سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)

سیستمی است متشکل از داده ها، روشها و الگوریتمها، سخت افزار، نرم افزار، نیروی انسانی و شبکه که برای ورود، مدیریت، تحلیل و نمایش "اطلاعات جغرافیایی" مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم اطلاعات جغرافیایی ابزاری قدرتمند برای کار با داده های مکانی می باشد. در GIS داده ها بصورت رقومی نگهداری می شوند لذا از نظر فیزیکی حجم کمتری را نسبت به روش های سنتی (مانند نقشه های کاغذی) اشغال می کنند. در یک GIS با استفاده از توانایی های کامپیوتر مقادیر بسیار عظیمی از داده ها را می توان با سرعت زیاد و هزینه نسبتاً کم نگهداری و بازیابی نمود. قابلیت کار کردن با داده های مکانی و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها و ترکیب انواع مختلف داده ها در یک آنالیز و با سرعت زیاد، با روش های دستی سازگار نمی باشد. توانایی اجرای آنالیزهای مکانی پیچیده، مزیت های کمی و کیفی را برای GIS فراهم می کند. انجام پردازش های تکراری با در نظر گرفتن شرایط مختلف برای دستیابی به نتیجه بهینه، تنها توسط کامپیوتر امکان پذیر می باشد که می تواند اینگونه عملیات را با سرعت زیاد و هزینه نسبتا کم انجام دهد. این توانایی تجزیه و تحلیل داده های مکانی است که GIS را از دیگر سیستم های گرافیکی کامپیوتری (computer aided design) مجزا می سازد. امکان انجام آنالیزهای پیچیده با مجموعه داده های مختلف مکانی (spatial) و غیرمکانی (non-spatial) بصورت توأم، مهمترین قابلیت GIS می باشد که نمی توان آن را با روش های دیگر مثل روش های آنالوگ انجام داد. توانایی تجزیه و تحلیل توأم داده های مختلف، امکان ایجاد و استفاده از اطلاعات زمین مرجع را به شکلی کاملاً متفاوت با گذشته را فراهم می سازد. نه تنها امکان ترکیب مجموعه داده های مختلف وجود دارد بلکه روش های مختلف را نیز می توان با یکدیگر ترکیب نمود مثلاً روش های جمع آوری، رسیدگی و ممیزی و به روز رسانی داده ها را می توان با یکدیگر ترکیب نمود. مثلاً وقتی که تغییری در کاربری یا مالکیت یک قطعه زمین وارد سیستم GIS می شود، این سیستم می تواند دقت تغییرات را کنترل نموده و سپس نقشه و جداول مربوطه را به روز در آورد. بدین ترتیب کاربران GIS می توانند اطلاعات جدیدتر را در اختیار داشته و با توجه به نیازهایشان آن را بکار گیرند.

- مؤلفه های سیستم اطلاعات جغرافیایی
1- ورودی داده ها (Data Input) مؤلفه ورودی داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکل قابل استفاده در GIS تبدیل می‌کند. داده‌های زمین مرجع، معمولا به شکل نقشه های کاغذی و جداولی از اطلاعات توصیفی فایل های الکترونیک از نقشه ها و اطلاعات توصیفی مربوط به آنها، عکس های هوایی و یا تصادیر ماهواره‌ای می‌باشند. وارد نمودن داده ها ممکن است به راحتی تغییر فرمت یک فایل و یا بسیار پیچیده باشد. ایجاد پایگاه های بزرگ داده ها ممکن است 5 تا 10 برابر سخت افزار و نرم افزار GIS هزینه در برداشته باشد. به طور کلی مرحله وارد نمودن داده ها بسیار وقت گیر و پر هزینه بوده و ممکن است ماه ها و یا حتی سال ها به طول انجامد. قبل از اینکه مرحله وارد نمودن داده ها آغاز شود، روش های وارد کردن این داده ها و استانداردهای کیفیت باید دقیقا مورد توجه قرار گیرند. روش های مختلف وارد نمودن داده ها باید براساس پردازش هایی که قرار است روی داده ها انجام گیرند، استانداردهای مورد نظر برای دقت و خروجی هایی که قرار است تهیه گردند مورد ارزیابی قرار گیرند.

 2- مدیریت داده ها (data management) مدیریت داده ها یکی از مولفه های GIS بوده و شامل توابعی برای ذخیره، نگهداری و بازیابی اطلاعات موجود در پایگاه داده ها می باشد. روش های گوناگونی برای سازماندهی داده ها به صورت فایل هایی که کامپیوتر بتواند آنها را بخواند وجود دارند. ساختار داده ها(data structure) روشی است که داده ها براساس آن سازماندهی می شوند و چگونگی ارتباط فایل ها با یکدیگر (سازماندهی پایگاه داده ها)، تعیین کننده محدودیت های موجود در بازیابی اطلاعات و سرعت عملیات بازیابی می باشند. در هنگام ارزیابی سازماندهی داده ها باید نیازهای کوتاه مدت و دراز مدت کاربران در نظر گرفته شوند. این ارزیابی باید توسط شخصی انجام گیرد که در روش های طراحی و تجزیه وتحلیل پایگاه داده های GIS متخصص باشد.

3- تجزیه و تحلیل و کار با داده ها (data manipulation and analysis) توابع مربوط به تجزیه و تحلیل و کار با داده ها در یک GIS، تعیین کننده اطلاعاتی هستند که می‌تواند توسط این سیستم ایجاد شود. لیستی از قابلیت های مورد نیاز به عنوان جزئی از نیازمندی های سیستم باید تعریف شوند. مسئله ای که معمولاً پیش بینی نمی شود این است که ایجاد GIS در یک سازمان تنها باعث اتوماسیون بعضی فعالیت های خاص نمی‌گردد، بلکه ممکن است راه و روشی که سازمان براساس آن کار می کند را نیز تغییر دهد. برای پیش بینی روش تجزیه و تحلیل داده ها در یک GIS نیاز به دخالت کاربران در مشخص نمودن توابع و عملکردهای لازم برای سیستم می باشد.

 4- خروجی داده ها (data output)داده های خروجی در GIS های مختلف از لحاظ کیفیت، دقت و سهولت استفاده، بسیار متنوع تر از قابلیت ‌های این سیستم ها می باشند. داده های خروجی ممکن است به اشکالی از قبیل نقشه، جدولی از مقادیر یا نوشتار بوده و بصورت کاغذی (hard-copy) و یا بصورت رقومی (soft-copy) ارائه گردند. توابع خروجی مورد نیاز براساس نیازهای کاربران تعیین می شوند لذا دخالت کاربران در مشخص نمودن خروجی‌های مورد نیاز بسیار مهم می باشد.