همه چیز در مورد Gis ...

[Sharim]

GIS , GPS & RS :

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.
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.

[Sharim]

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.

[Sharim]

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.

[Sharim]

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.

[Sharim]

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:





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.

[Sharim]

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.

[Sharim]

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

[Sharim]

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.

[Sharim]

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.

[Sharim]

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.