تاریخ انتشار: 1405/03/10
دنیای سیستمهای اطلاعات مکانی (GIS) با سرعت عجیبی در حال تغییر است. اگر تا دیروز تخصص در کار با نرمافزارهای دسکتاپ مثل نرم افزار ArcGIS یا نرم افزار QGIS برای ورود به بازار کار کافی بود، امروز دیگر اینطور نیست. با بزرگتر شدن حجم کلاندادههای مکانی (Spatial Big Data)، سازمانها و شرکتهای بزرگ به دنبال افرادی هستند که بتوانند فرآیندها را اتوماسیون کنند. اینجاست که برنامه نویسی جی آی اس به عنوان یک مهارت استراتژیک، مرز بین یک کارشناس GIS ساده و یک متخصص GIS ارشد و گرانقیمت را مشخص میکند.
اگر میخواهید بدانید نقشه راه شروع برنامه نویسی GIS چطور است و چه ابزارهایی در برنامه نویسی GIS، برنامه نویسی وب جی آی اس (WebGIS) و سنجش از دور متنباز پادشاهی میکنند، این مقاله برای شماست. در ادامه، ۲۹ دوره آموزش رایگان پایتون در GIS به زبان انگلیسی و ابزارهای ژئواسپاشیال مدرن را که توسط دکتر Qiusheng Wu (یکی از برجستهترین اساتید این حوزه) توسعه یافته است، به صورت دستهبندیشده و گامبهگام بررسی میکنیم. این صفحه را بوکمارک کنید تا نقشه راه یادگیریتان را گم نکنید.
قبل از اینکه به سراغ تحلیلهای پیچیده مکانی بروید، ابتدا باید ابزارهای توسعه (Development Tools) و مفاهیم پایهای زبان پایتون را یاد بگیرید. این بخش سنگ بنای شما در شروع برنامه نویسی جی آی اس است.
در اولین قدم، یاد میگیرید که چرا به کدنویسی در جیآیاس نیاز داریم و این مهارت چطور فرآیندهای تکراری شما را خودکار میکند.
دوره شماره 1:
ورود به دوره مقدماتی برنامه نویسی GIS
یک برنامه نویس جی آی اس به یک محیط توسعه قوی نیاز دارد. به این محیط ها IDE گفته می شود. در این دو آموزش، نحوه مدیریت محیطها با Conda و Mamba، کدنویسی در نرمافزار محبوب VS Code و مدیریت نسخههای کد با ابزار گیت (Git) را یاد میگیرید.
دوره های شماره 2 و 3:
آموزش نصب و راهاندازی Miniconda، VS Code و Git
پایتون زبان اول دنیای ژئواسپاشیال است. برای تحلیل لایههای برداری و رستری، باید اصول این زبان را بدانید. در این ویدیوها با متغیرها، ساختارهای داده (لیست، دیکشنری)، کار با رشتهها و حلقههای تکرار آشنا میشوید.
دوره های شماره 4 تا 7:
آشنایی با Google Colab، متغیرها و انواع داده در پایتون
آموزش ساختارهای داده (Data Structures) در پایتون
برای نوشتن کدهای تمیز و توسعه ابزارهای مکانی شخصی، باید تفکر شیءگرا داشته باشید. شیوه نوشتن توابع، کلاسها و نحوه خواندن/نوشتن فایلها به همراه مدیریت خطاها در این دو بخش آموزش داده میشود.
دوره های شماره 8 و 9:
آموزش توابع و کلاسها (Functions & Classes) در پایتون
پس از یادگیری الفبای پایتون، نوبت به ورود به دنیای جذاب کتابخانه های پایتون برای GIS میرسد. در این بخش، یاد میگیرید چطور بدون نیاز به محیط گرافیکی نرمافزارها، لایههای مکانی را لود، ویرایش و تحلیل کنید.
کتابخانه GeoPandas قلب تپنده تحلیل دادههای برداری (Vector) در پایتون است. با این ابزار میتوانید جداول اطلاعات توصیفی سنگین را با سرعت بالا پردازش کنید و تحلیلهای مکانی مانند Buffer یا Intersection را انجام دهید.
دوره های شماره 10 و 11:
آموزش کتابخانههای NumPy و Pandas برای مدیریت داده
یکی از چالشهای بزرگ در آموزش پایتون در GIS، نصب پکیجهای مکانی سنگین است. در این ویدیو یاد میگیرید چطور با ابزار مدرن uv پکیجها را با سرعتی باورنکردنی نصب کنید.
دوره شماره 12:
آموزش نصب پکیجهای ژئواسپاشیال با ابزار uv
اگر با تصاویر ماهوارهای و دادههای رستری (Raster) کار میکنید، این پکیجها نجاتدهنده شما هستند. دستکاری پیکسلها، محاسبات باندی و مدیریت دادههای چندبعدی اقلیمی (مثل فایلهای NetCDF) را در این بخش استاد میشوید.
دوره های شماره 13 تا 16:
آشنایی با کتابخانه Rasterio برای مدیریت رسترها
آموزش ویرایش و پردازش تصاویر رستری با Rasterio
یکی از جذابترین حوزهها در شروع برنامه نویسی جی آی اس، نمایش دادهها روی مرورگر وب و ساخت نقشههای تعاملی تحت وب است. در این بخش یاد میگیرید چطور لایههای حجیم برداری و رستری را بدون نیاز به نرمافزارهای سنگین دسکتاپ، به نقشههای تحت وب پویا یا وب جی آی اس تبدیل کنید.
کتابخانه Leafmap ابزاری قدرتمند برای ساخت نقشههای تعاملی در پایتون است. در این سه آموزش یاد میگیرید چطور نقشههای پایه را فراخوانی کنید و لایههای شیپفایل (Vector) یا تصاویر ماهوارهای (Raster) را به زیباترین شکل ممکن در وب به تصویر بکشید.
دوره های شماره 17 تا 19:
آموزش مقدماتی کتابخانه Leafmap برای ساخت نقشه تعاملی
اگر کار شما با حوضههای آبریز، خطوط جریان و مدلهای رقومی ارتفاع (DEM) گره خورده است، این ابزار سرعت کار شما را دگرگون میکند. WhiteboxTools یک موتور پردازش مکانی فوقسریع است که در این آموزش نحوه اتصال آن به پایتون را فرامیگیرید.
دوره شماره 20:
آینده برنامه نویسی وب جی آی اس در گرو پردازشهای سهبعدی است. ابزار MapLibre به شما اجازه میدهد نقشههای وکتور تایل (Vector Tiles) و عوارض را به صورت سهبعدی و با استفاده از توان کارت گرافیک (WebGL) رندر کنید.
دوره های شماره 21 تا 23:
آشنایی با MapLibre برای ساخت نقشههای سهبعدی (3D Mapping)
سامانه گوگل ارث انجین (Google Earth Engine) بدون شک قدرتمندترین پلتفرم پردازش ابری دادههای سنجش از دور در دنیاست. از آنجایی که پردازش تصاویر ماهوارهای در سیستمهای شخصی بسیار زمانبر است، آموزش رایگان گوگل ارث انجین یکی از پرسرچترین عبارات در میان متخصصین این حوزه است. در این بخش با ابزار بینظیر geemap آشنا میشوید که پل ارتباطی پایتون و ارث انجین است.
بزرگترین چالش کاربران در شروع کار با این پلتفرم، مراحل احراز هویت است. در این دو قدم، نحوه ساخت اکانت، تایید صلاحیت و اتصال محیط پایتون به سرورهای گوگل با استفاده از پکیج جادویی geemap را یاد میگیرید.
دوره های شماره 24 و 25:
در این بخش، یاد میگیرید چطور به آرشیو عظیم تصاویر ماهوارههای لندست (Landsat)، سنتینل (Sentinel) و مودیس (MODIS) دسترسی پیدا کنید، آنها را فیلتر کنید و تحلیلهای پیچیدهای مثل محاسبه شاخصهای گیاهی (NDWI یا NDVI) را روی هزاران تصویر به طور همزمان انجام دهید.
دوره های شماره 26 و 27:
در قدمهای پایانی این نقشه راه، نحوه خروجی گرفتن از نتایج تحلیلها به صورت فایلهای TIF یا شیپفایل را میآموزید. همچنین یاد میگیرید چطور با چند خط کد، انیمیشنهای جذاب تایملپس از تغییرات زمین (مثل پدیده خشک شدن دریاچهها، ذوب شدن یخچالها یا توسعه شهرها) در طول چند دهه گذشته بسازید.
دوره های شماره 28 و 29:
حرکت از سمت سیستمهای اطلاعات مکانی سنتی به سمت شروع برنامه نویسی جی آی اس ممکن است در نگاه اول چالشبرانگیز به نظر برسد، اما دسترسی به یک نقشه راه برنامه نویسی GIS استاندارد و منسجم، مسیر را برای شما هموار میکند. مجموعه آموزشهای رایگان دکتر Qiusheng Wu با زبان انگلیسی یکی از منابع رایگان آموزشی برای شروع برنامه نویسی GIS است که دنیای پایتون، وب جی آی اس و سنجش از دور متنباز را به هم متصل کرده است.
اشتراکگذاری دانش: اگر این نقشه راه جامع برای شما مفید بود، آن را با دوستان و همکاران خود که به دنبال توسعه مهارتهای مکانی و برنامه نویسی هستند، به اشتراک بگذارید.
هر دو زبان در جی آی اس مدرن حیاتی هستند اما کاربرد متفاوتی دارند. اگر هدف شما تحلیل دادههای سنگین مکانی، اتوماسیون فرآیندها و کار با هوش مصنوعی است، پایتون (Python) به دلیل داشتن کتابخانههای قدرتمندی مثل GeoPandas زبان اول شماست. اما اگر میخواهید در حوزه برنامه نویسی وب جی آی اس (WebGIS) و توسعه فرانتاند نقشهها فعالیت کنید یا از نسخه تحت وب گوگل ارث انجین استفاده کنید، جاوا اسکریپت (JavaScript) اولویت دارد. پیشنهاد میکنیم مینی دوره رایگان از GIS تا برنامه نویسی را مشاهده کنید و پاسخ این پرسش را به طور دقیق بر مبنای تجربه چند دهه برنامه نویسی GIS ما در شرکت بهین رایانش آزاد دریافت کنید.
خیر، الزاماً نیازی به تسلط حرفهای نیست، اما داشتن درک درست از مفاهیم پایهای GIS (مانند سیستمهای مختصات، انواع لایههای برداری و رستری، و تحلیلهای مکانی) کاملاً ضروری است. برنامهنویسی مکانی متنباز (Open-Source GIS) به شما اجازه میدهد تمام کارهای نرمافزارهای دسکتاپ را بدون نیاز به محیط گرافیکی آنها و تنها با کدنویسی انجام دهید.
بازار کار به شدت در حال کوچ از جی آی اس سنتی به سمت سیستمهای مکانی تحت وب و پردازش ابری است. به همین دلیل، تقاضا برای استخدام متخصص وب جی آی اس و برنامه نویس پایتون در GIS بسیار بالا بوده و درآمد این افراد به مراتب از اپراتورهای ساده نرمافزارهای مکانی بیشتر است. در بازار بینالمللی و فرآیند مهاجرت کاری نیز این تخصص یکی از امتیازهای فوقالعاده ارزشمند محسوب میشود.
اگر با مفاهیم جی آی اس آشنایی داشته باشید، یادگیری الفبای پایتون و کار با کتابخانههای مکانی (مانند نقشه راه ۲۹ قدمی این مقاله) حدود ۳ تا ۶ ماه تمرکز و تمرین مداوم نیاز دارد. برای ورود به بازار کار حرفهای و تسلط بر معماریهای پیچیده WebGIS یا پردازشهای ابری سنگین، به حدود یک سال زمان و تعریف پروژههای عملی نیاز خواهید داشت.
