جی آی اس و نرم افزار Arc info
مقدمه :
فنآآوری اطلاعات و ارتباطات هم اکنون مبنایی برای تحلیل، بررسی و تصویری نمودن دادهآها در رابطه با سطح زمین میآآباشد و سیستمآهای اطلاعات جغرافیایی (GIS) ابزاری برای انجام چنین وظایفی در بخشهای عمومی، خصوصی و آموزشی فراهم میآنماید.
تعریف GIS :
قبل ازینکه تعریفی ازGIS ارائه گردد لازم است آشنایی با چرخه داده داشته باشیم. داده ها از دنیای واقعی جمع آوری می شوندومنابع داده ها را تشکیل میدهند.
داده ها داخل کامپیوتر واردمی گردند وبروی آن ها مدیریت داده صورت می¬گیرد.پس از آن داده خام مورد تجزیه تحلیل وبازیابی قرار می¬گیردو نام آن بجای داده قرار می گیرد.
اطلاعات برای تصمیم گیرندگان ومدیران وبرنامه ریزان مورد استفاده قرار گرفته ودراختیار کاربران مختلف قرار می گیرد .دیدگاها ونظرات کاربران مختلف میگیرد . دیدگاهها ونظرات کاربران واکنش هایی رابه جهان واقعی خواهد داشت . به عنوان مثال ممکن است منجر به احداث یک پروژه یا سازه گردد.پس از آن مجددا این چرخه تکرار خواهدد شدباتوجه به گردش داده در دنیای واقعیGIS نقش مهمی را در این چرخه ایفا می کندپس سیستم اطلاعات جغرافیایی یا(Geographi Information System)که به اختصار GISنامیده می شود سیستمی است متشکل از نرم افزار ،سخت افزار ،داده های جغرافیایی ومدیریت داده ها که اطلا عات توصیفی (غیر گرافیکی)یا داده های مرجع شده به زمین را با عوارض هندسی (گرافیکی)نقشه متصل و ذخیره مینماید.این سیستم امکان طیف وسیعی از پردازش های اطلا عاتی وعملیات نمایش راهمراه تولید،آنالیزومدل سازی بروی نقشه به وجود می آورد.
اجزای GIS:
GISدارای هفت جزء اصلی است:
1-داده های جغرافیایی بروی مدیا های کامپیوتری
2- سخت افزار ونرم افزاربرای جمع اوری،ذخیره،بازیابی،پردازش ونمایش اطلا عات
3-افرادی برای کارباسیستم واستفاده از اطلاعات
4-ساختار سازمانی وتشکیلاتی (برای پروژه های بزرگ)
5-مدلها،رویه هاوتئوری هابرایپشتیبانی سیستم
6-زیر ساختارهای سیستم(رایتهای کامپیوتری،شبکه،وسایل ارتباطی و...)
7-مستندات سیستم(جزوات راهنما،راهنمای فرامین و...)
موارد3 تا 7 رامدیریت داده های جغرافیایی می نامند.
همانطور که ذکر گردید یکی ازاجزاءGIS سخت افزار است یک ایستگاه کاری((Work Stationحداقل شامل:
1-واحدهای حافظه
2-پردازشگر
3-وسایل ورودی نظیر صفحه کلید وموس
4-وسایل خروجی همانند صفحه مانیتور،چاپگر،پلاترمی باشدژ
مراحل طراحی،پیاده سازی واجرای یک GIS :
باتوجه به چرخه داده در جهان واقعی که قبلا توضیح آن ارائه گردیدبه منظور راه اندازی وایجاد یک GIS لازم است مراحل زیر به ترتیب سپری گردند:
1-تحلیل نیازمندیهاو انتقادات کاربر
اولین گام در راه اندازی هر GIS شناخت وتحلیل نیازمندیهای کاربران است.اگر قبل از آنکه هدف ازاجرایGIS
مشخص باشد مبادرت به طراحیGIS نماییم با مشکلات عدیده ای روبرو خواهیم شد.
2- مدل سازی داده ها وطراحی نرم افزاری برای کاربرد ها
هدف از مدل سازی داده هاطراحی یک طرح جامع برای ایجاد بانک اطلا عاتی یه (Data Base) است.یک مدل داده هنگامی موفق خواهد بودکه بتواند ارتباط بین طراح وکاربر را به بهترین نحو ممکن برقرار سازدوخواسته های کاربر رابه صورت تئوریک حل نماید.
3-پیاده سازی
پیاده سازی یعنی انتقال مدل داده ها ونرم افزارهای انتخاب شده بروی سیستم رایانه ای وتشکیل بانک اطلاعاتی بروی سخت افزار مناسب وبرقراری سیستم مدیریت بروی آن پایگاه داده که به آن Data Base Managment
system یا به اختصارDBM اطلاق میگردد.
4- تست وآزمون سیستم
5- حفظ ونگهداری و پویا بودن یکGIS است.چرا که دنیای واقعی مرتباً در حال تغییر وتحول است.
مدل¬سازی در GIS:
همانطور که در مراحل طراحی، پیاده سازی واجرای یکGISذکر گردید یکی از مراحل مهم و اساسی طراحی نرم افزاری و تشکیل بانک اطلا عاتی است،که این عمل توسط مدل سازی داده ها انجام می پذیرد.به منظور مدلسازی داده ها از دنیای واقعی ابتدا لازم است با در نظر گرفتن دیدگاههای کار بران نسبت به ایجاد مدل خارجی یاExtranal Modelاقدام ورزید.
مرحله بعدی طراحی مفهومی GISاست که می بایستی مدل مفهومی و یا Concept Tual Modelتهیه گردد.
مدل مفهومی ارتباطات عوارضی را از لحاظ مفهومی از جمله رابطه والد فرزندی و یه ارتباط یک به یک و یه یک به چند را مشخص می سازد.مرحله سوم ایجاد مدل منطقی یا Logieal Modelمی باشد.
مدل منطقی ارتباط عوارض را از لحاظ منطقی یا فیزیکی برقرارمی سازد. به این مفهوم که جهت اتصال جداول توصیفی به یکدیگر که اصطلاحاً Joindنامیده میشود باید از کدام ستونها ی اطلاعاتی مشترک استفاده شود و نهایتاً مرحله چهارم مدل سازی داده ها را مدل داخلی یاInternal Model گویند که عبارتست از پیاده سازی یک GIS و بانک اطلاعاتی بروی سخت افزار رایانه ای پایگاه داده.
انواع داده ها در GIS
داده ها در GIS به دو دسته کلی تقسیم میشوند این دو دسته عبارتند از :
1- داده های هندسی یا مکا نی(Positional Data)
2- داده های تو صیفی((Attributes
داده های هندسی یا مکانی شامل :
- داده های تصویری ورستری
- داده های برداری
- مدلهای ارتفاعی رقومی سطح زمین یا DTMمیباشد
داده های غیر مکانی یا توصیفی عبارتند از :
- داده های حرفی یا عددی مو جود دربانک اطلاعاتی
اهمیت داده ها در GIS:
داده ها در GISدارای اهمیت بسیار بوده و 70تا 80 درصد یک GISرا تشکیل میدهند.
اهمیت داده های جغرافیایی بر اساس دو جنبه زیر است:
1- جمع اوری آنها نیازمند زمان وهزینه زیاد است
2- دقت نتایج بدست آمده از تحلیلهای مکانی وابستگی صرف به دقت داده های جغرافیایی دارد.
انواع داده های مکانی
دو روش اساسی برای ذخیره سازی اطلاعت مکانی وجود دارد
- روش برداری
- روش رستری
مدل برداری
در این مدل اشیاء یا موقعیتها در جهان واقعی به وسیله نقاط یا خطوطی که مرزهای آنها را تعیین میکنند نمایش داده می شوند.
مکان عوارض با استفاده از سیستم مختصات کارتزین که دارای دامنه تقریبا مختصات می باشد بیان می شود .
موقعییت ها در این مدل با استفاده از یک سیتم مختصات جغرافیایی استاندارد مانند UTM ،مبنای محلی یا طول وعرض جغرافیایی ذخیره می گردند .
مزایا :
- این مدل نسبت به مدل رستری قابلیت انعطاف و دقت بیشتری است .
- این مدل نسبت به مدل رستری حجم کمتری دارد اما ساختار آن پیچیده تر است .
مدل های داده های اسپاگتی ، توپولوژی و شبکه نامنظم مثلثی ( TIN ( مدل برداری محسوب می شوند .
مدل اسپاگتی :
در این مدل نقشه جز به جز به لیستی از مختصات ( X,Y ) برگردانده می شود.
در این مدل فایل داده های مکانی مجموعه ای است از رشته مختصات بدون ساختار داخلی مرز مشترک بین دو پلیگون مجاور دوبار ذخیره می شود.
ارتباط مکانی عوارض در این مدل کد گذاری نمی شود به طور مثال اطلاعاتی در مورد عوارض مجاور هر پلیگون ثبت نمی گردد.
ارتباط مکانی عوارض باید به وسیله محاسبات بازسازی شود.
این مدل برای چاپ نقشه های رقومی موثر است چون اطلاعاتی بیشتر از اطلاعاتی مورد نیاز برای ترسیم ذخیره نمی گردد.
ساختار ذخیره سازی اطلاعات در سیستم های CAD مثالی از مدل اسپاگتی می باشد
مدل توپولوژی :
مدل توپولوژی پر استفاده ترین روش کد گذاری ارتباطهای مکانی در GIS می باشد
آنالیز های مجاورت و پیوستگی Conliguily and Connectivity با استفاده از توپولوژی انجام می شوند.
مدل توپولوژی مدل ARC-NODE نیز نامیده می شود.
پایه این مدل ARC است
NODE تقاطع دو یا چند ARC است NODE می تواند در انتهای یک ARC آزاد باشد (Dangled)
پلیگون زنجیره ای بسته از ARC هاست که نمایانگر مرز یک سطح میباشد.
در GIS پلی گونها و نقاط اغلب در یک نوع از لایه های داده و خطوط در لایه های داده جداگانه ای ذخیره و با هر جدول نیز مجموعه جدایی از توپولوژی و جدول های مختصات همراه می گردد.
پلی گونهای مجاور از طریق ARC های مشترک شناسایی می گردند.
یافتن تمامی عوارض درون یک Polygon امکان پذیر است.
نقاط منفرد ( قوسی با یک پلیگون مشابه در سمت چپ و راست ) تشخیص داد می شود.
ارتباط جدول ها با موقعیت های جهان واقعی از طریق مختصات انجام می شود. پیچیدگی بیشتر شکل عوارض سبب افزایش تعداد زوجه مختصات می شود.
داده های توصیفی به شکل جدول های ارتباطی با کدشناسایی به المانهای مکانی مربوط می شوند
مزایا و معایب مدل توپولوژی نسبت به مدل اسپاگتی
مزیت :
آنالیز مکانی برون استفاده از مختصات ( مجاورت و پیوستگی ) امکان پذیر است.
به بیان دیگر با ا ستفاده از توپولوژی می توان از محاسبات وقت گیر برای بدست آوردن ارتباطهای مکانی از طریق مختصات هندسی جلوگیری نمود.
عیب :
ایجاد ساختار توپلوژی هزینه و زمان بیشتری به کاربر تحمیل می کند ورود نقشه جدید یا تغییر در نقشه موجود باعث تغییر در توپولوژی می شود.
در حالت عکس روند پیشرفت به سمت بکارگیری هر چه بیشتر توپولوژی در GIS است.
مدل شبکه نامنظم مثلثی (TIN) TRIANGULATED LRREGULAR NETWORK مدل شبکه نامنظم مثلثی مدل توپولوژی – برداری برای نمایش سطح زمین است.
این مدل عوارض سطح زمین را مانند مجموعه ای
در سطوح مثلث بهم پیوسته نمایش می دهد.
الگوریتم های TIN در روش تولید شبکه های مثلثی متفاوت بوده و دارای نتایج متفاوت هستند در عمل مثلث بندی که در آنها مثلث های متساوی الاضلاع هستند برای نمایش سطح دقیق ترند با استفاده از مدل TIN مشخصات سطح زمین مانند شیب ( Slope ) و جهت شیب ( Aspect ) برای هر سطح محاسبه گردیده و بعنوان توصیفات آن سطح و مطابق روش ذخیره توصیفات در پلیگونها ذخیره می گردند از این پارامترها بعد ا در آنالیزهای مربوط به مشخصات سطح زمین استفاده می گردد.
داده های Rastery :
مدل داده رستری در فرم ساده آن شامل یک شبکه منظم از سلول های مربعی می باشد این سلولها هم اندازه و تقسیم ناپذیر بوده و Pixel نامیده می شود.
موقعیت هر Pixel بوسیله شماره سطر و ستون آن تعریف می گردد.
مقدرا تخصیص داده شده به هر سلول نمایانگر نوع و چگونگی اطلاعت توصیفی آن است. هر چه ابعاد Pixel ها کمتر باشد ضریب تفکیک ( Resulation )تصویر بالاتر است.
عوارض به عنوان اشیاء مستقل شناسایی نمی شوند بلکه بوسیله گروهی از سلول ها با شرایط خاص نمایش داده می شوند.
تکنیک های فشرده سازی داده های استری ندارد.
با توجه به اهمیت روش¬های ورود نقشه¬ها و اطلاعات (به صورت اتوماتیک)به سیستم های GIS روش¬های نوین و موجود جهت دیجیتایز کردن اطلاعات مکانی را در ادامه بحث مود تشریح قرار داده¬ایم :
مفاهیم و روش های رقومی سازی:
در روش های نوین تهیه نقشه تکنیک های کامپیوتری نقش مهمی را ایفا می کنند. بسیاری از سازمانهای تهیه نقشه در راه اندازی سیستم اطلاعات جغرافیایی ، سیستم های نوین تهیه نقشه با استفاده از کامپیوتر را بکار می گیرند با بکارگیری چنین سیستم هایی ، اولین و مهمترین مرحله عبارت است از تبدیل اطلاعات نقشه از حالت خطی و غیر رقومی به شکل رقومی و سازگار با کامپیوتر تکنیک تبدیل نقشه های سنتی کاغذی یا سایر مدارک گرافیکی به داده های رقومی سازگار با کامپیوتر را رقومی سازی ( Digitizing ) می نامند.
چرا Digitize می کنیم.
تبدیل اطلاعات نقشه های موجود به شکل رقومی و سازگار منطقی تر و کم هزینه تر در صرف زمان و هزینه برای تکرار برداشت داده ها می باشد به عبارتی دیگر با رقومی سازی نقشه های موجود از انجام دوباره کاری ها و صرف هزینه های گزاف جلوگیری خواهد شد حتی اگر اطلاعات نقشه ها بهنگام نباشند تکنیک رقومی سازی بمراتب اقتصادی تر است زیرا بهنگام سازی نقشه های رقومی که در محیط کامپیوتری ذخیره شده اند نسبت به بهنگام سازی نقشه های سنتی کاغذی کار آمدتر بوده و زمان بهنگام سازی و همچنین هزینه ها را کاهش خواهد داد.
بسیاری از نقشه های خطی موجود در سیستم انگلیسی تهیه شده اند برای استفاده از این نقشه ها در سیستم متریک لازم است سیستم اندازه گیری انگلیسی به سیستم متریک تبدیل شود. در مرحله رقومی سازی این تبدیل را می توان به سادگی انجام داد.
انواع رقومی سازی:
با توجه به اینکه داده اولیه یک نقشه خطی کاغذی و یا یک تصویر هوایی باشد ، انواع رقومی سازی را می توان به دو دسته تقسیم کرد.
رقومی سازی نقشه های خطی موجود می باشد.
رقومی سازی تصاویر هوایی یا روش فتوگرامتری است.
نرم افزار Arc/info یکی از محصولات شرکت ESRI می باشد که می توان از آن در رقومی سازی ،آمدیریت ،آپردازش ، آنالیز و نمایش داده های مکانی و توصیفی استفاده کرد . این نرم افزار قابلیتهای بسیاری را در اختیار قرار می دهد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :
- ایجاد قابلیتهای یک ایستگاه رقومی کننده نقشه
- ایجاد توپولوژی با قابلیتهای ویرایشی خاص
- قابلیت الحاق داده های توصیفی به عوارض مکانی
- قابلیت نمایش داده ها و خطاهای داخل آنها و ارسال به خروجیهای مختلف
- قابلیت ویرایش داده های مکانی و توصیفی
- فراهم نمودن یک محیط برنامه نویسی برای انجام موارد تکراری و یا دلخواه کاربر
- قابلیت اجرا در شبکه و ارتباط با کامپیوترهای دیگر
برخی نکات در مورد نرم افزار Arc /info
در Arc/info بسیاری از فرمانهای DOS قابل اجرا هستند در محیط Arc هر دستور ابتدا دستوری از نرم افزار فرض می شود ،آاگر چنین دستوری از بین دستورات نرم افزار یافت نشد ،آدستور مذکور فرمانی از سیستم عامل در نظر گرفته شده و اجرا می گردد . به عنوان مثال برای تغییر از یک دایرکتوری به دایرکتوری دیگر می توان از دستور cd استفاده کرد و یا برای ایجاد یک دایرکتوری جدید دستور md بکار می رود.
نرم افزار arc/info یک سیستم مدیریت فضای حافظه دارد بدین گونه که نرم افزار فایلهای خود را به صورت فشرده نگه می دارد و در موقع اجرا به صورت اتوماتیک آنها را از حالت فشرده خارج می سازد ،آپس از اجرا آنها را دوباره فشرده می کند . (برای اجرای سریعتر می توان از دستور unpack برای باز کردن حالت فشرده آنها استفاده کرد.
مفاهیم کلیدی در Arc info :
در نرم افزار arc/info چند مفهوم اساسی وجود دارد که درک آنها برای کار با نرم افزار ضروری است . چند مورد از این مفاهیم درزیر توضیح داده شده اند .
Point : با یک مختصات (x,y) مشخص شده و عوارض را بر روی نقشه به ما نشان میآدهد. به عنوان مثال موقعیت شهرها در نقشه ها کوچک مقیاس را می توان از نوع عوارض نقطه ای دانست.
Line : یبک مجموعه از نقاط پشت سر هم که عوارض خطی را در روی نقشه به ما نشان می دهد . به عنوان مثال عوارضی نظیر جاده ها مننی میزانها و … را می توان از نوع عوارض خطی در نظر گرفت .
Area : یک محیط ( سطح) بسته را شامل میآشود مانند کشورها
Word space : دایرکتوری است که coverage آهای مورد استفاده در آن قرار دارند و میآتوان برای سازمان دهی بهتر دادهآها از آن استفاده کرد.
این دایرکتوری مکان مورد استفاده کلیه داده های ورودی و خروجی دستورات خواهد بود . دستور work space برای تعیین مسیر آن به کارمی رود .
Coverage : در واقع نقشه رقومی شده میآباشد. در یک coverage عوارض نقشه به عنوان نقاط خطوط و پلی گون، ذخیره میآشوند. و توضیحاتی مانند نام عارضه، نوع symbol و ... در جدول توصیفی عوارض ذخیره میشود. بنابراین یک coverage هم شامل دادهآهای مکانی میآباشد و هم توصیفی.
عوارض های موجود در coverage به دو قسمت عمده عوارض اولیه و ثانویه تقسیم می شوند . عوارض اولیه شامل Node ها Arc ها ، polygon ها و point lable می باشند و عوارض ثانویه شامل tics ها Coverage Extent ها و Annotation ها هستند .
Arc : از اطلاعات توپولوژی میآباشد که نمایانگر یک عارضه خطی است. ( در کل میآتوان گفت عارضه خطی ممکن است شامل تعدادی Arc باشد)
Node : یکی از اطلاعات توپولوژی است و در واقع نقاط را تقاطع عوارض خطی و یا نقاط انتهایی کمانها میآباشد.
Polygon : از اطلاعات توپولوژی است و بیانگر عارضه سطحی میآباشد و به وسیله یک مجموعه از Arc ها تعریف میآشود.
Label poin : برای نمایش عوارض نقطهآای یا انتساب user-id به پلی گونها و یا تعیین محل متن داخل پلی گون بکار میآروند.
Tics : نقاط کنترل جغرافیایی یا ثبت یک coverage میآباشد.
Coverage extend : محدوده نقشهآها را تعیین میآکند. مستطیلی است که حداقل و حداکثر مقادیر مختصاتی را که Arc ها و label point ها و ... میآتوانند در یک coverage داشته باشند را نشان میآدهد.
Annotation : به عنوان اطلاعات متنی عوارض Coverage را تشریح میآکند.
User – id : یک آیتم در جدول توصیفات عوارض است و برای تک تک عوارض بکار میآرود و نباید در آن از اعداد تکراری استفاده کرد و خود کاربر قادر به id گذاری است. از user-id برای ارتباط اطلاعات هندسی و توصیفی استفاده میآشود.
Internet-id :آیتمی است که در جدول توصیفات عوارض قرار دارد و اعداد داخل این ستون توسط نرم افزار به عوارض در هنگام ورود نسبت داده می شود که نام آن به صورت coverage است که به جای coverage نام نقشه رقومی شده قرار می گیرد چون arc/info در موقع ایجاد توپولوژی از این شماره ها استفاده می کند . پس هیچگاه نباید مقادیر این ستون را در جدول توصیفات تغییر داد .
Info – file : اصطلاحی است عمومی که به تمامی فایلهای داده سازگار با نرم افزار گفته می شود . ممکن است دربعضی از دستورات که آرگومان آنها info file است به جای آن کلمه info نیز استفاده شود
منبع: نشریه آفتاب
مقدمه :
فنآآوری اطلاعات و ارتباطات هم اکنون مبنایی برای تحلیل، بررسی و تصویری نمودن دادهآها در رابطه با سطح زمین میآآباشد و سیستمآهای اطلاعات جغرافیایی (GIS) ابزاری برای انجام چنین وظایفی در بخشهای عمومی، خصوصی و آموزشی فراهم میآنماید.
تعریف GIS :
قبل ازینکه تعریفی ازGIS ارائه گردد لازم است آشنایی با چرخه داده داشته باشیم. داده ها از دنیای واقعی جمع آوری می شوندومنابع داده ها را تشکیل میدهند.
داده ها داخل کامپیوتر واردمی گردند وبروی آن ها مدیریت داده صورت می¬گیرد.پس از آن داده خام مورد تجزیه تحلیل وبازیابی قرار می¬گیردو نام آن بجای داده قرار می گیرد.
اطلاعات برای تصمیم گیرندگان ومدیران وبرنامه ریزان مورد استفاده قرار گرفته ودراختیار کاربران مختلف قرار می گیرد .دیدگاها ونظرات کاربران مختلف میگیرد . دیدگاهها ونظرات کاربران واکنش هایی رابه جهان واقعی خواهد داشت . به عنوان مثال ممکن است منجر به احداث یک پروژه یا سازه گردد.پس از آن مجددا این چرخه تکرار خواهدد شدباتوجه به گردش داده در دنیای واقعیGIS نقش مهمی را در این چرخه ایفا می کندپس سیستم اطلاعات جغرافیایی یا(Geographi Information System)که به اختصار GISنامیده می شود سیستمی است متشکل از نرم افزار ،سخت افزار ،داده های جغرافیایی ومدیریت داده ها که اطلا عات توصیفی (غیر گرافیکی)یا داده های مرجع شده به زمین را با عوارض هندسی (گرافیکی)نقشه متصل و ذخیره مینماید.این سیستم امکان طیف وسیعی از پردازش های اطلا عاتی وعملیات نمایش راهمراه تولید،آنالیزومدل سازی بروی نقشه به وجود می آورد.
اجزای GIS:
GISدارای هفت جزء اصلی است:
1-داده های جغرافیایی بروی مدیا های کامپیوتری
2- سخت افزار ونرم افزاربرای جمع اوری،ذخیره،بازیابی،پردازش ونمایش اطلا عات
3-افرادی برای کارباسیستم واستفاده از اطلاعات
4-ساختار سازمانی وتشکیلاتی (برای پروژه های بزرگ)
5-مدلها،رویه هاوتئوری هابرایپشتیبانی سیستم
6-زیر ساختارهای سیستم(رایتهای کامپیوتری،شبکه،وسایل ارتباطی و...)
7-مستندات سیستم(جزوات راهنما،راهنمای فرامین و...)
موارد3 تا 7 رامدیریت داده های جغرافیایی می نامند.
همانطور که ذکر گردید یکی ازاجزاءGIS سخت افزار است یک ایستگاه کاری((Work Stationحداقل شامل:
1-واحدهای حافظه
2-پردازشگر
3-وسایل ورودی نظیر صفحه کلید وموس
4-وسایل خروجی همانند صفحه مانیتور،چاپگر،پلاترمی باشدژ
مراحل طراحی،پیاده سازی واجرای یک GIS :
باتوجه به چرخه داده در جهان واقعی که قبلا توضیح آن ارائه گردیدبه منظور راه اندازی وایجاد یک GIS لازم است مراحل زیر به ترتیب سپری گردند:
1-تحلیل نیازمندیهاو انتقادات کاربر
اولین گام در راه اندازی هر GIS شناخت وتحلیل نیازمندیهای کاربران است.اگر قبل از آنکه هدف ازاجرایGIS
مشخص باشد مبادرت به طراحیGIS نماییم با مشکلات عدیده ای روبرو خواهیم شد.
2- مدل سازی داده ها وطراحی نرم افزاری برای کاربرد ها
هدف از مدل سازی داده هاطراحی یک طرح جامع برای ایجاد بانک اطلا عاتی یه (Data Base) است.یک مدل داده هنگامی موفق خواهد بودکه بتواند ارتباط بین طراح وکاربر را به بهترین نحو ممکن برقرار سازدوخواسته های کاربر رابه صورت تئوریک حل نماید.
3-پیاده سازی
پیاده سازی یعنی انتقال مدل داده ها ونرم افزارهای انتخاب شده بروی سیستم رایانه ای وتشکیل بانک اطلاعاتی بروی سخت افزار مناسب وبرقراری سیستم مدیریت بروی آن پایگاه داده که به آن Data Base Managment
system یا به اختصارDBM اطلاق میگردد.
4- تست وآزمون سیستم
5- حفظ ونگهداری و پویا بودن یکGIS است.چرا که دنیای واقعی مرتباً در حال تغییر وتحول است.
مدل¬سازی در GIS:
همانطور که در مراحل طراحی، پیاده سازی واجرای یکGISذکر گردید یکی از مراحل مهم و اساسی طراحی نرم افزاری و تشکیل بانک اطلا عاتی است،که این عمل توسط مدل سازی داده ها انجام می پذیرد.به منظور مدلسازی داده ها از دنیای واقعی ابتدا لازم است با در نظر گرفتن دیدگاههای کار بران نسبت به ایجاد مدل خارجی یاExtranal Modelاقدام ورزید.
مرحله بعدی طراحی مفهومی GISاست که می بایستی مدل مفهومی و یا Concept Tual Modelتهیه گردد.
مدل مفهومی ارتباطات عوارضی را از لحاظ مفهومی از جمله رابطه والد فرزندی و یه ارتباط یک به یک و یه یک به چند را مشخص می سازد.مرحله سوم ایجاد مدل منطقی یا Logieal Modelمی باشد.
مدل منطقی ارتباط عوارض را از لحاظ منطقی یا فیزیکی برقرارمی سازد. به این مفهوم که جهت اتصال جداول توصیفی به یکدیگر که اصطلاحاً Joindنامیده میشود باید از کدام ستونها ی اطلاعاتی مشترک استفاده شود و نهایتاً مرحله چهارم مدل سازی داده ها را مدل داخلی یاInternal Model گویند که عبارتست از پیاده سازی یک GIS و بانک اطلاعاتی بروی سخت افزار رایانه ای پایگاه داده.
انواع داده ها در GIS
داده ها در GIS به دو دسته کلی تقسیم میشوند این دو دسته عبارتند از :
1- داده های هندسی یا مکا نی(Positional Data)
2- داده های تو صیفی((Attributes
داده های هندسی یا مکانی شامل :
- داده های تصویری ورستری
- داده های برداری
- مدلهای ارتفاعی رقومی سطح زمین یا DTMمیباشد
داده های غیر مکانی یا توصیفی عبارتند از :
- داده های حرفی یا عددی مو جود دربانک اطلاعاتی
اهمیت داده ها در GIS:
داده ها در GISدارای اهمیت بسیار بوده و 70تا 80 درصد یک GISرا تشکیل میدهند.
اهمیت داده های جغرافیایی بر اساس دو جنبه زیر است:
1- جمع اوری آنها نیازمند زمان وهزینه زیاد است
2- دقت نتایج بدست آمده از تحلیلهای مکانی وابستگی صرف به دقت داده های جغرافیایی دارد.
انواع داده های مکانی
دو روش اساسی برای ذخیره سازی اطلاعت مکانی وجود دارد
- روش برداری
- روش رستری
مدل برداری
در این مدل اشیاء یا موقعیتها در جهان واقعی به وسیله نقاط یا خطوطی که مرزهای آنها را تعیین میکنند نمایش داده می شوند.
مکان عوارض با استفاده از سیستم مختصات کارتزین که دارای دامنه تقریبا مختصات می باشد بیان می شود .
موقعییت ها در این مدل با استفاده از یک سیتم مختصات جغرافیایی استاندارد مانند UTM ،مبنای محلی یا طول وعرض جغرافیایی ذخیره می گردند .
مزایا :
- این مدل نسبت به مدل رستری قابلیت انعطاف و دقت بیشتری است .
- این مدل نسبت به مدل رستری حجم کمتری دارد اما ساختار آن پیچیده تر است .
مدل های داده های اسپاگتی ، توپولوژی و شبکه نامنظم مثلثی ( TIN ( مدل برداری محسوب می شوند .
مدل اسپاگتی :
در این مدل نقشه جز به جز به لیستی از مختصات ( X,Y ) برگردانده می شود.
در این مدل فایل داده های مکانی مجموعه ای است از رشته مختصات بدون ساختار داخلی مرز مشترک بین دو پلیگون مجاور دوبار ذخیره می شود.
ارتباط مکانی عوارض در این مدل کد گذاری نمی شود به طور مثال اطلاعاتی در مورد عوارض مجاور هر پلیگون ثبت نمی گردد.
ارتباط مکانی عوارض باید به وسیله محاسبات بازسازی شود.
این مدل برای چاپ نقشه های رقومی موثر است چون اطلاعاتی بیشتر از اطلاعاتی مورد نیاز برای ترسیم ذخیره نمی گردد.
ساختار ذخیره سازی اطلاعات در سیستم های CAD مثالی از مدل اسپاگتی می باشد
مدل توپولوژی :
مدل توپولوژی پر استفاده ترین روش کد گذاری ارتباطهای مکانی در GIS می باشد
آنالیز های مجاورت و پیوستگی Conliguily and Connectivity با استفاده از توپولوژی انجام می شوند.
مدل توپولوژی مدل ARC-NODE نیز نامیده می شود.
پایه این مدل ARC است
NODE تقاطع دو یا چند ARC است NODE می تواند در انتهای یک ARC آزاد باشد (Dangled)
پلیگون زنجیره ای بسته از ARC هاست که نمایانگر مرز یک سطح میباشد.
در GIS پلی گونها و نقاط اغلب در یک نوع از لایه های داده و خطوط در لایه های داده جداگانه ای ذخیره و با هر جدول نیز مجموعه جدایی از توپولوژی و جدول های مختصات همراه می گردد.
پلی گونهای مجاور از طریق ARC های مشترک شناسایی می گردند.
یافتن تمامی عوارض درون یک Polygon امکان پذیر است.
نقاط منفرد ( قوسی با یک پلیگون مشابه در سمت چپ و راست ) تشخیص داد می شود.
ارتباط جدول ها با موقعیت های جهان واقعی از طریق مختصات انجام می شود. پیچیدگی بیشتر شکل عوارض سبب افزایش تعداد زوجه مختصات می شود.
داده های توصیفی به شکل جدول های ارتباطی با کدشناسایی به المانهای مکانی مربوط می شوند
مزایا و معایب مدل توپولوژی نسبت به مدل اسپاگتی
مزیت :
آنالیز مکانی برون استفاده از مختصات ( مجاورت و پیوستگی ) امکان پذیر است.
به بیان دیگر با ا ستفاده از توپولوژی می توان از محاسبات وقت گیر برای بدست آوردن ارتباطهای مکانی از طریق مختصات هندسی جلوگیری نمود.
عیب :
ایجاد ساختار توپلوژی هزینه و زمان بیشتری به کاربر تحمیل می کند ورود نقشه جدید یا تغییر در نقشه موجود باعث تغییر در توپولوژی می شود.
در حالت عکس روند پیشرفت به سمت بکارگیری هر چه بیشتر توپولوژی در GIS است.
مدل شبکه نامنظم مثلثی (TIN) TRIANGULATED LRREGULAR NETWORK مدل شبکه نامنظم مثلثی مدل توپولوژی – برداری برای نمایش سطح زمین است.
این مدل عوارض سطح زمین را مانند مجموعه ای
در سطوح مثلث بهم پیوسته نمایش می دهد.
الگوریتم های TIN در روش تولید شبکه های مثلثی متفاوت بوده و دارای نتایج متفاوت هستند در عمل مثلث بندی که در آنها مثلث های متساوی الاضلاع هستند برای نمایش سطح دقیق ترند با استفاده از مدل TIN مشخصات سطح زمین مانند شیب ( Slope ) و جهت شیب ( Aspect ) برای هر سطح محاسبه گردیده و بعنوان توصیفات آن سطح و مطابق روش ذخیره توصیفات در پلیگونها ذخیره می گردند از این پارامترها بعد ا در آنالیزهای مربوط به مشخصات سطح زمین استفاده می گردد.
داده های Rastery :
مدل داده رستری در فرم ساده آن شامل یک شبکه منظم از سلول های مربعی می باشد این سلولها هم اندازه و تقسیم ناپذیر بوده و Pixel نامیده می شود.
موقعیت هر Pixel بوسیله شماره سطر و ستون آن تعریف می گردد.
مقدرا تخصیص داده شده به هر سلول نمایانگر نوع و چگونگی اطلاعت توصیفی آن است. هر چه ابعاد Pixel ها کمتر باشد ضریب تفکیک ( Resulation )تصویر بالاتر است.
عوارض به عنوان اشیاء مستقل شناسایی نمی شوند بلکه بوسیله گروهی از سلول ها با شرایط خاص نمایش داده می شوند.
تکنیک های فشرده سازی داده های استری ندارد.
با توجه به اهمیت روش¬های ورود نقشه¬ها و اطلاعات (به صورت اتوماتیک)به سیستم های GIS روش¬های نوین و موجود جهت دیجیتایز کردن اطلاعات مکانی را در ادامه بحث مود تشریح قرار داده¬ایم :
مفاهیم و روش های رقومی سازی:
در روش های نوین تهیه نقشه تکنیک های کامپیوتری نقش مهمی را ایفا می کنند. بسیاری از سازمانهای تهیه نقشه در راه اندازی سیستم اطلاعات جغرافیایی ، سیستم های نوین تهیه نقشه با استفاده از کامپیوتر را بکار می گیرند با بکارگیری چنین سیستم هایی ، اولین و مهمترین مرحله عبارت است از تبدیل اطلاعات نقشه از حالت خطی و غیر رقومی به شکل رقومی و سازگار با کامپیوتر تکنیک تبدیل نقشه های سنتی کاغذی یا سایر مدارک گرافیکی به داده های رقومی سازگار با کامپیوتر را رقومی سازی ( Digitizing ) می نامند.
چرا Digitize می کنیم.
تبدیل اطلاعات نقشه های موجود به شکل رقومی و سازگار منطقی تر و کم هزینه تر در صرف زمان و هزینه برای تکرار برداشت داده ها می باشد به عبارتی دیگر با رقومی سازی نقشه های موجود از انجام دوباره کاری ها و صرف هزینه های گزاف جلوگیری خواهد شد حتی اگر اطلاعات نقشه ها بهنگام نباشند تکنیک رقومی سازی بمراتب اقتصادی تر است زیرا بهنگام سازی نقشه های رقومی که در محیط کامپیوتری ذخیره شده اند نسبت به بهنگام سازی نقشه های سنتی کاغذی کار آمدتر بوده و زمان بهنگام سازی و همچنین هزینه ها را کاهش خواهد داد.
بسیاری از نقشه های خطی موجود در سیستم انگلیسی تهیه شده اند برای استفاده از این نقشه ها در سیستم متریک لازم است سیستم اندازه گیری انگلیسی به سیستم متریک تبدیل شود. در مرحله رقومی سازی این تبدیل را می توان به سادگی انجام داد.
انواع رقومی سازی:
با توجه به اینکه داده اولیه یک نقشه خطی کاغذی و یا یک تصویر هوایی باشد ، انواع رقومی سازی را می توان به دو دسته تقسیم کرد.
رقومی سازی نقشه های خطی موجود می باشد.
رقومی سازی تصاویر هوایی یا روش فتوگرامتری است.
نرم افزار Arc/info یکی از محصولات شرکت ESRI می باشد که می توان از آن در رقومی سازی ،آمدیریت ،آپردازش ، آنالیز و نمایش داده های مکانی و توصیفی استفاده کرد . این نرم افزار قابلیتهای بسیاری را در اختیار قرار می دهد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :
- ایجاد قابلیتهای یک ایستگاه رقومی کننده نقشه
- ایجاد توپولوژی با قابلیتهای ویرایشی خاص
- قابلیت الحاق داده های توصیفی به عوارض مکانی
- قابلیت نمایش داده ها و خطاهای داخل آنها و ارسال به خروجیهای مختلف
- قابلیت ویرایش داده های مکانی و توصیفی
- فراهم نمودن یک محیط برنامه نویسی برای انجام موارد تکراری و یا دلخواه کاربر
- قابلیت اجرا در شبکه و ارتباط با کامپیوترهای دیگر
برخی نکات در مورد نرم افزار Arc /info
در Arc/info بسیاری از فرمانهای DOS قابل اجرا هستند در محیط Arc هر دستور ابتدا دستوری از نرم افزار فرض می شود ،آاگر چنین دستوری از بین دستورات نرم افزار یافت نشد ،آدستور مذکور فرمانی از سیستم عامل در نظر گرفته شده و اجرا می گردد . به عنوان مثال برای تغییر از یک دایرکتوری به دایرکتوری دیگر می توان از دستور cd استفاده کرد و یا برای ایجاد یک دایرکتوری جدید دستور md بکار می رود.
نرم افزار arc/info یک سیستم مدیریت فضای حافظه دارد بدین گونه که نرم افزار فایلهای خود را به صورت فشرده نگه می دارد و در موقع اجرا به صورت اتوماتیک آنها را از حالت فشرده خارج می سازد ،آپس از اجرا آنها را دوباره فشرده می کند . (برای اجرای سریعتر می توان از دستور unpack برای باز کردن حالت فشرده آنها استفاده کرد.
مفاهیم کلیدی در Arc info :
در نرم افزار arc/info چند مفهوم اساسی وجود دارد که درک آنها برای کار با نرم افزار ضروری است . چند مورد از این مفاهیم درزیر توضیح داده شده اند .
Point : با یک مختصات (x,y) مشخص شده و عوارض را بر روی نقشه به ما نشان میآدهد. به عنوان مثال موقعیت شهرها در نقشه ها کوچک مقیاس را می توان از نوع عوارض نقطه ای دانست.
Line : یبک مجموعه از نقاط پشت سر هم که عوارض خطی را در روی نقشه به ما نشان می دهد . به عنوان مثال عوارضی نظیر جاده ها مننی میزانها و … را می توان از نوع عوارض خطی در نظر گرفت .
Area : یک محیط ( سطح) بسته را شامل میآشود مانند کشورها
Word space : دایرکتوری است که coverage آهای مورد استفاده در آن قرار دارند و میآتوان برای سازمان دهی بهتر دادهآها از آن استفاده کرد.
این دایرکتوری مکان مورد استفاده کلیه داده های ورودی و خروجی دستورات خواهد بود . دستور work space برای تعیین مسیر آن به کارمی رود .
Coverage : در واقع نقشه رقومی شده میآباشد. در یک coverage عوارض نقشه به عنوان نقاط خطوط و پلی گون، ذخیره میآشوند. و توضیحاتی مانند نام عارضه، نوع symbol و ... در جدول توصیفی عوارض ذخیره میشود. بنابراین یک coverage هم شامل دادهآهای مکانی میآباشد و هم توصیفی.
عوارض های موجود در coverage به دو قسمت عمده عوارض اولیه و ثانویه تقسیم می شوند . عوارض اولیه شامل Node ها Arc ها ، polygon ها و point lable می باشند و عوارض ثانویه شامل tics ها Coverage Extent ها و Annotation ها هستند .
Arc : از اطلاعات توپولوژی میآباشد که نمایانگر یک عارضه خطی است. ( در کل میآتوان گفت عارضه خطی ممکن است شامل تعدادی Arc باشد)
Node : یکی از اطلاعات توپولوژی است و در واقع نقاط را تقاطع عوارض خطی و یا نقاط انتهایی کمانها میآباشد.
Polygon : از اطلاعات توپولوژی است و بیانگر عارضه سطحی میآباشد و به وسیله یک مجموعه از Arc ها تعریف میآشود.
Label poin : برای نمایش عوارض نقطهآای یا انتساب user-id به پلی گونها و یا تعیین محل متن داخل پلی گون بکار میآروند.
Tics : نقاط کنترل جغرافیایی یا ثبت یک coverage میآباشد.
Coverage extend : محدوده نقشهآها را تعیین میآکند. مستطیلی است که حداقل و حداکثر مقادیر مختصاتی را که Arc ها و label point ها و ... میآتوانند در یک coverage داشته باشند را نشان میآدهد.
Annotation : به عنوان اطلاعات متنی عوارض Coverage را تشریح میآکند.
User – id : یک آیتم در جدول توصیفات عوارض است و برای تک تک عوارض بکار میآرود و نباید در آن از اعداد تکراری استفاده کرد و خود کاربر قادر به id گذاری است. از user-id برای ارتباط اطلاعات هندسی و توصیفی استفاده میآشود.
Internet-id :آیتمی است که در جدول توصیفات عوارض قرار دارد و اعداد داخل این ستون توسط نرم افزار به عوارض در هنگام ورود نسبت داده می شود که نام آن به صورت coverage است که به جای coverage نام نقشه رقومی شده قرار می گیرد چون arc/info در موقع ایجاد توپولوژی از این شماره ها استفاده می کند . پس هیچگاه نباید مقادیر این ستون را در جدول توصیفات تغییر داد .
Info – file : اصطلاحی است عمومی که به تمامی فایلهای داده سازگار با نرم افزار گفته می شود . ممکن است دربعضی از دستورات که آرگومان آنها info file است به جای آن کلمه info نیز استفاده شود
منبع: نشریه آفتاب
