سيستم هاي اطلاعات جغرافياي (GIS) سيستم هاي کامپيوتري هستند که از آنها براي ذخيره و به کارگيري بهينه اطلاعات جغرافيايي استفاده مي شود.
به طور کلي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي براي جمع آوري، ذخيره و تجربه و تحليل داده هايي به کار مي رود که موقعيت جغرافيايي آنها يک مشخصه اصلي و مهم محسوب مي شود. حجم داده هاي جغرافيايي بسيار زياد است، بنابراين قدرت سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي، يک عامل حياتي در آناليز اين داده ها محسوي مي شود. حجم داده هاي جغرافيايي به اين علت زياد است که امکان دارد با صداها يا هزاران نوع عارضه سر و کار داشته باشيم، در حالي صدها مشخصه تنها به يک عارضه نسبت داده شوند.
اين اطلاعات ممکن است به صورت نقشه، جداولي از داده ها و يا فهرست هايي از اسامي يا آدرس ها باشند. کار کردن با اين حجم زياد داده ها با روش معمولي و غيرکامپيوتري بسيار مشکل و وقت گير و در بعضي موارد غيرممکن است. هنگامي که همين داده ها وارد يک GIS مي شوند، مي توان به راحتي انواع پردازش ها و تجزيه و تحليل ها را با صرفه جويي در هزينه و زمان، روي آنها انجام داد. البته صرف وجود يک GIS به تنهايي راه به جايي نمي برد، بلکه سازمان منسجمي از نيروي انساني، تجهيزات و تسهيلات مورد نياز است تا مسووليت پياده سازي و نگهداري GIS را به عهده گيرد. در چنين سازماني، هدف از به کارگيري GIS بايد کاملاً روشن باشد. در غير اين صورت ترديد پيش مي آيد که هزينه گزاف پياده سازي GIS به چه منظور انجام شده است و آيا اصولاً پياده سازي GIS مي تواند موفقيت آميز ارزيابي شود؟
از سوي ديگر يک GIS براي توليد اطلاعاتي به کار مي رود که مورد نياز کاربران و مشتري هاي مختلف مي باشند. کاربر ممکن است شخص يا گروهي از اشخاص و يا سازمان هاي دولتي يا خصوصي باشد.
به طور کلي در يک سيستم اطلاعاتي جغرافيايي، اطلاعات به دو شکل اساسي ارائه مي شوند. نقشه ها و جداول. به عنوان مثال چگونگي توزيع انواع مختلف اراضي از نظر کاربري در يک منطقه به وسيله نقشه و جمعيت، ميزان توليد آلاينده هاي زيست محيطي هر يک از اين قطعات و يا مساحت آنها با جداول مختلف ارائه مي شوند. به نمونه هايي از کاربردهاي مختلف GIS توجه کنيد:
1) استفاده در شهرداري ها و برنامه ريزي شهري: براي مثال از GIS هايي که در شهرهاي مختلف آمريکا مثل مينياپوليس، لوس آنجلس، هوستن و سن ديگو به کار رفته اند، در زمينه هاي مختلفي مانند مديريت املاک و دارايي ها، صدور پروانه و جواز ساختمان سازي، برنامه ريزي محلي، آناليز حمل و نقل، تعيين بهترين مسير براي وسايل نقليه اي مثل آمبولانس، طراحي هاي مهندسي مثل سيستم هاي آب و فاضلاب و شبکه کابل هاي مختلف و برنامه ريزي براي کاربري اراضي استفاده شده است.
2) کشاورزي و برنامه ريزي براي کاربري اراضي: با توجه به اهميت بنيادي کشاورزي مي توان با استفاده از GIS به تجزيه و تحليل هاي بسياري مانند تعيين مقدار افزايش يا کاهش توليد در مقايسه با سال هاي قبل يا آناليزهاي پيچيده تري مانند استفاده از کامپيوتر در شبيه سازي رشد يک نوع محصول دست يافت.
3) محيط زيست: يک GIS مي تواند براي ذخيره و تجزيه و تحليل اطلاعات، از قبيل محاسبه مقدار توليد آلاينده ها در مناطق مختلف بررسي چگونگي توزيع آتش سوزي در جنگل و يا ارزيابي برنامه هاي مختلف کنترل آلودگي ها به کار رود. در حاليکه انجام بسياري از اين تجزيه و تحليل ها بدون به کارگيري GIS امکان پذير نيست.
GIS يک سيستم کامپيوتري است که چهار بخش اساسي دارد:
الف) ورودي داده ها
ب) مديريت داده ها که عبارت است از ذخيره و بازيابي داده ها
ج) پردازش و تجزيه و تحليل داده ها
چ) براي اينکه يک GIS موفق باشد بايد در يک چارچوب سازماني مناسب قرار گيرد .
بعضي از کاربران GIS اصطلاحاً داخلي ناميده مي شوند (يعني زير نظر همان مديريتي هستند که GIS را هدايت و کنترل مي کند) اما بعضي از کاربران خارجي ناميده مي شوند و زيرنظر مديريت ديگري هستند. به عنوان مثال يک سازمان زمين شناسي ملي بايد از يک GIS براي فراهم آوردن نيازهاي پژوهشي خود استفاده کند، در حالي که ممکن است با استفاده از همين GIS به دپارتمان هاي مربوط در سازمان هاي ديگر يا به عموم مردم نيز سرويس دهد.
دلايل استفاده از GIS
سيستم اطلاعات جغرافيايي ابزاري قدرتمند براي کار با داده هاي مکاني است. در GIS داده ها به صورت رقومي نگهداري مي شوند، بنابراين از نظر فيزيکي حجم کمتري را نسبت به روش هاي سنتي (مانند نقشه هاي کاغذي) اشغال مي کنند.
در يک GIS با استفاده از توانايي هاي کامپيوتر مقادير بسيار عظيمي از داده ها را مي توان با سرعت زياد و هزينه نسبتاً کم نگهداري و بازيابي کرد. قابليت کار کردن با داده هاي مکاني و اطلاعات توصيفي مربوط به آنها و ترکيب انواع مختلف داده ها در يک آناليز با سرعت زياد و هزينه نسبتاً کم هم از مزيت هاي اين روش است. اين توانايي تجزيه و تحليل داده هاي مکاني است که GIS را از ديگر سيستم گرافيکي کامپيوتري مجزا مي سازد.
امکان انجام آناليزهاي پيچيده با مجموعه داده هاي مختلف مکاني و غيرمکاني به صورت توأم، مهمترين قابليت GIS است که نمي توان آن را با روش هاي ديگر مثل روش هاي آنالوگ انجام داد. توانايي تجزيه و تحليل توأم داده هاي مختلف، امکان ايجاد و استفاده از اطلاعات زمين مرجع را به شکلي کاملاً متفاوت با گذشته فراهم مي کند. به اين معنا که نه تنها امکان ترکيب مجموعه هاي داده هاي مختلف وجود دارد بلکه روش هاي مختلف را نيز مي توان با يکديگر ترکيب کرد. مثلاً وقتي تغييري در کاربري يا مالکيت يک قطعه زمين واد سيستم GIS مي شود، اين سيستم مي تواند دقت تغييرات را کنترل کرده و سپس نقشه و جداول مربوطه را به روز درآورد. بدين ترتيب کاربران GIS مي توانند اطلاعات جديدتر را در اختيار داشته و با توجه به نيازهايشان آن را به کار گيرند.
اگرچه گاه سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) به عنوان بستر سيستم هاي يکپارچه شهرداري معرفي مي شود، اما واقعيت اين است که GIS به عنوان سيستمي مستقل و با کاربردهاي متنوع، صرفاً امکان دسترسي و بهره گيري از اطلاعات جغرافيايي و خدمات اطلاعاتي مربوط به اين حوزه را فراهم مي آورد. کاربرد و ماموريت سيستم هاي پردازش داده هاي متني و عددي (Data Processing) و اتوماسيون اداري با کاربرد و ماموريت سيستمهاي پردازش اطلاعات مکاني و جغرافيايي متفاوت است. سيستمهاي اين دو حوزه مي توانند در هنگام نياز به خدمات همديگر، با برقراري ازتباط مناسب از قابليت هاي سيستم ديگر استفاده کنند. اما بناکردن يک سيستم کاربردي پردازش داده هاي متني/عددي (مانند سيستم شهرسازي) بر بستر پردازش اطلاعات مکاني و جغرافيايي، يعني ايجاد سيستم Data Processing به صورت GIS Based نيازمند توصيه و تجويز منابع علمي و حرفه اي پذيرفته شده جهاني است. شرکت ايده گستر در طراحي سيستمهاي يکپارچه شهرداري، به جاي ايجاد محيط واحد با GIS، ارتباط منطقي و راه گشا و مناسبات پيشرفته بين دو حوزه سيستمي را مد نظر قرار داده است.
سيستم هاي يکپارچه شهرداري ها معمولا از يکي از رايج ترين و پيشرفته ترين نرم افزارهاي GIS موجود به نام ARC GIS بهره مي گيرند که محصول کمپاني پيشگام ESRI است و امکانات قابل ملاحظه اي را در اختيار کاربران قرار مي دهد. مهمترين قابليت هاي ارتباطي سيستم هاي يکپارچه شهرداري و GIS عبارتند از:
استفاده از نقشه هاي وضع موجود براي بستر کار استفاده از لايه طرح تفصيلي جهت دسترسي سريع و آسان به ملک مورد نظر و امکان اعلام ضوابط و مقررات مربوطه از بانک اطلاعات توصيفي سيستم اطلاعات جغرافيايي، در صورتي که بانک مورد نظر داراي اطلاعات مذکور باشد. دسترسي به اطلاعات شهرسازي از طريق لايه وضعيت موجود و بانک اطلاعات توصيفي GIS جستجوي سريع املاک براساس نقشه هاي موجود و کليد دسترسي تعريف شده ملک امکان افزودن لايه طرح هاي اجرايي و اعلام ضوابط و مقررات بر و کف بر روي هر ملک با استفاده از بانک اطلاعات توصيفي GIS امکان ارسال نقشه هاي ايجاد شده به ساير محيط هاي نرم افزاري نظير Auto CAD، Visio، Word، Excel و ... امکان درج و چاپ تصاوير، نقشه يا کروکي ملاک به صورت ترکيبي با متن در نامه ها، اسناد و گواهي هاي صادره توسط سيستم شهرسازي
GIS و کاربرد هاي آن در علوم مختلف
هر اندازه بشر در پروژه هاي عمراني از تکنولوژي اطلاعاتي به عنوان يک اهرم موثر براي افزايش دقت سود ببرد، به همان اندازه ديد بهتر و قدرت بيشتري براي تصميم گيري هاي مناسب تري مي يابد. در نتيجه اين امر به افزايش سرمايه و سرمايه گذاري بيشتر سازمان ها در کسب اطلاعات و منابع اطلاعاتي کمک مي کند.
بسياري از تصميم گيري ها در پروژه هاي عمراني و زيست محيطي به نوعي به مکان و موقعيت خاص جغرافيايي مربوط است. در نتيجه وجود يک سيستم اطلاعات جغرافيايي هوشمند مي تواند به مديران در اخذ تصميمات بهينه کمک بسياري کند. موارد نگران کننده بسياري در جهان امروز با ابعاد جغرافيايي بالا وجود دارد که باعث شده بشر به فکر ايجاد سيستم هايي باشد که دسترسي او را به اطلاعات آسان تر و سريع تر ممکن کند.. از جمله اين موارد مي توان به مواردي نظير: افزايش تصاعدي جمعيت جهان، آلودگي هاي زيست محيطي، خشکسالي، نابودي جنگل ها، سيل، زلزله، تغييرات آب و هوايي و غيره اشاره کرد.
تا کنون از GIS تعاريف زيادي شده، با اين وجود سيستم هاي نوين امروزي GIS در دو شکل از اطلاعات برداري و شبکه اي مشترکند. نياز کاربران به اطلاعات برداري - شبکه اي از لايه هاي تصويري از جمله ارتوفتوي ديجيتالي به طور چشمگيري افزايش يافته است. تاکنون بحث هاي زيادي در ارتباط با کاربرد GIS درگرفته، اما آنچه مورد تاکيد است زمينه هاي عملي و تحقق عيني استفاده از سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي است.
مدت هاست که GIS در مدل سازي مانورهاي نظامي، در ارتشهاي بزرگ دنيا به کار گرفته مي شود. GIS با به کارگيري تکنولوژي شبيه سازي توزيعي، محيط مصنوعي ميدان هاي رزم را به وجود مي آورد. شبيه سازي توزيعي، امکان فعل و انفعالات همزماني را در موقعيتهاي گوناگون جغرافيايي فراهم مي آورد تا با همکاري يکديگر، استراتژي جنگي را طراحي کرده و عکس العمل سلاح هاي آينده را پيش از توليد مورد آزمايش قرار دهند. اين امر به پرسنل نظامي امکان مي دهد که مستقيما در فرآيند توليد سلاح هاي جديد دخالت داشته باشند.
در برخورد با سوانح مانند زلزله، GIS توانسته است عملا به نقش موثر و تعيين کننده اي دست يابد. تقريبا هر مساله اي که زلزله در پي داشته باشد، ارتباط پيوسته اي با اطلاعات جغرافيايي و چگونگي گسترش منابع، کنترل مواد خطرناک، ارزيابي خسارت و تلاش در بازسازي و به تعبيري مديريت سوانح دارد. بررسي پيامدهاي زلزله پس از وقوع حادثه، ارزيابي خسارت، برخورد و رويارويي با وضعيت اضطراري و تهيه گزارش هاي محلي از جمله کاربردهاي GIS است. در اين مواقع رسيدن اطلاعات صحيح و به موقع لازم است تا ضمن تعيين ميزان کمک ها، اطلاعات و خدمات در اختيار مردم قرار گيرد.
تکنولوژي GIS، با بهره گيري از گيرنده هاي GPS در مواجهه با شرايط اضطراري پيش آمده از نشت نفت در دريا، نقش مهم و سازنده خود را به نمايش گذاشته است. به عنوان مثال در پي انفجاري که سال 1383 در برخورد يک کشتي باري با دو يدک کش در نزديکي سن پترزبورگ پيش آمد، پس از چهارده ساعت تلاش با بهره گيري از GIS توانستند آتش را مهار کنند.
پيش بيني فاجعه، پس از حادثه نشت کشتي نفت کش Exxon Voldez Spill در آلاسکا در سال 1989، مسوولين ايالت فلوريدا اقدام به تشکيل گروه هاي واکنش سريع کردند تا توانايي هاي آن ايالت را در پيشگيري و پاکسازي لکه هاي نفتي ارزيابي کنند. يکي از توصيه هاي گروه هاي واکنش سريع، اعلام عدم کارآيي و نقايص نقشه هايي بود که براي رويارويي با فاجعه نشت نفت به کار برده مي شوند، زيرا تنها نقشه هايي که چنين نشت هايي را نشان مي داد، نقشه هاي «حساسيت محيط هاي ساحلي و حيات وحش به نشت نفت در فلوريدا» بود که در سالهاي 1979 و 1980 با استفاده از نقشه هاي توپوگرافي تهيه شده و داراي انواع خط ساحلي، منابع حيات وحش و نواحي مقابله با لکه هاي نفتي بود. با رتبه بندي حساسيت محيطي، مي توان آسيب پذيري خطوط ساحلي خاصي را در برابر نشت نفت مشخص کرد. بر اساس پيشنهاد گروه هاي واکنش سريع بايد نقشه ها بازنگري و به روز شده و اطلاعات آنها در يک GIS وارد شود تا ضمن دستيابي به نقشه هاي به هنگام، توانايي تحليل در زمان کوتاه انجام پذير باشد.
چه کساني از GIS استفاده مي کنند؟
دولت ها و بخش هاي وابسته به آنها براي مديريت کشور و مناطق محلي، استفاده از زمين ها و ديگر قسمت ها نظير شهرداري ها، از GIS استفاده مي کنند. بخش هاي قضايي براي آناليز و رديابي جرايم از GIS کمک مي گيرند، تاجران از GIS براي پيشرفت و توسعه بخشهاي تجاري خود استفاده مي کنند، کمپاني هاي توليدکننده از GIS براي مديريت آسان تر و سرويس دهي بهتر به مشتريان سود مي جويند، مهندسين براي حل مسائل محيط زيست نظير جنگل ها و حوضه هاي آبريز از GIS استفاده مي کنند و... در هر حال کاربران با تجزيه و تحليل داده ها و استفاده از GIS براي تصميم گيري بهتر و نظم دادن به اطلاعات براي سرويس دهي با مديريت بالا، به دنبال کاهش هزينه ها و رسيدن به اهداف خود هستند.
تاريخچه ايجاد GIS
اولين نمونه از يک GIS ملي، GIS کاناداست که از اواخر سال 1960 به صورت پيوسته مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه هاي 1970 و 1980 ميلادي پيشرفت هاي قابل ملاحظه اي در فناوري GIS به پديد آمد، به طوري که عبارت «سيستم اطلاعات جغرافيايي» در مورد مجموعه ابزارهايي براي تحليل و نمايش نقشه ها و ادغام فنون و شيوه هاي آماري و نقشه اي و کاربرد فراگيرتر آن، به ويژه براي تحليل تأثيرات و خط مشي هاي دولتي به کارگرفته شد. در حالي که سابقه فناوري GIS درکشورهاي غربي ازجمله کانادا و آمريکا به بيش از 40 سال مي رسد، اين فناوري در اغلب کشورهاي جهان سوم بسيار جوان است. از ويژگي هاي GIS در کشورهاي غربي هماهنگي بين فناوري و آموزش وکاربرد آن است، درحالي که در کشورهاي جهان سوم، ورود فناوري قبل از آموزش و مهارت اندوزي مربوط به آن صورت مي گيرد.
در ايران اولين مرکزي که به طور رسمي استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي را در کشور آغاز کرد، سازمان نقشه برداري کشور بود که سال 1369 براساس مصوبه مجلس شوراي اسلامي، عهده دار طرح به کارگيري اين سيستم شد. اين سازمان در حال حاضر مشغول تهيه نقشه هاي توپوگرافي 1:25000 از عکس هاي هوايي با مقياس 1:40000 است و اين فرصتي است براي تبديل اين نقشه ها به ساختارهاي رقومي و تأسيس پايگاه توپوگرافي ملي که نيازهاي کاربران را در زمينه GIS برآورده مي کند.
در همين راستا «شوراي ملي کاربران سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي» به منظور سياست گذاري، برنامه ريزي و هماهنگ سازي فعاليت ها در زمينه GIS، تحليل نيازمندي ها و همچنين بهره برداري شايسته از کليه ظرفيت هاي علمي، فني و نيروي انساني در راستاي ايجاد و به کار گيري GIS و با توجه به وظايف سازمان نقشه برداري کشور در خصوص تدوين و ايجاد سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي ملي، در دي ماه 1372 تأسيس شده است.
فعاليت هاي اجرايي پروژه ايجاد سيستم اطلاعات جغرافيايي در وزارت صنايع و معادن، از فروردين 1371 آغاز شد و هم اکنون از اين سيستم به طور گسترده در ارتباط با فعاليت هاي آن استفاده مي شود.
از ديگر مؤسساتي که در زمينه اين سيستم فعاليت مي کنند مي توان شهرداري تهران، وزارت مسکن و شهرسازي، وزارت جهاد کشاورزي، مؤسسه بين المللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله و سازمان جنگل ها و مراتع را نام برد؛ اما تاکنون در دانشگاه هاي کشور چنان که بايد از اين سيستم به عنوان يک فناوري با قابليت بسيار بالا، براي طراحي پروژه ها و کاربرد آن در رشته هاي مختلف استفاده نشده است.
معرفي سايت مرتبط با اين مقاله