آشنایی با اطلاعات جغرافیایی در GIS

این چهارمین نوشته از مطالب آموزش GIS می باشد. در این نوشته می خواهیم شما را با اطلاعات جغرافیایی آشنا کنیم. اگر به تازگی به سایت GISPlus آمده اید و با GIS آشنا نیستید برای آشنایی بیشتر با GIS، پیشنهاد ما این است که ابتدا نوشته های زیر خوانده شوند:

تاکنون یاد گرفتیم که GIS یک سامانه است و فراتر از یک نرم افزار می باشد. برخی افراد به اشتباه می گویند نرم افزار GIS، حال آن که GIS حتی از یک سیستم هم فراتر رفته و حرف S آن را به جای System به Science تعبیر می کنند که در آینده در سایت GISPlus در این خصوص بیشتر صحبت می کنیم.

آشنایی با اطلاعات جغرافیایی

می خواهیم با تعریف اطلاعات جفرافیایی، اطلاعات مکانی و اطلاعات توصیفی آشنا شویم. لذا در این بخش به تفصیل به بررسی و توضیح این موارد خواهیم پرداخت.

انواع اطلاعات در GIS

اطلاعات مورد استفاده در سامانه GIS به دو دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:

  • اطلاعات جغرافیایی یا اطلاعات مکانی
  • اطلاعات توصیفی

اطلاعات جغرافیایی

نشان دهنده موقیعت عارضه، هندسه عارضه و توپولوژی آن می باشند. منظور از  توپولوژی، مواردی چون مجاورت دو یا چند عارضه، مشمول بودن عوارض و تقاطع عوارض با یکدیگر می باشد. برای مثال، یک مدرسه را در شهر تصور کنید، یک عارضه چهارضلعی می تواند بیانگر حدود این مدرسه باشد که به آن اطلاعات جغرافیایی می گویند.

اطلاعات توصیفی

نشان دهنده توصیفات و توضیحات لازم برای اطلاعات جغرافیایی هستند. برای مثال، برای یک عارضه چهارضلعی که بیانگر محدوده ساختمان یک مدرسه است، نام می تواند یک اطلاع توصیفی باشد. نوع مدرسه می تواند یک اطلاع توصیفی دیگر باشد.

۶۰ تا ۸۰ درصد هزینه و زمان استقرار و بهره برداری از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی، مربوط به تهیه و آماده سازی اطلاعات جغرافیایی می شود. اطلاعات توصیفی به دو صورت در یک سیستم GIS ذخیره سازی می گردند:

  • داده های توصیفی ثابت
  • داده های توصیفی پویا

داده های توصیفی ثابت را تنها یک بار وارد سامانه GIS می کنیم و این داده ها پیوسته در حال تغییر نیستند. مثلا نام یک مدرسه یک داده توصیفی ثابت است.

داده های توصیفی پویا، داده هایی هستند که با توجه به یک سری توابع تحلیلی محاسبه می شوند و متغیر هستند.

شرایط اطلاعات جغرافیایی

عناصری می توانند به عنوان اطلاعات جغرافیایی یا داده مکانی ثبت شوند که:

  1. دارای موقعیت مکانی باشند:

به این معنا که در روی کره زمین حضور داشته باشند. برای مثال شهر تهران داده ­ی مکانی است زیرا مکانی را به خود اختصاص داده است.

  1. قابل تعریف باشند:

یعنی این که با عدد تعریف شوند، یا با متن، فرقی نمی کند. برای مثال وقتی می گوییم تهران شهری زلزله خیز است یا تهران دارای ۹ میلیون جمعیت است، هر دو عبارت، تعریفی از شهر تهران هستند.

  1. دارای مقیاس باشند:

تهران در مقیاس ۱:۱۰۰۰۰۰۰ به عنوان یک نقطه تعریف می شود، اما در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰ به عنوان سطحی که خود دارای عوارض مختلف است، تعریف می شود.

  1. قابل طبقه بندی باشند یا به عبارتی قابل پهنه بندی باشند:

برای مثال، مفاهیمی مثل جمعیت، کاربری اراضی، اشتغال و… در شهر تهران، قابل طبقه بندی یا قابل پهنه بندی هستند.

بانک اطلاعات جغرافیایی یا پایگاه داده مکانی

با توجه به شرایط ذکر شده برای اطلاعات جغرافیایی، در اطلاعات جغرافیایی نباید موقعیت مکانی را از ویژگی های توصیفی یک پدیده، تفکیک نمود. در طراحی داده مکانی لازم است ساختاری را دنبال نمود که داده­ ها به طور منسجم تولید و استفاده شوند.

سیستم های اطلاعات جغرافیایی قادرند مجموعه ای از داده­ های توصیفی که تشریح کننده پدیده های مکان دار دنیای واقعی هستند را در یک رایانه به نحوی سازمان دهی کنند که امکان ویرایش، به هنگام سازی، بازیابی داده ها میسر شده و تحلیل ها به سرعت، قابل انجام باشند. این مجموعه اطلاعات را، بانک اطلاعات جغرافیایی یا به صورت صحیح تر پایگاه داده مکانی می نامند.

بنابراین سیستم های اطلاعات مکانی، در درجه اول، سیستم های مدیریت اطلاعات می باشند که به هماهنگ نمودن اطلاعاتی که توسط بخش های مختلف جمع آوری می شوند، کمک می کنند.

اطلاعات جغرافیایی

ساختار اطلاعات جغرافیایی

ساختار اطلاعات جغرافیایی، مجزا از ساختار اطلاعات توصیفی است. در GIS کلیه عوارض دنیای واقعی که در نقشه رقومی، نمود پیدا می کنند، در ۳ کلاس اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:

  • نقطه
  • خط
  • سطح
اطلاعات جغرافیایی

به عنوان مثال در مدل­سازی پایگاه نقشه پایه حمل و نقل کشور در GIS، ابتدا بایستی اطلاعات نقشه رقومی به شکل لایه های مختلف ارایه شوند:

  • شبکه راه ها ( بزرگراه ها و جاده های اصلی)
  • شبکه راه آهن
  • فرودگاه ها
  • تقسیمات کشوری و حوزه بندی مرزی سیاسی، کشوری و استانی
  • مراکز شهری و نقاط تمرکز جمعیت
  • و ...

سپس هریک ازاین لایه های نقشه در سیستم GIS در قالب یکی از ۳ کلاس عمده نقطه، خط و یا سطح قرار می گیرند.

اطلاعات جغرافیایی

با توجه به مطالب گفته شده، روش کار این است هر لایه از نقشه مورد بحث را وارد نرم افزار GIS نموده و سپس با فرامین ساخت توپولوژی در نرم افزار، لایه های اطلاعات جغرافیایی آن ایجاد می شود. لایه های اطلاعات جغرافیایی به جز قابلیت نگهداری اطلاعات مکانی و اطلاعات توصیفی عارضه در یک محیط یکپارچه، قابلیت انجام تحلیل های مکانی را نیز فراهم می آورند.

بدیهی است کلیه اطلاعات نقشه های اولیه به منظور جواب گویی به تحلیل ها و اندازه گیری های مهندسی (نظیر مسافت یابی) در قالب مختصات دنیای واقعی و به شکل مختصات کارتزین باید ارایه گردد. با معرفی مختصات دو نقطه، فاصله مستقیم میان آن ها و یا مسافت مابین­شان در راستای جاده های گذرنده از آن دو روی شبکه قابل محاسبه می شود.

مدل های داده مکانی

داده ها را می توان به دو دسته ی داده های مکانی و داده های غیر مکانی (توصیفی) تقسیم کرد. داده های مکانی نیز به دو دسته برداری و تصویری تقسیم می شوند.

مدل های داده مکانی در GIS

داده های مکانی در GIS به دو دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:

  • داده های برداری یا Vector
  • داده های تصویری یا Raster
اطلاعات جغرافیایی

مدل داده برداری

در این مدل داده، عوارض با مختصات شان نمایش داده می شوند. سه نوع شی برداری داریم که عبارتند از:

  • نقطه
  • خط
  • چند ضلعی

یک عارضه با توجه به مقیاس نقشه مورد نظر، در یکی از این سه دسته قرار می گیرد. مثلا ممکن است یک شهر در نقشه بزرگ مقیاس با یک چند ضلعی و در یک نقشه کوچک مقیاس با یک نقطه نمایش داده شود.

مدل داده برداری می توانند با فرمت های مختلف نظیر DXF برای نرم افزار اتوکد، SVG، Shapefile، GeoJSON، KML و… یا حتی GeoDatabase ذخیره شوند.

اطلاعات جغرافیایی

مدل داده تصویری

به این مدل داده­ ای، مدل داده­ شبکه ای نیز می گویند. المان پایه در مدل داده­ شبکه ای یا مدل داده­ تصویری، پیکسل (Pixel) است.

هر پیکسل نماینده قسمتی از زمین است.

یک پیکسل ترکیبی، سلولی است که منطقه زمینی به آن از بیش از یک کلاس تشکیل شده باشد و قدرت تفکیک آن با توجه به ابعاد پیکسل مشخص می شود و راه هایی برای فشرده سازی آن وجود دارد تا حجم آن کاهش یابد.

مدل داده تصویری می توانند با فرمت های مختلف نظیر Tiff، GeoTiff، JPEG، DEM و… بر روی رایانه، ذخیره شوند.

مقایسه داده برداری و تصویری

خب در حال آشنایی با اطلاعات جغرافیایی هستیم که بحث مان به دو نوع اطلاعات جغرافیایی برداری و تصویری رسید و با این دو نوع داده جغرافیایی آشنا شدیم. داده های برداری و داده های تصویری، خصوصیات و رفتار متفاوت از یکدیگر دارند که در این جا به مقایسه داده برداری و تصویری می پردازیم.

اطلاعات جغرافیایی

خصوصیات داده برداری

  • از قوانین بردارها در ریاضیات، پیروی می کند.
  • در آن، هر عارضه یک شی گسسته است که مرز آن توسط بردارها نمایش داده می شود.
  • یک ساختار داده فشرده بوده و به فضای دیسک کمتری نیازمند است.
  • در آن می توان توپولوژی برقرار کرد. مثلا از یک نقطه شبکه به نقظه دیگر آن مسیری بیابیم.
  • به علت این که داده های جغرافیایی در این مدل داده برداری، با قدرت تفکیک اصلی خود ذخیره می شوند، در همه مقیاس ها، نمایش گرافیکی دقیق و با کیفیتی داریم. یعنی با بزرگنمایی نقشه، کیفیت آن افت پیدا نمی کند.
  • در آن تبدیل مختصات به آسانی صورت می گیرد.
  • ساختار داده پیچیده تری را داراست.
  • برای داده های سنجش از دور مناسب نیست.
  • ممکن است محاسبه فاصله ها با توجه به سیستم مختصات یا سیستم تصویر مورد استفاده، مشکل باشد.
  • نمایش مناسبی از واقعیت است.
  • با محیط های پایگاه داده رابطه ای سازگارتر است.

خصوصیات داده تصویری

  • حجم داده زیاد است لذا فشرده سازی انجام می دهیم.
  • نمایش روابط توپولوژی مشکل است.
  • با فشرده سازی، اطلاعات و جزئیات زیادی از دست می رود.
  • تبدیل مختصات در آن مشکل است.
  • اندازه و شکل سلول یکسان است.
  • ساختار داده­ی آن ساده است.
  • برای داده های سنجش از دور و داده های اسکن شده کارا است.
  • نمایش مناسبی از پدیده های پیوسته است.
  • ممکن است خروجی گرافیکی آن با توجه به اندازه پیکسل، رضایت بخش نباشد.
  • داشتن مقیاس های مختلف بین لایه ها مشکل است.
  • اندازه ی سلول، قدرت تفکیک داده را مشخص می کند.
  • اگر حجم داده زیاد باشد پردازش داده زمان­بر است.
اطلاعات جغرافیایی

راه های جمع آوری اطلاعات جغرافیایی

اطلاعات جغرافیایی یا داده های مکانی به عنوان ورودی و خوراک سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS هستند. در راه اندازی GIS در یک سازمان یا کسب و کار، مهمترین کار، فراهم کردن داده ها و نقشه ها می باشد که معمولا بیشترین هزینه را هم به خود تخصیص می دهند. اطلاعات جغرافیایی معمولا به یکی از روش های زیر، جمع آوری و آماده برای استفاده در سیستم GIS می شوند:

  • نقشه برداری زمینی و نقشه برداری هوایی
  • تصویربرداری هوایی
  • تصویربرداری ماهواره ای
  • شمارش
  • اندازه گیری
  • پرسشنامه و...

وسایل جمع آوری داده های مکانی

اطلاعات جغرافیایی معمولا با یکی از ابزارهای زیر جمع آوری و تهیه می شوند:

  • دوربین نقشه برداری
  • پهپادها
  • دستگاه های GPS
  • سنجنده های ماهواره ای و سنجش از راه دور Remote Sensing
  • سنسورها
  • دستگاه های موبایل

در صورتیکه مایل هستید آموزش های بعدی آکادمی GISPlus را در ایمیل خود دریافت نمایید می توانید در خبرنامه GIS عضو شوید.

عضویت در خبرنامه

برای این که از GIS بیشتر بدانید، نام و ایمیل خود را وارد کنید

  • این فیلد برای اعتبار سنجی است و باید بدون تغییر باقی بماند .
عضویت در خبرنامه

ایمیل های ارسالی ما حاوی آموزش های جدید GISPlus، اخبار، تخفیف ها و اطلاعات محصولات شرکت بهین می باشد. 

هر زمان که مایل به دریافت ایمیل های ما نباشید، در پایین هر ایمیل، روی لینک لغو اشتراک کلیک کنید. 

دانلود رایگان کتابچه مبانی و مفاهیم GIS

آشنایی سریع و آسان با سامانه اطلاعات جغرافیایی یا جی ای اس برای همه تعداد صفحات: ۱۳۱ صفحه | حجم فایل: ۷ مگابایت

خانم سمانه اکبری کارشناس ارشد GIS&RS و علاقمند به تولید محتوا در زمینه GIS است

برو بریم

اگر می‌خواهید از آخرین و محبوب‌ترین مقالات ما در ایمیل خود مطلع شوید، همین الان ایمیل خود را در کادر زیر وارد کنید

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند

۱۸۱۵

مقاله های مرتبط :

دیدگاه خود را بیان کنید :

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *