نقشه برداری و سامانه اطلاعات جغرافیایی

نقشه برداری و سامانه اطلاعات جغرافیایی

تعریف سامانه اطلاعات جغرافیایی یا GIS

سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است که از آن برای به دست آوردن، ذخیره، ترتیب دادن، تحلیل، مدیریت و ارائه انواع داده‏های جغرافیایی استفاده می‏شود. واژه کلیدی این سامانه – یعنی جغرافیا – بدان معناست که بخشی از داده‏های آن به ویژگی‏های مکان-مبنا اختصاص دارد. به عبارت دیگر، ارجاع دادن به داده‏های این سیستم به شکل‏های مختلف و با توجه به موقعیت‏های روی زمین انجام می‏شود.

این داده معمولا با داده‏های جدولی – که با نام داده مشخصه نیز شناخته می‏شوند – ترکیب می‏شوند. داده مشخصه معمولا اطلاعات اضافی به دست آمده درباره ویژگی‏های یک مکان را نشان می‏دهند. برای درک بهتر این موضوع یک مدرسه را درنظر بگیرید: در این مثال داده‏های مکان-مبنا موقعیت این مدرسه را نشان داده، و داده‏های مشخصه شامل نام مدرسه، پایه‏های تحصیلی، و ظرفیت آن می‏شوند.

ترکیب این دو نوع داده منجر به کارایی بالای سامانه GIS در حل مسائل و تحلیل اطلاعات مکان-مبنا می‏شود.

کاربردهای GIS تنها به یک نرم‏افزار محدود نمی‏شود. این نرم‏افزار با ترکیب داده‏ درباره افراد و روش‏ها و ویژگی‏های جغرافیایی به تحلیل مکانی، مدیریت داده‏های حجیم و نمایش دادن اطلاعات به شکل گرافیکی/نقشه کمک می‏کند.

از GIS می‏توان به عنوان ابزاری برای کمک به حل مسئله، فرآیند تصمیم‏گیری، و همچنین تصویر سازی داده‏ها در یک محیط مکان-مبنا استفاده کرد. از طریق تحلیل داده‏های جغرافیایی می‏توان موارد زیر را تعیین کرد:

1) محل ویژگی‏های جغرافیایی و ارتباط آنها با سایر ویژگی‏ها؛

2) تعیین میزان تجمیع ویژگی‏ها در مکان‏های مختلف؛

3) تراکم ویژگی‏ها در یک محیط خاص؛

4) رویدادهای شکل گرفته در کانون‏های توجه (AOI)؛

5) رویدادهای شکل گرفته در نزدیکی ویژگی‏ها یا پدیده‏های جغرافیایی؛ و

6) میزان و نحوه تغییرات یک مکان در بازه زمانی.

 

GIS چه کاربردهایی دارد؟

1. نقشه برداری از مکان ویژگی‏های جغرافیایی. ما با استفاده از موقعیت مکان-مبنای ویژگی‏های جغرافیایی، رابطه بین آنها را بررسی کنیم. برای مثال در تصویر زیر نقشه‏ای را از مکان معادن ماسه سیلیسی و ماسه سنگ در ایالت ویسکانسین مشاهده می‏کنید. ما با تعیین ویژگی‏های جغرافیایی مکان‏هایی که در آنها معادن ماسه سیلیسی قرار گرفته‏اند، الگوهای بصری خاصی را مشاهده کنیم.

تصویر 1

2. نقشه برداری از کمیت‏ها. متخصصان برای پیدا کردن رابطه بین مکان‏های مختلف و انتخاب مکان‏های مناسب برای هر فعالیت، نقشه‏ای از کمیت ویژگی‏های آن مکان را تهیه می‏کنند. برای مثال در تصویر پایین نقشه‏ای را از مکان گورستان‏های ایالت ویسکانسین مشاهده می‏کنید. در این نقشه محل گورستان‏ها با نقطه نشان داده شده، و هر یک از شهرها با توجه به میزان تراکم گورستان‏ها رنگ بندی شده‏ است (آبی کم رنگ به معنای تعداد کمتر است).

تصویر 2

3. نقشه برداری از تراکم. ما در برخی از موارد به داده تراکم یا میزان تجمیع یک ویژگی در مکان‏های مختلف احتیاج داریم. برای مثال در شکل زیر تراکم جمعیت در منهتن را مشاهده می‏کنید (به دست آمده با توجه به میزان جمعیت همپایه سازی شده در هر کیلومتر مربع).

تصویر 3

4. تعیین ویژگی‏های یک منطقه. ما با استفاده از GIS می‏توانیم رویدادها یا ویژگی‏های یک منطقه خاص را بررسی کنیم. ما می‏توانیم با ایجاد معیارهای مختلف برای مطالعه یک کانون توجه (AOI)، ویژگی‏های درون آن را بررسی کنیم. برای مثال در تصویر زیر نقشه‏ای را مشاهده می‏کنید که احتمال سیل و ساختمان‏ها و قطعه بندی‏های قرار گرفته در مسیر آن را نشان می‏دهد. ما با استفاده از ابزارهایی مانند CLIP می‏توانیم قطعات زمین قرار گرفته در مسیر سیل را تعیین کنیم. علاوه براین، ما می‏توانیم با استفاده از ویژگی‏های هر قطعه زمین میزان خسارت به ساختمان‏های آن محل را تخمین بزنیم.
5. بررسی محدوده اطراف یک ویژگی یا رویداد. ما می‏توانیم با استفاده از ابزار پردازش داده‏های مرجع جغرافیایی – مانند BUFFER – محدوده اطراف یک ویژگی یا رویداد موردنظر را بررسی کنیم. برای مثال در تصویر زیر نقشه‏ای را از زمان طی شده برای رانندگی از یک نقطه مرکزی به سایر قسمت‏های شهر مدیسون (ویسکانسین) مشاهده می‏کنید. ما با درنظر گرفتن خیابان‏ها به عنوان یک شبکه و اضافه کردن معیارهای دیگر – مانند محدودیت سرعت و معیارهای کنترلی در چهارراه‏ها – می‏توانیم میزان مسافت طی شده در 5، 10 یا 15 دقیقه را تعیین کنیم (تصویر متعلق به دانشگاه ویسکانسین).

تصویر 4

6. نقشه برداری از تغییرات. ما با نقشه برداری از تغییرات به وجود آمده در یک منطقه خاص، می‏توانیم اقدامات پیشگیرانه را درنظر گرفته یا نتایج سیاست‏های پیشین را در یک منطقه بررسی کنیم. برای مثال، در تصویر زیر نقشه کاربری زمین و توسعه شهرنشینی را از سال 1951 تا 1999 در شهر برنستبل (ایالت ماساچوست) مشاهده می‏کنید. رنگ سبز پررنگ نشان دهنده جنگل‏ها بوده، و زرد کمرنگ توسعه شهری را نشان می‏دهد. این اطلاعات به ما در فرآیندهای برنامه‏ریزی و سیاست‏های شهری کمک می‏کنند.

تصویر 5

نقشه برداری هوایی

ارتوفوتو (که با نام ارتوموزاییک یا نقشه تصاویر هوایی نیز شناخته می‏شود) مجموعه‏ای از صدها یا هزاران تصویر است که با استفاده از تصحیح هندسی به شکل یک نقشه یکدست در آمده‏اند.

عکسبرداری ارتوفوتو دیجیتال چیست؟

در عکسبرداری ارتوفوتو، ویژگی‏های یک تصویر هوایی با خصوصیات جغرافیایی یک نقشه ترکیب می‏شوند. برخلاف تصاویر هوایی معمولی، تاثیر عواملی مانند اختلال در همپوشانی تصاویر (بین تپه‏ها، رودها، دره‏ها و ساختمان‏ها)، لنز دوربین، یا ارتفاع تصویربردار در این نوع عکسبرداری به صفر رسیده و تمامی ویژگی‏های محیطی در مکان درست قرار خواهند گرفت. این روش منجر به ایجاد یک نقشه دقیق شده و اجازه اندازه‏گیری فواصل، مساحت، زوایا و نسبت‏های مختلف (که در سایر مدل‏های نقشه‏برداری حذف می‏شوند) را به متخصصان می‏دهد. عکسبرداری ارتوفوتو دیجیتال نقش مهمی را در ایجاد یک ابزار بنیادین و دقیق جغرافیایی بازی می‏کند.

 

کاربردها

دولت‏ها، دانشگاه‏ها و بخش خصوصی از جمله نهادهایی هستند که از داده ارتو تصویر یا DOQ استفاده می‏کنند. ارتو تصویرها یک لایه اساسی از داده‏ جغرافیایی را ارائه داده و در بسیاری از پروژه‏های نقشه برداری بزرگ از آنها استفاده می‏شود. برخی از این کاربردها شامل برنامه‏ریزی و رشد شهری، ارزیابی محیطی، کشت غلات، کشاورزی، زمین شناسی، خاک شناسی، آبخیزداری، جغرافیا، معماری محوطه سازی، مهندسی شهری، زیست شناسی، و پیشگیری از آلودگی می‏شود.

با استفاده از ارتوتصویرها برای حل مشکلات محلی، می‏توان به ارزیابی هوشمندانه‏تر و مدیریت بهتر منابع طبیعی و ویژگی‏های ساخته دست انسان دست پیدا کرد. ارتو تصویرها به عنوان به روزترین نوع تصویربرداری هوایی به ما کمک می‏کنند تا گرایش‏های تاریخی یک محل – مانند رشد شهری، کاربری زمین، و رانش – را با دقت عالی بررسی کنیم.

بخش نقشه برداری ملی در سازمان زمین شناسی ایالات متحده به عنوان نهاد اصلی تولید ارتو تصویر در سطح کشور شناخته شده است. خصوصیات ارتو تصویرها با مقیاس چهارگوش نقشه‏های توپوگرافی این سازمان (2.5 سانتیمتر = 610 متر) سازگاری داشته، و با استفاده از اصلاحات هندسی با ابعاد سیستم تصویر نقشه استاندارد نیز دارای همخوانی هستند. تفکیک مکانی این تصاویر نیز 0.5 در 0.5 متر است. برنامه ملی تصویربرداری هوایی (NAAP) منبع اصلی تولید کننده ارتو تصاویر است.

ارتو تصویرها ویژگی‏های محیطی و فیزیکی یک منطقه را با تفکیک بسیار بالا نشان داده و نسبت به نقشه‏های چهارگوش سازمان زمین شناسی ایالات متحده به روزتر هستند. با استفاده از نرم‏افزار GIS، می‏توان به راحتی ارتو تصویرها را با اطلاعات به دست آمده از نقشه‏های چهارگوش قدیمی ترکیب کرد و اطلاعات به روزتری را از یک منطقه جغرافیایی به دست آورد.