزارش ها) منتشر شوند.
در حقیقت، رایانه در جغرافیا حکم ماشین حساب در ریاضی را دارد. همچنان که ماشین حساب، محاسبات ریاضی را دقیق و تسریع میکند، رایانه نیز با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، کسب داده ها، مدیریت آنها، پردازش و دریافت اطلاعات جدید، جغرافیا را کاربردی و دقیق تر کرده است.
در شکل ۱ به چرخه کار در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی توجه کنید.
مرحله ۱: دادهها از محیط جمع آوری میشوند.
مرحله ۲: سپس دادهها به رایانه وارد و در آن ذخیره میگردند.
مرحله ۳: دادهها براساس خواست ها و نیازهای کاربران و برنامه ریزان محیطی، در رایانه تجزیه و تحلیل میشوند.
مرحله ۴: اطلاعات براساس اهداف مورد نیاز به شکل نقشه، متن و جدول یا گزارش در می آیند که خروجی رایانه نامیده میشود.
مرحله ۵: در آخرین مرحله، کاربران از نتایج کار در طرحهای خود استفاده میکنند و به تصمیم گیری میرسند. بدیهی است نتیجه تصمیمات به اجرا در می آید.
به مجموعهاین فرایند که به صورت سیستمی عمل میکند و جغرافیدانان و سایر پژوهشگران را در تصمیم گیری یاری می دهد، سیستم اطلاعات جغرافیایی میگویند.
بنابراین میتوان سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) را این گونه تعریف کرد. مجموعهای از سخت افزارها و نرم افزارهای رایانهای که امکان جمع آوری، ذخیره، پردازش و تجزیه و تحلیل و نمایش دادههای مکانی را برای کاربران فراهم آورد.
شکل ۱- گردش کار در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
شکل ۲- پنج مرحله اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
پنج مرحله اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی را به صورت دیگری در شکل ۲ می بینید.
١- منابع: نقشهها مهم ترین منبع ورود دادهها در سیستمهای اطلاعات جغرافیایی به شمار میروند. اطلاعات نقشهای به صورت رقومیشده در رایانه ذخیره میشود و امکان تغییر و اصلاح و تکمیل آن همواره وجود دارد. عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای نیز از منابع معتبر و مفید یک سیستم اطلاعات جغرافیایی به شمار میروند. این منابع به ارتقای کمی و کیفی اطلاعات مورد نیاز سیستم اطلاعات جغرافیایی کمک میکنند و در بازنگری نقشه و به روز آوردن و افزودن لایههای مختلف اطلاعات نقش بسیار مؤثری دارند. اطلاعات تصاویر ماهوارهای و هوایی نیز از طریق رقومیکردن یا اسکن کردن به سیستمهای اطلاعات جغرافیایی وارد میشود.
جداول از دیگر منابعی هستند که آمارهای مختلف از پدیدههای طبیعی و انسانی را در بر دارند. سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی نیز یک منبع اطلاعاتی دیگر است که امکان تعیین موقعیت فرد را در ۲۴ ساعت شبانه روز در هر نقطه کره زمین به کمک سیستم ماهوارهای فراهم می سازد.
علاوه بر موارد یاد شده، گزارشهای میدانی و… نیز میتوانند اطلاعات مفیدی در اختیار یک سیستم اطلاعات جغرافیایی قرار دهند.
۲- ورودی: اکنون بار دیگر به شکل ۲ نگاه کنید. در مرحله ورود دادههای مختلف، منابعی مثل نقشه، عکس، تصویرهای ماهوارهای، جداول، مختصات جغرافیایی و گزارشهای میدانی وارد رایانه میشوند. این دادهها از طریق اسکن کردن، کدبندی و… به سیستم راه می یابند.
بیشتر بدانیم
سیستم تعیین موقعیت جغرافیایی چیست؟
این سیستم متشکل از مجموعهای از ماهوارههای موقعیت یاب جغرافیایی است که موقعیت پدیدههای مختلف را در روی کره زمین شناسایی و به کاربران مخابره میکند. کاربران میتوانند از گیرندههای قوی آنتن دار یا گیرندههای دستی استفاده کنند و موقعیت خود را دریابند. گیرندهها روشن میشوند و پس از برقراری ارتباط با ماهوارههای مذکور دقیقا مشخص میکنند که اکنون گیرنده در چه طول و عرض جغرافیایی (مختصات جغرافیایی) در روی کره زمین قرار دارد و همچنین ارتفاع دقیق آن نقطه از سطح دریا چقدر است. این سیستم برای ردیابی کشتی ها در دریاها، هواپیماها در آسمان و حتی خودروها در روی زمین کمک مؤثری میکند و برای سایر موارد، کاربردهایی دارد؛ مثلا نقشه کشها میتوانند برای تعیین دقیق پدیدهها از آنها استفاده کنند.
٣- پردازش: در این مرحله، دادههایی که به شکلهای مختلفی وارد سیستم شده اند، مطابق اهداف کاربران، لایه بندی (طبقه بندی میشوند و تجزیه و ترکیب صورت میگیرد. در نهایت، از جمع بندی و تلفیق لایههای مختلف، لایه جدیدی حاصل میشود که در برگیرنده اطلاعات دقیق و مورد نیاز کاربران است. (شکل ۳)
شکل ۳- ورودی ها، لایهها و خروجیهای یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
۴- خروجی: در این مرحله، نتیجه تجزیه و تحلیل ها به صورت نقشه، نمودار، جدول و… توسط چاپگر یا رسام ترسیم میشود و از سیستم رایانهای دریافت میگردد. خروجی ها ممکن است در بردارند لایههایی بر مبنای دادههای اولیه باشند یا اطلاعات ترکیبی جدیدی را نشان دهند. برای دریافت خروجی ها، لازم است کاربران و مدیران سیستم اطلاعات جغرافیایی با یکدیگر مشورت کرده و با تشخیص نیازها، خروجیهای مورد نظر را تعیین و سیستم را براساس آن تنظیم کنند.
۵- انجام کار: نتایج نهایی حاصل از یک سیستم اطلاعاتی جغرافیایی که به صورتهای مختلف در دسترس قرار میگیرد، در تصمیم گیری برنامه ریزان و جغرافیدانان نقش زیادی دارد و آنان را در چگونگی اجرای طرحهای مختلف یاری می دهد.
شکل ۴- نقشه وضعیت زمین برای تبدیل به فضای سبز شهری (نمونهای از نقشههای خروجی سیستمهای اطلاعات جغرافیایی)
کاربردهای GIS سیستم اطلاعات جغرافیایی امروزه سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) در زمینههای مختلف کاربرد پیدا کرده و این روند به طور روزافزون در حال توسعه است که به برخی از آنها اشاره میشود:
١- برنامه ریزیهای منطقهای، ناحیهای، شهری، روستایی (شکل ۴ و ۵)
۲- مکان یابی کارخانه ها، شهرها و شهرکهای صنعتی
۳- شناسایی خطرهای محیطی
۴- ایمنی و امنیت
۵- کشاورزی
۶- محیطزیست
۷- مدیریت آب
۸- راهسازی
شکل ۵- تصویر حاصل از ترکیب نقشه وضعیت زمین برای تبدیل به فضای سبز شهری با لایه مناطق غیر مجاز (نمونهای از نقشههای خروجی سیستمهای اطلاعات جغرافیایی)
بیشتر بدانیم
برای طراحی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی و انجام فرایند کار در سیستم، نرم افزارهای مختلفی تهیه شده است که پس از نصب بر روی رایانه ها، کار ذخیره سازی، بازیافت، پردازش و تحلیل و نمایش اطلاعات را ممکن می سازند. از جمله مشهورترین این نرم افزارها میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
آرک ویو ( Arc/view)
آرک اینفو (Arc/info)
ادریسی (Idrisi)
کاریس (caris)
آرک، جی.آی.اس (ArcGIS)
لویس (Ilwis)
سورفر (Surfer)