سیستم اطلاعات جغرافیایی پی.ای.بارو
ترجمه دکتر حسن طاهر کیا
انتشارات سمت
چاپ اول: 1376
سیستم های اطلاعات جغرافیاییGIS
طرح درس:
کلیات
سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS
کاربردهای سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS
نحوه کار با سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS
تعریف سیستم های اطلاعات جغرافیاییGIS
GISعبارت است از یک مجموعه کامپیوتری برای جمع آوری، ذخیره و تجزیه و تحلیل داده هایی استفاده می شود که موقعیت جغرافیایی آنها یک مشخصه اصلی و مهم محسوب می شود.
یک GIS هرگز به تنهایی نمی تواند وجود داشته باشد بلکه نیازمند به وجود سازمان منسجمی از نیروی انسانی، تجهیزات و تسهیلات می باشد تا مسءولیت پیاده سازی و نگهداری GISرا بعهده گیرد.
کابردهای سیستم های اطلاعات جغرافیاییGIS
فتوگرامتری
کشاورزی و برنامه ریزی برای کاربری اراضی
جنگلداری و مدیریت حیات وحش
کاربردهای شهری
مطالعات بیولوژیکی و اکولوژیکی
نقشه سازی و مدیریت منابع طبیعی
برنامه ریزی توسعه
مطالعات محیطی و جغرافیایی
فصل اول: هدف کلی: آشنایی با سیستم های اطلاعات جغرافیاییGIS
هدفهای آموزشی و رفتاری
آشنایی با انواع نقشه ها
آشنایی با ترسیم نقشه به کمک کامپیوتر و تفسیر آن
آشنایی با اجزای سیستم های اطلاعات جغرافیاییGIS
آشنایی با برنامه سی مپ SYMAP
داده های جغرافیایی
نقشه های عمومی
نقشه های توپوگرافی را می توان نقشه های عمومی نامید، زیرا برای هدف خاصی تهیه نشده اند
نقشه های موضوعی:
نقشه های که برای اهداف خاصی تهیه می گردند را نقشه های موضوعی می نامند، زیرا هر کدام از آنها دارای اطلاعات دقیقی در باره یک مورد از پوشش زمین بحث می کند.
برای فهم آسانتر این نقشه ها معمولاً بر مبنای توپوگرافی ساده ترسیم می شود تا در جهت یابی به استفاده کننده کمک کند.
نقشه موضوعی
این اصطلاح به صورت گسترده و آزاد به کار می رود.
از این اصطلاح می توان برای نشان دادن موارد خاصتر مانند pHخاک، تغییرات فشار، تغییرات درجه حرارت و شیوع اماض استفاده کرد.
موضوع مورد استفاده یا کیفی(کاربری زمین) و یا کمی(تغییرات عمق آب)است. می توان این اطلاعات را با نقشه های هم ارز که مناطق هم ارزش را با مرزهای از هم جدا می کند نشان داد.
نقشه موضوعی یا نقشه خاص
20
40
60
جنگل
زمین مزروعی
مسکونی
زمین بایر
زمین بازی
باغات
نقشه منحنی میزان
نقشه کاربری زمین
تجزیه و تحلیل و ترسیم نقشه با کامپیوتر
در دهه های 60 و 70 گرایش های نوینی در شیوه های بکارگیری نقشه در ارزیابی منابع، ارزیابی اراضی و برنامه ریزی بوجود آمد.
برای این کار دو روش ارائه شد.
روشی که هاپکینز آن را گشتالت نامید، در این روش سعی در یافتن واحدهای زیست محیطی بود که بطور طبیعی ایجاد می شوند در دل یک چنین واحد طبیعی، مجموعه مشخص و همبسته از ویژگی های محیطی وجود دارد که وینک آنرا مجموعه همبسته نامیده است.
بزرگترین مشکل روش گشتالت
بزرگترین شکل استفاده از نتایج ارزیابی جامع این است که در بسیاری از موارد این ارزیابی ها بسیار کلی هستند و بازیابی اطلاعات خاص در باره یک ویژگی معین چشم انداز از این گونه پژوهش ها بسیار دشوار است .
در نتیجه با پیشرفتهای اخیر و گسترش ابعاد طرحهای ارزیابی محیطی، بازاریابی تک رشته ای سنتی همچنان پررونق باقی می ماند.
نظریه ادگارام.هاروود
این نظریه توسط هووارد تی فیشر در سال 1963 در زمینه استفاده از کامپیوتر برای تهیه نقشه های ساده از راه چاپ مقادیر آماری روی یک کاغذ صاف مشبک را بکار گرفت.
سی مپ SYMAP
برنامه کامپیوتری که فیشر ارائه کرد، سی مپ(سیستم نقشه کشی گروهی و در یونانی به معنای گردآوری یا متفق نمودن است)نام داشت.
این برنامه شامل ابزارها و دستورالعملهایی بود برای تجزیه داده ها و دستکاری آنها به منظور تهیه نقشه های میان یابی و چاپ مجدد علایم چاپگر خطی برای تهیه نقشه های سیاه و سفید مناسب
دلائل قانع کننده ریند جهت استفاده از کامپیوتر برای نقشه کشی عبارتنداز:
تسهیل تحلیل هایی که نیازمند بکارگیری نقشه کشی و تحلیل های آماری است.
کاهش بهره گیری از نقشه های چاپی به عنوان منبع.
تهیه نقشه های که تهیه آنها با دست دشوار است.
خودکار نمودن تهیه نقشه که باعث صرفه جویی و بهبود کیفیت می شود.
تهیه سریعتر نقشه های موجود.
تولید ارزانتر نقشه های موجود.
تهیه نقشه جهت اهداف خاص.
تولید نقشه در صورت نبودن افراد ماهر.
ترسیم نقشه به صورتهای مختلف از داده های واحد.
تسهیل تهیه نقشه و بهنگام نمودن نقشه در صورت وجود داده های رقومی .
سیستمهای اطلاعات جغرافیاییGIS
GIS
کارتوگرافی با کیفیت بالا
CAD یا گرافیک کامپیوتری
نقشه برداری و فتوگرامتری
تحلیل فضایی با استفاده از داده های رستری یا شبکه ای
درون یابی
فن سنجش از دور
داده های جغرافیایی، پدیده های جهان واقع را از چند نظر توصیف می کنند.
الف) بیان موقعیت آنها نسبت به یک دستگاه مختصات مشخص
ب) ویژگی های توصیفی که به موقعیت آنها ربطی ندارد.
ج) بیان روابط فضایی متقابل بین پدیده ها(مانند روابط توپولوژیک)
اجزای سیستمهای اطلاعات جغرافیاییGIS
اجزای سخت افزارکه عبارتنداز
کامپیوتر، مانیتور، موس، میز و صفحه رقومی گر، اسکنر، تئودولیت الکترونیکی، ابزارهای فتوگرامتری رقومی،GPS، سامانه های تفسیر داده های سنجش از دور، چاپگر، رسام و محیط های ذخیره داده
اجزای نرم افزاری GIS
الف) برم افزارهای استاندارد پایه شامل:
سامانه های عامل
بانک های اطلاعاتی
زبانهای برنامه نویسی
ب) نرم افزارهای ویژه GIS
نرم افزارهای که توابع پایه یک GIS در ارتباط با ارکان وظایفی آن را ارائه می دهند.
نرم افزارهای کاربردی تخصصی.
نرم افزارها، برنامه های هستند که در یک مجموعه پردازش الکترونیکی داده، به منظور راه اندازی مجموعه و پردازش داده گردآورده می شوند.
نرم افزارها شامل دو گروه هستند.
اجزای اصلی نرم افزاری GIS
ورودی داده ها
ورود پرسشها
پایگاه اطلاعات
جغرافیایی
تبدیل داده ها
نمایش و گزارش
سیستم مدیریت پایگاه اطلاعاتیDBMS
مدیریت پایگاه داده که قلب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی است شامل جمع آوری داده ها، پیش پردازش آنها، فراهم آوری داده ها جهت ذخیره سازی و سپس استفاده آنها
می باشد. که مدیریت داده ها باید به نحوی داده ها را در اختیار کاربر قرار دهد که نیازی به آموزش جزئیات مربوط به خود بانک اطلاعاتی نباشد.
اجزای پایگاه اطلاعات جغرافیایی
ورودی
پایگاه اطلاعات داده ها
سیستم مدیریت
پایگاه اطلاعات جغرافیایی
موقعیت
خصوصیات
توپولوژی
ورود
پرسشها
تغییرات
بازیابی
جنبه های سازمانی سیستم اطلاعات جغرافیایی
پنج برنامه فنی کوچک چگونگی کار GISرا فرمندهی می کنند اما این سیستم ها به خودی خود استفاده بهینه از یک GIS معین را تضمین نمی کنند.
برای آنکه از GIS بهره بهتری داشته باشیم باید آنها را در یک مجموعه سازمانی مناسب مانند شکل زیر قرار دهیم.
مدیریت
اهداف و مقاصد مدیریت
اطلاعات لازم برای مدیریت
GIS
جمع آوری داده ها
روند آتی و آینده GIS
GIS در حال حاضر در تعداد قابل ملاحظه ای از رشته های دانشگاهی تدریس و مورد استفاده قرار می گیرد.
GIS توانسته است خود را با تکنولوژی جدید بویژه شبکه جهانی اطلاعات هماهنگ سازد.
ترکیب GIS با سایر سیستم ها در آینده دور از ذهن نیست.
البته رشد GISدر کشورهای در حال توسعه و ایران اندک است.
بالابودن قیمت نرم افزار و سخت افزار و عدم شناخت مدیران و تصمیم گیران در مورد این تکنولوژی و نیروهای آموزش دیده کافی …از جمله مسائل است.
فصل دوم: هدف کلی: آشنایی با ساختار داده ها در سیستمهای اطلاعات جغرافیایی
هدفهای آموزشی و رفتاری
آشنایی با سیستم مختصات شبکه جهانی مرکاتور(UTM)
آشنایی با سه مفهوم توپولوژیک نقاط، خطوط و سطوط
آشنایی با تعریف نقشه
آشنایی با داده های جغرافیایی در کامپیوتر
آشنایی با مفهوم ساختار پایگاه اطلاعاتی: سازماندهی داده ها در کامپیوتر
آشنایی با سیستمهای موثر مدیریت پایگاههای اطلاعاتی
هدفهای آموزشی و رفتاری
آشنایی با مفهوم بایگانی و دسترسی به داده ها
آشنایی با مفهوم ساختار های پایگاه اطلاعاتی شامل
1- ساختار سلسله مراتبی داده
2- ساختار شبکه ای
3- ساختار رابطه ای
آشنایی با مفهوم ساختارها و نمایش داده های جغرافیایی در کامپیوتر شامل
روش صریح یا رستری یا سلولی
روش ضمنی یا برداری یا وکتوری
هدفهای آموزشی و رفتاری
آشنایی با مفهوم روشهای فشرده ذخیره داده های شبکه اییا کُدکذاری شامل:
کدهای زنجیری
کدهای رانش طولی
کدهای قطعه ای
کدهای چهارتایی
آشنایی با سیستم کُدگذاری نقشه به صورت مستقل دو سره Dual Independent Map Encoding system(DIME)
فصل دوم: ساختار داده ها در نقشه های موضوعی
ساختار داده ها در سیستمهای اطلاعات جغرافیایی: داده های جغرافیایی از پیچیدگی خاصی برخوردار هستند؛
زیرا این دادها باید اطلاعاتی در باره موقعیت مکانی، ارتباط توپولوژیک احتمالی و ویژگیهای ثبت شده موضوعات باشند.
جنبه های توپولوژیک و مکانی سیستمهای اطلاعات جغرافیایی در طراحی و نقشه کشی، وجه تمایز این سیستمها با سیستمهای جدید اطلاعاتی که در بانکداری، رزرو بلیط و …استفاده می شوند هستند.
سیستم مختصات شبکه جهانی مرکاتور(UTM)
این سیستم برای کل جهان تعریف شده است.
در این سیستم نصف النهارات به طور عمود و موازی هم،
مدارات به طور افقی و موازی هم در نظر گرفته می شود.
در این سیستم کره زمین در محور Xها(نصف النهارات)به 60 قسمت 6 درجه ای تقسیم می شود. که 30 زون(منطقه) در نیمکره شرقی و 30 زون در نیمکره غربی می باشد.
یعنی 60=6÷360که شماره گذاری آن از نیمکره غربی شروع می شود.
سیستم مختصات شبکه جهانی مرکاتور(UTM)
در این سیستم کره زمین در محور Yها(مدارات)به 20 قسمت 8 درجه ای تقسیم می شود. که 10 زون(منطقه) در نیمکره شمالی و 10 زون در نیمکره جنوبی، از 80 درجه جنوبی تا 80 درجه شمالی می باشد.
یعنی 20=8÷160
که نامگذاری آنها بر اساس حروف انگلیسی بدون دو حرف اول، دو حرف آخر و دو حرف وسط(O,I) انجام می شود.
که ایران در چهار زون 38،39،40،41قرار دارد.
سیستم مختصات شبکه جهانی مرکاتور(UTM)
داده های جغرافیایی با تکیه بر سیستم مختصات استاندارد به مکانهای از سطح زمین مربوط هستند.
چنانچه موضوع مورد مطالعه درسطع محدود باشد سیستم مختصات محلی است.
اما اگر موضوع مورد مطالعه در سطح شبکه ملی یا بین المللی به صورت شبکه تصویری باشد از سیستم مختصات شبکه جهانی مرکاتور(UTM)که مورد قبول همگان است استفاده می شود.
نقاط، خطوط و سطوح
تمام داده های جغرافیایی در این سه مفهوم توپولوژیک خلاصه می شود.
نقطه عبارتند از : یک شیء فضایی که هیچ مساحتی ندارد مانند چاه نفت که می توان با یک جفت مختصات XY نشان داد.
خط عبارتند از: یک شیء فضایی است که از پیوستن نقاط متوالی بوجود می آید. مانند خطوط راه آهن که می توان با خطی شامل مختصات XY در ایتدا و مختصات XY در انتها مشخص نمود.
نقاط، خطوط و سطوح
سطوح(پلیگون یا چند ضلعی)عبارتند از: به یک مساحت بسته اطلاق می شود مانند یک دشت سیلابی که می توان مختصات XYرا برای تمامی نقاط آن در نظر گرفت.
(ناحیه ای که به وسیله حلقه
بسته ای از قطعه خطوط مستقیم
احاطه شده باشد را پلیگون گویند.)
محور Y
محور X
نقطه
خط
پلیگون
تعریف نقشه
نقشه: مجموعه ای است از نقاط، خطوط و سطوحی که بر اساس مکان آنها در فضا و یک مبنای مختصات و توصیفات غیر مکانی تعریف شده است.
نقشه: تصویری است از تمامی یا قسمتی از کره زمین روی یک سطح مسطوی که یه نسبت معینی کوچک شده باشد و عوارض و پدیده های مختلف بطور انتخابی روی آن نشان داده شده باشد.
راهنمای نقشه یا لژاند
کلید ارتباطی بین ویژگیهای غیر مکانی توصیفی و موجودیتهای مکانی در نقشه را راهنمای نقشه گویند.
در سیستم اطلاعات جغرافیایی، اطلاعات غیر مکانی باید بصورت کُد در نظر گرفته شوند تا بتوان از آنها در تجزیه و تحلیل داده ها استفاده نمود.
داده های جغرافیایی در کامپیوتر
ابتدا کاربر از داده ها باید درک درستی داشته باشد.
بعد نمودار ساختار پدیده در سیستم اطلاعات جغرافیایی مشخص گردد.
سپس ساختار پایگاه اطلاعاتی سازماندهی گردد.
داده های جغرافیایی روی وسایط مغناطیسی نوشته با روش آدرس دهی خاصی ذخیره می شوند.
A
B
C
D
درک کابر از ساختار پدیده
نمودار ساختار پدیده در سیستم اطلاعات جغرافیایی
ساختار پایگاه اطلاعاتی
ساختار سخت افزار
ساختار پایگاه اطلاعاتی: سازماندهی داده ها در کامپیوتر
خصیصه ضروری هر سیستم ذخیره داده ها در این است که قادر باشد دسترسی به داده ها و ارجاع متقابل داده ها را بسرعت فراهم سازد.
چندین روش برای این امر وجود دارد که بعضی موثرترند.
سیستمهای موثر مدیریت پایگاههای اطلاعاتی
برنامه های کامپیوتری که ورودی، خروجی، ذخیره و بازیافت داده ها را از یک پایگاه داده های رقومی کنترل می کنند را سیستمهای موثر مدیریت پایگاههای اطلاعاتی می گویند.
این سیستم ذخیره، سرمایه گذاری بسیار برای نیروی انسانی و نیز هزینه های زیاد را برای تهیه سیستمهای موثر مدیریت پایگاههای اطلاعاتی توجیه می کند.
بایگانی و دسترسی به داده ها: 1- فهرستهای ساده
ساده ترین شکل پایگاه اطلاعاتی است، به گونه که هر اطلاعات جدید را می توان به آن اضافه نمود که این اطلاعات جدید در انتهای جدول اطلاعاتی قرار می گیرد.
در این سیستم اضافه نمودن اطلاعات بسیار آسان اما بازیافت آن عملی نیست. به عنوان مثال در یک نمونه 10000تای باید برای خواندن آخرین نمونه یک ساعت و نیم زمان باید در نظر گرفت.
یعنی ثانیه5000= 2/(1+10000) 2/(1+n)
بهترین راه حل ایجاد یک ساختار و فراهم نمودن کلید برای چنین ساختاری جهت سرعت بخشیدن در بازیافت داده ها
2- فهرستهای پی درپی و مرتب
در این روش اطلاعات با توجه به حروف الفبا در جدول اضافه می شوند همانند فرهنگ لغات.
امتیاز این سیستم در دسترسی سریع به اطلاعات ذخیره شده است.
در این ساختار از جستجوی دودویی استفاده می شود.
در جستجوی دودویی تعداد جستجو برابر(1+n)2log
می باشد.
یعنی برای جستجوی 10000اطلاعات تنها 14 ثانیه زمان لازم است.
3- جداول اندیکس شده فایلهای فهرست شده
در سیستمهای اطلاعات جغرافیایی هر اطلاعات فضایی علاوه بر کلید توصیفی، دارای اطلاعات پیوسته توصیفی نیز است. مثلاً در مورد یک برش از خاک باید اطلاعاتی از زهکشی، pH و بافت خاک داشته باشیم. برای این جستجو باید از فایلهای اندیکس شده استفاده کرد.
فایلهای مستقیم
اگر اقلام اطلاعاتی در هر یک از فایلها بر اساس عناوین فایلها باشند، فایلها را فایلهای مستقیم گویند. تعداد جستجو برابر2/(1+2n)2/(1+1n)خواهد بود. 1 nتعدادجستجو و2n تعداد اقلام اطلاعاتی
اگر محل هر قلم اطلاعاتی بر اساس موضوع فایل مشخص شود، را فایل معکوس گویند.
فایل معکوس
ساختار پایگاه اطلاعاتی
پایگاه اطلاعاتی شامل داده هایی است که در چندین فایل موجودند.
جهت دسترسی آسان به این داده ها نیاز به نوعی سازماندهی است. عمده ترین این ساختارها عبارتند از:
1- ساختار سلسله مراتبی داده
2- ساختار شبکه ای
3- ساختار رابطه ای
1- ساختار سلسله مراتبی داده
در این ساختار تنها از یک فیلد به عنوان فیلد کلیدی برای سازماندهی داده ها استفاده می شود. در این ساختار ارتباط "یک به یک" "یک به چند" وجود دارد بنابراین علاوه بر ارتباط والدین به فرزند، فرزندان نیز می توانند خود دارای فرزند باشند. بنابراین ارتباط این ساختار دارای طراحی شبیه درخت شجره خانواده می باشد و برای ذخیره و مدیریت داده هایی نظیر طبقه بندی گیاهان، جانوران و خاکها بسیار مناسب می باشد.
1- ساختار سلسله مراتبی داده
وقتی که داده ها دارای ارتباطی مانند ارتباط والدین با فرزند یا یک به چند باشند از این ساختار استفاده می شود. در این ساختار تنها از یک فیلد به عنوان فیلد کلیدی برای سازماندهی داده ها استفاده می شود.
برای ذخیره و مدیریت داده هایی نظیر طبقه بندی گیاهان، جانوران و خاکها بسیار مناسب می باشد.
مدلی از ساختار سلسله مراتبی داده
برای هر مدرسه بیش از یک رکورد (رکورد اصلی مدرسه و رکورد جزء نام معلم) تعیین شده است. در این ساختار هر رکورد اصلی به بیش از یک رکورد جزء مرتبط است یعنی ارتباط بین رکوردها یک به چند است.( رکورد یعنی ردیف، مثال، ردیف کد مدرسه به ردیف نام معلم، در مدرسه عصمت هم علیزاده و هم زارعی تدریس دارند.
محدودیتهای ساختار سلسله مراتبی داده
1- جستجو در فیلدهای توصیفی امکان پذیر نیست.
2- در این مدل امکان ارتباط "چند- به- چند" مجاز نمی باشد.
3- دسترسی اطلاعات در رکوردهای جزء فقط از طریق دسترسی به رکورد اصلی که به آنها متصل است امکان پذیر است.
4- چون برای یک پایگاه داده GIS کاربرد طولانی در نظر گرفته می شود و همواره امکان گسترش آن وجود دارد، که در این ساختار پایگاه داده میسر نمی باشد.
2- ساختار سیستمهای شبکه ای
زمانی که بتوان رکوردهای جزء را با بیش از یک رکورد اصلی مرتبط نمود، ساختار شبکه ای ایجاد شده است.
مدلهای شبکه نسبت به مدل سلسله مراتبی دارای تمایل به افزونگی کمتر در ذخیره داده ها می باشند. غالباً در گرافیک از ساختار شبکه ای که دارای ساختار نشانگر حلقوی است استفاده می شود.
مدلی از ساختار شبکه ای داده
در مدل شبکه یک شیء می تواند بدون نیاز به ریشه با چند فرزند ارتباط برقرار کند.
در این ساختار ارتباط چند به چند است و با هر رکوردی امکان دسترسی به اطلاعات وجود دارد.
مدلی از ساختار شبکه ای داده
M
a
b
c
d
e
f
g
1
2
3
4
5
6
b
a
d
g
f
e
c
b
a
d
c
c
f
g
e
نقشهM
چند ضلعی 1 و 2
اتصالات شبکه
1
2
1
1
2
2
M
1
2
2
3
a
b
c
d
g
f
e
c
4
6
5
5
3
4
3
6
1
4
4
3
ساختار داده سلسله مراتبی
معایب ساختار شبکه ای
عیب اصلی این مدل پیچیده تر بودن آن نسبت به مدل سلسله مراتبی بوده که قابلیت انعطاف پذیری آن را ندارد.
در این ساختار هزینه بهنگام سازی و ترمیم داده ها مبلغ قابل توجهی بر هزینه های ثابت پایگاه اطلاعاتی
می افزاید.
3- ساختار رابطه ای پایگاه اطلاعاتی
این ساختار نسبتاٌ ساده بوده، داده های توصیفی دسته بندی و در جدولهای متعددی ذخیره می شوند. هر یک از این جدولها را رابطه می نامند که تشکیل شده از تعدادی ستون برای ثبت داده های توصیفی و همچنین تعدادی ردیف برای ثبت پدیده ها، تعدادردیف ها حداکثر برابر با تعداد پدیده ها خواهند بود.
جدولها را می توان از طریق ستون های همسان به هم مرتبط نمود که این ستون ها را کلید می نامند
مدلی از ساختار رابطه ای پایگاه اطلاعاتی
ساختار رابطه ای پایگاه اطلاعاتی. این ساختار با استفاده از فیلد کلیدی(کد مدرسه) که ارقام مشابهی دارند قابل ترکیب هستند.
مزایای ساختار شبکه ای داده
مدل ارتباطی قابل انعطاف تر از سایر مدلها است. هیچگونه محدودیتی برای انواع پردازشهایی که می توانند انجام شوند، به وجود نمی آورد.
مدل ارتباطی دارای پایه تئوری دقیق در ریاضیات است. فرصت استفاده از روابط ریاضی بین ارتباط ها بعنوان پایه ای برای پردازش داده ها بجای برنامه نویسی وجود دارد.
سازمان مدل ارتباطی، برای فهم ساده است و در نتیجه ابزار خوبی برای ارتباط با ایده های پایگاه داده هاست.
پایگاه داده های ارائه شده بوسیله مدل ارتباطی نسبت به دو مدل دیگر در کل دارای افزونگی کمتری است.
معایب ساختار شبکه ای داده
پیاده سازی و اجرای آنها سخت است.
کارآیی مدل ارتباطی نسبتاً کمتر است.
عدم وجود اتصالات فیزیکی یا اشاره گرها اقتضا می نماید تا کار با داده ها بر پایه انطباق در جدولهای ارتباطی انجام پذیرد که این عمل بسیار وقت گیر است.
در نتیجه پایگاه داده های ارتباطی نسبت به سیستم های پایگاه داده سلسله مراتبی و شبکه به نحو چشمگیری کندتر است.
ساختارهای رکورد
در ساختمان تمام پایگاههای اطلاعاتی، داده ها بصورت رکورد(ردیف) نوشته می شوند.
یک رکورد را می توان بعنوان یک سطر از یک جدول فرض کرد.
یک رکورد به فیلدها(ستون ها) تقسیم می گردد که هر کدام شامل یک قلم از داده هاست.
ساده ترین شکل یک رکورد یک آرایه یک بعدی با طول ثابت است که به چندین قسمت مساوی تقسیم شده است.
هر رکورد دارای یک سرآمد(کلید) می باشد که در آن اطلاعات توصیفی دیگری شامل اطلاعات مربوط به نوع داده ها در رکورد فرعی و میزان فضای اشغال شده توسط هر کدام بیان می گردد.
مدلی از یک رکورد در فایل داده
رکورد1
رکورد2
رکورد3
فیلد1
فیلد2
فیلد3
فیلد4
رکورد سرآمد
رکوردهای با طول ثابت
رکوردهایی با طولهای نتغییر و یک سرآمد برای ضبط رطلاعات در باره خود رکورد
مفهوم ساختارها و نمایش داده های جغرافیایی در کامپیوتر
دو روش متضاد ودر عین حال مکمل برای نمایش فضایی داده ها در کامپیوتر وجود دارد که عبارتند از:
روش صریح یا رستری یا سلولی
روش ضمنی یا برداری یا وکتوری
روش صریح یا رستری یا سلولی
در روش رستری هر پدیده از مجموعه نقاطی که در درون شبکه می باشند شکل گرفته است. بنابراین کامپیوتر می داند که این مجموعه نقاط نشان دهنده یک پدیده است و نه یک جدول اطلاعاتی، و به تمامی سلولها یک کُد ارزشی مثلاً Rبرای جاده داده می شود.
در حقیقت خود حرفR نشان داده نمی شود، ولی با یک ارزش عددی، یک رنگ یا درجات مختلف خاکستری نمایش داده می شود. در واقع ما این ساختار اطلاعاتی را داریم.
توصیف جاده ← نشانه یا رنگ ← سلول R
تعریف روش صریح، رستری، سلولی یا شبکه ای
رستر شامل مجموعه ای از سلولهایی است که عوارض
زمین را در یک شبکه منظم می پوشاند.
این مدل براساس سطح(به جای نقطه)استوار است.
کوچکترین عنصر تشکیل دهنده در این مدل، پیکسل یا سلول نامیده می باشد که ارزش هر یک از آنها، نمایانگر اطلاعات طیفی یا توصیفی عارضه زمینی است.
در این مدل باید به هر سلول یک کد یا یک مقدار ارزش اختصاص داد
که در حقیقت این مقدار معرف نوع عارضه است.
روش ضمنی، برداری یا وکتوری
در نمایش ضمنی، مجموعه ای از خطوط که نقاط شروع و پایان و ترکیبات اتصال آنها تعریف شده اند بکار گرفته می شود.
نقاط شروع و پایان خطوط که نشان دهنده ترکیب پدیده است، بردارها تعیین می کنند. شاخصهای بین خطوط، اتصالات آنها را در شکل دادن به پدیده در کامپیوتر نشان می دهد. در این روش ساختار داده ها به شکل زیر است
توصیف جاده ←مجموعه ای از بردارها ←اتصال خطوط
تعریف روش ضمنی، برداری یا وکتوری
در این مدل موقعیت هر نقطه به طور دقیق با یک جفت مختصات(x,y) در یک سامانه مختصات معین ارائه می گردد.
در ضمن این مدل به دلیل دقت هندسی بسیار بالا در ارائه موقعیت پدیده ها، برای تشریح موقعیت مکانی پدیده های نقطه ای، خطی و سطحی بسیار مناسب می باشد.
مدلی از روش صریح(رستری) و ضمنی(برداری)
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
رستورانها
جنگل
رودخانه
جاده
پیست اسکی
مدل رستر
مدل بردار
کاربرد ساختار شبکه داده ها
در ساختار شبکه ای، هر نقطه به منزله یک سلول و هر خط به منزله رشته ای از سلولها و یک سطح مجموعه ای از سلولهای بهم پیوسته است.
کاربرد ساختار شبکه ای در کامپیوتر خصوصاً با استفاده از زبانهای برنامه نویسی بسیار آسان است، چون براحتی ذخیره، دستکاری، اصلاح و نمایش داده می شود.
توزیع بارندگی سالانه
این نقشه توزیع باران را در ایران به شکل رستری نشان می دهد.
توزیع بارندگی در فصل تابستان
50
20
10
5
20
10
5
5
25
5
15
300
20
200
100
30
این نقشه توزیع باران را در ایران به شکل برداری(ضمنی) نشان می دهد.
نتیجه گیری
دو روش اساسی در نمایش اطلاعات توپولوژیک وجود دارد که عبارتند از:
نمایش شبکه ای: مجموعه ای از سلولها با مختصات فضایی که نشانی یا آدرس هر کدام را می توان به طور مستقل از طریق ارزشهای توصیفی مشخص نمود.
نمایش برداری: با استفاده از سه واحد جغرافیایی، خط، نقطه و سطح پدیده ها را نمایش می دهد.
روشهای فشرده ذخیره داده های شبکه ای
. نمایش داده ها بصورت فشرده تر و جمع و جورتر را فشرده سازی داده ها یا کُد بندی مدل های داده می نامند.
روشهای فشرده ذخیره داده های شبکه ای
. نمایش داده ها بصورت فشرده تر و جمع و جورتر را فشرده سازی داده ها یا کُد بندی مدل های داده می نامند. روشهای متفاوت فشرده سازی داده در فایل شبکه ای عبارتند از:
کدهای زنجیری
کدهای رانش طولی
کدهای قطعه ای
کدهای چهارتایی
کدهای زنجیری
کّدبندی زنجیره ای از طریق تعریف مرز عارضه به فشرده سازی داده ها می پردازد. مرز عارضه از طریق توالی واحدهای سلولی با شروع و برگشت به یک مبدا تعریف می شود. تمام سلول های داخل این محدوده به عنوان بخشی از این عارضه تلقی می شود. در این روش برای تعیین جهات از عددگذاری(شمال=0، شرق=1، جنوب=2 و غرب=3)استفاده می شود. کدبندی زنجیره ای همچنین برای ذخیره سازی فشرده داده های مکانی مانند برآوردکردن سطوح، شناسایی پیچ های تند و فرورفتگی ها بکار می رود.
مدلی از کدهای زنجیره
عدد اول سمت چپ جهت حرکت و عدد دوم تعداد پیکسل های مرزی را نشان می دهد
پیکسل شماره 1 و 10 به عنوان مبدا در نظر گرفته شده است.
فایل کد شده عبارتند از
4و1 5و0
3و3 4و2
کدهای رانش طولی
در این کُد گذاری حجم داده ها به صورت ردیفی کاهش می یابد و سلول های مجاور در طول یک سطر که دارای مقادیر یکسان هستند به جای اینکه برای هر سلول یک ارزش ثبت شود، در قالب یک ارزش ذخیره می شوند.
این نوع کُد گذاری در کاهش حجم داده های لازم برای ورود به یک پایگاه اطلاعاتی مفید است. خصوصاً در کامپیوترهای کوچک یا جای که حجم داده ها باید در یک حد معین نگاه داشته شود مناسب است.
مدلی از کدهای رانش طولی
زمین کشاورزی
زمین کشاورزی
نتیجه با استفاده از کد رانش طولی به شرح زیر است.
ردیف اول: 13و 04و 14 و 03
عدد 1 نشان می دهد عارضه وجود دارد و عدد 3 نشان دهنده تعداد پیکسل های اشغال شده است.
عدد صفر عدم حضور عارضه و عدد 4 تعداد پیکسل های اشغال نشده را نشان
می دهد.
بنابراین با کم کردن اطلاعات ذخیره شده برای هر خط در ماتریس سلولی، از طریق ضبط فقط
یک عدد برای تعداد سلولهای اشغال شده از یک عارضه اقدام به تهیه فایل داده می شود.
کدهای قطعه ای
در این کُد بندی به جای جستجو در کل مجموعه قطعه ها تنها قطعه ای که عارضه مورد نظر در آن قرار دارد مورد بررسی قرار می گیرد.
کّدبندی قطعه ای مناسبترین روش برای اشکال بزرگ و ساده هستند
و برای اشکال پیچیده کوچک که فقط چند برابر سلول اصلی هستند، اصلاً مناسب نیست.
مدلی از کدهای قطعه ای
در این روش با
استفاده از فضای دو
بعدی و یک سری
بلوکهای مربعی شکل
اقدام به ذخیره سازی
اطلاعات می شود.
در این شکل در مجموع
نه بلوک مورد نیاز است
که عبارتند از: 6مربع تک پیکسلی 2 مربع 4 پیکسلی
و یک مربع 25 پیکسلی
کدهای چهارتایی
یکی از مزیت های مدل داده های رستری آن است که هر سلول می تواند به سلول های کوچکتری با همان شکل و جهت تقسیم شود. مطلوب ترین شیوه تقسیم سلولها مدل درخت چهارگانه است. در این کُد بندی ناحیه بر اساس اصل تقسیم مکرر سلول ها در تصویر رستری به قطعات چهار قسمتی تقسیم می شود. این تقسیم تا جایی ادامه می یابد که هر سلول با وجود یا عدم وجود عارضه مکانی رده بندی می شود.
کدهای چهارتایی
در کُدبندی درخت چهارگانه به جای تقسیم یک ناحیه به سلول هایی با اندازه یکسان، تقسیمات ریزتری در نواحی با جزییات بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. درخت چهارگانه دارای نمایش های با قدرت تفکیک متغیر می باشد که در آنها جزییات ریز فقط وقتی نمایش داده می شود که به فضای ذخیره بیشتری برای قسمتهای دیگر که فاقد جزییات هستند نیاز نباشد. بنابراین ضریب تفکیک بالا برای نواحی با تغییرپذیری فضایی زیاد با چندین عارضه نسبتاً کوچک بکار می رود و ضریب تفکیک کم برای کُد گذاری نواحی بزرگ همگن استفاده می شود
مدلی از کدهای چهارتایی
1
0
0
1
2
30
310
311
313
312
32
33
313
312
311
310
0
1
2
32
33
گره
خالی
پر
30
ساختارهای برداری داده های برای واحد های جغرافیایی
نمایش برداری یک شکل ه منظور نمایش هرچه دقیقتر آن صورت می گیرد.
در این روش مختصات به صورت پیوسته در نظر گرفته می شود و این امکان را به ما می دهد تا همه موقعیتها، طول و ابعاد را دقیقاً تعریف کنیم.
ساختارهای برداری مورد استفاده درGIS برای ذخیره نقاط، خطوط و سطوح بحث می شود.
واحدهای نقطه ای
واحدهای نقطه ای را می توان شامل واحدهای جغرافیایی و گرافیکی دانست که توسط مختصات X,Y نشان داده می شود.
برای تعیین نوع نقطه اطلاعات مربوط به آن ذخیره می شود.
بنایراین یک عارضه نقطه ای تحت یک جفت مختصات X,Yثبت می گردد.
واحدهای خطی
واحدهای خطی را می توان شامل همه پدیده های خطی ساخته شده از پاره خطهای مستقیم که دارای دو یا چند مختصه باشند فرض نمود.
ساده ترین خط مستلزم ذخیره نقطه شروع و پایان است.
یک خط تحت یک سری از مختصات Y,Xثبت می گردد.
واحدهای سطحی
یک ناحیه تحت یک حلقه بسته از جفت مختصاتی که مرز ناحیه را تعریف می کنند ثبت می گردد.
مساحت سطوح را می توان به روشهای مختلف در پایگاه داده های برداری نشان داد که عبارتند از:
چند ضلعی ها ی ساده
چند ضلعی های دارای فهرست نقاط
چند ضلعی ها ی ساده
ساده ترین راه نمایش یک چند ضلعی گسترش یک زنجیره است، یعنی نمایش چند ضلعی ها با استفاده از مجموعه مختصات XYمرزی آنها.
نامها و علائم مشخصه چند ضلعی به شکل واحدهای متنی ساده نگهداری می شود.
هرچند این روش ساده است معایبی هم دارد.
معایب چند ضلعی ها ی ساده
خطوط همجوار باید دوبار رقومی و ذخیره شود.
در مورد همسایه کناری اطلاعی نداریم.
نشان دادن جزایر فقط بصورت ساختارهای گرافیکی امکانپذیر است.
راه آسانی برای بررسی اینکه آیا توپولوژی مرز درست است یا نه یا از نطر توپولوژیک دارای حلقه های غیر قابل ایجاد می کند، وجود ندارد.
چند ضلعی های دارای فهرست نقاط
در این روش تمامی مختصات به ترتیب شماره گذاری شده و از طریق فهرستی که نشان می دهد کدام نقاط مربوط به کدام چند ضلعی است به آنها رجوع می شود.
در این روش مرز میان چند ضلعی ها یگانه است اما مشکل توابع همسایگی همچنان پابرجاست.
سیستم های چند ضلعی و ساختارهای توپولوژیک صریح
تنها با دخالت دادن روابط توپولوژیک صریح در ساختار داده ها می توان مشکل جزایر و همسایه ها را حل کرد.
ساختار توپولوژیک را می توان به دو روش ساخت.
ایجاد پیوندهای توپولوژیک در حین وارد کردن داده ها
استفاده از نرم افزار برای ایجاد توپولوژیک از یک گروه زنجیره های به هم پیوسته.
در حالت اول وظیفه ایجاد توپولوژی بر دوش کاربر است
در حالیکه در روش دوم متکی بر توان محاسباتی دستگاه است.
سیستم کُدگذاری نقشه به صورت مستقل دو سره Dual Independent Map Encoding system(DIME)
این سیستم از سال 1970 مورد استفاده قرار گرفت.
این سیستم کُدگذاری برای اتوماتیک کردن پردازش فرمهای سرشماری ایجاد گردید.
با توجه به این سیستم سعی می شود روابط توپولوژیک صریح در ساختار داده های جغرافیایی برقرار شود.
عنصر اصلی فایل DIMEپاره خط ساده ای است که با دو نقطه انتهایی تعریف شده است.
خطوط پیچیده تر با مجموعه ای از پاره خطهای ساده تعریف شده اند.
ساختار شبکه ای چند ضلعی توپولوژیک کامل
این ساختار دارای مراحل زیر است:
مرحله اول: ارتباط دادن زنجیره به شبکه مرزها:
در این مرحله ابتدا زنجیره ها برحسب دامنه آنها مرتب می شوند در نتیجه زنجیره هایی که از نظر توپولوژیک به هم نزدیکند در پرونده داده ها نزدیک هم قرار می گیرند.
به این ترتیب هنگام جستجوی زنجیره های همسایه در وقت صرفه جویی می شود.
مرحله دوم: کنترل بسته بودن چند ضلعی ها
بسته بودن را می توان براحتی با اسکن نمودن رکوردهای زنجیره ای تعریف شده امتحان کرد تا دریابیم آیا همه آنها به حداقل یک زنجیره دیگر اشاره می کند یا نه.
مرحله سوم: متصل کردن خطوط به چند ضلعیها
اولین قدم برای اتصال خطوط ایجاد یک چند ضلعی فراگیر جدید از مرزهای خارجی نقشه است.
این چند ضلعی فراگیر دارای رکوردهای زیر است.
1- یک شناسه منحصر به فرد
2- یک کد که آن را به عنوان یک چند ضلعی فراگیر بشناسد.
3- یک شاخص حلقوی 4- سیاهه ای از شاخصهای زنجیره محیطی 4- مساحت آن 6- جهت آن(حداقل و حداکثر مختصاتXYچهارگوش محیط)
مرحله چهارم: محاسبه چند ضلعیها
محاسبه چند ضلعیها با قانون ذوزنقه انجام می شود، چون در مورد داده های جغرافیایی ممکن است زنجیره های مرزی چند ضلعیها صدها مختصات داشته باشند.
بنابراین مساحت را یکجا حساب می کنیم و در صورت لزوم جزایر ضمیمه را از کل کم می کنیم و مساحتها را به صورت اطلاعات توصیفی ضبط می کنیم.
مرحله پنجم: ارتباط دادن توصیفات غیر گرافیکی به چند ضلعیها
آخرین مرحله ایجاد پایگاه اطلاعاتی، اتصال چند ضلعیها به توصیفاتی است که معرف آنها است. که این کار به چند روش ایجاد می شود.
رقمی کردن یک واحد متن در داخل محوطه چند ضلعی.
در کامپیوتر، شناسنده منحصر به فرد را در مرکز چند ضلعی بنویسیم.
خواننده در می یابد که برای ایجاد شبکه بی نقص نیاز به توان محاسباتی بالا و نرم افزارهای پیچیده هستیم
پایگاه اطلاعاتی ایجاد شده برای چند ضلعی دارای مزایای زیر است.
شبکه چند ضلعی کامل و بی نقص است.
تمامی چند ضلعی ها، زنجیره ها و ممیزه های وابسته بخشی از یک واحد متصل هستند که همه تحلیلهای همسایگی امکان پذیر است.
جاگذاری(layout)جزایر و خشکیهای جا افتاده به طور نامحدود ممکن است
صحت مکانی پایگاه اطلاعاتی فقط توسط صحت رقومی کننده و طول حروف کامپیوتر محدود می شود.
ساختار داده ها کمترین ملزومات را برای جمع آوری داده ها و ورودی دارد.
ساختار داده ها برای نقشه های موضوعی: انتخابی بین شبکه و بردار
قبلاً چنین تصور می شد که دو ساختار برداری و شبکه ای در مدل سازی اطلاعات کاملاً متفاوت هستند و غیر قابل تلفیق می باشند.
این دو روش از این نظر تلفیق ناپذیرند که در روش شبکه ای برای ذخیره و پردازش تصاویر حاصل از ساختار برداری حافظه قابل توجهی لازم است.
اخیراً معلوم شده که آنچه مشکلی نظری بنظر می رسید در واقع مشکل فنی بود. در گذشته رسانه اصلی ذخیره داده ها کارتهای پانچ بود. مثلاً برای یک نقشه1:50000با قدرت تفکیک 2/0 میلیمتر با 5میلیون جزء تصویری فضایی بین 2 تا 3 متر مکعب فضا لازم است. بنابراین حافظه زیادی را اشغال می کرد.
حل مشکل ساختار برداری و شبکه ای
مشکل فضای زیاد برای ذخیره نمودن داده های شبکه ای با برخی از ساختارهای فشرده سازی مانند کدهای رانش طولی یا چهار تایی قابل حل می باشد.
اما اضافه کردن مقدار زیادی اطلاعات توپولوژیک در یک ساختار برداری می تواند حجم اطلاعات پایگاه اطلاعاتی را افزایش دهد.
تبدیل ساختار برداری و شبکه ای
اگر به این شناخت برسیم که هر دو روش برای نمایش داده های فضایی با ارزشند. تبدیل بردار به شبکه ساده ترین راه خواهد بود و چندین برنامه کامپیوتری برای این تبدیل وجود دارد. و امروزه بسیاری از نمایشگرها با استفاده از ریزپردازنده ها ساختارهای برداری را به شبکه ای تبدیل می کنند.
تبدیل بردار به شبکه یک پردازش تک مرحله و ساده است.
اما تبدیل شبکه به بردار، در بهترین حالت، یک پردازش دو مرحله است.
مقایسه داده های توصیفی و توپولوژیک
داده های توصیفی و توپولوژیک باید جدا از هم نگهداری شوند، ولی باید به آسانی آنها را به هم پیوند داد.
داده های توصیفی بیان می کنند معرف چه واحدی هستند و شامل اطلاعاتی در باره دنیای حقیقی هستند.
داده های توپولوژک در باره اتصالات فضایی اطلاعات می دهند.
مزایای مدل برداری:
ساختار اطلاعاتی به شکل مطلوب نمایش داده می شود.
دارای پیوستگی در اجزا است.
اطلاعات با دقت بیشتری وارد سیستم می شود چون به صورت دستی و برداری وارد سیستم می گردد
بازیافت و بهنگام سازی و تعمیم کلی تصاویر و صفات این فرمت فضای کمتری از حافظه را اشغال می کند.
مناسب در سیستم های تصویری است.
و نقشه خروجی دقیق تر تولید می شود.
قابلیت تشریح توپولوژیکی به واسطه پیوندهای شبکه ای دارد.
نواقص مدل برداری:
ساختار داده از فرمت رستری به مراتب پیچیده تر است.
ترکیب چند پلی گون برداری، یا پلی گون و نقشه های رستری در مرحله ترکیبی مشکلاتی را بوجود می آورد و با تصاویر ماهواره ای مطابقت ندارد.
شبیه سازی مشکل است.
فن آوری آن گران است. امکان تحلیل مکانی و پالایش اطلاعات درون پلی گون وجود ندارد.
اجرای عملیات همپوشی(overlay) مشکل می باشد.
کار با تصاویر رقومی و بهبود آنها در حوزه برداری نمی تواند بنحو کارا انجام شود.
مزایای مدل رستری:
ساختارداده ها ساده است.
ترکیب داده های نقشه ای یا داده های دورسنجی آسان است.
شبیه سازی آسان است زیرا هر واحد مکانی اندازه و شکل ثابتی دارد.
فن آوری آن ارزان و کارآیی آن بالاست و با تصاویر ماهواره ای تطابق دارد
تغییر پذیری(variability) فضایی بطور موٌثر در این مدل نشان داده می شود.
نواقص مدل رستری:
ساختار داده ها دارای فشردگی کمتری است.
آنالیز شبکه ای مشکل است.
فضای بیشتری از حافظه رایانه را اشغال می کند.
اطلاعات با دقت کمتری وارد رایانه می شود و در مرزهای اشیا و نقاط دقت کافی وجود ندارد.
تبدیل سیستم های تصویر نامناسب است.
فصل سوم: مدل رقومی ارتفاع
هدف کلی: شناخت مفهوم مدل رقومی ارتفاع
هدفهای آموزشی و رفتاری:
شناخت مدل رقومی ارتفاع
شناخت کاربردهای مدل رقومی ارتفاع
شناخت راههای تهیه مدل رقومی ارتفاع
شناخت منابع داده در مدل رقومی ارتفاع
آشنایی با انواع روشهای نمونه گیری
آشنایی با نقشه های حاصل از مدل رقومی ارتفاع
تعاریفی از مدل رقومی ارتفاعی یاDEM
تبیین رقومی از تغییرات پیوسته مربوط به پستی و بلندی در فضا به مدل رقومی ارتفاعی مشهور است.
DEM را می توان یک نقشه رقومی دانست که حاوی تمامی نقاط منطقه تحت پوشش خود است.
این مدل با هر دو ساختار اصلی در GIS یعنی رستر و بردار تولید می شود.
از واژه مدل رقومی زمینDTMنیز استفاده می شود. چون واژه زمین بیانگر خواص یک چشم انداز است تا ارتفاع سطح زمین
مراحل ایجاد مدل رقومی ارتفاعی یاDEM
رقومی کردن داده های موجود
تبدیل داده های برداری به رستری
درونیابی جهت
ساخت شبکه یا گرید یا مدل خطی
کاربرد مدل رقومی ارتفاعی یاDEM
1- نقشه شیب و طبقات آن 2- نقشه جهت و طبقات آن
3- نقشه شکل زمین 4- پروفیل ارتفاعی
5- محاسبه خاکبرداری و خاکریزی 6- تصویر سه بعدی
7- تصویر سایه و روشن پستی و بلندیها
8- استفاده از این مدل برای تهیه نقشه های موضوعی
9- ذخیره داده های مربوط به ارتفاع برای نقشه های توپوگرافی
10- با قرار دادن هر خصیصه متغیر دیگر به جای ارتفاع، مدل می تواند معرف لایه های مدت مسافرت، قیمت، جمعیت، اندازه آلودگی و سطح آبهای زیر زمینی باشد.
روشهای ارائه مدل رقومی ارتفاعی یاDEM
1- روشهای ریاضی: الف: جهانی ب: موضعی
2- روشهای تصویری:
روشهای ریاضی، به توابع سه بعدی پیوسته بستگی دارند که بتوانند شکلهای پیچیده را با هموارسازی بسیار زیاد نشان دهند.
در روشهای موضعی یک سطح کامل به سلولهای مربع شکل و قطعه های نامنظم با مساحت نسبتاً مساوی تقسیم می شوند.
اعمال ریاضی با بکارگیری روش تقریبی قطعه ای در کارتوگرافی طرفداران کمی دارد. اما در طراحی کامپیوتری استفاده می شود.
روشهای تصویری عبارتند از: مدلهای خطی، مدلهای نقطه ای
متداولترین مدل خطی زمین استفاده از دسته ای از خطوط تراز است که منحنیهای میزان را تشریح می کنند.
اولین قدم برای تهیه مدل با استفاده از خطوط منحنی میزان، تبدیل اطلاعات کاغذی به شکل رقومی است که به دو شکل رقومی و اسکن کردن انجام می شود.
سپس برای تکمیل DEM داده های ارتفاعی اولیه با روشهای ویژه درونیابی به تمامی سطح منطقه تعمیم داده می شوند و یک شبکه ارتفاعی منظم از نقاط ایجاد
می شود.
مدل ارتفاعی گراز(مدل سرزمینی گریز)
مدل ارتفاعی گرازماتریس ارتفاعی را در چندین مرحله تولید می کند.
1- شبکه متناسب با اندازه سلول(پیکسل) بر روی تصویر رقومی منحنی های میزان ایجاد می کند. سلولهای که روی خط تراز قرار دارند ارزش آن خط تراز را تعیین می کنند. سایر سلولها دارای ارزش 1- هستند.
2- سلولهای دیگر ارزش ارتفاعی خود را از طریق درونیابی بدست می آورند.
3- درون یابی با محاسبه تندترین شیب محلی برای پنجره صورت می گیرد که برای هر پنجره شیبها در چهار گروه دسته بندی می شود.
مدلهای نقطه ای
الف) ماتریس های ارتفاعی: متداولترین مدل رقومی عبارتنداز
ماتریس ارتفاع یا شبکه منظم چهار گوشی که از اندازه گیریهای کمی روی عکسهای هوایی که بوسیله استریوسکوپ بدست می آیند.
ماتریس ارتفاعی که از طریق درونیابی روی نقاط آمار دار بدست آمده اند.
با اینکه این مدل برای محاسبه خطوط تراز، زاویه شیب…کاربرد دارد اما معایبی هم دارد که عبارتند از.
معایب سیستم شبکه منظم
ایجاد داده های زائد در سرزمینهای یکدست.
عدم توانایی در تعدیل پیچیدگی پستی و بلندی. بدون تغییر اندازه شبکه
تاکید اغراق آمیز بر امتداد محورهای شبکه برای انواع خاصی از محاسبه.
ب) شبکه نامنظم مثلث بندی(TIN)
این روش توسط پیوکر و همکارانش جهت مدلسازی ارتفاع پیشنهاد شده است.
TIN مدل داده توپولوژی، برداریست که برای نمایش عوارض زمین بکار می رود. در این مدل عوارض سطح زمین مانند مجموعه ای از سطوح مثلثی بهم پیوسته نمایش می دهد. برای هر سه رآس مثلث مقادیر مختصات xy(موقعیت جغرافیایی) و مقدار مختصاتz(ارتفاع) کد گزاری می گردد.
ب) شبکه نامنظم مثلث بندی(TIN)
با استفاده از مدل TIN پارامترهای عوارض زمین مانند شیب و منظر شیب برای هر سطح محاسبه گردیده و به عنوان توصیفات آن سطح مطابق روش ذخیره توصیفات در پلیگونها ذخیره می گرددند. سپس این مقادیر را می توان با استفاده از عملیلت مشابه پایگاه داده مورد پرسش قرار داده داده های سطح زمین به شکل رقومی معمولاٌ در مجموعه داده های رستری ارائه می گردند.
مزایای شبکه نامنظم مثلث بندی(TIN)
یکی از مزایای TIN آن است که اطلاعات اضافی برای نواحی با عوارض پیچیده کد گذاری می شود بدون آنکه نیازی به جمع آوری داده ها با حجم زیاد برای نواحی با عوارض ساده باشد.
عیب TIN اینست که به پردازش عمده ای برای ایجاد خود فایل TIN نیاز دارد اما به محض آنکه فایلTIN تولید شد، نمایش فشرده تر داده ها را می تواند بطور موٌثر پردازش نماید.
معایب شبکه نامنظم مثلث بندی(TIN)
مدل ارتفاع ژئودتیک ناهمواریهای جهانی(GENPR)
این مدل توسط داتون پیشنهاد شده، که بر پایه موزائیک هشت وجهی یا بیست وجهی منظم و تقسیم آنها به مثلث های متساوی الاضلاع، ناهمواریهای را در مقیاس جهانی مدلسازی کرده است.
در این مدل کل سطح زمین در یک سیستم جمع آوری شده است.
منابع داده در مدل های رقومی ارتفاع
تبدیل منحنی های میزان به DEM
استفاده از عکس هوایی
روشهای اتوماتیک مانند اسکن فضایی و سیستم ماهواره ای تعیین موقعیت جهانی(GPS)
روش های نمونه گیری در مدل های رقومی ارتفاع
شامل:
نمونه برداری انتخابی
نمونه برداری تطبیقی
نمونه برداری تصاعدی
نمونه برداری هدفمند
نمونه برداری انتخابی و تطبیقی
نمونه برداری انتخابی، برای زمانی که نقاط نمونه قبل یا در ضمن عمل نمونه برداری انتخاب می شوند صورت
می گیرد.
نمونه برداری تطبیقی، زمانی انجام می شود که نقاط نمونه زاید را بتوان در ضمن عمل نمونه برداری بر روی زمینهای که اطلاعات کمی دارند کنار گذاشت.
نمونه برداری تصاعدی وهدفمند
زمانی از نمونه برداری تصاعدی استفاده می شود که نمونه برداری و تجزیه و تحلیل داده ها با همدیگر انجام شوند و نتایج آزمایشها، چگونگی انجام نمونه برداری را نشان دهند.
نمونه برداری هدفمند با رقومی نمودن خطوط تراز، خطوط شکل، نیمرخها و خطوط مورفولوژیک انجام می شود.
ثبت داده ها و کدگذاری زمین
مختصاتی که از عکس های هوایی سه بعدی بدست می آید منطبق بر هیچ سیستم مختصاتی نیست و باید خطاهای ناشی از تغییرا ارتفاع، کجی هواپیما و … را اصلاح کرد.
برای این اصلاح باید داده ها را در یک سیستم مختصات عمومی وارد کرد تا بتوان این اصلاح را انجام داد.
برای مناطق کوچک از شبکه منظم مربعی می توان استفاده نمود و برای مناطق بزرگ از UTMاستفاده شود.
نتایج حاصل از یک مدل ارتفاعی رقومی
نتایج مختلفی را می توان از مدل ارتفاعی رقومی هم به شکل ماتریس ارتفاع و هم به شکل مجموعه نقاط نامنظم یا به صورت شبکه های مثلث بندی شده بدست آورد که عبارتند از:
نمودارهای قطعه ای، نیمرخها و افقها
برآورد حجم به وسیله انتگرال گیری عددی
نقشه های خطوط تراز
نقشه های خط دید
نقشه های شیبها، برآمدگیها، گودیها و جهت شیبها
نقشه های ارتفاعی سایه دار
تشخیص حوضه آبخیز و شبکه آبراهه ها
نمودارهای قطعه ای، نیمرخها و افقها
نمودارهای قطعه ای یکی از آشناترین مدل های ارتفاعی رقومی هستند چون نشان دهنده تغییرات ارزشهای یک متغییر کمّی بر روی ناحیه بوده که براحتی با چشم قابل رویت است.
امروزه برای کار با مجموعه داده هایz,x,y منظم و نامنظم بصورت سه بعدی و دو بعدی برنامه های استاندارد زیادی
مثل، سیموو SYMVU(لابراتور گرافیک کامپیوتر) و اسپکس ASPEX(تجزیه و تحلیل مکانی) در دسترس است.
نمودارهای قطعه ای را می توان به عنوان پایه طراحی چشم انداز، شبیه سازی پهنه های جنگلی و طبقه بندی داده های دورسنجی استفاده کرد.
برآورد حجم در خاکبرداریها و خاکریزیها
در بسیاری از مسائل مهندسی شهری تهیه مدل شکل زمین لازم است تا بتوان از روی آن حجم خاکبرداری و خاکریزی مشخص گردد. تا برآوردی صحیحی از هزینه ها صورت گیرد.
جهت این کار، ابتدا مدل رقومی ارتفاع از طریق نقشه برداری ایجاد می شود سپس یک مدل رقومی ارتفاع اصلاح شده که تغییرا ت دلخواه را در بر دارد ایجاد
می شود.
از تفاضل این دو مدل یک مدلی ایجاد می شود که معادل حجم خاکبرداری و خاکریزی است و با انتگرال گیری عددی می توان این حجم را حساب کرد.
نقشه خطوط تراز
نقشه خطوط تراز را می توان از ماتریس ارتفاع توسط طبقه بندی سلولها به طبقات مناسب و چاپ این طبقات با رنگهای مختلف بدست آورد.
اگر داده های اولیه نامنظم بودند می توان خطوط تراز را با درون یابی فواصل به منظور ریزتر کردن شبکه انجام داد.
از ساختار داده های ثانوی که شامل تیغه ها و آبراها ها هستند نیز می توان به عنوان راهنمای آغاز نقاط هر خط تراز استفاده نمود.
نقشه های خط دید
با استفاده از تابع قابلیت دید و یک مدل ارتفاعی رقومی
می توان مناطقی را که از یک یا چند نقطه معین قابل رویت هستند، مشخص نمود. این چنین نقشه ها را می توان در طراحی منظر و پارک، تعیین محل مناسب برجهای دیده بانی و همچنین تقویت کننده های تلفن همراه استفاده نمود.
نقشه های شیبها، برآمدگیها، گودیها و جهت
قبل از ظهور مدلهای ارتفاعی رقومی، ژئومورفولوژیستها انواع و اقسام فنون کمی و کیفی را برای توصیف و مقایسه سرزمین ها بکار می بردند. که این کار کمی مشکل بود. چون جمع آوری داده ها کاری سنگین بود.
اما اگر داده های ارتفاعی جمع آوری شود و بصورت ماتریس ارتفاعی یا TINدرآید با استفاده از انواع پردازشها می توان نقشه شیب و نقشه دیگر مناظر را تهیه کرد.
تعریف شیب و مولفه های آن
شیب عبارتست از زاویه صفحه مماس بر مدل رقومی ارتفاعی در هر نقطه دلخواه.
شیب دو مولفه دارد:
خیز یعنی حداکثر میزان تغییر ارتفاع که با درصد بیان می شود.
وجه یعنی، زاویه آن را از شمال جغرافیایی معین می کند. که با درجه بیان می شود. وجه، جهت جغرافیایی راستایی که دارای حداکثر تغییر ارتفاع است بیان می کند.
نقشه های ارتفاعی سایه دار و کاربردهای آن
با شبیه سازی یک موقعیت دلخواه برای خورشید در فضا از طریق تعیین دو زاویه ارتفاعی و آزیموت برای آن،
می توان تصویر سایه و روشن پستی و بلندیها را تهیه نمود.
و بعد از این تصاویر به عنوان زمینه نقشه های موضوعی در تهیه نقشه های خروجی استفاده نمود.
این تصاویر برای تهیه, تصاویر سه بعدی از اجرام منظومه شمسی و تحلیل کمی لند فرمها کاربرد دارند.
تشخیص حوضه آبخیز و شبکه آبراهه ها
با استفاده از توابع GIS و تعیین یک نقطه روی مدل رقومی ارتفاعی می توان محدوده حوزه آبخیز منتهی به آن نقطه را به طور خودکار مشخص نمود.
فصل چهارم: وارد کردن داده ها
هدف کلی: شناخت روند ورود داده در کامپیوتر
هدفهای آموزشی و رفتاری
شناخت ورود انواع داده ها در سیستم اطلاعات جغرافیایی
شناخت راههای عملی ورود داده در سیستم برداری و
شبکه ای
آشنایی با روشهای کدگذاری داده در هر دو سیستم
آشنایی با مراحل رقومی سازی
آشنایی با اسکن کردن و انواع اسکنر
آشنایی با نحوه تبدیل داده از بردار به شبکه
وارد کردن داده ها:
ورود داده ها عبارتند از روند کدگذاری داده ها به یک شکل خوانا توسط کامپیوتر و نوشتن داده ها در پایگاه اطلاعاتی GIS وارد کردن داده ها در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی را تحت سه عنوان زیر می توان به بهترین وجه توضیح داد.
الف) وارد کردن داده های فضایی از طریق رقومی سازی
ب) وارد کردن داده های غیر فضایی و توصیف های مربوط
ج)ارتباط داده های فضایی به داده های غیر فضایی
وارد کردن داده های فضایی
برای وارد کردن داده های فضایی به سیستم اطلاعات جغرافیایی روش منحصر به فردی وجود ندارد.
انتخاب روش ورود به کاربرد داده ها، میزان بودجه موجود و نوع داده های که قرار است وارد شود بستگی دارد.
انواع داده های موجود:
نقشه های صحرایی، عکسهای هوایی، داده های سنجش از دور و داده ها ی حاصل از بررسیهای بدست آمده می باشد.
روش عملی وارد کردن داده ها
روش عملی وارد کردن داده ها به ساختار پایگاه اطلاعاتی سیستم جغرافیایی بستگی دارد.
داده ها یا برداری هستند یا شبکه ای.
در یک سیستم ایدءال کاربر نباید نگران نوع داده باشد
حال در مورد ورود هر دو نوع داده بحث می شود.
1- ورود داده های در یک سیستم برداری:
در سیستم برداری منبع داده به صورت نقطه، خط و سطح می باشد.
ابتدا مختصات این داده ها از یک شبکه مرجع موجود در نقشه، یا با مراجعه به یک شبکه شطرنجی(صفحه های رقومی ساز) بدست می آید. سپس داده ها در یک فایل یا یک برنامه وارد شده و ذخیره می شوند.
2- ورود داده های در یک سیستم شبکه ای:
در سیستم شبکه ای تمام نقاط، خطوط و سطوح به صورت مجموعه ای از سلولها در نظر گرفته می شوند.
ساده ترین (وقت گیر بودن)روش این است که ابتدا اندازه سلول شبکه ای انتخاب می شود. سپس یک شبکه شفاف به همان اندازه روی نقشه قرار داده می شود. آنگاه ارزش هر داده توصیفی برای هر سلول نوشته شده و در یک فایل متن در کامپیوتر تایپ می شود.
روش ورود کدهای رانش طولی
در این روش ضبط فقط یک عدد برای تعداد سلول های اشغال شده از یک نوع عارضه، به جای ضبط مقدار عددی برای هر سلول، به طور جداگانه، اقدام به تهیه فایل داده می شود. در این کُد گذاری حجم داده ها به صورت ردیفی کاهش می یابد و سلول های مجاور در طول یک سطر که دارای مقادیر یکسان هستند به جای اینکه برای هر سلول یک ارزش ثبت شود، در قالب یک ارزش ذخیره می شوند.
مدلی از کدهای رانش طولی
زمین کشاورزی
زمین کشاورزی
نتیجه با استفاده از کد رانش طولی به شرح زیر است.
ردیف اول: 13و 04و 14 و 03
عدد 1 نشان می دهد عارضه وجود دارد و عدد 3 نشان دهنده تعداد پیکسل های اشغال شده است.
عدد صفر عدم حضور عارضه و عدد 4 تعداد پیکسل های اشغال نشده را نشان
می دهد.
بنابراین با کم کردن اطلاعات ذخیره شده برای هر خط در ماتریس سلولی، از طریق ضبط فقط
یک عدد برای تعداد سلولهای اشغال شده از یک عارضه اقدام به تهیه فایل داده می شود.
نتیجه از مدل رانش طولی
زمان قابل توجهی در ثبت داده ها و همچنین فضای اشغال شده صرفه جویی می شود.
در این مدل فقط 40% ، نقشه شبکه بندی کُدگذاری
می شود.
زمانی که داده ها به شکل رانش طولی وارد می شوند، می توان آنها را مستقیماً وارد پایگاه اطلاعاتی کرد.
این برنامه می تواند کار بررسی اشتباههای ساده را نیز انجام دهد.
3- رقومی کردن یعنی چه:
عمل تبدیل داده آنالوگ به داه قابل ورود به کامپیوتر را رقومی کردن گویند.
داده های آنالوگی(غیر رقومی)، معمولاً به شکل کاغذ از قبیل نقشه های کاغذی، جداول آماری و عکس های هوایی در دسترس هستند. تمام این داده ها باید قبل از استفاده در GISبه شکل رقومی تبدیل شوند.
تعریف رقومی ساز:
رقومی ساز از یک صفحه مغناطیسی حساس تشکیل شده و دارای مکان نمایی به شکل قلم و پاک (puck) است.
رقومی سازی یا کسب غیر مستقیم داده
منظور از کسب غیر مستقیم داده، رقومی سازی داده هایی است که به روشهای گوناگون از پیش تهیه شده و معمولاً به صورت نقشه ای کاغذی و آمار در دسترس می باشند. بررسی کیفیت داده های موجود و رقومی سازی آنها بسیار متداول و نقش بزرگی را در GIS بازی می کند. روشهای رقومی سازی عبارتند از:
رقومی گر
این سخت افزار که به صورتهای میز و صفحه و در اندازه های 4A تا 0A در اختیار می باشد، به عنوان وسیله ای استاندارد جهت تبدیل نقشه ای کاغذی به فرمت رقومی با ساختار برداری شناخته شده است.
ماوس رقومی گر
می تواند تا 16 دکمه قابل تعریف داشته باشد.
رقومی گرها دارای اندازه تفکیکی تا یک هزارم اینچ(025/0 میلی متر) هستند،
مفهوم اندازه تفکیک عبارت از کمترین تغییر مختصاتی است که رقومی گر قادر به ثبت آن می باشد.
نحوه ورود یک نقطه یا خط… به کامپیوتر توسط رقومی ساز
تعریف رقومی ساز:
رقومی ساز از یک صفحه مغناطیسی حساس تشکیل شده و دارای مکان نمایی به شکل قلم و پاک (puck) است.
هنگام استفاده از رقومی ساز، کاربر با قرار دادن مکان نمای(پاک) دستگاه روی نقطه ای در صفحه رقومی ساز باعث می شود تا مختصات آن نقطه به صورت X,Y به کامپیوتر وارد شود.
به این شکل کاربر می تواند شکلهای پیچیده و متنوع را روی صفحه دستگاه قرار دهد و با حرکت دادن مکان نمای دستگاه بر روی شکل، باعث شود تا تمام شکل به صورت مختصات نقطه های آن وارد حافطه کامپیوتر شود.
مراحل رقومی کردن
نقشه ای که قرار است رقومی شود از طرف بالای میز رقومی گر با نوار چسب به طور محکم باید روی میز رقومی گر ثابت گردد تا امکان خطا و جابجای کمتر شود.
بهتر است قبل از رقومی سازی عوارض مهم و مورد نظر بر روی یک کاغذ کالک کشیده شود تا تنها عوارض مورد نیاز رقومی گردد و نقشه اصلی نیز بدون دست خوردگی کنار گذاشته شود.
رقومی سازی یک نقشه کاغذی:
رقومی سازی یک نقشه عبارت است از ثبت مختصات Y,X نقاط و کمانها در داخل یک پرونده رایانه ای.
بنابراین هدف اصلی یک رقومی ساز وارد کردن سریع و صحیح مختصات نقاط و خطوط محدود کننده است.
اولین قدم در رقومی سازی انتخاب نقاط کنترل(tic) در چهار گوشه برگ نقشه و در وسط تقاطع های شبکه تعیین می باشد. در انتخاب این نقاط باید دقت کرد که:
بطور مناسب و یکنواخت در منطقه مورد نظر روی نقشه انتخاب شوند. ثانیاً، هیچگاه این نقاط در یک جهت نباشند.
رقومی سازی یک نقشه کاغذی:
تعداد نقاط کنترل حداقل کمتر از 4 نقطه نباشد.
برای نقشه های که سطح ناهموار دارند تعداد نقاط افزایش یابد تا میزان خطا کمتر شود.
سعی شود نقاط کنترل روی شبکه مختصات موجود در نقشه قرار گیرد تا قرائت آنها راحتر و سریعتر انجام شود.
قرائت نقاط کنترل در سیستمی صورت گیرد که نقشه در آن سیستم تصویر ترسیم شده است.
دو روش رقومی سازی خطوط عبارتند از: رشته ای و نقطه ای
در روش نقطه ای
موقعیت های منفرد بر روی نقشه را می توان با قرار دادن نشانه بر روی هر موقعیت و فشار دادن دکمه به کامپیوتر وارد کرد.
در روش رشته ای
برای وارد نمودن پاره خط های راست به کامپیوتر، می توان هدف یاب را در ابتدای پاره خط مورد نظر قرار داده و پس از فشار دادن دکمه آن، آن را به انتهای دیگر پاره خط حرکت داده و دوباره دکمه آن را فشار داد. سیستم به طور خود کار این دو نقطه انتهایی را به یک بردار مناسب تبدیل می کند.
تبدیل داده بردار به شبکه
امروزه روشهای پیشرفته زیادی جهت تبدیل داده های رستری به بردار و بالعکس وجود دارند، اما این تبدیل همواره با کاهش دقت مکانی پدیده ها همراه است. بعلاوه صحت موضوعی در محل حاشیه سلولهای پدیده نیز کاسته می شود.
هر چند می توان این عدم صحت را با کاهش اندازه سلول تا حد بسیار زیادی کم کرد، اما این کار منجر به افزایش حجم داده ها می شود.
4- اسکن کردن خودکار
یک نقشه را می توان به طور خودکار و بدون نیاز به اپراتور با استفاده از اسکنر رقومی نمود.
حاصل این فرایند نقشه خواهد بود با ساختار شبکه که مجموعه است از سلولها و بدون توپولوژی و هر گونه ارتباط با سلولهای مجاور و ساختار پدیده ای.
اندازه سلول، یا به بیانی دیگر تعداد سلول در واحد طول یا سطح را می توان به هنگام انجام عمل اسکن تعیین نمود.
انواع اسکنر: اسکنرهای شبکه ای
اسکنرهای شبکه ای با این اصل ساده کار می کنند که یک نقطه در هر قسمت از یک نقشه می تواند یک یا دو رنگ سفید یا سیاه داشته باشد.
این اسکنر یک منبع نور را به یک دوربین تلویزیونی با عدسیهای با قدرت تفکیک بالا ملحق می کند.
این دوربین ممکن به یک سنجنده به نام تزویج بار مجهز باشد.
انواع اسکنرهای شبکه ای
اسکنر شبکه ای مسطح:
در این اسکنر نقشه روی یک پایه جاروب کننده مسطح قرار داده می شود که روی آن ردیاب در جهات xy حرکت کند.
اسکنر شبکه ای غلطکی یا استوانه ای:
در این اسکنر نقشه روی یک طبله استوانه ای سوار
می شود و در حالیکه استوانه در حال چرخش است ردیاب به صورت افقی در سراسر استوانه حرکت می کند.
حرکت سنجنده در سراسر استوانه، حرکت در جهت x را فراهم
می کند. و دوران استوانه حرکت در جهت yرا مهیا می کند.
دستگاه تزویج بار(charge-coupeled devices(CCD))
دستگاه تزویج بار، دستگاه نیمه هادی است که قادر فوتونهای نوری که بر روی سطحش در بین الکترونها
می افتد برگرداند.
این دستگاه اندازه حدود 10*10میلیمتر با قدرت تفکیک 250هزار جزء تصویری است.
این دستگاه می تواند برای ایجاد یک وسیله تجمع نور بسیار حساس به سیستمهای عدسی نرمال مجهز شود.
تبدیل شبکه به بردار
خروجی اسکنر شامل مجموعه از اجزای تصویری است که وجود یک تصویر یا نبود تصویر را ثبت می کند.
برای تبدیل به بردار خط باید به وسیله گروهی از اجزای تصویر، با استفاده از الگوریتمهای که نازک نمای نامیده می شوند دندانه دار گردد.
خطوط نازک شده احتمالاً از حد بیشتر هستند که می توان با استفاده از روشهای وجین کردن جدا نمود.
اسکنرهای برداری برای تبدیل شبکه به بردار
جهت اسکن کردن مستقیم تصاویر خطی، می توان از لیزر اسکن که ترکیبی است از اسکنرها و رسامها استفاده نمود.
این سیستم این مزیت عمده را دارد که در آن اسکن کردن خط تقریباً فوری است و داده های اسکن شده در یک فرمت برداری با مقیاس صحیح قرار می گیرند.
بزرگترین عیب این سیستم این است که برای هدایت لیزر در نقاط اتصال، به دقت زیاد اپراتور نیاز است و دیگر اینکه نسخه شفاف نقشه اولیه تهیه شود.
5- داده های فضایی موجود به شکل رقومی شبکه ای
سیستم های ماهواره ای، داده های قابل دسترسی عمومی برای تمام سطح زمین با قدرتهای تفکیک بالا در حد ده متر تولید می کنند، که معادل عکسبرداری از ارتفاع بالا است
چون تصاویر ایجاد شده بوسیله این سیستم های سنجنده به شکل رقومی است، داده های مربوط به یک طول موج یا حاصل از ترکیب چند طول موج را می توان برای تولید مستقیم اطلاعات جغرافیایی مورد پردازش کامپیوتری قرارداد.
اطلاعات تولید شده بوسیله سیستم های ماهواره ای، نهایتاً اطلاعات جغرافیایی هستند.
6- منابع دیگر داده های مکانی رقومی
داده های درون یابی شده:
روند یافتن مقادیر و اندازه ها در مکانهای که نمونه برداری و مشاهدات نداشته به کمک اندازه گیریها و مشاهدات در نقاط پیرامون را درون یابی گویند.
برآورد مقدار یک خاصه در یک نقطه بدون آمار در محدوده را درون یابی گویند.
درون یابی را می توان بر طبق روشهای موجود انجام داد و نتایج را به صورت ماتریس یا سلولهای شبکه ای که دارای ارزشهایی با خاصیت مجهول هستند، یا به صورت مجموعه ای از خطوط تراز یا مرزها به دست آورد.
ب) وارد کردن توصیفات غیر مکانی مربوط
توصیفات غیر مکانی مربوط به آن دسته از پدیده های مکانی گفته می شود که از نوع داده های مکانی نمی باشند اما باید آنها را سیستم اطلاعات جغرافیایی در نظر گرفت.
مثال در مورد جاده، یک جاده را می توان بصورت مجموعه ای از اجزای تصویری پیوسته رقومی کرد.
اما داده های در مورد نوع جاده، عرض جاده و ترافیک…به واحد مکانی مربوط است و می توان آنها را ذخیره کرد و پردازش نمود.
این اطلاعات از نوع توصیفات غیر مکانی می باشند.
ج)ارتباط داده های فضایی به داده های غیر فضایی
داده های مکانی مربوط به مساحتها، خطوط و نقاط که قبلاً رقومی شده اند را می توان با استفاده از یک برنامه ویژه به یکدیگر ربط داد.
در نتیجه هم مختصات و هم توصیفات در پایگاه اطلاعاتی ذخیره می شود.
در مورد نقشه های اسکن شده نمی توان به طور خودکار توصیفات را نسبت داد، بلکه باید با دست و با نمایش نقشه اسکن شده روی یک کارگاه تعاملی و به کمک قلم نوری این کار انجام شود.
داده های صحرایی
داده های مکانی
شناسه های منحصر
به فرد مرتبط شده
توصیفات غیر مکانی
اسکن کردن
اسکن و
برداری کردن
ثبت
رقومی کردن دستی
رقومی کردن
ورودی به فایل متنی
بررسی چشمی
اصلاح خطوط و تقاطع ها
حذف مختصات اضافی
مراحل ایجاد یک پایگاه اطلاعاتی برداری که از صحت توپولوژی برخوردار است.
اصلاح مقیاس
ساختن چند ضلعیها
اتصال داده های مکانی و غیر مکانی به یکدیگر
اصلاح برداری پایگاه داده های چند ضلعیها از نظر مکان شناسی
بازبینی، اصلاح و ذخیره داده ها
اشکالات بوجود آمده در خلال ورود داده های مکانی و غیرمکانی عبارتند از:
داده های مکانی ناقص یا تکراری هستند.
مکانیابی داده های مکانی اشتباه باشد.
مقیاس داده های مکانی غلط باشد.
داده های مکانی پیچیده باشند.
داده های مکانی به داده های غیر مکانی نامربوط پیوند داشته باشند.
داده های غیر مکانی ناقص باشند.
داده ها بصورت تکراری تعریف شده باشند.
اصلاح داده های مکانی
بهترین راه برای اینکه بفهمیم داده های مکانی درست رقومی شده اند یا خیر؟ آن است که از کامپیوتر بخواهیم دوباره آنها را با همان مقیاس اولیه روی کاغذ شفاف ترسیم کند. سپس هر دو نقشه را روی میز لامپ دار بر هم منطبق کرده و بطور منظم از چپ به راست و از بالا به پایین آنها را مقایسه می کنیم.
داده های جا افتاده، اشتباهات مکانی و سایر اشتباهات بوضوح در نسخه چاپ شده با یک قلم سیاه علامت زده می شود.
اصلاح داده های غیر مکانی
برای بررسی داده های غیر مکانی می توان پرونده آنها را چاپ کرد و سپس مقادیر ستونهای پرونده را با چشم کنترل کرد.
در مورد خطاهای بزرگ بهتر است از برنامه های کامپیوتری استفاده شود.
باحوصله و استفاده از عقل می توان تمام اشتباهات اصلی را براحتی پیدا کرد.
ویرایش داده ها
ویرایش داده های جغرافیایی بسیار وقت گیر و تعاملی(دو طرفه) است. که به اندازه خود وارد کردن داده ها زمان می برد.
ویرایش داده های توصیفی و مکانی در یک نقشه شبکه ای با تغییر ارزش سلولهای غلط اصلاح می شود.
ویرایش داده های توصیفی و مکانی در یک نقشه برداری را می توان با جایگزین کردن داده های جدید که موقعیت آنها را در صفحه رقومی کننده نشان می دهد یا با استفاده از دستورهای حرکت، چرخش، پاک کردن …اصلاح کرد.
بهنگام کردن داده ها
بسیاری از داده های مکانی جغرافیایی ثابت نبوده و در معرض تغییر هستند. بعضی از این تغییرات نظم دارند و می توان بطور خودکار بهنگام کرد مانند مرزهای سیاسی
بهنگام سازی مفهومی فراتر از نو کردن پایگاههای قدیمی دارد و به معنای اندازه گیریهای تازه و پردازش اطلاعات جدید است.
بهنگام کردن داده های غیر مکانی در مقام مقایسه با داده های مکانی آسان است، به شرطی که پیوند یک به یک میان داده های مکانی و غیر مکانی ثابت بماند.
ذخیره و نسخه پشتیبان داده ها
ایجاد یک پایگاه اطلاعاتی رقومی فرایندی پرهزینه و وقت گیر است و ضروری است که اطلاعات از حافظه موقت به یک حافظه ثابت منتقل شود.
در مورد پایگاههای اطلاعات رقومی برای نقشه کشی، نقشه برداری… عمر مفید باید بین یک تا 25 سال باشد.
جهت ذخیره داده ها معمولاً از نوارهای مغناطیسی استفاده می شود.
نحواستفاده از نوارها بسیار متنوع است.
نوارهای مغناطیسی درمقابل تابش هسته ای حساسیت زیادی ندارند.
بزرگترین خطر برای ذخیره نوارهای مغناطیسی آتش است چون بر خواص فیزیکی پلاستیک نوارها اثر می گذارند.
خروج داده ها
نمایش داده ها به گونه که برای کاربر قابل فهم باشد را خروجی داده ها گویند.
خروجی های قابل درک برای انسان عبارتند از نقشه، نمودار و جدول
خروجی های قابل فهم برای کامپیوتر بصورت نوارهای مغناطیسی، داده های الکترونیکی و یا بصورت خطوط تلفن و رادیویی هستند.
دستگاهها ی خروجی سخت افزاری
سخت افزارهای خروجی به دو دسته تقسیم می شوند:
دستگاههای برداری و شبکه ای
رایج ترین نوع تجهیزات برداری پلاتر یا رسام قلمی است.
این دستگاه یک دستگاه ترسیم مکانیکی است.
اولین و ساده ترین رسام رستری چاپگر خطی است که بعداً چاپگرهای ماتریسی معرفی شد.
دستگاههای نمایش برداری
الف) رسام های قلم دار: رسام های قلم دارنقشه کش های ماشینی هستند، دارای صفحه مسطح که کاغذ روی آنها قرار می گیرد و قلم آزادانه در راستای محورx,yحرکت می کند.
در رسام های استوانه ای بجای صفحه صاف یک استوانه وجود دارد که می تواند آزادانه در راستای محورyبچرخد.
ب) پرده های برداری یا نمایش ذخیره ها
پرده های برداری شبیه رسام های قلمی کار می کنند با این تفاوت عمده که به جای قلم، پرتوی از الکترونها و به جای کاغذ، یک پرده فسفری سبز رنگ جایگزین شده است.
وقتی تصویری روی پرده ترسیم شد تا زمانی که کل صفحه را پاک نکنیم روی پرده می ماند.
بنابراین روی پرده های برداری نمی توان حرکت را نمایش داد.
دستگاههای نمایش شبکه ای الف) رسامهای شبکه ای
ساده ترین نوع این رسام ها چاپگرهای خطی هستند. سیستم های قدیمی نقشه کشی کامپیوتری با توجه به استفاده از این دستگاه طراحی شده بودند.
بزرگترین عیب این دستگاه این بود که کاراکترها مستطیل بودند و سلولها مربعی، در نتیجه اعوجاج ایجاد می شد، تکنیک های جهت اصلاح این اعوجاج و برای تولید تصاویر با تن خاکستری با استفاده از چاپ مضاعف توسط برنامه نویسان ابداع شد.
و این مشکل با معرفی چاپگرهای ماتریسی که با بکاربردن یک نوک چاپ شامل سوزنهای که می توانند مستقلاً پرتاب شوند حل شد.
ب) پرده ای نمایش شبکه ای
ساده ترین نوع این دستگاهها از همان فنون تلویزیون بهره می برند با این تفاوت که در این دستگاهها شدت پرتوالکترونی اسکن کننده با سیگنالهای قیاسی که تغییرات آنها پیوسته است، کنترل نمی شود بلکه با یک الگوی بیتی که در بخش مخصوصی از حافظه کامپیوتر به نام ضربه گیر تصویر کنترل می شود.
ضربه گیر تصویر ماتریس بزرگی است که در آن ارزش هر یک از سلولها صفر یا یک است که نشان دهنده خاموش بودن یا روشن بودن پرتوالکترونیکی است.
کارگاه گرافیک محاوره ای یا گارگاه گرافیک تعاملی
این کارگاهها مجموعه سخت افزارهای هستند که سیستم طراحی و نقشه کشی کامپیوتر را کنترل می کنند.
این کارگاه برای طراحی تعاملی، ویرایش جزئیات و چک کردن نقشه ها قبل از ارسال به چاپگر ساخته شده اند.
این کارگاه دارای اجزاء صفحه کلید، واحد نمایش بصری، یک رقومی ساز و دو نمایشگر برداری و شبکه ا ی با قدرت تفکیک بالا است.
علت استفاده از دو نمایشگر آن است که یکی از آنها کل نقشه و دیگری جزئی از نقشه را نمایش دهد.
نرم افزارهای گرافیکی جهت خروجی:
قبلاً نرم افزارهای ترسیمی تابعی از نوع سخت افزار بود یعنی اگر سخت افزار تغییر می کرد نرم افزار هم باید تغییر می کرد که این هزینه زیادی را ایجاد می کرد.
بعداً برم افزارهای ترسیمی طراحی شد که بطور مستقل عمل نماید از جمله سیستم ترسیم کرنل
سیستم ترسیمی کرنلGraphic Kernel system(GKS)
این سیستم ترسیم نتیجه تلاش موسسه استاندارد آلمان برای ایجاد یک استاندارد نرم افزار گرافیک جهانی بود.
سیستم کرنل زیر برنامه ای از واحدهای ترسیمات دو بعدی در اختیار می گذارد که از طریق محیط های زبانهای سطح بالا مانند فرترن قابل دستیابی است.
واحدهای ترسیم اصلی برداری، واحدهای چند خطی و نشانگذاران چند کاره و متن می باشند.
در مدل شبکه ای، سیستم کرنل گرافیکی واحدهای پایه ای سلولی و تکمیلی را پشتیبانی می کنند.
مهمترین ویژگی سیستم ترسیمی کرنل (GKS)
مهمترین ویژگی سیستم ترسیمی کرنل آن است که تمام خروجی هایی که از برنامه به نمایشگر ارسال می شوند از برنامه ای به نام دستگاه رابط واقعی
virtual device interface(VDI)می گذارد.
دستگاه رابط واقعی(VDI)یک دستگاه مشخص است اما عملکرد آن مانند سایر دستگاهها، ایجاد خروجی گرافیکی معینی است.
بنابراین می توان باVDI /GKSنرم افزارهای ترسیمی گرانقیمت را بدون نیاز به تجدید نظر در نرم افزارهای همراه دستگاههای خروجی بکار گرفت.
ارائه داده ها
اغلب کسانی که از GISاستفاده می کنند انتظار دارند خروجی ترسیمی این سیستم به نقشه های سنتی نزدیک باشد.
رعایت استانداردهای کارتوگرافی دستی در تهیه خطوط تراز و نقشه های پهنه بندی ضروری می باشد.
تمام نقشه های تهیه شده بوسیله کامپیوتر باید بصورت منظم و اصولی طراحی شده باشند.
باید دارای راهنمای قابل فهم، شاخص جهت یابی و یک مقیاس عددی و خطی باشند.
برنامه دات- مپ DOT-MAPداتون، 1978
این برنامه امکانات جالبی برای تجزیه انواع مختلف سایه زنی و خطوط معمولی و مبهم دارد.
ایتون(1984) مجموعه ای از روشها برای ترسیم خطوط تراز شبکه ای با استفاده از یک رسام الکترواستاتیک با قدرت تفکیک بالا ارائه کرده است.
که انواع مختلفی از امکانات نمایشی شامل دید سه بعدی را مقدور می سازد.
از ترکیب توان فنون ترسیمات کامپیوتری امروزی با روشهای پردازش اطلاعات جغرافیایی می توان امکانات فوق العاده زیادی بدست آورد.
نقش کاربر
تمام GIS دارای برنامه های پیچیده ای هستند که می توانند عملیات گوناگونی را انجام دهند.
برای کاربر مشکل است که برای وارد کردن داده ها یک سیستم پیچیده را اجر کند.
در نتیجه در سیستم های جدید که طراحی مناسبی دارند یکی دو راه سنتی و محاوره ای برای وارد کردن فرامین وجود دارد. که عبارتند از
منوها
پیش فرضها
منوها(فهرستها)
ساده ترین راه انتقال فرامین استفاده از منوها است.
منو روی پایانه ظاهر می شود و کاربر با توجه به نوع کار یک عدد، یک حرف یا یک کلید کنترل مکان نما(←↑) را فشار می دهد.
منوها بصورت سلسله مراتبی چیده می شوند و می توان آنها را جابجا کرد.س
مفسرهای زبان فرمانCommand Language Interperter(CLI)
برای کسانی که نمی خواهند تمام عملکردهای منوها را بخاطر بسپارند از منوهای سلسله مراتبی استفاده می کنند.
مفسرهای زبان فرمان، خدمات بهتری به کاربران ماهر ارائه می کنند.
اصل زیربنای این روش آن است که می خواهیم فراخوانی، اجرا و اصلاح برنامه ها را به زبان انگلیسی یا هر زبان دیگر را بگونه بنویسیم که هم برای کاربر و هم برای ماشین قابل درک باشد.
این زبانهای سطح بالا باید دارای قواعد دقیق دستوری و نحوی باشند تا از ابهامات پرهیز شود.
مولفه های مفسرهای زبان فرمان
افعال: به اعمالی مربوط می شود که سیستم باید انجام دهد، مثل وارد کردن، حرکت دادن…
اسامی: به انواع عناصر پایگاه اطلاعاتی مربوط می شود که قرار است بر روی آن فعلی انجام شود. مثل داده های گرافیکی شامل خط، نقطه…
متممها: چگونگی عملی که باید روی اسم انجام گیرد را مشخص می کنند.
وارد کردن(فعل) خطی(اسم) افقی(متمم)
پیش فرضها(defaults)
چون تعداد گزینه ها زیاد است کاربر ممکن است در مورد انتخاب شناسه ها دچار سردرگمی شود.
بنابراین سیستم باید طوری طراحی شود که اگر کاربر آنچه لازم است، مشخص نکرد مقادیر پیش فرض مناسبی وجود داشته باشد.
چون بسته به نوع کار پیش فرض ها متفاوت است کاربر باید پیش فرضهای لازم را مشخص کند.
پیش فرضها باید در فایل کنترل که مستقیماً در دسترس سیستم است تعریف شوند. این فایل کنترل باید در اختیار مدیر سیستم جهت کارهای موردنظر باشد.
تسهیلات کمکی
حتی مجرب ترین کاربران همه چیز را در مورد یک سیستم پیچیده نمی دانند. همه سیستمها باید حاوی توضیحات کافی باشند.
اغلب کاربران از اینکه جهت پاسخ یک سوال باید کا کتابچه راهنمایی نرم افزار را زیرورو کنند راضی نیستند.
امروزه سیستمها دارای پرونده های کمکی هستند که در هر مرحله به خواست کاربر فعال می شوند.
متاسفانه این پرونده های کمکی فضای زیادی از دیسک را پر می کنند و در سیستم های کوچک مزاحمت ایجاد می کنند.
پنجره ها
در سیستمهای گرافیکی محاوره ای که در GIS به کار می رود، واحد نمایش نمی تواند تمام جرئیات بصری یک پایگاه را با تمام دقت نمایش دهد.
بیشتر سیستمهای گرافیکی امکان زوم کردن را می دهندئ این زوم کردن می تواند با سایر عملیات مانند جدا کردن…ترکیب شود.
سیستم به کاربر این امکان را می دهد که از بیش از یک پنجره استفاده کند.
برخی سیستمها برای این تعامل از دو نمایشگر استفاده می کنند. یکی برای نمایش کل تصویر و دومی برای نمایش تصویر بزرگ شده.
نتیجه گیری
ارتباط آسان و خوب میان کاربر و GIS مستلزم وجود مفسرهای زبان فرمان یا منوهای سنجیده یا هر دوی آنهاست.
اخیراً کار کاربر آسانتر شده است .
وجود حافظه های بزرگ این امر را ممکن کرده است.
وقتی کامپیوتر حافظه کافی برای ذخیره برنامه و الگوریتم داشته باشد توجه چندانی به محاوره با کاربر نیست.
امروزه برنامه هایی که برای ارتباط با کاربر لازمند بخش بزرگی از برنامه های کامپیوتری را تشکیل می دهند.
فصل نهم: انتخاب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
هدف کلی: شناخت یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
هدفهای آموزشی و رفتاری:
آشنایی با انتخاب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
شناخت موارد استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی
شناخت روش بر پا نمودن سیستم اطلاعات جغرافیایی
آشنایی با موارد استفاده از سیستم برداری
آشنایی با مشکلات سیستم اطلاعات جغرافیایی
آشنایی با قیمت اجزای سیستم اطلاعات جغرافیایی
آشنایی با کامپیوترهای میزبان
انتخاب یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
اولاً، سیستمی را انتخاب کنیم که جوابگوی احتیاجات فنی ما باشند
ثانیاً، با توجه به هزبنه بر بودن نیروی انسانی در این سیستم مدیران را مجاب کنیم تا افراد مجرب و متخصص را استخدام کنند.
ثالثاً، قبل از خرید سیستم جنبه های مدیریتی و مشکلات آن را با دقت بررسی کنیم.
تعیین موارد نیاز به سیستم اطلاعات جغرافیایی
1- نوع کاربر و احتیاجات کاربر
2- دامنه کاربرد
3- انتخاب فنی: برداری یا شبکه ای
4- منابع مالی قابل دسترس
5- دسترسی به افراد
6- جنبه های سازمانی
7- قیمت اجزای سیستم اطلاعات جغرافیایی و ملزومات استخدامی
1- نوع کاربر و احتیاجات کاربر
کاربران سیستم اطلاعات جغرافیایی را با توجه به ویژگی آنها به چند گروه تقسیم می شوند.
1- کابرانی که کاملاً وظیفه آنها تعریف شده اند و سیستم اطلاعات جغرافیایی برای خودکار نمودن کارهای موجود آنها بکار می رود(مانند سازمانهای نقشه کشی…).
2- بخشی از وظایف کاربر مشخص شده است(مثال، سازمانهای تحقیقاتی محیط زیست…).
3- هیچ قسمت کار تعریف نشده است(شامل گروههای پژوهش و مدرسین دانشگاهها…).
2- دامنه کاربرد
سیستم اطلاعات جغرافیایی که برای طرحهای کوتاه مدت به کار می رود لازم نیست داده های جمع آوری شده، تجزیه و تحلیل آنها به همان اندازه یک سیستم اطلاعات جغرافیایی باشد که برای طرحهای بلند مدت بکار می رود.
اگر سیستم اطلاعات جغرافیایی برای استفاده بلند مدت پیش بینی می شود باید داده های زیادی را براحتی نگهداری کند و بکار گیرد.
2- دامنه کاربرد
مشکل مهم در ایجاد یک سیستم اطلاعات جغرافیایی با کارآیی طولانی، کهنه و قدیمی شدن سخت افزار و نرم افزار آن است.
هر سیستم اطلاعات جغرافیایی دارای ساختار داده های مخصوص خود است که با نرم افزار کنترل می شود که اگر نرم افزار عوض شود ساختار داده نیز باید عوض شود.
در مورد اسناد آرشیو ملی این کار به قیمت گسترده تبدیل داده ها تمام می شود.
3- انتخاب فنی: برداری یا شبکه ای؟
سیستم اطلاعات جغرافیایی دارای دو جهت پیشرفت کرده اند برداری(نقطه، خط و سطح) و شبکه ای(سلولی).
راه سوم استفاده از توابع ریاضی جهت تشریح تغییرات فضایی است.
آیا لازم است هنگام استفاده از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی برداشت برداری یا شبکه ای داشته باشیم یا نه؟
با توجه به پیشرفت فعلی برنامه نویسی و نیز تواناییهای سخت افزار و امکانات ذخیره سازی، این دو حالت باید در هر سیستم اطلاعات جغرافیایی بصورت مکمل یکدیگر وجود داشته باشد.
اما تکیه بر کدام بستگی به کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی دارد.
موارد استفاده از مدل برداری
1- جهت بایگانی کردن داده های با ساختار پدیده شناختی( نقشه های کاربری زمین) استفاده شود.
2- از روش بردار جهت تحلیل شبکه مانند شبکه تلفن استفاده شود.
3- از روش بردار جهت تهیه نقشه های با کیفیت بالا استفاده شود.
4- از بردار جهت تهیه مدل ارتفاعی استفاده شود.
5- از روش برای ترسیم خطوط با کیفیت عالی استفاده کنید.
6- در سیستمهای نمایش می توان از روش بردار استفاده کرد.
موارد استفاده از مدل شبکه ای
1- از روش شبکه ای می توان برای تولید نقشه های سریع و ارزان قیمت، تحلیل و ترکیب فضایی استفاده کرد.
2- از روش شبکه می توان برای مدلسازی و شبیه سازی استفاده کرد.
3- از روش شبکه می توان برای ترسیم خطوط با کیفیت عالی همراه با رنگ آمیزی استفاده کرد
4- در سیستمهای نمایش می توان از روش شبکه ای استفاده کرد.
4- منابع مالی قابل دسترس
همه کاربران سیستم اطلاعات جغرافیایی یه طور مساوی به منابع مالی دسترسی ندارند،
از نظر دسترسی به منایع مالی کاربران به دسته تقسیم می شوند.
1- از نظر سرمایه گذاری هیچ محدودیتی ندارند(سازمانهای نظامی).
2- جهت تامین منابع مالی باید دلایل موجه و قابل دفاع داشته باشند(قبلاً اکثر کاربران در این ردیف بودند).
3- تامین مالی خیلی محدود است که در زمان خرید سیستم مشکلات جدی بوجود می آید.
5- دسترسی به افراد
مانند سایر تکنولوژیهای جدید و پیچیده، سیستم اطلاعات جغرافیایی را باید کارکنان ورزیده و ماهر راه اندازی کنند.
در مورد کارکنان ورزیده جهت کار با سیستم در کشورهای مختلف اختلاف وجود دارد.
در مورد کارکنان غیر ورزیده باید گفته شود افرادی هستند که تنها نگران ادامه کار سیستم هستند.
کارکنان ورزیده به چهار دسته هستند.
مدیران، رابطان، کارکنان فنی و کارکنان علمی
مدیران، به اداره روزانه سیستم و ارتباط بین سیستم و بقیه قسمتها می پردارند.
رابطان، به برقراری ارتباط صحیح بین کاربران می پردازند.
کارکنان فنی طرز کار سیستم را کنترل می کنند.
کارکنان علمی شامل محقیقین و دانشمندانی هستند که برای رفع مشکلات ازسیستم استفاده می کنند.
6- جنبه های سازمانی
تجهیزات عمده سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) را نباید بدون توجه به تا ثیر متقابل آن بر سایر اجزای سازمان تهیه کرد.
تنها صرف خرید یک کامپیوتر، رقم گر، مانیتور و تعدادی نرم افزار و قرار دادن آن در گوشه نمی توان توقع نتیجه آنی از آن داشت.بلکه پایبند شدن جدی به سیستم تاثیر مهمی بر کل سازمان خواهد داشت.
تهیه ابزار GISبه معنای خذف دستی بعضی کارهای سنتی است(مانند رنگ آمیزی نقشه).
6- جنبه های سازمانی
واحدهای سازمانی و کارمندان جدید باید وارد کار شوند.
بایستی کارمندانی که از لحاظ فنی سیستم را پشتیبانی می کنند استخدام شوند.
بایستی از فروشنده تضمین تعمیر گرفته شود.
دیگر جنبه های سازمانی عبارتند از سرمایه گذاری واقع گرایانه و حمایت های سیاسی و قانونی مناسب
مشکلات سیستم اطلاعات جغرافیایی
GISنسبت به سلف خود(روشهای سنتی) در کوتاه مدت خیلی گرانتر است.
هر سازمان باید برای ادامه حیات خود در تکنولوژی جدید سرمایه گذاری کند.
باید بیشترین قدرت و انعطاف پذیری را برای حل مشکلات موجود با کمترین سرمایه گذاری فراهم کند.
که با وجود امکان انتخابهای متنوع و پیچیده در خرید سخت افزار و نرم افزار این کار به آسانی امکان پذیر نیست.
7- قیمت اجزای GIS و نیازهای استخدامی
از نظر قیمت، اجزای لازم برای برپایی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی با توجه به اندازه و کاربردهای آن متفاوت است.
چون این سیستم یک سیستم پیچیده است، لازم است قسمتهای گوناگون آن و عملکرد آن تقسیم بندی گردد.
قیمت ورودی داده ها
زمانی که با رقومی کننده ها داده ها را وارد کامپیوتر می کنیم، عملیات زیاد گرانی نیست.
استفاده از اسکنرها زمانی که حجم اطلاعات زیاد باشد صرف می کند.
برای توصیفات غیر گرافیکی از فایلهای متنی یا واژه پردازها استفاده شود.
داده های جمع آوری شده به بهترین نحو در یک پایگاه اطلاعاتی بایگانی شود تا در صورت نیاز مورد استفاده قرار گیرد.
با توجه به مواد بالا می توان قیمت ورودی را پایین نگه داشت.
قیمت خروجی داده ها
قیمت خروجی ها به کیفیت خروجی بستگی دارد.
خروجی یک نمودار شاید نیاز به کاربر ورزیده نداشته باشد.
اما نمودارهای با کیفیت بالا حتماً باید بوسیله کاربر آزموده کشیده شود.
اگر خروجی با کیفیت خوب ضرورتی نداد، ست کم در مرحله شروع در صورت امکان از امکانات کم هزینه تر استفاده شود.
قیمت نرم افزارهای تحلیل داده ها
جهت جستجوی داده ها می توان از جستجوگرهای(ماکرو) برنامه نویسی شده استفاده کرد و به وسیله کاربران غیر ورزیده این جستجو را انجام داد.
جهت ذخیره، بازیابی و ویرایش می توان از پایگاههای اطلاعات جغرافیایی استفاده کرد.
اگر برنامه نویسان آموزش دیده در دسترس داریم، بهتر است از کتابخانه نرم افزارها جهت ساختن بسته های لازم استفاده کنیم.
برنامه ریزی و مدیریت
برنامه ریزی و مدیریت سیستم اطلاعات جغرافیایی باید در همه سطوح بدرستی اجرا شود.
مدیران موظف هستندکارهای روزمره و عقد قراردادها را انجام دهد.
کارکنان علمی باید کاری که انجام شود برنامه ریزی کنند.
کارکنان ورابطان باید نقش سیستم را بروشنی مشخص کنند. و از بودجه لازم برای تامین نیروی انسانی اطمینان حاصل کنند.
کامپیوترهای میزبان
سیستم مورد نیاز جهتGIS می تواند یک کامپیوتر 32 بیت، 6تا5مگابایت حافظه داخلی، حافظه سخت
300تا1000مگابایت با دیسک گردان 1600بایت، برای بسیاری از کارهای طراحی و پرداش و تحلیل تصویر کافی باشد.
در این سیستم دسترسی به پایگاه اطلاعات و همچنین نگهداری این اطلاعات و به روز کردن مهمتر از سرعت پردازش است.
*اما در حال حاضر با توجه به پیشرفت نرم افزارها سرعت تحلیل و پردازش مهمتر از موارد دیگر است بنابراین باید قدرت کامپیوتر افزایش یابد.
روش برپا نمودن یک GIS
1- تهیه فهرست دقیق از موقعیتهای کاری جهت شروع
2- از ابتدا فرد باید روند پردازش داده ها را بداند تا نه تنها نیاز حال را رفع کند بلکه جهت رشد سیستم را نیز مشخص کند.
3- یک مشاور با دانش وسیع در مورد این سیستم انتخاب گردد.
4- با تهیه کنند گان نرم افزارها رابطه برقرار گردد و با توجه به نیاز، این بسته های نرم افزاری تهیه گردد.
5- بعد از تعیین دامنه نرم افزاری و هدفهای کاربر سخت افزارهای لازم تهیه گردد.
سیستمهای آماده به کار یا turn-key system
سیستم turn-key system ترکیبی است از سخت افزار و نرم افزار که سازنده به منظور رفع یک نیاز ویژه و مشخص ایجاد کرده است.
جهت سنجش از دور، تحلیل تصویر، طراحی کامپیوتری و نقشه کشی سیستم turn-key system مختلفی درست شده است.
آزمون نقطه نشان benchmark test
مدلی است از نوع کاری که سازمان حق العمل کاری می خواهد انجام دهد و آنرا به فروشندگان بالقوه عرضه کند.
در این مدل از فروشندگان در خواست می شود کاری را که در آزمون مشخص شده است انجام دهند.
پس از انجام آزمون، انتخاب یک سیستم با توجه به قیمت و کارایی آن صورت گیرد.
استخدام کارمند و آموزش کارمندان باید به نحوی صورت گیرد که پس از دریافت سیستم ها در اسرع وقت از تمام توان آن استفاده شود.
امکان دارد یک سیستم 6 تا 12 ماه طول بکشد تا به طور کامل راه اندازی شود.