همه چیز در مورد Gis

سلام دوستان
توی این تاپیک سعی میکنم هر چیزی که در مورد gis دونستنش لازمه بگم
به مرور نرم افزار ها و طرز کار اون ها رو هم قرار میدم

http://pnu-club.com/imported/2009/04/332.gif

فعلا برای شروع :

مقدمه:

براي اولين بار در اواسط دهه 1960 در ايالات متحده کار بر روي اولين سيستم اطلاعات جغرافيايي آغاز شد. در اين سيستم ها عکس هاي هوايي، اطلاعات کشاورزي، جنگلداري، خاک ، زمين شناسي و نقشه هاي مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1970 با پيشرفت علم و امکان دسترسي به فناوري هاي کامپيوتري و تکنولوژيهاي لازم براي کار با داده هاي مکاني، سيستم اطلاعات جغرافيايي يا (GIS)، براي فراهم آوردن قدرت تجزيه و تحليل حجم هاي بزرگ داده هاي جغرافيايي شکل گرفت. در دهه هاي اخير به سبب گسترش تکنولوژي هاي کامپيوتري،سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي امکان نگهداري به روز داده هاي زمين مرجع و نيز امکان ترکيب مجموعه داده هاي مختلف را به طور مؤثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS براي تحقيق و بررسي هاي علمي، مديريت منابع و ذخاير و همچنين برنامه ريزي هاي توسعه اي به کار گرفته مي شود.

GIS چيست؟

سيستم اطلاعات جغرافيايي(Geographic Information Systems) يا GIS يک سيستم کامپيوتري براي مديريت و تجزيه و تحليل اطلاعات مکاني بوده که قابليت جمع آوري، ذخيره، تجزيه وتحليل و نمايش اطلاعات جغرافيايي (مکاني) را دارد.

داده هادريک (GIS) بر اساس موقعيتشان نشان داده مي شوند.
تکنولوژي GIS با جمع آوري و تلفيق اطلاعات پايگاه داده هاي معمولي، به وسيله تصوير سازي و استفاده از آناليز هاي جغرافيايي، اطلاعاتي را براي تهيه نقشه ها فراهم مي سازد. اين اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رويدادها ، پيش بيني نتايج و تهيه نقشه ها به کار گرفته مي شوند.

دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي واژه جغرافيايي يا(Geographic) عبارت است از موقعيت موضوع هاي داده ها، برحسب مختصات جغرافيايي (طول و عرض).

واژه (Information) يا اطلاعات نشان مي دهد که داده ها در GIS براي ارائه دانسته هاي مفيد، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاوير رنگي بلکه بصورت گرافيک هاي آماري، جداول و پاسخ هاي نمايشي متنوعي به منظور جستجوهاي عملي سازماندهي مي شوند.

واژه(System) يا سيستم نيز نشان دهنده اين است که GIS از چندين قسمت متصل و وابسته به يکديگر براي کارکرد هاي گوناگون، ساخته شده است

مؤلفه هاي GIS:

يک سيستم GIS شامل يک بسته کامپيوتري (شامل سخت افزار و نرم افزار) از برنامه هاي رايانه اي با يک واسطه کاربر مي باشد که دست يابي به عمليات واهداف ويژه اي را فراهم مي سازد. مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از: کاربران، سخت افزارها، نرم افزارها، اطلاعات و روش ها.


http://pnu-club.com/imported/2009/04/333.gif

http://pnu-club.com/imported/2009/04/265.gif مولفه هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي

مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از:

1) کاربران (User): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي وشناخت کافي از اطلاعاتي که استفاده مي شوند، يکي از موارد اساسي براي موفقيت در استفاده از تکنولوژي GIS است، که اين از وظايف يک کاربر مي باشد.

2) سخت افزارها (Software): امروزه شبکه هاي GIS شامل تعدادي workstation, x-station، کامپيوترهاي شخصي، چاپگرها و پلاترها مي باشد که معرف مؤلفه سخت افزاريک سيستم اطلاعات جغرافيايي مي باشند.

3) نرم افزارها (Hardware): به منظور استفاده بهتر از يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، استفاده از نرم افزارهاي به روز و توانمند توصيه مي شود.

4) اطلاعات (Data): قلب هر GIS پايگاههاي اطلاعاتي آن است. در اين پايگاهها به پرسش هايي از قبيل چه شکلي است؟ کجاست؟ و چگونه به ديگر اشکال مرتبط مي شود، داده مي شود.

5) روش ها (Methods): شيوه هاي صحيح به کارگيري اطلاعات درجهت رسيدن به اهداف ويژه دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي از مهمترين مؤلفه هاي آن است.
__________________

مدلهاي داده هاي مکاني:

مدلهاي داده هاي مکاني:
سيستم اطلاعات جغرافيايي وکامپيوترها را نمي توان به طور مستقيم براي جهان واقعي به کار برد، زيرا کامپيوترها ي ديجيتالي براساس اعداد يا کاراکترهايي که در درون خود به صورت اعداد دو رقمي نگهداري مي کنند، عمل مي نمايند.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/334.gif

شمايي ازمدل سازي جهان واقعي

هر نقشه زمين شناسي يک مدل نمادين است زيرا گستره ساده شده قسمتي از جهان واقعي است که از زاويه ديد زمين شناس صحرايي مشاهده شده است. مولفه هاي مدل گفته شده عوارض مکاني هستند که به تقريب همان موجوديتهاي مستقل جهان واقعي هستند که بر روي نقشه توسط نمادهاي گرافيکي عرضه مي شوند.

تمام مدلهاي داده هاي مکاني از عوارض مکاني جداگانه نظير نقاط، خطوط، نواحي، حجم ها و سطوح تشکيل مي شوند، اين عوارض مکاني توسط خصوصياتي که هم مکاني وهم غير مکاني هستند، مشخص ميگردند. ( توصيف رقومي عوارض و خصوصيات آنها مجموعه هاي داده هاي مکاني راشامل مي شود).

ورودي و خروجي داده ها:

براي اينکه يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مفيد واقع گردد، بايد قادر به دريافت و توليد اطلاعات به صورت موثر باشد. توابع ورودي و خروجي داده ها، مفاهيمي هستند که توسط آنها يک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار مي کند.

شمايي کلي ازورودي وخروجي داده ها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي

-ورودي داده ها عبارتند از روند کد گذاري داده ها به يک شکل خوانا توسط کامپيوتر و قرار دادن داده ها در پايگاه اطلاعاتي GIS.
داده هايي که در سيستم اطلاعات جغرافيايي مي توانند وارد شوند دو نوع هستند:

1)داده هاي مکاني که موقعيت جغرافيايي عوارض را نشان مي دهند ( مانند نقاط يا خطوطي که عوارض جغرافيايي مانند خيابان، درياچه و غيره را نشان مي دهند).
http://pnu-club.com/imported/2009/04/335.gif
__________________

انواع داده هاي مکاني
(نقطه،خط و پلي گون)

2)داده هاي توصيفي غير مکاني که به توصيف خصوصيات عوارض مي پردازند،مثل شوري آب يک درياچه و يا اطلاعاتي مانند اسم يک خيابان.

ورود داده ها به يک سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) مي تواند به اشکال، ثبت توسط صفحه کليد، هندسه مختصات، رقومي کردن دستي، اسکن کردن و وارد کردن فايل هاي رقومي موجود، صورت گيرد.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/336.gif

خروجي داده ها روندي است که توسط آن اطلاعات حاصل از GIS به يک شکل مناسب جهت استفاده کاربر ارائه مي شود.
داده ها به يکي از سه فرمت زير خارج مي شوند:

1) Hard copy
(نمايش دائمي، مثل اطلاعات روي کاغذ، فيلم عکاسي و موارد مشابه)

2) Soft copy
(نمايش روي صفحه نمايش کامپيوتري )

3) Electronic
(خروجي در فرمت الکترونيکي شامل فايل هاي کامپيوتري مي باشد)
نمونه اي ازخروجي اطلاعات به صورت Hard Copy

مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه:
ايجاد و برپاييGIS درقالب يک پروژه شامل مراحل ورودي داده ها، مديريت داده ها، تجزيه و تحليل و پردازش داده ها ودرنهايت خروجي داده ها مي باشد.

شمايي از مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه

1) ورودي داده ها (Data Input)

مؤلفه ورودي داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکلي يا صورتي قابل استفاده در GIS تبديل مي کند. در اين مرحله داده هاي زمين مرجع که به صورت نقشه هاي کاغذي، جداولي از اطلاعات توصيفي، فايل هاي الکترونيک و اطلاعات توصيفي مروبط به آنها، عکس هاي هوايي ويا تصاوير ماهواره اي مي باشند، طبق استانداردهاي مورد نظر، براي دقت خروجي هايي که قرار است تهيه گردند، مورد ارزيابي قرار مي گيرند.

2) مديريت داده ها(Data Management)

اين مرحله شامل توابعي براي ذخيره، نگهداري و بازيابي اطلاعات موجود در پايگاه داده ها مي باشد.

3)تجزيه و تحليل و پردازش داده ها(Data Manipulation & Analysis)

شامل مجموعه فعاليتهايي مي شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها وکاربر، برروي داده ها به منظور آماده سازي و پردازش آنها براي مراحل بعد صورت مي گيرد.

4) خروجي داده ها(Data Output)

توابع خروجي مورد استفاده بر اساس نيازهاي کاربران تعيين مي شود، لذا داده هاي خروجي به اشکال مختلف از قبيل نقشه، جداول، يا به صورت نوشتارهاي کاغذي (hard copy) ويا به صورت رقومي (soft copy) ارائه مي گردند

http://pnu-club.com/imported/2009/04/337.gif

اهداف يک سيستم اطلاعات جغرافيايي:

هدف نهايي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS، پشتيباني جهت تصميم گيري هاي پايه گذاري شده بر اساس داده هاي مکاني مي باشد و عملکرد اساسي آن بدست آوردن اطلاعاتي است که از ترکيب لايه هاي متفاوت داده ها با روشهاي مختلف و با ديد گاه هاي گوناگون بدست مي آيند.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/338.gif

http://pnu-club.com/imported/2009/04/265.gif هدف فوق از طريق فعاليتهايي که برروي داده هاي مکاني انجام ميگرد، صورت مي پذيرد، اين فعاليت ها عبارتند از:


1) جستجو(Search) : عبارت است از عملکرد جستجوي مجموعه هايي از داده هاي سازمان يافته از پايگاه داده هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي.

2) سازماندهي (Organization) : دراين سيستم ها ويژگي اصلي براي سازماندهي داده هاي موجود، موقعيت مکاني آنها مي باشد.

3) تجسم يابه تصوير درآوردن (Monitoring) : تکنولوژيGIS از توانمنديهاي گرافيکي رايانه ها، براي تجسم استفاده مي نمايد. نمايش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمايش ويديويي انجام مي شود. اما ساير دستگاههاي خروجي نظير چاپگرهاي رنگي نيز براي نمايش نسخه هاي چاپي استفاده مي شوند.

4) ترکيب و تلفيق (Integration) : بخش ديگري از اين فعاليتها، تلفيق مجموعه داده هاي مکاني از منابع بسيارگوناگون جهت نمايش، درک و تفسير پديده هاي مکاني مي باشد (اين پديده ها هنگامي که داده هاي مکاني به صورت مجزا بکار گرفته مي شوند، قابل رويت نيستند).

5) تجزيه وتحليل ((Analyses : تجزيه وتحليل، فرايند استنباط و دريافت مفهوم داده هاست و به معني تجزيه وتحليل داده هاي مکاني مي باشد.

6) پيش بيني (Prediction) : هدف از مطالعه وبررسي ها برروي داده هاي مکاني در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، به طور معمول پيش بيني است.

درحقيقت يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS ، توانمندي هاي کاري را براي جمع آوري، ورود، پردازش، تغييرشکل، به تصوير در آوردن،ترکيب، جستجو، تجزيه و تحليل، مدل سازي و خروجي کليه داده هاي مکاني براساس اهداف مورد نظر فراهم مي سازد.

کاربردهاي مختلف GIS:

امروزه با توجه به پيشرفت علوم و سيستم هاي کامپيوتري فناوري GIS در زمينه هاي زمين شناسي، مطالعات زيست محيطي، منابع آب و آبخيزداري، کشاورزي، جنگلداري، تعليم و تربيت، کاربردهاي شهري، تجارت، صنعت، سازمانها و ... کاربرد فراواني پيدا نموده است.برخي ازاين کاربردها عبارتند از:

زمين شناسي: تجزيه و تحليل اطلاعات زمين شناسي در يک منطقه چه به منظور اکتشافات معدني، نفت و چه ساير اهداف، اصولا يک فرايند ترکيبي از داده هاي مختلف مي باشد. يک زمين شناس با مرتبط کردن داده هاي گوناگون زمين شناسي، به دنبال يافتن ساختارهاي مفيد زمين شناسي در يک ناحيه است، از اينرو تمام داده هاي زمين شناسي براي اين که بتوانند مفيد واقع شوند بايد با توجه به موقعيت جغرافيايي شان تجزيه تحليل شوند.

تهيه نقشه زمين شناسي ايران بااستفاده ازسيستم اطلاعات جغرافيايي

GIS با فراهم کردن امکانات نمايش و تجزيه وتحليل داده هاي مختلف با يکديگر ، يک زمين شناس را قادر به انجام کار با داده هاي گوناگون بطور بسيار وسيع تر و دقيق تر مي نمايد، به طريقي که با روشهاي آنالوگ وسنتي تقريباً غير ممکن مي باشند.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/339.gif

بطور کلي کاربردهاي GIS در زمين شناسي را مي توان به شرح زير عنوان نمود:

تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني:

که هدف تلفيق اطلاعات حاصل از لايه هاي اطلاعاتي] زمين شناسي، ژئوشيمي،ژئوفيزيک، دورسنجي وزمين شناسي اقتصادي (پراکندگي کانسارها و انديس هاي معدني منطقه)[ در جهت تهيه نقشه اي مي باشد که معرف مناطقي با بيشترين احتمال جهت کاني سازي، بر اساس مدل متالوژي منطقه است.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/340.gif

تهيه نقشه هاي حوادث و بلاياي طبيعي:

که به پايداري شيبها، زمين لغزه ها، منطقه بندي خسارت زمين لرزه، فورانهاي آتشفشاني، خسارات ناشي از طغيان رودخانه ها و تسونا مي ها، فرسايش محلي، خطرات آلودگي ناشي از فعاليت معدني يا صنعتي و گرم شدن کره زمين و ... مي پردازند.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/341.gif

تهيه نقشه هاي حوادث و بلاياي طبيعي:
http://pnu-club.com/imported/2009/04/342.gif

نقشه هاي مکان يابي (Siteselection):

که انتخاب محل هاي مناسب جهت اجراي پروژه هاي مهندسي نظير دفن مواد زائد، خط لوله، جاده ومسير راه آهن، سدها و گسترش و توسعه ساختمان سازي ميباشد.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/343.gif

فراوري هاي متنوع زمين شناسي

جهت ارزيابي منابعي مانند آب، ماسه وگراول، سنگ ساختماني، نفت خام، گاز طبيعي، زغال سنگ، انرژي زمين گرمايي در کنار کانيهاي فلزي.

تحقيقات اکتشافي

در زمينه شناسايي روابط متقابل مکاني ميان مجموعه داده ها در طول دوره تحقيق زمين شناسي، مانند درک علائم ژئوشيميايي وژئوفيزيکي منطقه اي گرانيت هاي نوع S وI ويا ارزيابي علائم حاصل از تصاوير ماهواره اي در ارتباط با ليتولوژي و پوشش گياهي.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/344.gif

محيط زيست :

بررسي ميزان آلودگي آب، خاک، هوا و.... و در نهايت تهيه نقشه هايي جهت حفاظت از محيط زيست.


http://pnu-club.com/imported/2009/04/345.gif

منابع آب و آبخيزداري:

کشف منابع آبي زير زميني و بررسي آبهاي سطحي
http://pnu-club.com/imported/2009/04/349.gif

کشاورزي و برنامه ريزي براي کاربري اراضي:

بسياري از سازمانهاي مربوط به کشاورزي و کاربري اراضي، هم اکنون از تکنيک هاي GIS بهره مي گيرند. به عنوان نمونه، داده هاي مربوط به کاربري اراضي و هواشناسي حاصل از ماهواره ها، اندازه گيري هاي زميني و اطلاعات مربوط به محصول سال قبل، همه با هم براي پيش بيني ميزان يک يا چند نوع محصول دريک منطقه مي توانند تجزيه و تحليل شوند.


http://pnu-club.com/imported/2009/04/350.gif

جنگلداري و مديريت حيات وحش:

به وسيله يک سيستم اطلاعات جغرافيايي نقشه جنگل ها مي توانند دائماً وبطور پيوسته به روز شوند. همچنين GIS مي تواند براي ذخيره و تجزيه و تحليل اطلاعات جنگل از قبيل محاسبه مقدار چوب قابل برداشت از يک منطقه، بررسي چگونگي توزيع آتش سوزي در جنگل و يا ارزيابي برنامه هاي مختلف برداشت چوب، بکار رود، در حالي که انجام بسياري از اين تجزيه و تحليل ها بدون بکار گيري GIS امکان پذير نمي باشند.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/351.gif
__________________

تصوير IKONOS از پارک جنگلي سرخه حصارهمراه باسيستم گسلي موجوددرآن
http://pnu-club.com/imported/2009/04/352.gif

تصوير IKONOS از شمال تهران(پارک جمشيديه- تجريش- دربند) همراه باسيستمهاي گسلي وخط ترازارتفاعي


http://pnu-club.com/imported/2009/04/353.gif

تجارت:

محلها و سيستم هاي تحويل مناسب درامورتجاري.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/354.gif

سازمانها: استفاده در کليه اموراستانها به صورت محلي و استاني
سرويسهاي اضطراري: مثل آتشنشاني و پليس
نظامي: استفاده دربرنامه ريزي هاي نظامي.
تعليم و تربيت:( تحقيق، آموزش ابزار و نظارت)
http://pnu-club.com/imported/2009/04/355.gif

مراحل برپايي و اجراي يک پروژه معدني در محيط GIS:

بيشتر طرح هاي GIS جهت تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني مي تواند به سه مرحله اصلي تقسيم گردد:

در نخستين مرحله، کليه داده هاي مناسب در پايگاه داده هاي GIS جمع آوري مي شوند.


http://pnu-club.com/imported/2009/04/356.gif

http://pnu-club.com/imported/2009/04/265.gif تجزيه، تحليل و تفسير داده ها

پس از ورود داده ها و آماده سازي لايه هاي اطلاعاتي، چگونگي و نحوه ايجاد نقشه هاي نشانگر و تعيين متغيرها يا پارامترهاي نشانگر، انتخاب مي گردد.

در مرحله بعد، دسته بندي ،تجزيه وتحليل و پردازش داده هابه منظور تهيه الگوهايي مناسب جهت مدل کاني سازي مربوطه، صورت مي گيرد.
درآخرين مرحله نيزترکيب وتلفيق شواهد بدست آمده(لايه هاي نشانگر)،به منظور پيش بيني پتانسيل معدني مورد نظر صورت خواهدگرفت.

مهمترين هدف GIS تلفيق داده هاي مکاني و ارزيابي نهايي آنها است. سيستم اطلاعات جغرافيايي امکان استفاده از روشهاي مختلف ترکيب و تفسير داده ها و به نقشه در آوردن متغيرهاي جديد را فراهم مي آورد که از آنها مي توان در تهيه نقشه هاي پتانسيل کاني سازي استفاده نمود و از نتايج بدست آمده در عمليات پي جويي و اکتشاف بهره گرفت.

تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني طي مراحل ذيل صورت مي پذيرد:

جمع آوري، طبقه بندي و ورود داده ها و تشکيل بانک اطلاعاتي لايه هاي مختلف
اين مرحله شامل شناسايي منابع داده هاي مورد نظر،برداشت و جمع آوري داده ها، رقومي کردن آنها، ورود آنها به کامپيوتر، سازماندهي و تفسير ساختار و زمين مرجع کردن برخي از داده هاي اوليه است.کوچکترين اشتباه در اين مرحله منجر به ايجاد خطا در نقشه نهايي مي شود.

ترکيب و تلفيق لايه هاي اطلاعاتي

از يک يا چند روش براي ترکيب لايه هاي اطلاعاتي استفاده مي شود. انتخاب روش ترکيب و پارامترهاي آن تنها توسط سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي انجام پذير نيست بلکه کارشناس يا مسئول پروژه در اين مورد تصميم گيري مي نمايد و اين انتخاب يکي از پارامترهاي مهم در تهيه نقشه هاي پتانسيل کاني سازي است.

انجام سه مرحله ذکر شده مي تواند به صورت نقشه ها و جداول در عمليات اکتشاف معدني مورد استفاده قرار گيرد که پس از تلفيق، احتمال حضور کانسار مورد نظر را در يک ناحيه معرفي مي نمايد.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/357.gif

نرم افزارها وسخت افزارهاي موجود در يک سيستم اطلاعات جفرافيايي:

برخي ازنرم افزارهاي موجوددريک سيستم اطلاعات جغرافيايي عبارتنداز:

ArcView, Arc/Info, EthernetLAN , CAT-5, Arc Tool box, Autocad map, Geomatica, ELWIS, ERmapper, Geomedia, ArcIMC, ArcCatalog, ArcSDE, Map Objects, ArcMap,…
http://pnu-club.com/imported/2009/04/358.gif

نرم افزارها وسخت افزارهاي موجود در يک سيستم اطلاعات جفرافيايي:

وبرخي ازسخت افزارهاي موجوددريک سيستم اطلاعات جغرافيايي عبارتنداز:

Inkjetor laser، Fiber-Obtics، Wan، Micro wave، Digitizer، T-1، Tcp-Ip، Active-X، NT، Case tools، Mojo ,… .

http://pnu-club.com/imported/2009/04/359.gif

ادغام تکنولوژي ها:

ادغام تکنولوژي هاي GIS, GPS وRS در ايجاد سيستم هاي قدرتمند، جهت تعين زمان واقعي نقشه برداري و جمع آوري داده ها سودمند مي باشند.

يک نمونه بارز از ادغام اين سه تکنولوژي، نقشه برداري متحرک است که در آن دوربين هاي ديجيتالي GPS/INS، يک سيستم کامپيوتري را تشکيل ميدهندکه با نقشه هاي الکترونيکي و وسايل ارتباطي دور برد نظير تلفنهاي همراه (که جهت پيوستن به پايگاه هاي داده اي GIS موجود در دفتر کار مورد استفاده قرار مي گيرد)، همه دريک وسيله نقليه نصب گرديده اند. سيستم تهيه نقشه سيار، به زمين شناسان صحرايي در يک وسيله نقليه اين امکان را مي دهد، تا داده هاي مکاني مربوط به زمين را جهت ورود به پايگاه اطلاعاتي GIS ،را در يک زمان تقريباً حقيقي گردآوري نمايند.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/360.gif

:

ژئوانفورماتيک به عنوان يک علم چند منظوره در راستاي اندازه گيري، ثبت، تحليل و ارائه داده هاي جغرافيايي تعريف شده است. اين اطلاعات زميني توسط تکنولوژي هاي GIS, GPS و RS گردآوري مي شوند. هر يک ازاين سه تکنولوژي و يا دو نوع از آن در ترکيب با ديگري تکنولوژي جديد 3S (3systsms)را ايجاد مي نمايد.

سنجش از دور(Remote Sensing) يا RS، تصاويري از محيط و منابع طبيعي را به صورت چند طيفي با قدرت تفکيک گوناگون در زمان هاي مختلف تهيه مي نمايد. سيستم موقعيت يابي جهاني ( Global Position System) يا GPS و نيز سيستم ناوبري خودکار ( Inertial Navigation System ) يا INS توسط نقاط کنترل زميني و فتو گرامتري، سنجنده هاي بکاربرده شده در سنجش از دور را تقويت مي سازند و سيستم اطلاعاتي جغرافيايي (Geographical Information System)يا GIS، دستيابي به داده ها و اطلاعاتي که از بانکها و پايگاه هاي داده هاي مکاني زمين با بکارگيري ابزارهاي مدرن، ايجاد شده را امکان پذير مي سازد.

ترکيب تصاوير ماهواره اي و : GIS
با ترکيب تصاوير ماهواره اي با قدرت تفکيک بالا و GIS ، نقشه هايي با مقياس بزرگتر (1000: 1 و 2400: 1 ) را مي توان تهيه نمود. سيستم اطلاعات جغرافيايي در راستاي مديريت منابع طبيعي با استفاده از سنجش از دور مي تواند در زمينه هاي زير مورد استفاده قرار گيرد :
-آناليز حوادث طبيعي، شامل فرسايش خاک، سيلاب، خشکسالي وساير حوادث طبيعي ديگر.

-مديريت آبخيزداري.
-مطالعه کاربردي زمين در توسعه کشاورزي.
-پيش بيني ميزان محصولات نسبت به وسعت زمين.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/265.gif ترکيب فتوگرامتري رقومي و GIS :

فتو گرامتري رقومي تنها بخشي از يک سيستم سنجش از دور است در حالي که سنجش از دور خود تکنيک تفسير و استخراج اطلاعات از تصاوير مي باشد.

ترکيب GIS و GPS

بخش چشم گيري از عمليات صحرايي جهت توليد عکس نقشه (Photomap) و تصاوير ماهواره اي همراه با يادداشت هاي حاشيه اي (اطلاعات فيلد) در تحقيقات زيست محيطي، نقشه برداري زمين و نقشه برداري خسارات ناشي از حوادث و... با بهره گيري از ترکيب GIS و GPS انجام مي پذيرد. ناوبري دريايي و اتومبيل با استفاده از GPS همراه با نقشه هاي چارت هاي الکترونيکي، يک نمونه عالي از تلفيق دو سيستم GIS و GPS را عرضه مي دارد.

سيستم هاي مديريت پايگاه داده ها:

يکي از خويشاوند هاي مهم GIS سيستم مديريت پايگاه داده ها Data Base Management System يا (DBMS) مي باشد. DBMS ، سيستم هاي کامپيوتري هستند که براي نظارت و کنترل بر هر نوع داده رقومي مورد استفاده قرار مي گيرند.

داده هاي مکاني به روش هاي گوناگون سازماندهي مي شوند که اين امر به روش جمع آوري، نحوه ذخيره ومقدار تفسير اضافه شده به آنها و همچنين هدف جمع آوري آنها بستگي دارد.

مدل هاي وکتوري (برداري) و رستري، طرح هاي کلي شناخته شده متداول براي سازماندهي داده ها در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي هستند. مدل وکتوري، جهان را به نقاط، خطوط و نواحي محصور شده به وسيله خطوط تقسيم مي کند، در حالي که مدل رستري سلول ها يا پيکسل ها را به عنوان واحدهاي مکاني مورد استفاده قرار مي دهد.

پايگاه داده ها(Data Base) نيز، مجموعه اي از داده هاي وابسته به يکديگر و هر چيزي است که براي نگهداري و استفاده از آنها لازم است. سيستم
مديريت پايگاه داده ها(DBMS) نيزمجموعه اي از نرم افزارها براي ذخيره، ويرايش و بازگرداندن داده ها در يک پايگاه داده مي باشد. در يک سيستم
اطلاعات جغرافيايي، DBMS امکان دارد داخلي(استفاده از مديريت داخلي) يا خارجي(اتصال به مديريت خارجي) باشد.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/361.gif
__________________

منابع خطا در سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي:

کليه اطلاعات جغرافيايي داراي نوعي خطا هستند. در تمامي مراحل، از جمع آوري داده ها تا کاربرد آنها و حتي بهره گيري از نتايج يک آناليز روي آنها، نوعي خطا وارد کار مي گردد. نکته مهم اين است که هدف از بررسي خطاها، حذف اين خطاها نبوده بلکه چگونگي کنترل آنها مي باشد، زيرا در مواردي به دست آوردن پايين ترين سطح خطا، با صرفه ترين راه نيست .

سطح خطاهاي موجوددريک سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) بايدطوري هدايت شوند که اطلاعات حاصل از سيستم را از اعتبار ساقط نکنند.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/362.gif
__________________

محاسن يک سيستم اطلاعات جغرافيايي(GIS):

محاسن يک سيستم اطلاعات جغرافيايي شامل موارد زير مي باشد:

- کيفيت بالاي تحليل داده ها وامکان تجزيه و تحليل آنها با روش هاي پيشرفته.
- مديريت و تغييرسريع حجم عظيمي از داده ها در زمينه هاي مختلف.
- روشهاي بهتروجديدتر براي تهيه نقشه هاي مختلف و امکان به روز کردن آنها.
- امکان ايجادارتباط بين عوارض مختلف و اتصال حجم زيادي از اطلاعات آنها در جداول اطلاعاتي.
- کاهش زمان، هزينه و مواد مصرفي کار وپول ساز و اشتغال ساز بودن آن.
- استفاده وسيع آن در علوم مختلف.
- اداره وسازماندهي وسيعي از داده هاي زمين مرجع.
- به روز رساني سريع و جمع آوري اطلاعات پراکنده.
- قابليت بازبيني روشها.
- مدل سازي، فرضيه وآزمايش و پيشگويي.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/363.gif

معايب يک سيستم اطلاعات جغرافيايي:

برخي ازمعايب يک سيستم اطلاعات جغرافيايي عبارتند از :

- جديد بودن اين فناوري که باعث عدم استفاده وسيع درتمام علوم ونيز مشکل بودن آن مي شود.
- عدم اطلاع از قابليتهايGIS و نحوه استفاده از آن.
سيستم تصويري(Map projection) اطلاعات مکاني موجود در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي:


http://pnu-club.com/imported/2009/04/364.gif


http://pnu-club.com/imported/2009/04/265.gif سيستم تصويري نقشه (Map projection):

ازتعاريف مختلف سيستم تصويري مي توان به چند مورد استاندارد شده آن اشاره كرد :

سيستم تصوير نقشه ترتيب سيستماتيك نصف النهارات و مدارات است كه سطح كروي و شبه كره را بر يك سطح مستوي نشان مي دهد .
به عبارتي سيستم تصويري نقشه مبادرت به تصوير كردن سطح زمين يا قسمتي از آن مي كند.

مکان يک جسم سه بعدي بر روي سطح زمين با اصطلاحات رياضي و بسته به روش ترسيم مورد نظر، به صورت مختصات جغرافيايي و مختصات صفحه اي، تعيين مي شود. يک سيستم اطلاعات جغرافيايي(GIS)، لازم است که همه داده هاي مکاني را به صورت مختصات جغرافيايي (طول و عرض جغرافيايي) ذخيره و استفاده نمايد. در اين سيستم در نهايت همه داده هاي مکاني روي کاغذ، فيلم يا صفحه نمايش همراه با مختصات صفحه اي پديدار مي شوند، بنابراين اغلب سامانه هاي اطلاعات جغرافيايي از روش ترسيم نقشه صفحه اي، براي ذخيره مختصات مکاني استفاده مي کنند تا به اين ترتيب از بروز تغيير شکل مکرر، از مختصات جغرافيايي به مختصات ترسيمي، در هنگام مشاهده داده ها جلوگيري شود.

سيستم هاي تصويري متنوع و گوناگوني تا كنون ارائه شده است. علت اين است كه اصولاً چيزي به نام سيستم تصوير كامل، وجود خارجي ندارد. از اين همه سيستم هاي تصويري نقشه كه به صدها نوع مي رسند، تنها قريب بيست سيستم تصوير هستند كه عملاً در رقومي سازي نقشه ها و يا كلاً در كارتوگرافي مورد استفاده قرار مي گيرند، كه به عنوان مثال مي توان از سيستم تصويري Lambert Conformal Conic براي نقشه هاي كشوري و يا ايالتي و يا سيستم تصويري UTM كه جهان را به 60 زون تقسيم ميكند، براي نقشه هاي ناحيه اي نام برد.

به طور كلي بهترين سيستم تصوير براي نمايش يك كشور با يك قاره سيستمي است كه كمترين تغيير شكل را نمايش دهد. در نتيجه با مقايسه نمودارهاي مشابه براي چندين سيستم تصويري، مي توان يكي را انتخاب نمود كه از بهترين كاربرد برخوردار است.

خصوصيات اساسي يك سيستم تصوير مناسب و استاندارد به شرح ذيل مي باشد:

- ماهيت خطوط تغيير شكل، صفر يا تعداد نقاط تغيير شكل ( انحراف ) صفر باشد.
- نماي كلي سيستم تصو ير، براي تمام جهان يا براي يكي از نيم كره ها
مقايسه سه سيستم تصوير ( لامبرت، مرکاتور و طول و عرض جغرافيايي )

انتخاب يك سيستم تصويري مناسب با مقياس نقشه مورد نظر،ارتباط مستقيم دارد. چرا كه بعضي از سيستم هاي تصويري براي مقياسهاي بزرگ مناسب بوده و برخي ديگر براي مقياسهاي کوچکتر مناسب ميباشند. بعنوان مثال براي مقياس1:100000 يا مقياس ناحيه اي، سيستم تصويري UTM مناسب ترين سيستم تصويري است.

اين سيستم تصويري براي كل ايران به صورت يكپارچه مناسب نمي باشد چرا كه در محيطهاي GIS اين زونها به جاي اينكه كنار هم قرار گيرند روي هم قرار مي گيرند . در نتيجه نقشه ايران را نمي توان به صورت يكپارچه مشاهده كرد .

بهترين سيستم تصويري براي كل ايران سيستم تصويري Lambert Conformal Conic مي باشد كه نقشه هاي عرضي را با كمترين خطا و انحراف طراحي مي كند.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/365.gif

بر اين اساس سيستم هاي تصويري مناسب با شكل كشورها طراحي شده است، كه به عنوان مثال:


http://pnu-club.com/imported/2009/04/366.gif

مختصات جغرافيايي:

مختصات جغرافيايي به صورت طول و عرض جغرافيايي بيان مي شود. خط متصل کننده شمال به جنوب کره زمين که از روي نقاطي مانندP در شکل زير مي گذرد، نصف النهار ناميده مي شود. عرض جغرافيايي نقطه P، توسط زاويه ? ، که مابين نقطهP و خط استوا در امتداد نصف النهار است، اندازه گيري مي شود. طول جغرافيايي نيز توسط زاويه ? که بين نصف النهاري که نقطه P بر روي آن قرار دارد و نصف النهار مبدأ در صفحه استوا تشکيل مي شود، تعيين مي گردد.
طبق قوانين تجربي يک دوم عرض جغرافيايي، يک درجه (degree) مي باشد و يک دوم طول جغرافيايي نيز متناسب با عرض جغرافيايي ازحد اکثر مقدار در خط استوا، تا صفر در قطب جنوب تغييرمي کند.

مختصات صفحه اي:

مکان هاي واقع بر روي صفحه با استفاده از مختصات قطبي يا کارتزين (خطي) تعيين مي شوند. با در نظر گرفتن يک مبدأ اختياري و فرضي مانند شکل زير، به وسيله فاصله r و زاويه ? (با در نظر گرفتن يک جهت ثابت که به طور معمول شمال است)، موقعيت و مکان نقطه P در مختصات قطبي مشخص مي شود. همچنين با در نظر گرفتن همان مبدأ و دو محور مختصات مستقيم، يعني y به سمت شمال (عمودي) و x به سمت شرق (افقي)، مختصات معلوم و متداول کارتزين براي نقطه P (فواصل x و y ) مشخص مي گردد.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/367.gif

تغيير شکل هاي هندسي:

انتقال تصويرها از کره (سه بعدي) به صفحه (دو بعدي)، باعث ايجاد تغيير شکل هندسي يا تحريفات شکلي مي شود.
دستگاه مناسب و مفيد براي توصيف تحريفات شکلي، بيضوي انديس تيسوت (Tissot indicatrix) است. از نظر ترسيمي اين انديس مي تواند به صورت يک دايره کوچک بر روي کره که طي مراحل ترسيم به صورت بيضي در مي آيد (دچار تغيير شکل مي شود)، نشان داده مي شود. ترسيمات اشکال طبق خصوصيات هندسي تحريف شکلي که دارند، مي توانند به انواع هم زاويه (equiangular) ، هم ناحيه (equalarea) و هم فاصله (equidistant) طبقه بندي شوند.

شکل زمين:

براي تعريف سيستم تصويري (پروژکشن)، به زبان رياضي يک مدل هندسي شناخته شده به عنوان شکل زمين، به منظور تهيه تصاوير،مورد استفاده قرار مي گيرد. ساده ترين مدل هاي هندسي عبارت از مدل هاي صفحه اي و کروي مي باشند.
مدل صفحه اي براي مناطق کوچک، نظير مناطقي که در عکس هاي هوايي عمودي (vertical) پديدار مي شوند، مناسب است.
مدل شبکه اي کروي (spheroid) ، مدلي واقعي تراست که بر اثر چرخش بيضي به دور محور کوچکش به وجود مي آيد،اين مدل در تهيه نقشه ها به روش سنتي و قديمي، براي مناطق بزرگ (يک قاره يا بزرگ تر) کاربرد وسيعي دارد. مدل شبه کروي نيز براي تهيه نقشه هاي دقيق در مقياس بزرگ استفاده مي شود.

سيستم هاي قابل گسترش و توسعه:
سيستم هاي تصويري(پروژکشن)، مي توانند بسته به شکل سطح قابل گسترش (developable surface)، به انواع صفحه اي (آزيموتي)، مخروطي (conic) و استوانه اي (cylindrical) تقسيم بندي شوند. اين سطوح مي توانند به شکل مسطح، مخروطي شکل يا استوانه اي با تماس يا قطع کردن کره در يکي از شش حالت اصلي موجود در شکل زير آشکار شوند.
در حالت مماسي (tangent case) سطح گسترده در حالت استوانه اي در امتداد دايره بزرگ، در حالت مخروطي در امتداد دايره کوچک و در حالت صفحه اي در يک نقطه با کره در تماس است.
http://pnu-club.com/imported/2009/04/368.gif

در حالت برشي (secant case) سطح گسترده همان طور که درشکل زير ديده مي شود ، کره را قطع مي کند.
براي پروژکشن هاي صفحه اي در حالت مماسي، نقاط از سطح کره به صفحه منتقل مي شوند.در پروژکشن هاي مخروطي نقاط از سطح کره به يک مخروط منتقل مي شوند که هم مماس بر يک دايره کوچک است (يک مدار استاندارد) و هم دو دايره کوچک ديگر (دو مدار استاندارد) را قطع مي کند. پروژکشن هاي استوانه اي با سطح گسترده اي سر و کار دارند که يک استوانه است. براي پروژکشن هاي معمولي مرکاتور محور استوانه اي از دو قطب مي گذرد و استوانه با استواي کره تماس پيدا مي کند.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/369.gif